Пособие к СНиП 2.02.01-83 Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений

НИИОСП им. Герсеванова Госстроя СССР

ПОСОБИЕ

по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83)

Москва 1986

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОСНОВАНИЙ И ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ ИМ. Н.М. ГЕРСЕВАНОВА

(НИИОСП ИМ. ГЕРСЕВАНОВА) ГОССТРОЯ СССР

ПОСОБИЕ

по проектированию оснований зданий и сооружений

(к СНиП 2.02.01-83)

Утверждено

приказом по НИИОСП им. Герсеванова

от 1 октября 1984 г. № 100

Рекомендовано к изданию секцией Научно-технического совета НИИОСП им. Герсеванова Госстроя СССР.

Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83)/НИИОСП им Герсеванова , 1986.

Даны рекомендации , детализирующие основные положения по проек­тированию и расчету оснований и особенности проектирования основа­ний зданий и сооружений , вводимых в особых условиях.

Для инженерно-технических работников проектных , изыскательских и строительных организаций.

Табл. 143 , ил. 85.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящее Пособие разработано к СНиП 2.02.01-83 и детализируют от­дельные положения этого документа (за исключением вопросов , связан­ных с особенностями проектирования оснований опор мостов и труб по насыпями).

В Пособии рассмотрены вопросы номенклатуры грунтов и методов определения расчетных значений их характеристик , принципы проектиро­вания оснований и прогнозирования изменения уровня подземных вод , вопросы глубины заложения фундаментов , методы расчета оснований по деформациям и по несущей способности , особенности проектирования оснований зданий и сооружений , возводимых на региональных видах гру­нтов , а также расположенных в сейсмических районах и на подрабатывае­мых территориях.

Текст СНиП 2.02.01-83 отмечен в Пособии вертикальной чертой слева , в скобках указаны соответствующие номера пунктов , таблиц и формул СНиП.

Пособие разработано НИИОСП им. Герсеванова (д-р техн. наук , проф. Е.А. Сорочан - разд. 1 , подраздел «Расчет оснований по деформациям» разд. 2 («Определение расчетного сопротивления грунта основания» , «Ра­счет деформации оснований с учетом разуплотнения грунта при разрабо­тке котлована») , разд. 4 ; канд. техн. наук А.В. Вронский - подразделы «Об­щие указания» , «Нагрузки» , «Расчет оснований по деформациям» («Об­щие положения» , «Расчет деформаций оснований» и «Предельные дефо­рмации основания») , «Мероприятия по уменьшению деформаций осно­ваний и влияния их на сооружения» разд. 2 ; канд. техн. наук О.И. Игнатова - подразделы «Нормативные и расчетные значения характеристик грун­тов» и «Классификация грунтов» разд. 2 ; канд. техн. наук Л.Г. Мариуполь­ский - подраздел «Методы определения деформационных и прочностных характеристик грунтов» разд. 2 ; д-р техн. наук В.О. Орлов - подраздел «Глу­бина заложения фундаментов» разд. 2 ; канд. техн. наук А.С. Снарский - по­драздел «Расчет оснований по несущей способности» разд. 2 ; д-р техн. наук , проф. В.И. Крутов - разд. 3 ; д-р техн. наук П.А. Коновалов - разд. 5 ; канд. техн. наук В.П. Петрухин - разд. 7 ; канд. техн. наук Ю.М. Лычко - разд. 8 ; канд. техн. наук А.И. Юшин - разд. 9 ; д-р техн. наук , проф. В.А. Ильичев и канд. техн. наук Л.Р. Ставницер - разд. 10 при участии института «Фун­даментпроект» Минмонтажспецстроя СССР (инж. М.Л. Моргулис - подра­здел «Расчет оснований по несущей способности» разд. 2) , ПНИИИС Гос­строя СССР (канд. техн. наук Е.С. Дзекцер - подраздел «Подземные воды» разд. 2) , МИСИ им. Куйбышева (д-р техн. наук , проф. М.В. Малышев и инж. Н.С. Никитина - подраздел «Определение осадки за пределами линей­ной зависимости между напряжениями и деформациями» разд. 2 ; д-р техн. наук , проф. Э.Г. Тер-Мартиросян , канд. техн. наук Д.М. Ахпателов и инж. И.М. Юдина - подраздел «Расчет деформаций оснований с учетом разуплотнения грунта при разборке котлована» разд. 2) , Днепропетровс­кого инженерно-строительного института Минвуза УССР (д-р техн. наук , проф. В.Б. Швец - разд. 6) и института «Энергосетьпроект» Минэнерго СССР (инженеры Н.И. Швецова и Ф.П. Лобаторин - разд. 11).

Пособие разработано под общей редакцией д-ра техн. наук , проф. Е.А. Сорочана.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящее Пособие рекомендуется использовать при проектиро­вании оснований промышленных , жилых и общественных зданий и соору­жений всех областей строительства , в том числе городского и сельскохозя­йственного , промышленного и транспортного. В Пособии не рассматри­ваются вопросы проектирования оснований мостов и водопропускных труб.

1.2. Настоящие нормы должны соблюдаться при проектировании зда­ний и сооружений 1.

Настоящие нормы не распространяются на проектирование оснований гидротехнических сооружений , дорог , аэродромных покрытий , зданий и сооружений , возводимых на вечномерзлых грунтах , а также оснований свайных фундаментов , глубоких опор и фундаментов под машины с дина­мическими нагрузками.

1 Далее для краткости , где это возможно , вместо термина «здания и сооружения» используется термин «сооружение».

1.3(1.1). Основания сооружений должны проектироваться на основе :

а) результатов инженерно-геодезических , инженерно-геологических и инженерно-гидрометеорологических изысканий для строительства ;

б) данных , характеризующих назначение , конструктивные и технологи­ческие особенности сооружения , нагрузки , действующие на фундаменты , и условия его эксплуатации ;

в) технико-экономического сравнения возможных вариантов проект­ных решений (с оценкой по приведенным затратам) для принятия вариан­та , обеспечивающего наиболее полное использование прочностных и де­формационных характеристик грунтов и физико-механических свойств ма­териалов фундаментов или других подземных конструкций.

При проектировании оснований и фундаментов следует учитывать ме­стные условия строительства , а также имеющийся опыт проектирования , строительства и эксплуатации сооружений в аналогичных инженерно-гео­логических и гидрогеологических условиях.

1.4(1.2). Инженерные изыскания для строительства должны проводит­ся в соответствии с требованиями СНиП , государственных стандартов и других нормативных документов по инженерным изысканиям и исследо­ваниям грунтов для строительства.

В районах со сложными инженерно-геологическими условиями : при наличии грунтов с особыми свойствами (просадочные , набухающие и др.) или возможности развития опасных геологических процессов (карст , опо­лзни и т.п.) , а также на подрабатываемых территориях инженерные изыс­кания   должны выполняться специализированными организациями.

1.5. Инженерно-геологические и гидрогеологические изыскания долж­ны выполняться согласно требованиям :

а) главы СНиП по инженерным изысканиям для строительства ;

б) ГОСТов на испытание грунтов (принимаются по прил. 2).

1.6(1.3). Грунты оснований должны именоваться в описаниях результа­тов изысканий , проектах оснований , фундаментов и других подземных ко­нструкций сооружений согласно ГОСТ 25100-82.

1.7(1.4). Результаты инженерных изысканий должны содержать дан­ные , необходимые для выбора типа оснований и фундаментов , определе­ния глубины заложения и размеров фундаментов с учетом прогноза воз­можных изменений (в процессе строительства и эксплуатации) инженер­но-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства , а также вида и объема инженерных мероприятий по ее освоению.

Проектирование оснований без соответствующего инженерно-геоло­гического обоснования или при его недостаточности не допускается.

1.8. Результаты инженерно-геологических и гидрогеологических иссле­дований , излагаемые в отчете об изысканиях , должны содержать сведения :

о местоположении территории предполагаемого строительства , о ее климатических и сейсмических условиях и о ранее выполненных исследо­ваниях грунтов и подземных вод ;

об инженерно-геологическом строении и литологическом составе тол­щи грунтов и о наблюдаемых неблагоприятных физико-геологических и других явлениях (карст , оползни , просадки и набухание грунтов , горные выработки и т.п.) ;

о гидрогеологических условиях с указанием высотных отметок появив­шихся и установившихся уровней подземных вод , амплитуды их колеба­ний и величин расходов воды ; о наличии гидравлических связей горизон­тов вод между собой и ближайшими открытыми водоемами , а также све­дения об агрессивности вод в отношении материалов конструкций фунда­ментов ;

о грунтах строительной площадки , в том числе описание в стратигра­фической последовательности напластований грунтов основания , форма залегания грунтовых образований , их размеры в плане и по глубине , воз­раст , происхождение и классификационные наименования , состав и сос­тояние грунтов. Для выделенных слоев грунта должны быть приведены физико-механические характеристики , к числу которых относятся :

плотность и влажность грунтов ;

коэффициент пористости грунтов ;

гранулометрический состав для крупнообломочных и песчаных грун­тов ;

число пластичности и показатель текучести грунтов ;

угол внутреннего трения , удельное сцепление и модуль деформации грунтов ;

коэффициент фильтрации ;

коэффициент консолидации для водонасыщенных пылевато-глинистых грунтов при показатели текучести IL >0,5 , биогенных грунтов и илов ;

временное сопротивление на одноосное сжатие , коэффициент размяг­чаемости , степень засоленности и растворимости для скальных грунтов ;

относительная просадочность , а также величина начального давления и начальной критической влажности для просадочных грунтов ;

относительное набухание , давление набухания и линейная усадка для набухающих грунтов ;

коэффициент выветрелости для элювиальных грунтов ;

количественный и качественный состав засоления для засоленных гру­нтов ;

содержание органического вещества для биогенных грунтов и степень разложения для торфов.

В отчете обязательно указываются применяемые методы лаборатор­ных и полевых определений характеристик грунтов.

К отчету прилагаются таблицы и ведомости показателей физико-меха­нических характеристик грунтов , схемы установок , примененных при по­левых испытаниях , а также колонки грунтовых выработок и инженерно-ге­ологические разрезы. На последних должны быть отмечены все места от­бора проб грунтов и пункты полевых испытаний грунтов.

Характеристики грунтов должны быть представлены их нормативными значениями , а удельное сцепление , угол внутреннего трения , плотность и предел прочности на одноосное сжатие скальных грунтов также и расчет­ными значениями.

В отчете должен быть также прогноз изменения инженерных условий территории (площадки) строительства при возведении и эксплуатации зда­ний и сооружений.

1.9. Данные о климатических условиях района строительства должны приниматься по указаниям главы СНиП по строительной климатологии и геофизике.

1.10. Для учета при проектировании оснований опыта строительства необходимо иметь данные об инженерно-геологических условиях этого района , о конструкциях возводимых зданий и сооружений , нагрузках , ти­пах и размерах фундаментов , давлениях на грунты основания и о наблюда­вшихся деформациях сооружений.

Наличие таких данных позволит лучше оценить инженерно-геологичес­кие условия площадки , а также возможность проявления неблагоприятных физико-геологических процессов и явлений (развитие карста , оползней и т.д.) , характеристики грунтов , выбирать наиболее рациональные типы и размеры фундаментов , глубину их заложения и т.д.

1.11. Необходимо учитывать местные условия строительства , для чего должны быть выявлены данные о производственных возможностях строи­тельной организации , ее парке оборудования , ожидаемых климатических условиях на весь период устройства оснований и фундаментов , а также всего нулевого цикла. Эти данные могут оказаться решающими при выбо­ре типов фундаментов (например , на естественном основании или свай­ного) , глубины их заложения , метода подготовки основания и пр.

1.12. Конструктивное решение проектируемого здания или сооруже­ния и условий последующей эксплуатации необходимо с целью прогнози­рования изменения инженерно-геологических и гидрогеологических усло­вий , в том числе и свойств грунтов , для выбора типа фундамента , учета влияния верхних конструкций на работу оснований , для уточнения требо­ваний к допустимой величине деформации и т.д.

1.13. Технико-экономическое сравнение возможных вариантов проект­ных решений по основаниям и фундаментам необходимо для выбора наи­более экономического и надежного проектного решения , которое исклю­чит необходимость его последующей корректировки в процессе строите­льства и позволит избежать дополнительных затрат материальных средств и времени.

1.14(1.5). Проектом оснований и фундаментов должна быть предусмо­трена срезка плодородного слоя почвы для последующего использования в целях восстановления (рекультивации) нарушенных или малопродуктив­ных сельскохозяйственных земель , озеленения района застройки и т.п.

1.15(1.6). В проектах оснований и фундаментов ответственных соору­жений , возводимых в сложных инженерно-геологических условиях , следу­ет предусматривать проведение натурных измерений деформаций основа­ния.

Натурные измерения деформаций основания должны также предусма­триваться в случае применения новых или недостаточно изученных конст­рукций сооружений или их фундаментов , а также если в задании на проек­тирование имеются специальные требования по измерению деформаций основания.

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВАНИЙ

Общие указания

2.1. Проектирование оснований является неотъемлемой составной час­тью проектирования сооружения в целом. Статическая схема сооружения , конструктивное и объемно-планировочное решение , плановая и высотная привязки должны приниматься с учетом результатов инженерных изыска­ний на площадке строительства и технически возможных решений фунда­ментов.

2.2(2.1). Проектирование оснований включает обоснованный расче­том выбор :

типа основания (естественное или искусственное) ;

типа , конструкции , материала и размеров фундаментов (мелкого или глубокого заложения ; ленточные , столбчатые , плитные и др. ; железобето­нные , бетонные , бутобетонные и др.) ;

мероприятий , указанных в пп. 2.290-2.295(2.67-2.71) , применяемых при необходимости уменьшения влияния деформаций основания на эксплуа­тационную пригодность сооружений.

2.3(2.2). Основания должны рассчитываться по двум группам предель­ных состояний : по первой - по несущей способности ; по второй - по дефо­рмациям.

Основания рассчитываются по деформациям во всех случаях и по не­сущей способности - в случаях , указанных в п. 2.259(2.3).

В расчетах оснований следует учитывать совместное действие силовых факторов и неблагоприятных влияний внешней среды (например , влияние поверхностных или подземных вод на физико-механические свойства гру­нтов).

2.4. К первой группе предельных состояний оснований относятся : по­теря устойчивости формы и положения ; хрупкое , вязкое или иного харак­тера разрушение ; резонансные колебания ; чрезмерные пластические де­формации или деформации неустановившейся ползучести.

Ко второй группе относятся состояния , затрудняющие нормальную эк­сплуатацию сооружения или снижающие его долговечность вследствие недопустимых перемещений (осадок , прогибов , углов поворота) , колеба­ний , трещин и т.п.

2.5. Сооружение и его основание должны рассматриваться в единстве , т.е. должно учитываться взаимодействие сооружения со сжимаемым ос­нованием. Поскольку основание лишь косвенно влияет на условия эксплу­атации сооружения , состояние основание можно считать предельным лишь в случае , если оно влечет за собой одно из предельных состояний со­оружения.

2.6. Целью расчета оснований по предельным состояниям является выбор технического решения фундаментов , обеспечивающего невозмож­ность достижения основанием предельных состояний , указанных в п. 2.4. При этом должны учитываться не только нагрузки от проектируемого со­оружения , но также возможное изменение физико-механических свойств грунтов под влиянием поверхностных или подземных вод , климатических факторов , различного вида тепловых источников и т.д. К изменению влаж­ности особенно чувствительны просадочные , набухающие и засоленные грунты , к изменению температурного режима - набухающие и пучинис­тые грунты.

2.7. При проектировании необходимо учитывать , что потеря несущей способности основания , как правило , приводит конструкции сооружения в предельное состояние первой группы. При этом предельные состояния основания и конструкций сооружения совпадают. Деформации же осно­вания могут привести конструкции сооружения в предельные состояния как второй , так и первой группы , поэтому предельные деформации осно­вания могут лимитироваться как прочностью , устойчивостью и трещинос­тойкостью конструкций , так и архитектурными , эксплуатационно-бытовы­ми и технологическими требованиями , предъявляемыми к сооружению или размещенному в нем оборудованию.

2.8(2.4). Расчетная схема системы сооружение - основание или фунда­мент - основание должна выбираться с учетом наиболее существенных факторов , определяющих напряженное состояние и деформации основа­ния и конструкций сооружения (статической схемы сооружения , особен­ностей его возведения , характера грунтовых напластований , свойств грун­тов основания , возможности их применения в процессе строительства и эксплуатации сооружения и т.д.). Рекомендуется учитывать пространст­венную работу конструкций , геометрическую и физическую нелиней­ность , анизотропность , пластические и реологические свойства материала и грунтов.

Допускается использовать вероятностные методы расчета , учитываю­щие статистическую неоднородность оснований , случайную природу наг­рузок , воздействий и свойств материалов конструкций.

2.9. Расчетная схема системы сооружение - основание или фундамент - основание представляет собой совокупность упрощающих предложений относительно геометрической схемы конструкции , свойств материалов и грунтов , характера взаимодействия конструкции с основанием и схемати­зации возможных предельных состояний.

Одно и то же сооружение может иметь разную расчетную схему в за­висимости от вида предельного состояния , цели расчета , вида учитывае­мых воздействий и разработанности методов расчета.

2.10. Для расчета деформаций оснований используется преимущест­венно расчетная схема основания в виде линейно-деформируемой среды : полупространства с условным ограничением глубины сжимаемой толщи или слоя конечной толщины (см. п. 2.173(2.40).

Развитие деформаций основания во времени (консолидационное упло­тнение , ползучесть) , а также анизотропию прочностных и деформацион­ных характеристик следует , как правило , учитывать при расчете основа­ний , сложенных водонасыщенными пылевато-глинистыми грунтами и илами.

2.11. Для расчета конструкций сооружений на сжимаемом основании помимо упомянутых схем могут применяться расчетные схемы , характе­ризуемые коэффициентом постели или коэффициентом жесткости , в ка­честве которых принимается отношение давления (нагрузки) на основание к его расчетной осадке. Такие характеристики удобны при необходимости учета неоднородности грунтов основания , в том числе вызванной нерав­номерным замачиванием просадочных грунтов , при расчете сооружений на подрабатываемых территориях и т.д.

2.12. В расчетах конструкций пространственно жестких сооружений во взаимодействии со сжимаемым основанием рекомендуется учитывать не­линейность деформирования грунтов. При этом допускается использовать упрощенные методы , в которых фундаменты сооружения заменяются не­линейно-деформирующимися опорами. Зависимость осадки таких опор от давления р рекомендуется принимать в виде

                                           (1)

где - расчетная осадка опоры при давлении [( - расчетное соп­ротивление основания , определяемое по указаниям пп. 2.174-2.204(2.41-2.48) ] ;

- предельное сопротивление основания - давление на основание , со­ответствующее исчерпанию его несущей способности [см. пп. 2.261-2.228(2.57-2.65) ].

Расчет конструкций сооружений во взаимодействии с нелинейно-де­формирующимся основанием выполняется с применением ЭВМ.

Пример выбора расчетной схемы системы сооружение - основание.

Каркасно-панельное здание повышенной этажности , проектируемое на площадке , где в верхней зоне основания залегают пылеватые пески и суглинки с модулем деформации Е=15-20 МПа , подстилаемые известня­ками с модулем деформации Е=120 МПа , имеет фундамент в виде короб­чатой железобетонной плиты (рис. 1 , а)

Рис. 1. К выбору расчетной схемы «здание - основание»»

а - здание повышенной этажности с фундаментами в виде сплошной пли­ты на основании с переменной сжимаемостью по глубине ; б - протяжен­ное здание с ленточными фундаментами на основании с переменной сжи­маемостью в плане

При расчете несущих конструкций здания на ветровые нагрузки в ка­честве расчетной схемы в данном случае принимается многоэтажная ра­ма с жесткой заделкой стоек в уровне верха фундаментной плиты. Для оп­ределения усилий в фундаментной конструкции расчетная схема прини­мается в виде плиты конечной жесткости на линейно-деформируемом слое. При вычислении крена плиты ее жесткость можно принять бесконе­чно большой. При определении средней осадки плиты , а также при расче­те несущей способности основания допускается пренебречь жесткостью плиты и считать давление на основание распределенным по линейному за­кону.

Для расчета конструкций протяженного крупнопанельного жилого до­ма , имеющего в основании напластование грунтов с ярко выраженной не­равномерной сжимаемостью (рис. 1 , б) , целесообразно принять расчет­ную схему в виде равномерно загруженной балки конечной жесткости на основании с переменным коэффициентом жесткости.

Нагрузки и воздействия , учитываемые в расчетах оснований

2.13(2.5). Нагрузки и воздействия на основания , передаваемые фундаментами сооружений , должны устанавливаться расчетом , как правило , исходя из рассмотрения совместной работы сооружения и основания.

Учитываемые при этом нагрузки и воздействия на сооружение или отдельные его элементы , коэффициенты надежности по нагрузке , а также возможные сочетания нагрузок должны приниматься согласно требованиям СНиП по нагрузкам и воздействиям.

Нагрузки на основание допускается определять без учета их перераспределения надфундаментной конструкцией при расчете :

а) оснований зданий и сооружений III класса ; 1

б) общей устойчивости массива грунта основания совместно с сооружением ;

в) средних значений деформаций основания ;

г) деформаций оснований в стадии привязки типового проекта к местным грунтовым условиям.

1 Здесь и далее класс ответственности зданий и сооружений принят согласно Правилам учета степени ответственности зданий и сооружений при проектировании конструкций , утвержденным Госстроем СССР постановлением от 19 марта 1981 г. № 41.

2.14. При проектировании оснований следует учитывать , что сооружение и основание находятся в тесном взаимодействии. Под влиянием нагрузок от фундаментов основание деформируется , а это в свою очередь вызывает перераспределение нагрузок за счет включения в работу надфундаментных конструкций. Характер и степень перераспределения нагрузок на основание , а следовательно , и дополнительные усилия в конструкциях сооружения зависят от вида , состояния и свойств грунтов , характера их напластования , статистической схемы сооружения , его пространственной жесткости и многих других факторов.

2.15. Основными характеристиками нагрузок являются их нормативные значения , устанавливаемые СНиП по нагрузкам и воздействиям. Все расчеты оснований должны производиться на расчетные значения нагрузок , которые определяются как произведение нормативных нагрузок на коэффициент надежности по нагрузке g f , учитывающий возможное отклонение нагрузок в неблагоприятную сторону от нормативных значений и устанавливаемый в зависимости от группы предельного состояния.

Коэффициент надежности по нагрузке g f принимается при расчете оснований :

по первой группе предельных состояний (по несущей способности) - по указаниям СНиП по нагрузкам и воздействиям ;

по второй группе предельных состояний (по деформациям) - равным единице.

2.16. В зависимости от продолжительности действия нагрузки подразделяются на постоянные и временные. Постоянными считаются нагрузки , которые при строительстве и эксплуатации сооружения действуют постоянно (собственный вес конструкций и грунтов , горное давление и т.п.). Временными считаются нагрузки , которые в отдельные периоды строительства и эксплуатации могут отсутствовать.

2.17. Временные нагрузки в свою очередь подразделяются на :

длительные (например , вес стационарного оборудования , нагрузки на перекрытиях в складских помещениях , зернохранилищах , библиотеках и т.п.) ;

кратковременные , которые могут действовать лишь в отдельные периоды времени (вес людей и ремонтных материалов в зонах обслуживания и ремонта ; нагрузки , возникающие при изготовлении , перевозке и возведении конструкций ; снеговые , ветровые и гололедные нагрузки и т.п.) ;

особые , возникновение которых возможно лишь в исключительных случаях (сейсмические , аварийные и т.п.).

2.18. В зависимости от состава различаются сочетания нагрузок :

основные , состоящие из постоянных , длительных и кратковременных нагрузок ;

особые , состоящие из постоянных , длительных , возможных кратковре­менных и одной из особых нагрузок.

2.19(2.6). Расчет оснований по деформациям должен производиться на основное сочетание нагрузок ; по несущей способности - на основное со­четание , а при наличии особых нагрузок и воздействий - на основное и особое сочетание.

При этом нагрузки на перекрытия и снеговые нагрузки , которые сог­ласно СНиП по нагрузкам и воздействиям могут относиться как к длитель­ным , так и к кратковременным , при расчете оснований по несущей способности считаются кратковременными , а при расчете по деформациям - длительными. Нагрузки от подвижного подъемно-транспортного обору­дования в обоих случаях считаются кратковременными.

2.20(2.7). В расчетах оснований необходимо учитывать нагрузки от складируемого материала и оборудования , размещаемых вблизи фундаментов.

2.21(2.8). Усилия в конструкциях , вызываемые климатическими темпе­ратурными воздействиями , при расчете оснований по деформациям не должны учитываться , если расстояние между температурно-усадочными швами не превышает значений , указанных в СНиП по проектированию со­ответствующих конструкций.

2.22(2.9). Нагрузки , воздействия , их сочетания и коэффициенты надежности по нагрузке при расчете оснований опор мостов и труб под насыпями должны приниматься в соответствии с требованиями СНиП по проектированию мостов и труб.

Нормативные и расчетные значения характеристик грунтов

Классификация грунтов

2.23. Классификация грунтов в соответствии с ГОСТ 25100-82 включает выделенные по комплексу признаков подразделения : классы , группы , под­группы , типы , виды и разновидности.

Наименования грунтов должны содержать сведения об их геологичес­ком возрасте и происхождении. К наименованиям грунтов и их характеристикам , предусмотренным ГОСТом , допускается вводить дополнительные наименования и характеристики (гранулометрический состав пылевато-глинистых грунтов , качественный характер засоления грунтов , степень вы­ветрелости скальных грунтов и т.п.) , если это необходимо для более деталь­ного подразделения грунтов , дополнительного освещения их инженерно-геологических особенностей , учета местных геологических условий и спе­цифики строительства определенного вида. Это дополнительные наименования и характеристики не должны противоречить классификации ГОСТ 25100-82.

Грунты подразделяются на два класса : скальные - грунты с жесткими (кристаллизационными или цементационными) структурными связями и нескальные - грунты без жестких структурных связей.

Скальные грунты в большинстве своем резко отличаются по своим свойствам от нескальных грунтов. Скальные грунты практически несжимаемы при нагрузках , которые имеют место в гражданских и промышлен­ных зданиях и сооружениях.

2.24. Скальные грунты делятся на четыре группы : магматические , метаморфические , осадочные сцементированные и искусственные (преоб­разованные в природном залегании) , в каждом из которых выделяются подгруппы , типы и виды в зависимости от условий образования , петрографического состава , структуры , текстуры и состава цемента. Разновидности скальных грунтов приведены в табл. 1 в зависимости от :

предела прочности на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии Rc ;

степени размягченности в воде , характеризуемой коэффициентом раз­мягчаемости k sof (отношение пределов прочности на одноосное сжатие со­ответственно в водонасыщенном и воздушно-сухом состояниях) ;

степени засоленности для полускальных грунтов - суммарного содержания легко- и среднерастворимых солей в процентах от массы абсолютно сухого грунта ;

степени растворимости в воде для осадочных сцементированных грунтов.

Таблица 1

Разновидности скальных грунтов

Показатель

А. По пределу прочности на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии Rc , МПа (кгс /см2) :

Очень прочные

Rc > 120 (1200)

Прочные

120 (1200) ³ Rc > 50 (500)

Средней прочности

50 (500) ³ Rc > 15 (150)

Малопрочные

15 (150) ³ Rc > 5 (50)

Полускальные :

пониженной прочности

5 (50) ³ Rc > 3 (30)

низкой прочности

3 (30) ³ Rc > 1 (10)

весьма низкой прочности

Rc < 1 (10)

Б. По коэффициенту размягчаемости в воде k sof

Неразмягчаемые

k sof ³ 0,75

Размягчаемые

k sof < 0,75

В. По степени засоленности полускальных грунтов , %

Незасоленные

Менее 2

Засоленные

2 и более

Г. По степени растворимости в воде для осадочных

сцементированных грунтов , г

Нерастворимые

Менее 0 ,01

Труднорастворимые

0 ,01-1

Среднерастворимые

1-10

Легкорастворимые

Более 10

2.25. Прочность скальных грунтов , характеризуемая пределом прочно­сти на одноосное сжатие Rc , изменяется в широких пределах и зависит от условий образования скальных пород , их минерального состава и состава цемента , а также от степени выветрелости.

Для характеристики степени снижения прочности скальных грунтов при водонасыщении необходимо определять коэффициент размягчаемос­ти в воде k sof путем испытания образцов скальных грунтов в воздушно-су­хом и водонасыщенном состоянии. К скальным грунтам , значительно сни­жающим (до 2-3 раз) прочность при водонасыщении , относятся , например , глинистые сланцы , песчаники с глинистым цементом , алевролиты , аргиллиты , мергели , мелы.

2.26. Для скальных грунтов , растворяющихся в воде , необходимо указывать степень их растворимости , которая зависит от составов минеральных зерен и цемента. Магматические и метаморфические скальные грунты , а также осадочные сцементированные грунты с кремнистым цементом (кремнистые конгломераты , брекчии , песчаники и опоки) не растворяются в воде. К растворимым относятся скальные грунты , перечисленные в порядке возрастания степени их растворимости :

труднорастворимые - известняки , доломиты , известковистые конгломераты и песчаники ;

среднерастворимые - мел , гипс , ангидрит , гипсоносные конгломераты ;

легкорастворимые - каменная соль.

В результате фильтрации воды через трещины в растворимых скальных породах возможно образование карстовых полостей.

2.27. Скальные грунты , подвергаясь природным процессам выветрива­ния , теряют свою сплошность в залегании , становятся трещиноватыми , а затем разрушаются до кусков различной крупности , промежутки между которыми заполняются мелкозернистым материалом. В результате выветривания строительные свойства скального грунта ухудшаются.

Степень выветрелости скальных грунтов Kwr оценивается путем сопоставления плотности r образца выветрелой породы в условиях природного залегания с плотностью невыветрелой (монолитной породы) (табл. 2). Для магматических пород величина плотности монолитной породы может быть принята равной величине плотности частиц.

Таблица 2

Скальные грунты

Характеристика залегания грунтов и степень выветрелости

Невыветрелые (монолитные)

Сплошной массив , Kwr=1

Слабовыветрелые (трещиноватые)

Несмещенные отдельности (глыбы) 1 > Kwr ³ 0 ,9

Выветрелые

Скопления кусков , переходящие в трещиноватую скалу , 0 ,9 > Kwr ³ 0 ,8

Сильновыветрелые (рухляки)

Во всем массиве в виде отдельных кусков Kwr < 0 ,8

2.28. Скальные искусственные грунты - закрепленные различными методами скальные выветрелые грунты и различные типы нескальных грунтов (крупнообломочных , песчаных и пылевато-глинистых).

Типы искусственного скального грунта соответствуют типам природного грунта до его закрепления , а виды выделяются по способу преобразования (закрепления) цементацией , силикатизацией , смолизацией , термическим способом и т.п. Разновидности этих грунтов выделяются так же , как для скальных природных грунтов.

2.29. Нескальные грунты разделяются на группы осадочных и искусственных грунтов , которые в свою очередь делятся на подгруппы согласно табл. 3.

Таблица 3

Группы и подгруппы

нескальных грунтов

Характеристика

Осадочные нецементированные :

крупнообломочные

Нецементированные грунты , соде­ржащие более 50 % по массе обло­мков кристаллических или осадочных пород с размерами частиц более 2 мм

песчаные

Сыпучие в сухом состоянии грунты , содержащие менее 50 % по мас ­се частиц крупнее 2 мм и не обладающие свойством пластичности (грунт не раскатывается в шнур ди ­аметром 3 мм или число пластичности его IP <1

пылевато-глинистые

Связные грунты , для которых число пластичности IP ³1

биогенные

Грунты с относительным содержанием органического вещества Iот > > 0 , 1 (озерные , болотные , озерно-болотные , аллювиально-болотные)

почвы

Природные образования , слагающие поверхностный слой земной коры и обладающие плодородием

Искусственные

уплотненные в природном залегании

насыпные

намывные

Преобразованные различными спо­собами или перемещенные грунты природного происхождения и отходы производственной и хозяйственной деятельности человека

2.30. Крупнообломочные и песчаные грунты в зависимости от гранулометрического состава подразделяются на типы согласно табл. 4.

Таблица 4

Грунты

Размер частиц

d , мм

% массы воздуш­но-сухого грунта

Крупнообломочные

Валунный грунт (при преобладании неокатанных частиц - глыбовый

d > 200

>50

Галечниковый грунт (при преобладании неокатанных частиц - щебенистый)

d > 10

>50

Гравийный грунт (при преобладании неокатанных частиц - дресвяный)

d > 2

>50

Песчаные

Песок :

гравелистый

d > 2

>25

крупный

d > 0,5

>50

средней крупности

d > 0 , 25

>50

мелкий

d > 0,1

³ 75

пылеватый

d > 0,1

<75

Примечание. Для установления наименования грунта последовате­льно суммируются процента частиц исследуемого грунта : сначала крупнее 200 мм , затем крупнее 10 мм , далее крупнее 2 мм и т.д. Наименование грунта принимается по первому удовлетворяющему показателю в порядке расположения наименований в таблице.

2.31. Наименования частиц грунта в зависимости от их крупности принимаются по табл. 5.

Для установления наименования грунта после рассева пробы последовательно суммируются проценты содержания частиц различной крупности.

Таблица 5

Наименование частиц

Размер частиц

Валунные (при неокатанных гранях - глыбовые)

d > 200

Галечниковые (при неокатанных гранях - щебенистые)

200 ³ d > 10

Гравийные (при неокатанных гранях - дресвяные)

10 ³ d > 2

Песчаные

2 ³ d > 0 , 05

Пылеватые

0,05 ³ d > 0,005

Глинистые

d £ 0,005

Пример. Для песчаного грунта были получены результаты гранулометрического анализа , приведенные в табл. 6.


Таблица 6

Размер частиц , мм

>10

10-5

5-2

2-1

1-0,5

0,5-0,25

0,25-0,1

0,1-0,05

0,05-0,01

0,01-0,005

<0,005

Содержание частиц , %

0

0

0

1,7

13,2

40,2

33,9

5,9

1,5

0,7

2,9


Суммарный состав частиц крупнее 2 мм составляет 0 % , значит песок не гравелистый ; суммарный состав частиц крупнее 0 ,5 мм составляет 14 ,9 % , значит песок не крупный ; суммарный состав частиц крупнее 0 ,25 мм составляет 55 ,1 % , т.е. более 50 % , значит грунт относится к песку средней крупности.

2.32. Крупнообломочные грунты содержат заполнитель , к которому относят частицы размером менее 2 мм. Свойства крупнообломочного грунта в значительной степени зависят от вида и количества заполнителя (песчаный или пылевато-глинистый) , а также его состояния.

Вид заполнителя и характеристики его состояния необходимо указывать , если песчаного заполнителя содержится более 40 % , а пылевато-глинистого - более 30 % общей массы абсолютно сухого грунта.

Для установления вида заполнителя из крупнообломочного грунта удаляют частицы крупнее 2 мм. Определяют следующие характеристики заполнителя : влажность , плотность , а для пылевато-глинистого заполнителя - дополнительно число пластичности и показатель текучести.

2.33. Крупнообломочные и песчаные грунты подразделяются по степени влажности Sr (доле заполнения объема пор грунта водой) согласно табл. 7.

Степень влажности Sr определяется по формуле

                                                           (2)

где - природная влажность грунта в долях единицы ;

- плотность частиц грунта , г /см 3 ;

- плотность воды , принимаемая равной 1 г /см 3 ;

- коэффициент пористости грунта природного сложения и влажности.

По формуле (2) вычисляется степень влажности также пылевато-гли­нистых грунтов.

Таблица 7

Разновидность крупнообломочных и песчаных грунтов по степени влажности

Степень влажности Sr

Маловлажные

0 < Sr £ 0,5

Влажные

0,5 < Sr £ 0,8

Насыщенные водой

0,8 < Sr £ 1

2.34. Физические характеристики грунтов определяют по действующим ГОСТам. Формулы вычисляемых физических показателей приведены в табл. 8.

Таблица 8

Характеристика

Формула

Плотность сухого грунта , г /см 3 , т /м 3

Пористость п

Коэффициент пористости е

или

Полная влагоемкость

Следует различать : плотность грунта - отношение массы грунта , включая массу воды в его порах , к занимаемому этим грунтом объему (г /см 3 ; т /м 3) ; плотность сухого грунта - отношение массы сухого грунта (исключая массу воды в его порах) к занимаемому этим грунтом объему (г /см 3 ; т /м 3) ; плотность частиц грунта - отношение массы сухого грунта (исключая массу воды в его порах) к объему твердой части этого грунта (г /см 3 ; т /м 3).

При расчетах оснований для величин , обозначающих отношение веса грунта к занимаемому им объему (Н /м 3 , кН /м 3) следует использовать тер­мины : удельный вес грунта , удельный вес сухого грунта и удельный вес частиц грунта .

Указанные удельные веса грунта определяют , умножая соответствующие плотности на ускорение свободного падения , м /с2.

Пример. Плотность грунта , определенная экспериментально , составляет т /м 3. Необходимо вычислить удельный вес грунта для определения расчетного сопротивления грунта основания или его несущей способности. Ускорение свободного падения составляет м /с2. Тогда удельный вес грунта составит кН /м 3.

В табл. 9 приведены ориентировочные значения плотностей частиц грунтов , не содержащих водорастворимых солей и органических веществ.

Таблица 9

Тип грунта

Среднее значение плотности частиц , г /см 3

Пески

2 ,66

Супеси

2 ,7

Суглинки

2 ,71

Глины

2 ,74

2.35. Пески по плотности сложения подразделяются на виды согласно табл. 10 в зависимости от значения коэффициента пористости е , определе­нного в лабораторных условиях по образцам , отобранным без нарушения природного сложения грунта или по величине сопротивления при зонди­ровании.

Таблица 10

Плотность сложения

Вид песков

плотные

средней

плотности

рыхлые

По коэффициенту пористости

Пески гравелистые , крупные и средней крупности

е < 0 ,55

0 ,55 £ е £ 0 ,7

е > 0 , 7

Пески мелкие

е < 0 ,6

0 ,6 £ е £ 0 ,75

е > 0 , 75

Пески пылеватые

е < 0 ,6

0 ,6 £ е £ 0 ,8

е > 0 , 8

По сопротивлению погружению конуса , МПа (кгс /см2) ,

при статическом зондировании

Пески крупные и средней крупности независимо от влажности

qc >15(150)

15(150) ³ qc ³5(50)

qc <5(50)

Пески мелкие независимо от влажности

qc >12(120)

12(120) ³ qc ³4(40)

qc <4(40)

Пески пылеватые :

маловлажные и влажные

qc >10 (10 0)

10(100) ³ qc ³3(30)

qc <3(30)

водонасыщенные

qc >12(120)

7(70) ³ qc ³2(20)

qc <2(20)

По условному динамическому сопротивлению погружению

конуса , МПа (кгс /см2) при динамическом зондировании

Пески крупные и средней крупности независимо от влажности

qd >12 , 5(125)

1 2 ,5(1 25) ³ qd ³ 3,5( 35)

qd <3,5(35)

Пески пылеватые :

маловлажные и влажные

qd >11(110)

1 1(1 10) ³ qd ³ 3( 30)

qd <3(30)

водонасыщенные

qd >8 , 5(85)

8,5( 85) ³ qd ³ 2( 20)

qd <2(20)

Пески пылеватые маловлажные и влажные

qd >8 , 5(85)

8,5( 85) ³ qd ³ 2( 20)

qd <2(20)

Допускается определять плотность сложения песков и радиоизотопны­ми методами.

Отбор образцов грунта ненарушенного сложения производят в соотве­тствии с действующим ГОСТом.

Пример. Из слоя песка средней крупности отобрано 12 образцов ненарушенного сложения и определены коэффициенты пористости : 0,52; 0,53; 0,54; 0,55; 0,57; 0,57; 0,58; 0,58; 0,6; 0,6; 0,61; 0,61. В этом ряду часть значений позволяет отнести песок к плотному сложению , а другая часть - к сре­дней плотности. Если этот факт не связан с наличием в рассматриваемом слое песка линз , то необходимо вычислить среднее значение е , которое составляет 0 ,57. Следовательно , песок необходимо отнести к средней пло­тности.

2.36. Пылевато-глинистые грунты характеризуются преобладанием в их составе пылеватых и глинистых частиц , что обуславливает их связность. В этой подгруппе выделяются следующие типы грунтов : супеси , суглинки , глины , лессовые грунты и илы (табл. 11) в зависимости от числа пластичности , вычисляемого по формуле

                                                    (3)

где и - влажности соответственно на границах текучести и раскатывания.

Таблица 11

Тип пылевато-глинистых грунтов

Число пластичности IP , %

Супеси

1 £ IP £ 7

Суглинки

7 < IP £ 17

Глины

IP > 17

Пример. Для слоя грунта было получено 10 определений числа пласти­чности , % : 10 ; 12; 12; 14; 15; 15; 17; 17; 18; 20. В этом ряду два значения (18 и 20) относятся к глинам , остальные - к суглинкам. Если указанные два значения не связаны с наличием в слое суглинка линзы глины , то необходимо по всем опытным данным вычислить среднее значение . Оно равно 15 , следовательно , грунт следует отнести к суглинку.

При наличии включений (частиц крупнее 2 мм) к указанным в табл. 11 типам грунтов должны прибавляться термины «с галькой» («со щебнем») или «с гравием» («с дресвой») , если содержание по массе включений сос­тавляет 15-25 % , и «галечниковые» («щебенистые») или «гравелистые» («дресвянистые») , если включений содержится более 25 до 50 % по массе.

2.37. Лессовые грунты выделены в подгруппе пылевато-глинистых грунтов в самостоятельный тип , как грунты , обладающие специфическими неблагоприятными свойствами.

Лессовые грунты характеризуются содержанием , как правило , более 50 % пылеватых частиц , преимущественно макропористой структурой , наличием солей , среди которых преобладают карбонаты кальция. Эти гру­нты при замачивания дают просадку под действием внешней нагрузки или собственного веса.

Лессовые грунты подразделяются по числу пластичности на супеси , суглинки и глины (см. табл. 11).

2.38. Ил - водонасыщенный современный осадок водоемов , образовавшийся при наличии микробиологических процессов , имеющий влажность , превышающую влажность на границе текучести , и коэффициент пористости е ³0 ,9.

Виды илов устанавливают по числу пластичности с учетом коэффициента пористости согласно табл. 12.

Таблица 12

Вид илов

Коэффициент пористости е

Супесчаный

е ³ 0 ,9

Суглинистый

е ³ 1

Глинистый

е ³ 1 ,5

Отличительным признаком илов является также наличие органического вещества в виде гумуса (полностью разложившиеся остатки растительных и животных организмов) , содержание которого в илах , как правило , не превышает 10 %.

2.39. Пылевато-глинистые грунты различаются по консистенции , характеризуемой показателем текучести , согласно табл. 13.

Таблица 13

Разновидности пылевато-

глинистых грунтов

Показатель текучести

Супеси :

твердые

пластичности

текучие

Суглинки и глины

твердые

полутвердые

тугопластичные

мягкопластичные

текучепластичные

текучие

Показатель текучести определяется по формуле

                                                   (4)

2.40. В пылевато-глинистых грунтах необходимо выделять просадочные грунты , которые под действием внешней нагрузки или собственного веса при замачивании водой дают дополнительную осадку (просадку).

Выделение просадочных грунтов производят по относительной просадочности . Грунты относятся к просадочным при .

При предварительной оценке к просадочным обычно относятся лессовые грунты со степенью влажности , для которых величина показателя , определяемого по формуле (5) , меньше значений , приведенных в табл. 14 :

                                                       (5)

где - коэффициент пористости грунта природного сложения и влажнос­ти ;

- коэффициент пористости , соответствующий влажности на границе текучести и определяемый по формуле

                                                        (6)

где и - значения те же , что и в формуле (2).

Значения , приведенные в табл. 14 для отдельных регионов , могут быть уточнены на основе статистической обработки массовых данных.

Таблица 14

Число пластичности грунта IP

1 £ IP <10

10 £ IP <14

14 £ IP <22

Показатель Iss

0,1

0,17

0,24

2.41. В пылевато-глинистых грунтах необходимо выделять набухающие грунты , которые при замачивании водой или химическими растворами увеличивается в объеме.

Выделение набухающих грунтов производят по относительному набуханию без нагрузки . Грунты относятся к набухающим при .

При предварительной оценке к набухающим от замачивания водой относятся грунты , для которых значение определяемого по формуле (5) показателя .

Показатель не может служить обоснованием для назначения дополнительных строительных мероприятий для сооружений , возводимых на просадочных и набухающих грунтах.

2.42. Относительное набухание грунта в условиях свободного набухания определяется по формуле

                                               (7)

где - высота образца после его свободного набухания в условиях невозможности бокового расширения в результате замачивания до полного водонасыщения ;

- начальная высота образца природной влажности.

Набухающие грунты в зависимости от величины относительного набухания без нагрузки подразделяются на :

слабонабухающие , если ;

средненабухающие , если ;

сильнонабухающие , если .

В зависимости от величины относительного набухания грунта в условиях свободного набухания назначается комплекс лабораторных и полевых исследований с целью определения характеристик набухающих грунтов.

Для расчетов деформаций набухания основания определяют относите­льное набухание при различных давлениях.

2.43. Набухающие грунты характеризуются величинами давления набухания влажности набухания и относительной усадки при высыхании .

За давление набухания принимается давление на образец грунта , замачиваемого и обжимаемого без возможности бокового расширения , при котором деформации набухания равны нулю.

За влажность набухания грунта принимается влажность , полученная после завершения набухания образца грунта , обжимаемого без возможности бокового расширения заданным давлением.

В полевых условиях относительное набухание грунтов определяют путем замачивания их в опытном котловане или в основании опытного фундамента.

При замачивании грунта в опытном котловане (размером не менее 10 ´ ´10 м) определяют подъем поверхности дна котлована и слоев грунта с по­мощью марок , устанавливаемых по глубине через 1-1 ,5 м. Для ускорения процесса набухания грунта устраивают дренажные скважины диаметром 100-200 мм , заполненные щебнем или гравием , расположенные на рассто­янии 2-3 м одна от другой.

Для определения относительного набухания в пределах сжимаемой то­лщи под опытными фундаментами размером не менее 1 ´1 м устанавлива­ются глубинные марки через 0 ,6-1 м. Давление по подошве опытных фундаментов составляет от 0 ,1 МПа (1 кгс /см2) до 0 ,2 МПа (2 кгс /см2).

2.44. Данные исследований песчаных и пылевато-глинистых грунтов должны содержать сведения о наличии примеси органических веществ. По относительному содержанию органического вещества песчаные и пы­левато-глинистые грунты подразделяются согласно табл. 15.

Таблица 15

Грунты

Относительное содержание органического вещества

Песчаные с примесью органического вещества

Пылевато-глинистые с примесью органического вещества

Относительное содержание органических веществ в грунте определяет­ся как отношение их массы в образце грунта , высушенного при температуре 100-105 °С , к массе образца.

2.45. Среди крупнообломочных , песчаных и пылевато-глинистых грунтов должны выделяться засоленные грунты , в которых суммарное содержание легкорастворимых и среднерастворимых солей не менее величин , указанных в табл. 16.

Таблица 16

Разновидности засоленных грунтов

Минимальное суммарное содержание легко- и среднерастворимых солей , % массы абсолютно сухого грунта

Засоленный крупнообломочный :

при содержании песчаного заполнителя менее 40 % или пылевато-глинис­того менее 30 %

2

при содержании песчаного заполнителя 40 % и более

0 ,5

при содержании пылевато-глинистого заполнителя 30 % и более

5

Засоленный песчаный

0 ,5

Засоленный пылевато-глинистый

5

Примечание. К легкорастворимым солям относятся : хлориды NaCl, KCl, CaCl2, MgCl2 ; бикарбонаты NaHCO3, Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2 ; карбонат натрия Na2CO3 ; сульфаты магния и натрия MgSO4, Na2SO4. К среднераство­римым солям относятся гипс CaSO4 × 2H2O.

Засоленные грунты следует выделять в особую группу , так как они при длительном замачивании способны давать суффозионную осадку вследст­вие выщелачивания солей.

2.46. Подгруппа биогенных грунтов включает следующие типы грунтов : сапропели , заторфованные грунты и торфы.

Сапропель - пресноводный ил , образовавшийся при саморазложении органических (преимущественно растительных) остатков на дне застойных водоемов (озер) и содержащий более 10 % по массе органических веществ ; имеет коэффициент пористости , как правило , более 3 , показатель текучести более 1.

По относительному содержанию органического вещества сапропели подразделяются согласно табл. 17.

Таблица 17

Вид сапропелей

Относительное содержание органического вещества

Минеральные

Среднеминеральные

Слабоминеральные

Заторфованные грунты - песчаные и пылевато-глинистые , содержащие в своем составе от 10 до 50 % по массе органических веществ. Типы этих грунтов устанавливают согласно табл. 4 и 11 после удаления органических веществ.

По относительному содержанию органического вещества заторфованные грунты подразделяются согласно табл. 18.

Таблица 18

Вид заторфованных грунтов

Относительное содержание органического вещества

Слабозаторфованные

Среднезаторфованные

Сильнозаторфованные

Торф - органоминеральный грунт , образовавшийся в результате естес­твенного отмирания и неполного разложения болотных растений в условиях повышенной влажности при недостатке кислорода и содержащий 50 % и более органических веществ.

Торф по степени разложения органического вещества  подразделяется согласно табл. 19 , а по степени зольности на нормально-зольные , если зольность менее 20 % ; высокозольные , если зольность 20 % и более.

Таблица 19

Вид торфа

Степень разложения органического вещества , %

Слаборазложившиеся

Среднеразложившиеся

Сильноразложившиеся

Степень разложения торфа - отношение массы бесструктурной (полно­стью разложившейся) части , включающей гуминовые кислоты и мелкие частицы негумифицированных остатков растений к общей массе торфа.

Степень зольности торфа - отношение массы минеральной части торфа ко всей его массе в абсолютно сухом состоянии.

Торфы по условиям залегания подразделяются на открытые (низин­ные , верховые) , погребенные и искусственно погребенные.

2.47. Искусственные нескальные грунты - уплотненные в природном залегании подразделяются на типы соответственно типам этих грунтов до уплотнения. Виды этих грунтов выделяются по способу преобразования природного грунта (укатка , трамбование , виброуплотнение , электроосмос , осушение дренами и т.п.).

2.48. Искусственные насыпные и намывные грунты включают типы от­сыпанных и намытых грунтов природного происхождения и отходов производственной и хозяйственной деятельности человека. Виды этих грунтов выделяются по степени уплотнения от собственного веса : слежавшиеся - процесс уплотнения закончился ; неслежавшиеся - процесс уплотнения продолжается.

Ориентировочные периоды времени , необходимые для самоуплотнения насыпных грунтов от их собственного веса (процесс уплотнения зако­нчился) , приведены в табл. 20.

Таблица 20

Насыпные грунты

Период времени , необходимый для самоуплотнения грунта , лет

Планомерно возведенные насыпи (при их уплотнения) из грунтов :

песчаных

0,5-2

пылевато-глинистых

2-5

Отвалы грунтов и отходов производства из :

песчаных грунтов

2-5

пылевато-глинистых грунтов

10-15

шлаков , формовочной земли

2-5

золы , колошниковой пыли

5-10

Свалки грунтов и отходов производств из :

песчаных грунтов , шлаков

5-10

пылевато-глинистых грунтов

10-30

Насыпные грунты дополнительно подразделяют по однородности сос­тава и сложения на :

планомерно возведенные насыпи (обратные засыпки) и подсыпки (по­душки). Характеризуются практически однородным составом , сложением и равномерной сжимаемостью ;

отвалы грунтов и отходов производств. Характеризуются практически однородным составом и сложением , но имеют неравномерную плотность и сжимаемость ;

свалки грунтов , отходов производств и бытовых отходов. Характеризуются неоднородным составом и сложением , неравномерной плотностью и сжимаемостью , а также содержанием органических включений.

2.48. Грунты , имеющие отрицательную температуру и содержащие в своем составе лед , относятся к мерзлым грунтам , а если они находятся в условиях природного залегания в мерзлом состоянии непрерывно (без от­таивания) в течении многих (трех и более) лет - к вечномерзлым.

2.50(2.10). Основными параметрами механических свойств грунтов , определяющими несущую способность оснований и их деформации , являются прочностные и деформационные характеристики грунтов (угол внутреннего трения j , удельное сцепление с и модуль деформации грунтов Е , предел прочности на одноосное сжатие скальных грунтов Rc и т.п.). Допускается применять и другие параметры , характеризующие взаимоде­йствие фундаментов с грунтом оснований и установленные опытным путем (удельные силы пучения при промерзании , коэффициенты жесткости основания и пр.).

Примечание. Далее , за исключением специально оговоренных случаев , под термином «характеристики грунтов» понимаются не только механические , но и физические характеристики грунтов , а также упомянутые в настоящем пункте параметры.

Методы определения деформационных и

прочностных характеристик грунтов

2.51(2.11). Характеристики грунтов природного сложения , а также искусственного происхождения должны определяться , как правило , на основе их непосредственных испытаний в полевых или лабораторных условиях с учетом возможного изменения влажности грунтов в процессе строите­льства и эксплуатации сооружений.

2.52. Характеристики грунтов , необходимые для проектирования осно­ваний (модуль деформации Е , удельное сцепление с , угол внутреннего трения j) , определяют , как правило , для природного состояния грунтов.

При проектировании оснований , сложенных не полностью водонасыщенными ( Sr <0 , 8) пылевато-глинистыми грунтами и пылеватыми песками , следует учитывать возможность снижения их прочностных и деформационных характеристик вследствие повышения влажности грунтов в процессе строительства и эксплуатации сооружения.

2.53. Для определения прочностных характеристик ( j и с) грунтов , для которых прогнозируется повышение влажности , образцы грунтов предварительно насыщаются водой до значений влажности , соответствующих прогнозу.

При определении модуля деформации в полевых условиях допускается проводить испытания грунта при природной влажности с последующей корректировкой полученного значения модуля деформации на основе ко­мпрессионных испытаний. Для этого проводятся параллельные компрессионные испытания грунта природной влажности и грунта , предварительно водонасыщенного до требуемого значения влажности. Полученный в лабораторных опытах коэффициент снижения модуля деформации грунта при его дополнительном водонасыщении используется для корректировки полевых данных.

2.54. Наиболее достоверными методами определения деформационных характеристик нескольких грунтов являются полевые их испытания статическими нагрузками в шурфах , дудках или котлованах с помощью плоских горизонтальных штампов площадью 2500-5000 см2 , а также в скважинах или в массиве с помощью винтовой лопасти-штампа площадью 600 см2 , выполняемые в соответствии с действующим ГОСТом. При этом применительно к рассматриваемым в Пособии методами расчета оснований по деформациям эталонным методом определения деформационных характеристик считаются указанные полевые испытания в шурфах , дудках или котлованах. Расчет модуля деформации грунтов по результатам их ис­пытаний с помощью плоского горизонтального штампа и винтовой лопас­ти-штампа проводится по приведенным в действующем ГОСТе формулам.

2.55. Модули деформации песчаных и пылевато-глинистых грунтов , не обладающих резко выраженной анизотропией их свойств в горизонтальном и вертикальном направлениях , могут быть определены их испытани­ями с помощью прессиометров в скважинах и плоских вертикальных шта­мпов (лопастных прессиометров) в скважинах или массиве , выполняемыми в соответствии с действующим ГОСТом с последующей корректировкой получаемых опытных данных. Корректировка этих данных должна осу­ществляться путем их сопоставления с результатами параллельно проводи­мых эталонных испытаний того же грунта с помощью плоских горизонта­льных штампов площадью 2500-5000 см2 , а при затруднительности проведения последних (больше глубины испытаний , водонасыщенные грунты) - с результатами испытаний винтовой лопастью-штампом площадью 600 см2.

Указанные параллельные испытания обязательны при исследованиях грунтов для строительства зданий и сооружений I класса. Для зданий и со­оружений II-III классов допускается корректировать результаты испытаний грунтов прессиометрами или плоскими вертикальными штампами с помощью эмпирических коэффициентов , назначаемых в соответствии с указаниями действующего ГОСТа.

2.56. Модули деформации песчаных и пылевато-глинистых грунтов могут быть определены методом статического зондирования , выполняемым в соответствии с действующим ГОСТом , на основе сопоставления данных зондирования с результатами испытаний тех же грунтов штампами , указанными в п. 2.54. Проведение сопоставительных испытаний обязательно для зданий и сооружений I и II классов. Для зданий и сооружений III класса допускается определять модуль деформации только по данным статического зондирования в зависимости от удельного сопротивления грунта под наконечником зонда qc , используя зависимости :

для печатных грунтов E =3qc ; для суглинков и глин E =7 qc .

2.57. Модули деформации песчаных грунтов (кроме пылеватых водонасыщенных) могут быть определены методом динамического зондирова­ния , выполняемым в соответствии с действующим ГОСТом , на основе сопоставления данных зондирования с результатами испытаний тех же грунтов штампами , указанными в п. 2.54. Проведение сопоставительных испытаний обязательно для зданий и сооружений I и II классов. Для зданий и сооружений III класса допускается определять модуль деформации песчаных грунтов при глубине их залегания до 6 м только по данным динамического зондирования в зависимости от условного динамического сопротивления грунта погружению зонда qd , используя табл. 21.

Таблица 21

Вид песков

Значение модулей деформации Е , МПа (кгс / см2) ,

при qd , МПа (кгс / см2) , равном

2(20)

3 ,5(35)

7(70)

11(110)

14(140)

17,5(175 )

Крупные и средней крупности

18(180)

24(240)

37(370)

47(470)

53(530)

58(580)

Мелкие

13(130)

19(190)

29(290)

35(350)

40(400)

45(450)

Пылеватые (кро­ме водонасыще­нных)

8(80)

13(130)

22(220)

28(280)

32(320)

35(350)

2.58. Для зданий и сооружений II и III классов допускается определять модули деформации пылевато-глинистых грунтов лабораторными метода­ми (в компрессионных приборах или приборах трехосного сжатия) , выпо­лняемыми в соответствии с действующими ГОСТами с последующей кор­ректировкой получаемых опытных данных. Корректировка этих данных до­лжна осуществляться путем их сопоставления с результатами параллельно проводимых сопоставительных испытаний того же грунта штампами , как это указано в п. 2.54.

Сопоставительные испытания обязательны при исследованиях грунтов для строительства зданий и сооружений II класса. Для зданий и сооружений III класса при определении по результатам компрессионных испытаний модулей деформации пылевато-глинистых грунтов с показателем текучести допускается использовать коэффициенты , приведенные в табл. 22 и полученные в результате статической обработки резу­льтатов массовых испытаний аллювиальных , делювиальных , озерных и озерно-аллювиальных четвертичных глинистых грунтов в компрессионных приборах и штампами. При использовании этих коэффициентов значение модуля деформации по компрессионным испытаниям следует определять в интервале давлений 0 ,1-0 ,2 МПа (1-2 кгс /см2).

Таблица 22

Вид грунта

Значения коэффициентов при

коэффициенте пористости е , равном

0,45

0,55

0,65

0,75

0,85

0,95

1,05

Супеси

4

4

3,5

3

2

-

-

Суглинки

5

5

4,5

4

3

2,5

2

Глины

-

-

6

6

5,5

5

4,5

Примечание. Для промежуточных значений е допускается определять коэффициент по интерполяции.

2.59. Наиболее достоверным методом определения прочностных хара­ктеристик нескальных грунтов являются полевые испытания на срез целиков в шурфах или котлованах , выполняемые в соответствии с действующим ГОСТом. Этот метод является эталонным применительно к рассматриваемым в Пособии методам Расчета оснований по несущей способности.

2.60. Для зданий и сооружений независимо от их класса для определения расчетного сопротивления грунта основания значения удельного сцепления с II и угла внутреннего трения j II могут быть получены путем испы­таний грунтов лабораторными методами (в срезных приборах или приборах трехосного сжатия) , выполняемыми в соответствии с действующими ГОСТами.

Для зданий и сооружений I класса применительно к расчетам оснований по несущей способности получаемые лабораторными методами значения удельного сцепления с I и угла внутреннего трения j I должны уточняться путем их сопоставления со значениями прочностных характерис­тик , получаемыми по результатам параллельных полевых испытаний на срез целиков грунта.

2.61. При определении лабораторными методами прочностных характеристик крупнообломочных грунтов необходимо использовать срезные приборы и приборы трехосного сжатия , позволяющие испытывать образцы , у которых отношение диаметра к максимальному размеру крупнообломочных включений более 5.

2.62. Прочностные характеристики пылевато-глинистых грунтов с показателем текучести , для которых подготовка целиков для полевых испытаний или отбор образцов для лабораторных испытаний затрудните­льны , могут быть определены полевым методом вращательного среза в скважинах или в массиве , выполняемым в соответствии с требованиями действующего ГОСТа.

2.63. Прочностные характеристики песчаных и пылевато-глинистых грунтов могут быть определены методом статического зондирования , вы­полняемым в соответствии с действующим ГОСТом , на основе сопоставления данных зондирования с результатами испытаний тех же грунтов на срез указанными в пп. 2.59 и 2.60 методами. Проведение сопоставительных испытаний обязательно для зданий и сооружений I и II классов примените­льно к расчетам оснований по деформациям. В остальных случаях допускается определять угол внутреннего трения песчаных грунтов крупных , средней крупности и мелких , а также удельное сцепление и угол внутреннего трения четвертичных пылевато-глинистых грунтов только по данным статического зондирования в зависимости от удельного сопротивления под наконечником зонда qc , используя таблицы 23 и 24.

Таблица 23

qc , МПа (кгс /см2)

Значения угла внутреннего трения песчаных грунтов j , град , при глубине зондирования , м

2

5 и долее

1,5 (15)

28

26

3 (30)

30

28

5 (50)

32

30

8 (80)

34

32

12 (120)

36

34

18 (180)

38

36

26 (260)

40

38

Таблица 2 4

qc , МПа (кгс /см2)

Значение прочностных характеристик

пылевато-глинистых грунтов

удельное сцепление с , кПа (кгс /см2)

угол внутреннего трения j , град

0,5 (5)

18 (0,18)

16

1,0 (10)

24 (0,24)

17

1,5 (15)

30 (0,30)

18

2,0 (20)

36 (0,36)

19

2,5 (25)

41 (0,41)

20

3,0 (30)

47 (0,47)

22

3,5 (35)

53 (0,53)

23

4,0 (40)

58 (0,58)

24

4,5 (45)

64 (0,64)

25

5,0 (50)

70 (0,70)

26

5,5 (50)

76 (0,76)

27

6,0 (60)

82 (0,82)

28

2.64. Угол внутреннего трения песчаных грунтов (кроме пылеватых водонасыщенных) может быть определен методом динамического зондирования , выполняемым в соответствии с действующим ГОСТом , на основе сопоставления данных зондирования с результатами испытания тех же грунтов на срез , указанными в пп. 2.59 и 2.60 методами. Проведение сопо­ставительных испытаний обязательно для зданий и сооружений I и II классов применительно к расчетам оснований по несущей способности и для зданий и сооружений I класса применительно к расчетам по деформациям. В остальных случаях допускается определять угол внутреннего трения песчаных грунтов только по данным статического зондирования в зависимости от условного динамического сопротивления грунта погружению зонда qd , используя табл. 25.

Таблица 25

qd , МПа

Значения угла внутреннего трения j , град , для песков

(кгс /см2)

крупных и средней крупности

мелких

пылевых

2 (20)

30

28

26

3,5 (35)

33

30

28

7 (70)

36

33

30

11 (110)

38

35

32

14 (140)

40

37

34

17,5 (175)

41

38

35

2.65. Для зданий и сооружений II и III классов допускается определять прочностные характеристики песчаных и пылевато-глинистых грунтов полевыми методами поступательного и кольцевого среза в скважинах , выполняемыми в соответствии с действующим ГОСТом , с последующей корректировкой опытных данных. Корректировка этих данных должна осуществляться путем их сопоставления с результатами испытаний тех же грунтов на срез указанными в пп. 2.59 и 2.60 методами. Сопоставительные испытания обязательны при исследовании грунтов для строительства зданий и сооружений II класса.

2.66. Временное сопротивление при одноосном сжатии скальных грун­тов устанавливают в соответствии с действующими ГОСТом.

2.67. При определении характеристик грунтов , обладающих специфическими свойствами (просадочные , набухающие , биогенные и т.п.) , следует учитывать дополнительные требования , изложенные в Пособии.

2.68(2.12). Нормативные и расчетные значения характеристик грунтов устанавливаются на основе статистической обработки результатов испытаний по методике , изложенной в ГОСТ 20522-75.

2.69(2.13). Все расчеты оснований должны выполняться с использованием расчетных значений характеристик грунтов Х , определяемых по фор­муле

                                                             (8)

где - нормативное значение данной характеристики ;

- коэффициент надежности по грунту.

Коэффициент надежности по грунту при вычислении расчетных значений прочностных характеристик (удельного сцепления с , угла внутреннего трения j нескальных грунтов и предела прочности на одноосное сжатие скальных грунтов Rc , а также плотности грунта r) устанавливается в зависимости от изменчивости этих характеристик , числа определений и значения доверительной вероятности a.

Для прочих характеристик грунта допускается принимать .

Примечание. Расчетное значение удельного веса грунта определяется умножением расчетного значения плотности грунта на ускорение свободного падения.

2.70(2.14). Доверительная вероятность a расчетных значений характеристик грунтов принимается при расчетах оснований по несущей способности a = 0 ,95 , по деформациям a = 0 ,85.

Доверительность вероятность a для расчета оснований опор мостов и труб под насыпями принимается согласно указаниям п. 124. При соответс­твующем обосновании для зданий и сооружений I класса допускается принимать большую доверительную вероятность расчетных значений ха­рактеристик грунтов , но не выше 0 ,99.

2.71(2.15). Количество определений характеристик грунтов , необходимое для вычисления их нормативных и расчетных значений , должно устанавливаться в зависимости от степени неоднородности грунтов основания , требуемой точности вычисления характеристики и класса здания и сооружения и указываться в программе исследований.

Количество одноименных частных определений для каждого выделенного на площадке инженерно-геологического элемента должно быть не менее шести. При определении модуля деформации по результатам испытаний грунтов в полевых условиях штампом допускается ограничиться результатами трех испытаний (или двух , если они отклоняются от среднего не более чем на 25 %).

2.72(2.16). Для предварительных расчетов оснований , а также для око­нчательных расчетов оснований зданий и сооружений II и III классов и опор воздушных линий электропередачи и связи независимо от их класса допускается определять нормативные и расчетные значения прочностных и деформационных характеристик грунтов по их физическим характерис­тикам.

Примечания : 1. Нормативное значение угла внутреннего трения j n , удельного сцепления сп и модуля деформации Е допускается принимать по табл. 1-3 рекомендуемого приложения 1. Расчетные значения характеристик в этом случае принимаются при следующих значениях коэффицие­нта надежности по грунту :

в расчетах оснований по деформациям ;

в расчетах оснований по несущей способности для удельного сцепления - ;

для угла внутреннего трения песчаных грунтов - ;

для угла внутреннего трения пылевато-глинистых грунтов - .

2. Для отдельных районов допускается вместо таблиц рекомендуемого прил. 1 пользоваться согласованными с Госстроем СССР таблицами харак­теристик грунтов , специфических для этих районов.

3. Значения модулей деформации и прочностных характеристик грунтов , принимаемые по таблицам рекомендуется уточнять для зданий и соо­ружений II класса путем их сопоставления со значениями , определенными по результатам испытания грунтов штампами или испытаний на срез , указанными в пп. 2.54 , 2.59 и 2.60 методами.

Нормативные значения прочностных и

деформационных характеристик грунтов

(приложение 1 , рекомендуемое)

2.73(1 прил. 1). Характеристики грунтов , приведенные в табл. 26-28 (1-3 прил. 1) допускается использовать в расчетах оснований сооружений в со­ответствии с указаниями п. 2.72(2.16).

2.74(2 прил. 1). Характеристики песчаных грунтов в табл. 26 (1 прил. 1) относятся к кварцевым пескам с зернами различной окатанности , содержащими не более 20 % полевого шпата и не более 5 % в сумме различных смесей (слюда , глауконит и пр.) , включая органическое вещество , независимо от степени влажности грунтов Sr.

2.75(3 прил. 1). Характеристики пылевато-глинистых грунтов в табл. 27-28 (2-3 прил. 1) относятся к грунтам , содержащим не более 5 % органичес­кого вещества и имеющим степень влажности Sr ³ 0 ,8.

2.76.(4 прил. 1). Для грунтов с промежуточными значениями е , против указанных в таблицах 26-28 (1-3 прил. 1) , допускается определять значения сп , jп и Е по интерполяции.

Если значения е , IL и Sr грунтов выходят за пределы , предусмотренные табл. 26-28 (1-3 прил. 1) , характеристики сп , jп и Е следует определять по данным непосредственных испытаний этих грунтов.

Допускается в запас надежности принимать характеристики сп , jп и Е по соответствующим нижним пределам е , IL и Sr табл. 26-28 (1-3 прил. 1) , если грунты имеют значение е , IL и Sr меньше этих нижних предельных значений.

2.77(5 прил. 1). Для определений значений сп , jп и Е по табл. 26-28 (1-3 прил. 1) используются нормативные значения е , IL и Sr (п. 2.68(2.12)).

Таблица 26(1 прил. 1)

Нормативные значения удельного сцепления сп , кПа (кгс /см2) ,

угла внутреннего трения jп , град , и модуля деформации Е , МПа (кгс /см2) , песчаных грунтов четвертичных отложений

Наименование песчаных

грунтов

Обозна­чения характе­ристик

Характеристики грунтов при

коэффициенте пористости е , равном

грунтов

0,45

0,55

0,65

0,75

Гравелистые

сп

2(0 ,02 )

1(0,01)

-

-

и крупные

jп

43

40

38

-

Е

50(500)

40 (400)

30(300)

-

Средней

сп

3(0 ,03)

2(0,02)

1(0,01)

-

крупности

jп

40

38

35

-

Е

50(500)

40 (400)

30(300)

-

Мелкие

сп

6(0 ,06)

4(0,04)

2(0,02)

-

jп

38

36

32

28

Е

48(480)

38 (380)

28(280)

18(180)

Пылеватые

сп

8(0 ,08)

6(0,06)

4(0,04)

2(0,02)

jп

36

34

30

26

Е

39(390)

28 (280)

18(180)

11(110)


Таблица 27 (2 прил. 1)

Нормативные значения удельного сцепления сп , кПа (кгс /см2) ,

угла внутреннего трения jп , град , пылевато-глинистых

нелессовых грунтов четвертичных отложений

Наименование грунтов и

Обозначения

Характеристики грунтов при коэффициенте пористости е , равном

пределы нормативных значений

их показателя текучести

характеристик грунтов

0,45

0,55

0,65

0,75

0,85

0,95

1,05

0 £ IL £ 0,25

сп

21(0,21)

17(0,17)

15(0,15)

13(0,13)

-

-

-

Супеси

jп

30

29

27

24

-

-

-

0 ,25 < IL £ 0,75

сп

19(0,19)

15(0,15)

13(0,13)

11(0,11)

9(0,09)

-

-

jп

28

26

24

21

18

-

-

0 £ IL £ 0,25

сп

47(0,47)

37(0,37)

31(0,31)

25(0,25)

22(0,22)

19(0,19)

-

jп

26

25

24

23

22

20

-

Суглинки

0 ,25 < IL £ 0,5

сп

39(0,39)

34(0,34)

28(0,28)

23(0,23)

18(0,18)

15(0,15)

-

jп

24

23

22

21

19

17

-

0 ,5 < IL £ 0,75

сп

-

-

25(0,25)

20(0,20)

16(0,16)

14(0,14)

12(0,12)

jп

-

-

19

18

16

14

12

0 £ IL £ 0,25

сп

-

81(0,81)

68(0,68)

54(0,54)

47(0,47)

41(0,41)

36(0,36)

jп

-

21

20

19

18

16

14

Глины

0 ,25 < IL £ 0,5

сп

-

-

57(0,57)

50(0,50)

43(0,43)

37(0,37)

32(0,32)

jп

-

-

18

17

16

14

11

0 ,5 < IL £ 0,75

сп

-

-

45(0,45)

41(0,41)

36(0,36)

33(0,33)

29(0,29)

jп

-

-

15

14

12

10

7

Таблица 2 8 (3 прил. 1)

Нормативные значения модуля деформации

пылевато-глинистых нелессовых грунтов

Наименование грунтов и

Модуль деформации грунтов Е , МПа (кгс /см2) , при коэффициенте пористости е , равном

Происхождение и

возраст грунтов

пределы нормативных

значений их показателя текучести

0 ,35

0,45

0,55

0,65

0,75

0,85

0,95

1,05

1,2

1,4

1,6

Чет-

Аллювиальные

Супеси

0 £ IL £ 0,7 5

-

32(320)

24(240)

16(160)

10(100)

7(70)

-

-

-

-

-

вер-

Делювиальные

Су-

0 £ IL £ 0,25

-

34(340)

27(270)

22(220)

17(170)

14(140)

11(110)

-

-

-

-

тич-

Озерные

глин-

0 ,25 < IL £ 0,5

-

32(320)

25(250)

19(190)

14(140)

11(110)

8(80)

-

-

-

-

ные

Озерно-

ки

0 ,5 < IL £ 0,75

-

-

-

17(170)

12(120)

8(80)

6(60)

5(50)

-

-

-

отло-

аллювиальные

0 £ IL £ 0,25

-

-

28(280)

24(240)

21(210)

18(180)

15(150)

12(120)

-

-

-

жения

Глины

0 ,25 < IL £ 0,5

-

-

-

21(210)

18(180)

15(150)

12(120)

9(90)

-

-

-

0 ,5 < IL £ 0,75

-

-

-

-

15(150)

12(120)

9(90)

7(70)

-

-

-

Флювио-

Супеси

0 £ IL £ 0,7 5

-

33(330)

24(240)

17(170)

11(110)

7(70)

-

-

-

-

-

гляциальные

Су-

0 £ IL £ 0,25

-

40(400)

33(330)

27(270)

21(210)

-

-

-

-

-

-

глин-

0 ,25 < IL £ 0,5

-

35(350)

28(280)

22(220)

17(170)

14(140)

-

-

-

-

-

ки

0 ,5 < IL £ 0,75

-

-

-

17(170)

13(130)

10(100)

7(70)

-

-

-

-

Моренные

Супеси

Суглин­ки

IL £ 0 ,5

75(750)

55(550)

45(450)

-

-

-

-

-

-

-

-

Юрские отложения

-0 ,25 £ IL £ 0

-

-

-

-

-

-

27(270)

25(250)

22(220)

-

-

оксфордского яруса

Глины

0 < IL £ 0,2 5

-

-

-

-

-

-

24(240)

22(220)

19(190)

15(150)

-

0 ,2 5 < IL £ 0,5

-

-

-

-

-

-

-

-

16(160)

12(120)

10(100)


Подземные воды

2.78. Подземные воды включают в себя воды зоны аэрации (почвен­ные , болотные , такыров , инфильтрующиеся , воды капиллярной каймы , верховодок , пленочные) и воды зоны насыщения (грунтовые , под- и межмерзлотные , надмерзлотные , межпластовые , трещинные , карстовые и т.д.). При строительном освоении территории и дальнейшей ее эксплуатации воздействию техногенных факторов в основном подвергаются воды зоны аэрации и грунтовые воды и реже - ниже залегающие водоносные горизонты. При этом следует учитывать развитие в данном районе таких неблагоприятных природных и инженерно-геологических процессов , как карст , оползание склонов , подземная суффозия и т.д.

Существенное положение уровня или напора подземных вод и возмо­жность его изменения в период строительства и последующей эксплуатации возводимых зданий и сооружений влияют на выбор типа фундамента и его размеров , а также на выбор водозащитных мероприятий и характер производства строительных работ.

При повышении уровня или напора подземных вод и влажности снижаются и прочностные характеристики глинистых и биогенных грунтов ос­нований , возникает просадка или набухание грунта , увеличивается степень морозной пучинистости и т.д. Все это может привести к дополните­льным деформациям , если здания и сооружения были запроектированы без учета изменений водонасыщения грунтов оснований , как того требуют существующие нормативные документы.

При понижении уровня или напора подземных вод могут также возникать дополнительные осадки пылевато-глинистых , биогенных и песчаных грунтов. Изменения уровня подземных вод часто ведут к формированию или интенсификации инженерно-геологических процессов (карст , оползни , суффозия и т.д.).

2.79(2.17). При проектировании оснований должна учитываться возможность изменения гидрогеологических условий площадки в процессе строительства и эксплуатации сооружения , а именно :

наличие или возможность образования верховодки ;

естественные сезонные и многолетние колебания уровня подземных вод ;

возможное техногенное изменение уровня подземных вод ;

степень агрессивности подземных вод по отношению к материалам подземных конструкций и коррозионную активность грунтов на основе данных инженерных изысканий с учетом технологических особенностей производства.

2.80. Проведение вертикальной планировки , разработка котлованов , траншей и т.д. и последующая эксплуатация зданий , сооружений и застроенной территории в целом (в том числе эксплуатация систем водоснабжения и водоотведения) вызывают изменения гидрогеологических условий , что необходимо учитывать при проведении инженерных изысканий и про­ектирования.

Застроенная территория (населенный пункт или промышленное предп­риятие) является многокомпонентной и динамичной системой , постоянно изменяющейся как в процессе строительства и реконструкции зданий и сооружений , так и в процессе их эксплуатации. Поэтому выполнение количественных прогнозов , особенно долгосрочных (более одного года) , из­менение гидрогеологических условий с необходимой точностью и надежностью , с необходимым учетом трудно предсказуемых возможных изменений условий питания и разгрузки подземных вод (например , фильтрации утечек из коммуникаций и вод поверхностного стока , изменения есте­ственной дренированности территории и т.д.) , в настоящее время , как пра­вило , является проблематичным. Поэтому выполняемые прогнозы , особенно для отдельных зданий (сооружений) , являются в основном оценочными , т.е. носят характер прогнозных оценок 1. Это обстоятельство усугу­бляется отсутствием на большинстве застроенных территорий продолжительность наблюдений , причем для незастроенных территорий продолжительность наблюдений должна быть не менее года , а для застроенных - зна­чительно большей (3-5 и более лет).

1 Прогнозная оценка - это прогноз без выполнения верификации , т.е. когда определение точности и достоверности прогноза невозможно или последние не отвечают требуемым.

2.81. При проектировании оснований отдельных зданий и сооружений учет изменений гидрогеологических условий площадки строительства дол­жен проводиться на основе ранее выполненных прогнозных оценок для более значительных , чем рассматриваемая площадь , участков территории (например , для проектирования системы инженерной защиты от опасных геологических процессов) , ограниченных реками , ручьями и др. Естестве­нными границами , на которых принимаются соответствующие граничные условия. Гидрогеологические условия конкретной площади (например , формирование режима подземных вод) зависит не только от факторов , действующих непосредственно на данном участке территории. При отсутствии ранее выполненных прогнозных оценок , последние для отдельного здания или комплекса сооружений могут выполняться , учитывая незначительные объемы и малые сроки проведения инженерных изысканий , методом конкретной аналогии на основе имеющегося опыта для условий (природных и техногенных) конкретного объекта - эталона строительства и эксплуатации , для которого исследуемый объект является аналогом , или методом обобщенной аналогии по материалам , приведенным в пп. 2.98-2.104.

2.82. Для оценки возможности образования верховодки (в том числе техногенной) , создания техногенных горизонтов подземных вод или техногенного изменения уровня подземных вод или техногенного изменения уровня подземных вод (в том числе грунтовых) , оценки их температуры и химического состава , а также динамики влажности грунтов оснований (особенно просадочных , набухающих , пучинистых и засоленных) необходимо на планируемых под застройку территориях заблаговременно создавать сеть стационарных пунктов гидрологических наблюдений (наблюда­тельных скважин и пунктов наблюдений за динамикой влажности) , расположенную определенным образом с учетом природных и техногенных ус­ловий.

2.83. Для определения состава гидрогеологических наблюдений и усло­вий размещения пунктов наблюдений следует учитывать необходимость оценки :

формирования и развития гидрогеологических процессов (подтопле­ния , карста , образования техногенных верховодок , суффозии , фильтрационного выпора , заболачивания и т.д.) ;

влияния подземных вод на формирование и развитие геологических процессов (оползней , оседания поверхности земли , пучения , просадки , набухания и т.д.) ;

эффективности работы водозаборов и дренажей ;

загрязнения (в том числе теплового) и агрессивности подземных вод по отношению к материалу подземных конструкций ;

изменения сейсмичности участков застроенной или застраиваемой территории для ее микрорайонирования в связи с возможным изменением уровня подземных вод и влажности грунтов ;

действия режимообразующих факторов (естественных и искусственных) в зависимости от природных и техногенных условий ;

связи поверхностных (в том числе вод поверхностного стока) и подземных вод ;

величины дополнительной инфильтрации , вызывающей подъем уровней подземных вод , образование техногенных верховодок и техногенных горизонтов.

Организация и систематическое проведение на застроенной территории стационарных гидрологических наблюдений позволяет на основе осу­ществления постоянного контроля за изменениями режима подземных вод своевременно предупреждать возникновение и развитие неблагоприятных инженерно-геологических процессов.

2.84(2.18). Оценка возможных изменений уровня подземных вод на площадке строительства должна выполняться при инженерных изысканиях для зданий и сооружений I и II классов соответственно на срок 25 и 15 лет с учетом возможных естественных сезонных и многолетних колебаний этого уровня п. 2.89(2.19) , а также степени потенциальной подтопляемости территории п. 2.94(2.20). Для зданий и сооружений III класса указанную оценку допускается не выполнять.

2.85. Для выполнения оценки возможных изменений уровня подземных вод на строительной площадке необходимо учитывать , что вновь возникающие режимообразующие факторы , изменяющие существующую структуру водного баланса территории , являются дополнительной техногенной нагрузкой на геологическую среду , а возникающие неблагоприятные последствия - подтопление , карст , оползни и т.д. - это реакция среды на действие указанных факторов. Поэтому достоверность выполняемых прогнозных оценок зависит прежде всего от того , насколько близко к дейс­твительности удается учесть возможные изменения техногенной нагрузки (при строительстве и дальнейшей эксплуатации как отдельных зданий и со­оружений , так и всей застраиваемой и застроенной территории в целом).

2.86. Все режимообразующие факторы должны рассматриваться в зависимости от масштаба воздействия (по территориальному признаку) на данную территорию (региональные и локальные) , по условиям питания и разгрузки подземных вод (пополнение или отбор) , по генезису (естествен­ные или искусственные) , по активности воздействия на формирование ги­дродинамической обстановки (активные и пассивные) , по характеру дейс­твия (случайные и детерминированные) (рис. 2). Кроме того , действие фа­кторов может различаться во времени (систематическое , периодическое и эпизодическое) и в пространстве (равномерное или неравномерное , спло­шное или спорадическое).

Рис. 2. Общая схема режимообразующих факторов

Региональные внешние факторы (по отношению к рассматриваемой территории) ведут к пополнению или отбору подземных вод и соответственно подъему или понижению их уровня. В первом случае - это подпор подземных вод от хранилищ , массивов орошения , крупных каналов , промышленных предприятий с большим потреблением воды , находящихся за пределами населенного пункта (главным образом , вверх по потоку подзе­мных вод) , от крупных технологических накоплений , полей фильтрации и т.д. ; во втором - это образование воронок депрессии в результате работы крупных водозаборов подземных вод , систем осушения шахтных полей , крупных карьеров , болот и т.д.

Региональные внутренние факторы (действующие в пределах рассматриваемой застраиваемой территории) ведут к пополнению или отбору по­дземных вод и соответственно подъему или понижению их уровня. В первом случае - это подпор подземных вод от подтопляющих близлежащих ТЭЦ , промышленных предприятий с мокрым технологическим процессом , водоемов , инфильтрация утечек из крупных коллекторов системы ка­нализации , фильтрация воды из городской арычной сети (для южных горо­дов страны) , создание зон намывных и насыпных грунтов , в которых накапливаются подземные воды (верховодка , грунтовые и др.) и т.д. Во втором - это образование воронок депрессии от действия отдельных городских во­дозаборов , дренажных систем , систем осушения тоннелей метро , снижения уровня в реках при их регулировании (углублении , спрямлении и про­чистке).

Локальные факторы ведут к пополнению или отбору подземных вод и соответственно к подъему или понижению их уровня. В первом случае - это подпор от барражирующего действия заглубленных частей зданий и сооружений (в том числе от созданного свайного поля , в пределах которого резко снижаются фильтрационные свойства грунтов) , от участков набе­режных , тоннелей , засыпанных оврагов , балок , от созданных отдельных участков насыпных и намывных грунтов , способствующих накоплению в них воды , инфильтрация утечек из водонесущих коммуникаций и вод поверхностного стока из-за его нарушения (недостатки вертикальной планировки) или из-за недостаточно развитой сети дождевой канализации (в том числе в период катастрофических осадков) , накопление воды в грунтах об­ратных засыпок (траншеи и пазухи котлованов). Во втором случае - это об­разование воронок депрессии от действия одиночных водозаборных скважин и дрен (пластовой , кольцевой , линейной и т.д.).

2.87. В результате действия режимообразующих факторов при освоении территории и последующей ее эксплуатации происходит коренное из­менение водного режима , часто приводящее к возникновению неблагоп­риятных последствий для зданий и сооружений - деформациям , подтоплению подземных помещений , коррозии подземных конструкций , коммуни­каций и т.д. Схема техногенных изменений водного режима и их последствий на застраиваемых территориях приведена на рис. 3.

Рис. 3. Схема техногенных изменений водного режима

и их последствий на осваиваемых территориях

1 - факторы изменения режима ; 2 - последствия изменения режима

2.88. Прогнозные оценки возможных изменений уровня (напора) подземных вод на площадке строительства сроком на 25 и 15 лет необходимо выполнять с учетом возможных изменений техногенных условий (застрой­ки и эксплуатации) , характеристика которых должна быть отражена в техническом задании на производство изысканий. Указанные оценки выполняются изыскательской организацией совместно с проектной. Возможная достоверность и точность проведения оценки ограничивается полнотой и качеством исходного фактического материала (в том числе по техногенным условиям). При проведении изысканий под отдельные здания и соо­ружения оценки носят , как правило , весьма приближенный характер. При этом невозможно учесть влияние на формирование режима подземных вод не только сопредельных застроенных участков , но и особенности условий (природных и техногенных) самой строительной площадки , так как отсутствуют , как правило , стационарные наблюдения за подземными водами (при кратковременных изысканиях определяются только установившийся уровень в скважине , химический состав и температура воды на пе­риод проведения работ)

При строительстве ответственных зданий и сооружений для повышения достоверности прогнозных оценок возможных изменений гидрогеологических условий необходимо располагать длительными режимными наб­людениями для незастроенной территории (не менее года) за подземными водами на территории , значительно превышающей строительную площад­ку , ограниченной реками , ручьями и т.д. (граничные условия) , а также выполнить необходимый комплекс опытно-фильтрационных работ и иметь соответствующие сроки производства инженерных изысканий , что должно быть специально отмечено в техническом задании заказчика. Однако значительная неопределенность величин возможных утечек из подзе­мных коммуникаций резко снижает точность выполняемых оценок.

2.89(2.19). Оценка возможных естественных сезонных и многолетних колебаний уровня подземных вод производится на основе данных многолетних режимных наблюдений по государственной стационарной сети Мингео СССР с использованием краткосрочных наблюдений , в том числе разовых замеров уровня подземных вод , выполняемых при инженерных изысканиях на площадке строительства.

2.90. При использовании материалов многолетних наблюдений Мингео СССР следует иметь в виду , что последние получены , как правило , для естественного (ненарушенного или слабонарушенного) режима подземных вод.

2.91. Для оценки возможных изменений уровней подземных вод , а так­же для разработки проектов зданий и сооружений и производства земляных работ необходимы следующие показатели естественного режима :

среднее многолетнее положение уровня подземных вод ;

максимальный и минимальный уровни подземных вод за период наб­людений ;

многолетняя амплитуда колебаний подземных вод ;

амплитуда отклонения максимального и минимального уровней от среднемноголетнего значения ;

продолжительность (сроки) стояния высоких (весенних и летне-осен­них) подземных вод.

2.92. При наличии только краткосрочных наблюдений (в том числе разовых замеров уровня подземных вод , выполняемых при инженерных изы­сканиях на площадке строительства) для приближенного определения указанных показателей естественного режима может быть использована методика Мингео СССР.

2.93. На одной и той же застроенной территории (населенный пункт или промышленная площадка) могут существовать участки с естественным (ненарушенным или слабонарушенным) и с искусственным режима­ми подземных вод , что связано с особенностями действия вновь возника­ющих режимообразующих факторов [пп. 2.84(2.18)-2.86 ]. такая неоднородность в режиме подземных вод в значительной степени затрудняет прог­нозную оценку возможных изменений режима и требует проведения соо­тветствующего районирования территории. Это позволяет проводить диф­ференцированную оценку потенциальной подтопляемости.

Естественный режим подземных вод - режим подземных вод в целом (уровенный , температурный , химический , для грунтов - влажностный) или одной из его составляющих компонент (элементов) , в котором на рассматриваемой территории за расчетный период времени в результате доминирующего преимущественного действия естественных режимообразующих факторов (совместно с искусственными или без них) качественно новых закономерностей не возникает , а могут меняться или не меняться главным образом количественные показатели (параметры) , что характеризует только степень нарушенности этого режима.

Искусственный режим подземных вод - режим подземных вод в целом (уровенный , температурный , химический , для грунтов - влажностный) или одной из его составляющих компонент (элементов) , в котором на рассматриваемой территории за расчетный период времени в результате доминирующего преимущественного действия искусственных режимообразующих факторов (совместно с естественными или без них) возникают ка­чественно новые закономерности.

Отсюда следует , что на одной и той же площадке уровенный режим подземных вод может быть искусственным , а температурный - естественным. На одной и той же ограниченной территории или участке закономе­рности естественного и искусственного режима могут проявляться однов­ременно (комбинированный режим) или последовательно (цикличный ре­жим). Возможно и одновременное проявление комбинированного и циклического режимов (комплексный режим).

Выделение различных режимов подземных вод на застраиваемых территориях необходимо для оценки формирования конкретной гидродинамической обстановки и для повышения надежности выполняемых прогно­зных оценок.

2.94(2.20). Степень потенциальной подтопляемости территории должна оцениваться с учетом инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства и прилегающих территорий , конструкти­вных и технологических особенностей проектируемых и эксплуатируемых сооружений , в том числе инженерных сетей.

2.95. Застраиваемые территории по характеру (состоянию) их подтопления делятся на естественно и техногенно подтопленные (временно или постоянно) и неподтопленные , среди последних выделяются потенциально подтопляемые и потенциально неподтопляемые.

Подтопленные территории (естественно и техногенно) - это территории , на которых влажность грунтов или уровень подземных вод достигали или периодически (например сезонно) достигают критических (в зависимости от характера хозяйственного использования территории) величин при которых отсутствуют необходимые условия строительства или эксплу­атации как отдельных зданий и сооружений , так и территории в целом. Для создания этих условий на данной территории необходимо применение со­ответствующих защитных мероприятий.

Процесс формирования подтопления (строительного , в общем случае техногенного) - это инженерно-геологический процесс , проявляющийся на застраиваемых или застроенных территориях в определенных природных условиях под действием техногенных факторов (и частично естественных) , при котором в результате нарушения водного режима за расчетный период времени происходит направленное повышение влажности грунтов или уровня подземных вод (в том числе в результате создания техногенных верховодок и горизонтов грунтовых вод) достигающее критических (предельных) величин , нарушающих необходимые условия строительства или эксплуатации отдельных зданий и сооружений или участков осваивае­мой (освоенной) территории. Это происходит как в результате прямого во­здействия на сооружения или территорию поднимающихся подземных вод или увеличивающейся влажности грунта , так и косвенного - из-за проявле­ния или интенсификации при этом процессов осадки , набухания , просадки , оползания склонов , карста , пучения и т.д. , что приводит к деформациям грунтов оснований , а часто и самих сооружений еще задолго до непос­редственного подтопления отдельных сооружений и территории в целом.

При исследовании подтопления следует различать два периода времени :

в течении первого поднимающийся уровень подземных вод или увеличивающаяся влажность грунтов практически еще не оказывают влияния на строительство или эксплуатацию сооружения и территории , т.е. не достигли критических значений (Нс или wс) ;

в течении второго поднимающийся уровень подземных вод и увеличивающееся водонасыщение грунтов оказывают интенсивное отрицательное по своим последствиям влияние на строительство или эксплуатацию соо­ружений и территорий (после достижения критических значений (Нс или wс) , т.е. после наступления подтопления).

Первый период определяется как расчетный ТР и принимается для I класса сооружений равным 25 годам , для II класса - 15 годам. Если за этот период уровень подземных вод или влажность грунта не достигнут значений Нс или wс , то территорию условию следует считать потенциально неподтопляемой и прогнозную оценку потенциальной подтопляемости впоследствии необходимо будет повторить с учетом произошедших за этот период времени изменений природных и техногенных факторов. В этот период происходит в основном формирование явления подтопления.

Во второй период идет только дальнейшее развитие явления подтопления , но этот период является наиболее опасным. Он характеризуется , с од­ной стороны , проявлением опасных для сооружений и территории после­дствий подтопления , а с другой - действием на застроенных или застраива­емых территориях различных защитных мероприятий.


Таблица 2 9

Внешние

Естественные

Искусственные (техногенные)

Активные

Пассивные

Активные

Пассивные

постоянные

сезонные

периодические

постоянные

сезонные

постоянные

эпизодические

периодические

постоянные

временные

1. Подпор от рек , естестве­нных водое­мов и болот

2. Приток гру­нтовых вод

1. Подпор от рек и естественных водое­мов в период паводка

2. Проявление закономерно­стей режима подземных вод

Подпор при цикличных по­дъемах грунтовых вод

1. Приуроче­нность к таким геоморфологичес­ким элементам , как поймы и частично долины рек

2. Общее опу­скание повер­хности земли данного реги­она

Инфильтра­ция атмосфе­рных осадков

Подпор от водохрани­лищ , искусственных водоемов , массивов орошения , полей филь­трации , каналов , круп­ных предп­риятий с «мокрым» технологи­ческим про­цессом

Подпор от водохранилищ , искусственных водоемов , кана­лов , предприя­тий при авари­йных ситуациях

Подбор водохранилищ , водоемов , крупных накопителей при их наполнении

1. Подпор от засыпанных или замытых крупных оврагов

2. Подпор от созданных намывных и насыпных территорий

3. Опускание поверхности земли при разработке полез­ных ископа­емых

Подпор от за­страиваемых сопредель­ных территорий , на которых формируется процесс подтопления

Внутренние

Естественные

Искусственные (техногенные)

Активные

Пассивные

Активные

Пассивные

постоянные

сезонные

периодические

постоянные

сезонные

постоянные

эпизодические

периодические

постоянные

временные

1. Подпор от рек , внутригородских ес­тественных водоемов

2. Приток гру­нтовых вод

1. Подпор от рек , внутригородских естественных водоемов , ру­чьев в период паводка

2. Проявление режима грунтовых вод

3. Переток из нижележаще­го горизонта (перетекание)

Подпор при цикличных по­дъемах грунтовых вод

1. Приуроче­нность к пой­мам

2. Низкая естественная дренирован­ность

3. Высокое расположе­ние региона­льного водоупора и уров­ня грунтовых вод

4. Низкая про­ницаемость грунтов

5. Развитие ге­ологических процессов - карста , ополз­ней и т.д.

1. Высокая ин­тенсивность инфильтрации атмосферных осадков

2. Замедленный сток поверхностных вод

Подпор от ТЭЦ , предп­риятий с мо­крым технологическим процессом , различных искусствен­ных водое­мов и технологических накопителей

1. Инфильтрация из городских арыков

2. Инфильтрация утечек из крупных канализационных коллекторов и магистральных трубопроводов

Подпор от различных технологических на­копителей при их наполнении

1. Подпор от засыпных или замытых оврагов и балок , от созданных намывных и насыпных территорий

2. Подпор от барражиру­ющего действия свайных полей

3. Конструктивные осо­бенности и состояние сетей водоподведения и водоотведения

1. Подпор от застраиваю­щихся сопредельных участков , на ко­торых формируется процесс подтопления

2. Подпор от крупных котлованов , заполненных водой

Таблица 30

Естественные (природные)

Искусственные (техногенные)

Активные

Пассивные

Активные

Пассивные

постоянные

сезонные

периодические

постоянные

сезонные

действующие

в период

строительства

действующие в период

эксплуатации

постоянные

эпизодические

1. Переток от нижележащего горизонта (пе­ретекание)

1. Сезонная кон­центрация паров воды в гру­нтах

2. Инфильтрация талых вод

3. Проявление закономернос­тей режима по­дземных вод

4. Конденсация влаги под зданиями и покрытиями

5. Конденсация и накопление влаги в грунтах обратных засыпок и планировочных подсыпок

Инфильтрация ливневых вод

1. Приуроченность к местным понижениям рельефа , ра­сположение участка на пой­ме

2. Наличие слабофильтрую­щих грунтов , плохопроницае­мых прослоек

3. Близкое расположение мес­тного водоупо­ра

4. Слабая расч­лененность ре­льефа

5. Наличие фи­льтрационно-анизотропных , просадочных , набухающих , пучинистых и засоленных гру­нтов

6. Развитие геологических про­цессов - карста , оползней и т.д.

Местный подпор от рек , ру­чьев в период половодий

1. Инфильтрация из котлованов и траншей

2. Инфильтрация поверхност­ных вод вследс­твие нарушения поверхностного стока , задержа­нного земляны­ми отвалами , проездами , на­сыпями

3. Инфильтрация утечек из временных водоводов

4. Накопление воды в обартных засыпках котлованов и траншей

1. Инфильтрация утечек из внутренних во­донесущих ком­муникаций , це­хов и т.д.

2. Инфильтрация утечек из внешних водонесущих коммуникаций

3. Инфильтрация из водое­мов , накопителей , гидрозолоотвалов

4. Подпор от на­бережных , выполненных без дренажа

5. Задержка по­верхностных и подземных вод зданиями и сооружениями (барражный эффект)

6. Нарушение стока поверхностных вод из-за отсутствия надлежащей вертикальной планировки или нару­шения естестве­нного рельефа

1. Инфильтрация аварийных утечек из водонесущих коммуникаций

1. Ликвидация естественных дрен

2. Отсутствие водостоков вдоль дорог и проездов , отсутствие или недостаточ­ность дождевой канализации

3. Снижение величины испарения всле­дствие покрытия поверх­ности асфальтом , зданиями и сооружени­ями

4. Наличие за­глубленных помещений и сооружений , не допускающих их затопления и увла­жнения

5. Конструкти­вные особенности подземных частей зданий и соо­ружений (нап­ример , харак­тер прокладки подземных во­донесущих ко­ммуникаций) , характер заст­ройки территории

6. Наличие на­сыпных и намывных грунтов

7. Развитие и активизация инженерно-геологических процессов

8. Недоучет природных условий при проектирова­нии , отсутствие необходи­мого качества строительства и эксплуатации как отде­льных сооружений , так и целых участков территории


2.96. Техногенное повышение уровня или напора подземных вод или повышение влажности грунтов определяется действием факторов подтопления :

активных - непосредственно вызывающих подтопление (например , инфильтрация утечек или поверхностных вод) ;

пассивных - не вызывающих подтопления непосредственно , но способ­ствующих его возникновению и развитию (например , нарушение поверхностного стока , гидрогеологические условия и т.п.).

Систематизация факторов подтопления приведена в п. 2.86.

Классификация региональных факторов подтопления , характер их дейс­твия во времени приведены в табл. 29 , а локальных - в табл. 30.

Основными факторами подтопления являются : при строительстве - изменение условий поверхностного стока при вертикальной планировке , за­сыпке естественных дрен , производстве земляных работ ; длительный разрыв между выполнением земляных работ и строительными работами (закладкой фундаментов , прокладкой коммуникаций и т.п.) ; при эксплуатации - инфильтрация утечек производственных вод (носящих , как правило , случайный характер) , уменьшение испарения под зданиями и покрытиями , полив зеленых насаждений , инфильтрация вод поверхностного стока , нарушение условий подземного стока и т.п.

Основными природными условиями возникновения процесса строите­льного подтопления являются : наличие плохопроницаемых грунтов и про­слоек , относительно близкое расположение подземных вод и водоупора и низкая дренированность территории.

2.97. Потенциально подтопляемые территории - это такие территории (незастроенные или застроенные) , на которых за расчетный срок п. 2.84 (2.18) возможно (с той или иной вероятностью и при соответствующих природных и техногенных условиях) в результате их строительного освоения или влажности грунтов до величин , вызывающих нарушения нормаль­ных условий эксплуатации зданий и сооружений или территории в целом. На подтопляемых территориях приходные статьи водного баланса преобладают над расходными.

Потенциально неподтопляемыми территориями являются такие , на которых вследствие благоприятных природных условий (наличие хорошо проницаемых грунтов большой мощности и относительно низкого положения подземных вод , высокой дренированности) и благоприятных техногенных условий (отсутствие или незначительные утечки из коммуникаций , отсутствие существенных нарушений условий формирования поверхност­ного стока и его перевода в подземный , незначительный барраж подземных вод подземными сооружениями , наличие соответствующих констру­кций подземных частей зданий , применение дренажей или других защитных мероприятий) заметного повышения влажности грунтов оснований и повышения уровня подземных вод не происходит , а если оно и происходит , что за расчетный период времени не достигает критических значений , т.е. не отражается на условиях строительства и эксплуатации зданий , соо­ружений , а также территории в целом.

2.98. При оценки потенциальной подтопляемости следует учитывать , что повышение уровня или влажности грунтов может происходить как на промышленных площадках , застроенных предприятиями с «мокрым» технологическим процессом , так и на площадках с «сухим» технологическим процессом (например , элеваторы , мукомольные заводы , предприятия электронной промышленности и т.д.).

При «мокром» технологическом процессе основными источниками подтопления являются искусственные , при «сухом» - главным образом , естественные источники.

В связи с этим следует различать группы предприятий по количеству потребляемой ими воды , от которого зависит объем возможных утечек. Классификация промышленных предприятий по удельному расходу (пот­реблению , включающему водоснабжение и водоотведение) воды приведе­на в табл. 31. Определение классификационной группы по табл. 31 может быть приближенно проведено и для городской застройки на основе оценки соответствующих удельных расходов воды.

Таблица 31

Классифика­ционная группа предприятия

Удельный расход вод , м3 /сут на 1 га занимаемой предприятием площади

Отрасль промышленности

А

15000-80000 и более

Целлюлозно-бумажная , энергети­ческая , частично металлургичес­кая

Б

15000-5000

Химическая , нефтехимическая , металлургическая , горно-обога­тительные фабрики и комбинаты

В

5000-500

Машиностроительная , станкостроительная , трубопрокатные заводы , частично пищевая

Г

500-50

Текстильная , легкая , стройматериалов , пищевая и др.

Д

< 50

Элеваторы , мукомольные заводы , хлебоприемные пункты , ме­лькомбинаты и т.п.

2.99. Потенциальная подтопляемость территории (возможная способность застроенной территории быть подтопленной за расчетный период времени по действием техногенных факторов в результате увеличения влажности грунтов и подъема уровня подземных вод до величины , нарушающей нормальные условия строительства и эксплуатации сооружений) находится в прямой зависимости от ее природных условий. В связи с этим в результате обобщения имеющихся материалов по подтопленным застроенным территориям выделены шесть основных типовых схем природных условий территорий , в основе которых лежат типовые литологические разрезы (геолого-литологические комплексы) , в различной степени подтвержденные подтоплению (табл. 32).

Таблица 32

схемы природ­ных условий

Типовые литологические разрезы

Тол­щина слоя , м

Глубина залега­ния подземных вод , м

Гидрологические зоны увлажнения и их географическая приуроченность

1

Слой 1 - лессовидные суглинки и су­песи просадочные , фильтрационно-аназотронные

Слой 2 - (водоупор) - глины , песчаники , ар­гиллиты , известняки и др.

До 25

15-25

Зона переменного увлажнения (Сред­нерусская возвышенность , Уфимс­кое плато , долина р. Дон , Украина , Степной Крым , Азово-Черноморс­кая полоса , Западная Сибирь

2

Слой 1 - супеси , суглинки , пески флювиогляциаль­ные

Слой 2 - (водоупор относительный) - глины и суглинки моренные)

До 15

До 10

Зона избыточного увлажнения (цент­ральные и северо-западные районы европейской части СССР , Белорусская ССР)

3

Слой 1 - суглинки или супеси покро­вные малой мощности

Слой 2 - (водоу­пор) - глины набухающие

1-5

Более 15

Зона недостаточного и частично переменного увла­жнения (Среднее и Нижнее Поволжье , Приволжская низменность , Северный Кавказ)

4

Слой 1 - суглинки , супеси , пески пылеватые , мелкие , крупные , галечники

Слой 2 - (водоу­пор) - коренные породы различного возраста

До 10

5-10

Зона переменного увлажнения (цент­ральные районы европейской части СССР , западный и восточный склоны Урала , Восточная Сибирь)

5

Слой 1 - суглинки и супеси просадочные и засоленные (гипс)

Слой 2 - (водоупор относительный) - щебень , дресва с глинистым и песчаным заполнителем

До 15

15-20

Зона недостаточного увлажнения (Узбекская ССР)

6

Слой 1 - суглинки лессовидные просадочные (слоем большой мощности)

Более 15

30-50

Зона недостаточного увлажнения (Таджикская ССР)

2.100. Наиболее подтопляемыми являются территории , сложенные слабопроницаемыми , фильтрационно-анизотропными , просадочными грунтами , а также застроенные сооружениями или предприятиями , потре­бляющими большое количество воды. Скорость повышения уровня подзе­мных вод , в том числе грунтовых , в первые 10 лет на таких территориях может достигать 0 ,5-1 м и более в год. Наименее подтопляемыми являются территории с глубоким залеганием грунтовых вод , сложенные хорошо проницаемыми грунтами и застроенные предприятиями с сухим технологическим процессом - здесь скорость подъема подземных вод не превышает 0 ,1 м в год.

2.101. В зависимости от сочетания схемы природных условий с группой предприятий по количеству потребляемой воды все территории промышленных предприятий по потенциальной подтопляемости разделяют на четыре типа (табл. 33).

Наибольшую вероятность значительного повышения уровня подземных вод или образования нового техногенного водоносного горизонта сле­дует ожидать на территориях I и II типов , например , на территории с близким залеганием водоупора , сложенной просадочными грунтами , при отсутствии естественных дрен и с проектируемой застройкой предприятиями химической , металлургической или энергетической промышленности (ТЭЦ) , потребляющими большое количество воды. При этом следует учитывать существующее или возможное понижение уровня подземных вод под действием водозаборных скважин или дренажей. По табл. 33 для различных природных и техногенных условий определяются возможные (наиболее вероятные) скорости подъема грунтовых вод.


Таблица 33

Тип

Схема

Группа предприятий

Скорость подъема подземных вод

подтопляемости

природных

условий

по количеству потребляемой воды

за первые 10 лет , м /год

от 10 до 15 лет ,

м /год

от 15 до 20 лет ,

м /год

от 20 до 25 лет ,

м /год

1

А , Б , В

~ 0,3-0,6

I

2

А , Б

0 ,5-1 и более

0,25-0,5

0,2-0,4

0,15-0,30

3

А , Б

1

Г , А

II

2

В

0 ,3-0 ,5

0,1-0,2

0,1-0,15

0,08-0,13

4

А , Б

5

А , Б

~ 0,18-0,30

1

Д3

2

Г , Д1 , Д2 , Д3

0,03-0,1

0,025-0,08

0,02-0,06

III

3

В , Г , Д1 , Д2 , Д3

0 ,1-0 ,3

4

В , Г , Д1

5

В

~ 0,06-0,18

6

А , Б

4

Д2 , Д3

0,025

0,02

0,01

IV

5

Г , Д1 , Д2 , Д3

0 ,1

~ 0,06

6

В , Г , Д1 , Д2 , Д3

Примечание. Для предприятий с малыми расходами воды (группа Д) учтена относительная площадь распространения грунтов с нарушенной структурой , обладающих более высокой фильтрационной способностью (относительная площадь планировочной подсыпки) , и выделены подгруп­пы Д1 - территория с относительной площадью подсыпки от 25 до 50 % ; Д2 - от 10 до 25 % ; Д3 - от 10 до 10 %.


2.102. Оценка потенциальной подтопляемости территории производит­ся на основании использования критерия потенциальной подтопляемости Р

                                                       (9)

где - уровень подземных вод до начала подтопления , определяемый по данным инженерных изысканий , м ; отсчет ведется от поверхности земли ;

- величина возможного (прогнозного) подъема подземных вод , м , в данной точке с координатами и в момент време­ни t (определяется на основе фильтрационных расчетов в соответс­твии с «Рекомендациями по прогнозу подтопления промышленных площадок грунтовыми водами» (ВОДГЕО , ПНИИИС , 1976) по данным имеющегося аналога или по табл. 33) ;

- величина дополнительного инфильтрационного питания или в данном случае техногенная нагрузка , м /сут на 1 м2 территории , определяется (ориентировочно) на основе стационарных режимных наблюдений (основной способ) или по аналогии ; в большинстве случаев носит случайный характер ;

- критический подтопляющий уровень подземных вод , м , отсчет ведется от поверхности земли.

При и ( - период времени , в течении которого наступает ) территория является потенциально неподтопляемой.

2.103. За критический подтопляющий уровень подземных вод принимается такое его положение (существующее или возможное) в рассматриваемом пункте территории и в заданный момент времени , при котором возникает :

а) подтопление заглубленных помещений , сооружений и коммуникаций и затопление котлованов и траншей при строительстве ;

б) обводнение грунтов оснований в активной зоне , ведущее к снижению прочностных и   деформационных свойств грунтов , осадками , просад­ками , набуханию грунтов оснований и т.д. ;

в) интенсификация существующих или возникновение новых инженерно-геологических процессов (оползни , карст , пучение и т.д.) ;

г) коррозия металла и бетона подземных сооружений и конструкций ;

д) засоление грунтов (в том числе вторичное) , вызывающее гибель растений ;

е) ухудшение санитарных условий , требующее поддержания необходи­мой влажности в подвальных и заглубленных помещениях и т.д.

Таким образом , величина характеризует требования объекта к подземным водам с точки зрения создания условий , необходимых для его но­рмальной эксплуатации. Величина указывается проектной организацией в техническом задании на изыскания на основании позиций «а» , «г»-«е». Позиция «б» устанавливается изыскательской и проектными организациями совместно , а «в» - изыскательской. При заданной величине в некоторых случаях дополнительно следует учитывать и эффективную высоту капиллярного поднятия.

2.104. Степень потенциальной подтопляемости (интенсивности возмо­жного подтопления территории) удобно определять временем  достиже­ния уровня подземных вод критических значений при их подъеме , исходя из выражения (9) и принимая в нем Р =1. При этом будем иметь :

                                                     (10)

При известном выражении (решение конкретной фильтрационной задачи) методом последовательных приближений из зависимости (10) определяется время , при котором подъем уровня достигает критических значений .

При использовании данных табл. 33 , из которых определяется скорость подъема , величина находится из выражения

                                                       (11)

Далее определяется степень потенциальной подтопляемости.

Для I класса сооружений первая степень потенциальной подтопляемости (наиболее опасная) - подтопление происходит через 5 и менее лет , вторая степень - через 10 , третья - через 15 , четвертая - через 20 и пятая - через 25 лет ; для II класса сооружений - только первые три степени потенциальной подтопляемости.

2.105. При двухстадийном проектировании оценка выполняется на стадии составления проекта. При проектировании комплекса зданий и соору­жений прогнозные оценки потенциальной подтопляемости выполняются в две стадии : первая - качественная , вторая (при специальном обосновании) - количественная.

Качественная оценка (п. 2.81) выполняется методом аналогии и основывается на сравнении условий застраиваемой площадки с данными по конкретным подтопленным участкам-эталонам с аналогичными инженер­но-геологическими и гидрогеологическими условиями и характером застройки (техногенными условиями). При этом принимается величина рассчитанного максимального уровня подземных вод.

При отсутствии надлежащего конкретного эталона или невозможности определения средней скорости подъема уровня подземных вод качественная оценка производится в соответствии с указаниями п. 2.101 (табл. 33) на основе сравнения природных условий застраиваемой площадки с типовы­ми схемами (табл. 32) , а также характеристики проектируемого сооружения по количеству потребляемой воды на 1 га площади (табл. 31).

При этом следует учитывать возможные естественные колебания уров­ня на основе данных Мингео СССР (Мингео союзных республик).

Качественная оценка потенциальной подтопляемости при проведении инженерно-геологических изысканий под отдельные здания массового строительства является окончательной и используется проектной организацией для принятия решений о мероприятиях по борьбе с подтоплением.

При проведении оценок потенциальной подтопляемости под отдельные здания и сооружения целесообразным является выявление действую­щих факторов подтопления (локальных и региональных , главным образом , внутренних) , а также установление характерного режима подземных вод на данной площадке (пп. 2.87 , 2.93) и прилегающих территориях , что во многих случаях может быть выполнено простым обследованием территории с учетом конструктивных и технологических особенностей проектиру­емых и эксплуатируемых зданий и сооружений , в том числе водонесущих коммуникаций.

2.106(2.21). Для ответственных сооружений при соответствующем обосновании выполняется количественный прогноз изменения уровня по­дземных вод с учетом техногенных факторов на основе специальных комп­лексных исследований , включающих как минимум годовой цикл стациона­рных наблюдений за режимом подземных вод. В случае необходимости для выполнения указанных исследований , помимо изыскательской организации , должны привлекаться в качестве исполнителей специализирован­ные проектные или научно-исследовательские институты.

2.107. Для выполнения количественной прогнозной оценки подтопляе­мости должна быть заблаговременно создана стационарная гидрогеологическая сеть (сеть наблюдательных скважин , пунктов наблюдений за динамикой влажности , балансовых площадок) и проведен цикл наблюдений. Длительный цикл режимных наблюдений особенно важен для застроенной территории , продолжительность предпрогнозного цикла гидрогеологичес­ких наблюдений которой определяется необходимостью выявления закономерностей формирования водного режима и характеристикой режимообразующих факторов ; для территории , на которой уже начался подъем уровня (напора) подземных вод - необходимостью выявления и характеристикой факторов подтопления (в том числе интенсивности дополнительной инфильтрации). Точность выполненной количественной оценки в зна­чительной мере определяется возможностью установления мест утечек , их интенсивностью и сроками существования , а также возможностью учета их изменений за прогнозируемый период времени.

При отсутствии режимных наблюдений указанной продолжительности допускается количественную оценку подтопления заменить качественной и использовать ее для проектирования защитных мероприятий.

2.108. Количественная оценка возможного повышения уровня поземных вод выполняется на основе аналитических расчетов , а в сложных гидрогеологических и техногенных условиях - с применением моделирова­ния на ЭВМ и аналоговых устройствах. Оценки возможного повышения уровня подземных вод на различные моменты времени на основе аналитических расчетов выполняются в соответствии с «Рекомендациями по прогнозу подтопления промышленных площадок грунтовыми водами» (ВОДГЕО , ПНИИИС. М. , 1976) , а на основе математического моделирования - в соответствии с «Рекомендациями по методики оценки и прогноза гидрогеологических условий при подтоплении городских территорий» (М. : Стройиздат , 1983). Затем определяется критерий Р и степень потенциальной подтопляемости. Для неподтопляемых территорий уровень подземных вод принимается постоянным и учитываются лишь его сезонные и многолетние колебания.

2.109. Основой для производства количественной оценки изменения гидрогеологических условий является изучение гидродинамической обс­тановки застраиваемой и эксплуатируемой территории.

Под гидродинамической обстановкой (гидродинамическими условиями) территории понимается возникающая в ее пределах (рассматриваемая область фильтрации) под действием строительства и эксплуатации различных сооружений новая структура водного баланса , сочетание различных типов режимов подземных и особенно грунтовых вод и в итоге - совокупность изменяющихся во времени векторных полей уровней подземных вод , градиентов напора , фильтрационных сил и скоростей фильтрации при переменных во времени и пространстве краевых условиях. Оценка гидродинамических условий застраиваемых территории проводится в следующей последовательности.

1. Сбор материалов изысканий прошлых лет , их систематизация и выполнение предварительной типизации. Проведение при необходимости до­полнительных полевых работ , окончательная типизация гидрогеологичес­ких (природных и техногенных) условий и проведение соответствующего районирования территории. Рекомендуемая схема районирования населе­нного пункта по условиям застройки приведена в табл. 34.

Районирование проводится в масштабах 1 :25000 , 1 :10000 , 1 :5000 (в зависимости от размеров) , отдельные площадки не картируются или рассматриваются в виде врезок более крупного масштаба (1 :1000 и 1 :500). Кроме того , могут выделяться участки с различной плотностью водонесущих ко­ммуникаций (водопровод , хозяйственно-фекальная канализация , теплосети , дождевая канализация и др.) и различным удельным (на 1 га) расходом воды , проходящим по соответствующим участкам коммуникаций , из которых возможны утечки с различной интенсивностью ; при картировании выделяются и отдельные крупные коллекторы , а также системы дренажей , водозаборов и т.д.

Принципиальная схема районирования территории по природным условиям , которая выполняется на топоснове , приведена в табл. 35. При про­ведении данного районирования предполагается наличие ряда карт соответствующего масштаба : геоморфологической , инженерно-геологичес­кой , геолого-литологических комплексов , фильтрационных свойств грунтов , уровней подземных вод , водоупоров и слабопроницаемых прослоек , а также зон с различными значениям .


Таблица 34

Индекс

Функциональная зона

Индекс

Район

Индекс

Участок

Индекс

Площадка

I

Селитебная

А

Весьма старая застройка

а

1-2-этажная застройка ; редкая сеть водопровода , дождевая и фекальная канализация , теплосеть отсутствует

1

Отдельные крупные здания (НИИ , универмаги , школы , вузы и др.) и сооружения (крытые рынки , стадионы , спортзалы , бассейны ,

б

3-4-этажная застройка ; имеется сеть водопровода ; фекальная канализация и редкая теплосеть , дождевая канализация отсутствует

2

фонтаны и др.)

Б

Старая застройка

а

1-3-этажная застройка ; имеется водопровод , фекальная канализация , теплоснабжение выборочное ; дождевая канализация отсутствует ; вдоль магистральных дорог - кюветы

3

Спецсооружения (набережные , подземные сооружения и др.)

б

4-5-этажная застройка ; имеется водопровод , фекальная канализация , теплосети , дождевая канализация ; выборочные , вдоль дорог кюветы

4

Городские площадки

В

Новая застройка

а

5-16-этажная застройка ; микрорайоны ; имеется густая сеть во­допроводов , фекальной канализации и теплоснабжения ; дождевая канализация имеется то­лько на отдельных улицах ; дороги имеют профиль

Г

Зеленые

а

Парки и скверы

1

Отдельные парки и огороды

насаждения

б

Сады и огороды

2

II

Промзона

А

Предприятия с мокрым

а

Металлургические и ТЭЦ

1

Отдельные крупные цехи или

технологическим процессом

б

Химические и нефтехимические

сооружения , градирни

Б

Предприятия

с сухим

технологическим

а

Элеваторы , мукомольные заводы , хлебоприемные пункты и т.д.

2

Технологические накопители и др.

процессом

б

Электронная и радиотехничес­кая промышленность

В

Предприятия с полусухим

технологическим

а

Машиностроительные , станкостроительные и трубопрокатные заводы

3

Территории занятые зелеными насаждениями

процессом

б

Текстильная и пищевая промы­шленность

III

Коммунально-складская

А

Торговые склады

а

Склады материально-техничес­кого снабжения сельхозтехники , Центросоюза , Госснаба и других ведомств

1

Отдельные складские помещения

б

Склады торговые , общетоварные и специализированные

в

Склады (базы) для хранения овощей и фруктов

2

3

Цеха

Корпуса и др.

Предприятия коммунального

а

Предприятия по использованию вторичного сырья

хозяйства

б

Фабрики-прачечные , химчистки , бани и др.

в

Предприятия по обслуживанию средств транспорта

Таблица 35

Индекс

Зона* (гидрографическая)

Индекс

Район (геомор­фологический элемент

Индекс

Подрайон**

(геолого-литографический разрез , комплекс

Индекс

Участок

(тип режима)

Индекс

Площадка

I

А

Пойма

а

Разрез

1

Естественный (водораз­дельный , прибрежный и т.д.)

П1

П2

П3

Часть территории участка , характеризующа­яся постоянными по

2

Слабонарушенный , естественный

П1

П2

П3

простиранию и в разрезе фильтрационными свойствами и

3

Искусственный

П1

П2

краевыми условиями

б

Разрез

1

2

3

в

Разрез

1

2

3

Б

Терраса

а

б

в

В

а

б

в

II

Междуречье

А

Пойма

а

б

в

* Часть территории города , расположенная между рекой и притоками 1 , 2 , 3 и т.д. порядка.

** Характеризуется также прочностными и деформационными свойс­твами грунтов оснований.


Сочетание таксонов (табл. 34 , 35) позволяет на карте города выделить гидрогеологические элементы - участки территорий , для которых в дальне­йшем принимаются расчетные схемы , а также служат основанием для раз­мещения наблюдательных скважин.

На этом этапе решаются следующие основные задачи :

типизация гидродинамических условий (гидравлики потоков , их структуры , условий связи поверхностных и подземных вод , условия их залегания , питания и разгрузки , виды границ и типы граничных условий , типиза­ция полей гидродинамических потоков , а также фильтрационного строения пластов) ;

изучение и типизация режимов подземных вод (в первую очередь гру­нтовых и вод зоны неполного насыщения , в том числе зоны аэрации) ;

выявление и типизация существующих и потенциальных факторов и источников изменений гидродинамических условий ;

предварительный выбор расчетных схем.

2. Построение геофильтрационных модели. На этом этапе решаются следующие основные задачи :

схематизация гидродинамической обстановки (определение размеров и конфигурация отдельных областей фильтрации , типы граничных условий , установление характера изменчивости фильтрационных параметров в выделенных границах областей фильтрации , проведение соответствующего районирования) ;

схематизация техногенных условий (техногенной нагрузки) в виде различных по характеру составляющих водного баланса , условий застройки и проведение соответствующего районирования ;

выделение гидродинамических (гидрогеологических) элементов , сочетающих гидродинамические условия и техногенную нагрузку ;

выбор расчетной схемы для каждого гидродинамического (гидрогеоло­гического) элемента и исходного уравнения (в зависимости от целесообразности применения в каждом конкретном случае гидродинамической или гидравлической теории движения подземных вод и наличии исходных данных) , граничных условий , особенно в области питания.

3. Выполнение прогнозной оценки гидродинамической обстановки на данной территории проводится в зависимости от поставленной цели на ос­нове решений , полученных аналитическим методом или с применением АВМ и ЭВМ ; при этом необходимо оценивать не только возможность подъема уровней (напора) , но их снижение , т.е. дренированность (естест­венную и искусственную).

4. Выполнение прогнозной оценки , возможности возникновения или интенсификации геологических процессов - неблагоприятных последствий изменения гидродинамической обстановки.

2.110. При проектировании оснований зданий и сооружений расчетный уровень ( ) подземных вод (определяется проектной организацией) необходимо принимать на 0 ,5 м выше прогнозного на потенциально подтопляемых территориях для микрорайонов новой застройки , реконструируемых городских территорий , отдельных зданий и сооружений массового строительства и на 0б75-1 м выше - для ответственных промышленных сооружений , уникальных гражданских зданий и для специальных зданий и сооружений , имеющих технические подполья глубиной более 3 м.

Примеры оценки потенциальной подтопляемости застраиваемой территории (участка).

Пример 1. Проектируется строительство предприятия химической про­мышленности не площадке сложенной просадочными суглинками мощностью 12 м и подстилаемой юрскими глинами , м. Тип грунтовых условий по просадочности - первый. Грунтовые воды , по данным изысканий , находятся на глубине м. Площадка расположена в зоне переменного увлажнения. Природные условия территории по табл. 32 относятся к схеме № 1.

Согласно заданию на проектирование количество потребляемой предприятием воды составляет 10000 м3 /сут на 1 га площади , которую будет за­нимать предприятие. В соответствии с табл. 31 по количеству потребляемой воды предприятие относится к группе Б.

По табл. 33 находим , что предприятие группы Б по природным условиям , соответствующим схеме 1 (по табл. 32) , относятся к типу I территории по потенциальной подтопляемости , для которого вероятность подтопления значительная. Скорость подъема м /год за 10 лет и м.

Отсюда определяем по зависимости (9) , т.е. территории потенциально подтопляема , так как . По формуле (11) определяем лет.

Таким образом , территория предприятия относится ко второй степени по потенциальной подтопляемости.

Пример 2. Проектируется строительство элеватора на площадке м. По данным изысканий , на стадии выбора площадки , природные условия соответствуют схеме № 6 (табл. 32). По количеству потребляе­мой воды (менее 50 м3 /сут на 1 га) элеватор относится к группе Д (табл. 31).

По табл. 33 определяем , что сочетание схемы природных условий с предприятием группы Д соответствует IV типу территории по ее потенциальной подтопляемости , т.е. возможность подтопления ее минимальна. Скорость подъема грунтовых вод м /год , т.е. за 10 лет м.

Определяем по зависимости (9) , т.е. территория не является потенциально подтопляемой , так как .

По формуле (11) определим  лет. Таким образом , тер­ритория элеватора по степени потенциальной подтопляемости ниже пятой ( лет) , т.е. данную территорию следует считать условно потенциа­льно подтопляемой.

2.111(2.22). Если при прогнозируемом уровне подземных вод (пп. 2.84 (2.18)-2.106(2.21) возможно недопустимое ухудшение физико-механичес­ких свойств грунтов основания , развитие неблагоприятных физико-геоло­гических процессов , нарушение условий нормальной эксплуатации заглу­бленных помещений и т.п. , в проекте должны предусматриваться соответствующие защитные мероприятия , в частности :

гидроизоляция подземных конструкций ;

мероприятия , ограничивающие подъем уровня подземных вод , исклю­чающие утечки из водонесущих коммуникаций и т.п. (дренаж , противофи­льтрационные завесы , устройство специальных каналов для коммуникаций и т.д.) ;

мероприятия , препятствующие механической или химической суффозии грунтов (дренаж , шпунт , закрепление грунтов) ;

устройство стационарной сети наблюдательных скважин для контроля развития процесса подтопления , своевременного устранения утечек из во­донесущих коммуникаций и т.д.

Выбор одного или комплекса указанных мероприятий должен проводиться на основе технико-экономического анализа с учетом прогнозируе­мого уровня подземных вод , конструктивных и технологических особенностей , ответственности и расчетного срока эксплуатации проектируемого сооружения , надежности и стоимости водозащитных мероприятий и т.п.

2.112. При подъеме уровня подземных вод могут происходить дополнительные осадки грунтов оснований.

Подтопление застроенных территорий подземными водами ведет к водонасыщению грунтов оснований , ухудшению их деформационных характеристик и изменению напряженного состояния сжимаемой толщи основания.

Водонасыщение грунтов при подъеме подземных вод может привести к дополнительным деформациям оснований , в том числе вследствие допо­лнительных осадок. Это происходит в случаях , когда здания или сооружения были запроектированы без учета полного водонасыщения грунтов оснований , что независимо от подъема грунтовых вод требует существу­ющие нормативные документы.

Подъем подземных вод вызывает изменение напряженного состояния грунтов оснований вследствие гидростатического и гидродинамического взвешивания. При инфильтрации воды из постоянно действующего источника утечек в грунтах оснований возникают дополнительные вертикальные нормальные напряжения , величины которых связаны с динамикой продвижения фронта насыщения. Для зоны , расположенной ниже границы фронта , эти напряжения являются эффективными и вызывают дополнительные осадки.

2.113. Осадка грунтов в связи с подъемом уровня подземных вод определяется методом послойного суммирования. При этом принимается , что на каждый расчетный момент времени осадка достигает конечной величи­ны. Поднимающийся уровень подземных вод в каждый момент времени разделяет сжимаемую зону на два слоя (водонасыщенный и с естественной влажностью) с различными деформационными характеристиками , поэтому даже для однородного основания расчет деформаций ведется как для двухслойного. При этом принимается , что сжимаемая толща грунта равна глубине расположения водоупора или менее ее величины.

Расчет деформации грунтов в процессе подъема уровня подземных вод ведется с учетом относительно малых скоростей динамики их уровня ( £ 1-1 ,5 м в год) на основе использования метода смены стационарных по­ложений. В этом случае в каждый выбранный момент времени положение уровня подземных вод условно принимается установившимся и для него определяется конечная (стабилизированная) осадка.

В качестве основной расчетной схемы принимается случай равномерно распределенной нагрузки без возможности бокового расширения.

Последовательность расчета дополнительной осадки при подъеме уро­вня подземных вод следующая.

Для рассматриваемого сооружения строят эпюру сжимающих напряжений по вертикали при первоначальном положении уровня подземных вод , т.е. до его подъема , и определяют размер сжимаемой зоны . Затем разбивают на элементарные слои с учетом литологичес­кого строения грунтов основания , размера самой и характера эпюры распределения напряжений от нагрузки существующего здания или соо­ружения , например , м.

Далее для конкретных гидрогеологических условий участка расположе­ния сооружения , т.е. в заданной точке с координатами , на основе решения соответствующей фильтрационной задачи подъема уровня подзем­ных вод находят функцию . Задаваясь последовательно разли­чными величинами подъема подземных вод (лучше кратными элементарным слоям от нижней границы ) , определяют время подъема .Для каждого значения находят значение с учетом взвешивающего действия поднявшихся подземных вод , причем . При этом принимают , что поднимающийся уровень грунтовых вод как бы останавливается и вновь полученная заново разбивается на элементарные слои , но таким образом , чтобы граница одного из слоев совпала с положением уровня подземных вод.

Затем для каждого расчетного положения уровня грунтовых вод суммируют осадки слоев , расположенных ниже уровня подземных вод . На основе полученных расчетов строят график , т.к. .

При подъеме уровня подземных вод под зданием и сооружением дейс­твуют силы , с одной стороны , вызывающие дополнительные сжимающие напряжения в грунте основания , с другой - снижающие их действие. Первая группа сил (на единицу площади) вызывает осадки грунтов. Это давление от веса здания и сооружения , от собственного веса грунта и от дополнительных сил.

Принимается , что к началу подъема уровня подземных вод осадки гру­нта с естественной влажностью под действием указанных сил уже произо­шли. Дополнительные силы - это силы , возникающие вследствие инфильтрации воды от источника (например , утечка их водонесущих коммуникаций или фильтрационные потери из различных водоемов) , и силы , действие которых связано с образованием техногенных верховодок на плохопроницаемых прослойках . Они вызывают сжимающие напряжения в грунтах , залегающих ниже подошвы указанных прослоек.

Таблица 36

Грунты

Число пластичности

n

e

na*

m H

Глины

>0 , 17

0,4-0,6

0,67-1,5

0,005-0,05

0,005-0,01

Суглинки

0,07 £ Ip <0,17

0,35-0,5

0,5-1

0,05-0,1

0,01-0,05

Супесь

0,01 £ Ip <0,07

0,35-0,45

0,5-0,85

0,1-0,2

0,05-0,15

Пески пы­леватые

-

0,3-0,4

0,6-0,8

0,1-0,25

0,05-0,2

* na - активная пористость грунта.

Давление от действия сил веса воды при инфильтрации определяется по зависимости

                                               (12)

где - недостаток насыщения (см. табл. 36) ;

- удельный вес воды , кН /м3 ;

- положение фронта замачивания , продвигающегося вниз от действующего источника , м ; определяется методом последовательных приближений по формуле

    (13)

здесь - коэффициент фильтрации , м /сут ;

- капиллярный вакуум , м ;

- напор в источнике , м.

При достижении фронта замачивания капиллярной каймы подземных вод .

Давление от действия веса воды образовавшихся техногенных верховодок определяется по зависимости

                                            (14)

где - положение уровня воды на верховодке на момент времени , t , м.

Значение определяется на основе соответствующих фильтрационных расчетов или может быть приближенно заменено средней величиной , т.е. . Значение обычно не превышает 0 ,05 МПа.

Распределение нормальных напряжений и в группе оснований от дополнительных нагрузок веса воды и определяются в зависимости от формы источника и верховодки в плане (прямоугольник , круг , полоса и т.д.) по тем же зависимостям , что и от давления фундамента.

Вторая группа сил снижает воздействие эффективных напряжений от первой группы. Это напряжение от гидростатического и гидродинамического взвешивания (действием последнего пренебрегаем) , которое ( ) определяется по следующей зависимости

                            (15)

где - удельный вес частиц грунта ;

- влажность грунта основания до его замачивания.

Значения при существующих скоростях подъема уровня грунтовых вод , как правило , невелики и ими часто можно пренебречь.

Расчет деформаций производится для двух основных случаев :

при существующих нагрузках и только за счет снижения модуля деформации грунтов при их водонасыщении ;

при возникающих дополнительных нагрузках (от действия техногенной верховодки и инфильтрующихся вод).

Необходимо иметь в виду , что в процессе строительства или непосредственно после его окончания и дальнейшей эксплуатации сооружения до­полнительные напряжения и и соответственные им осадки могут возникнуть вне всякой связи с поднимающимися подземными водами.

2.114. Проектирование предупредительных , постоянно действующих водозащитных мероприятий (дренажи , экраны , завесы , гидроизоляция и т.д.) , а также стационарной сети наблюдательных скважин и пунктов наб­людений за динамикой влажности , выполняемых на основе проведенных оценок потенциальной подтопляемости , производится в соответствии с «Рекомендациями по проектированию и расчетам защитных сооружений и устройств от подтопления промышленных площадок грунтовыми водами» (ВНИИ ВОДГЕО , ПНИИИС , 1977 г.) , с учетом пп. 2.82 , 2.83 , 2.109.

2.115. Учитывая , что частные мероприятия , направленные на борьбу с подтоплением отдельных зданий и сооружений или только отдельных участков , малоэффективны , все защитные и предупредительные мероприятия необходимо объединять в комплексную систему инженерной защиты территории города (предприятия) , которая должна включать : общее водопонижение , организацию поверхностного стока , локальную защиту отдельных зданий и сооружений , создание надежной системы водоотведения , методы борьбы с утечками и т.д. При этом следует учитывать необходимость предупреждения не только подтопления , но и неблагоприятных его последствий.

2.116(2.23). Если подземные воды или промышленные стоки агрессивны по отношению к материалам заглубленных конструкций или могут по­высить коррозионную активность грунтов , должны предусматриваться ан­тикоррозионные мероприятия в соответствии с требованиями СНиП по проектированию защиты строительных конструкций от коррозии.

2.117(2.24). При проектировании оснований , фундаментов и других подземных конструкций ниже пьезометрического уровня напорных подзе­мных вод необходимо учитывать давление подземных вод в котлованы , вспучивание дна котлована и всплытие сооружения.

2.118. Возможность прорыва напорными водами вышележащего слоя грунта , если в основании проектируемого сооружения залегают водоупо­рные слои глины , суглинки или илы , подстилаемые слоем грунта с напорными водами , проверяется по условию

                                                         (16)

где - удельный вес воды ;

- высота напора воды , отсчитываемая от подошвы проверяемого водоупорного слоя до максимального уровня подземных вод ;

- расчетное значение удельного веса грунта проверяемого слоя ;

- расстояние от дна котлована или верха пола подвала до подошвы проверяемого слоя грунта.

Если условие (16) не удовлетворяется , необходимо предусматривать в проекте искусственное понижение напора водоносного слоя (откачка или устройство самоизолирующихся скважин). Искусственное снижение напора подземных вод должно быть предусмотрено на срок , пока фундамент не приобретает достаточную прочность , обеспечивающую восприя­тие нагрузки от напора подземных вод , но не ранее окончания работ по обратной засыпке грунта в пазухи котлована.

2.119. При заглублении фундаментов ниже пьезометрического уровня подземных вод следует учитывать , что возможны два случая :

заглубление в грунт , подстилаемый водоносным слоем с напорными водами , когда возможен прорыв грунтов основания , подъем полов и т.п. ; в этом случае следует предусматривать мероприятия , снижающие напор (например , откачку воды из скважины) , или увеличивать пригрузку на залегающий в основании грунт ;

заглубление в грунт водоносного слоя , когда возможны размывы , рых­ление грунтов , коррозия и другие повреждения фундаментов ; в этом случае кроме снижения напора может предусматриваться также закрепление грунтов.

При ожидаемом понижении уровня подземных вод , например при работе дренажа , следует учитывать возникновение дополнительной осадки фундамента , которая происходит вследствие того , что из-за снятия взвеши­вающего действия воды в зоне между прежним и новым положением уро­вня подземных вод природное давление на все лежащие ниже слои грунта возрастает , а также вследствие возможной механической суффозии грунта.

2.120. При проектировании оснований и выборе способов производст­ва работ следует учитывать , что возможно появление больших осадков при применении открытого водоотлива , вызывающего вынос частиц грун­та из-под фундаментов , особенно , если верхняя часть основания сложена песками.

Следует учитывать , что если под верхними слоями грунта лежит песча­ный грунт , то понижение уровня подземных вод в котловане открытым во­доотливом или методами глубинного водопонижения может распространяться на большие расстояния , измеряемые десятками метров. Вследствие этого возможно появление осадок соседних , уже существующих зданий и сооружений.

Для уменьшения вредных последствий открытого водоотлива или глубинного водопонижения в проектах оснований и производства работ дол­жны предусматриваться соответствующие мероприятия.

Глубина заложения фундаментов

2.121(2.25). Глубина заложения фундаментов должна приниматься с учетом :

назначения и конструктивных особенностей проектируемого сооруже­ния , нагрузок и воздействий на его фундаменты ;

глубины заложения фундаментов примыкающих сооружений , а также глубины прокладки инженерных коммуникаций ;

существующего и проектируемого рельефа застраиваемой территории ;

инженерно-геологических условий площадки строительства (физико-механических свойств грунтов , характера напластований , наличия слоев , склонных к скольжению , карманов выветривания , карстовых полостей и пр.) ;

гидрогеологических условий площадки и возможных их изменений в процессе строительства и эксплуатации сооружения пп. 2.79-2.117 (пп. 2.177-2.24) ;

возможного размыва грунта у опор сооружений , возводимых в руслах рек (опор мостов , переходов трубопроводов и т.п.) ;

глубины сезонного промерзания грунтов.

Выбор рациональной глубины заложения фундаментов в зависимости от учета указанных выше условий рекомендуется выполнять на основе те­хнико-экономического сравнения различных вариантов.

2.122(2.26). Нормативная глубина сезонного промерзания грунта принимается равной средней из ежегодных максимальных глубин сезонного промерзания грунтов (по данным наблюдений за период не менее 10 лет) на открытой , оголенной от снега горизонтальной площадке при уровне подземных вод , расположенном ниже глубины сезонного промерзания грунтов.

2.123. При использовании результатов наблюдений за фактической глубиной промерзания следует учитывать , что она должна определяться не по глубине проникания в грунт температуры 0 °С , а по температуре , ха­рактеризующей согласно ГОСТ 25100-82 переход пластичномерзлого гру­нта в твердомерзлый грунт.

2.124(2.27). Нормативную глубину сезонного промерзания грунта , м , при отсутствии данных многолетних наблюдений следует определять на основе теплотехнических расчетов. Для районов , где глубина промерзания не превышает 2 ,5 м , ее нормативное значение допускается определять по формуле

                                    (17(2))

где - безразмерный коэффициент , численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе , принимаемый по СНиП по строительной климатологии и геофизике , а при отсутствии в них данных для конкретного пункта или района строительства - по результатам наблюдений гидрометеорологической станции , находящейся в аналогичных условиях с районом строительства ;

- величина , принимаемая равной , м , для : суглинков и глин - 0 ,23 , супесей , песков мелких и пылеватых - 0 ,28 , песков гравелистых , крупных и средней крупности - 0 ,3 ; крупнообломочных - 0 ,34.

Значение  для грунтов неоднородного сложения определяется как средневзвешенное в пределах глубины промерзания.

2.125. Значение  в формуле (17(2)) для площадок , сложенных неоднородными по глубине грунтами (при наличии нескольких слоев с различ­ными значениями ) , определяется как средневзвешенное по глубине слоя сезонного промерзания.

В первом приближении рекомендуется принимать значение норматив­ной глубины промерзания , полученное по формуле (17(2)) , исходя из предположения , что весь сезоннопромерзающий слой сложен грунтом одного вида , имеющим коэффициент . Значение , принимаемое как среднее из величин , используется для уточнения нормативной глубины промерзания и средневзвешенного значения  с учетом фактической толщины каждого слоя грунта.

Пример определения средневзвешенного значения . Необходимо на­йти нормативную глубину промерзания на площадке , сложенной следую­щими грунтами. С поверхности залегает слой супеси толщиной м ( м) , далее следует слой суглинка толщиной м ( м) , подстилаемый крупнообломочным грунтом ( м). Сумма аб­солютных значений среднемесячных отрицательных температур в данном районе равна 64 °С ( ).

Предположим , что слой сезонного промерзания сложен одним грунтом с м. Тогда нормативная глубина промерзания по формуле (17(2)) равна : м. В этом случае толщина нижнего слоя , которую следует учесть при определении средневзвешенного значения , равна : м. При этом   м. С учетом м нормативная глубина промерзания составит :   м , т.е. будет уточнена всего на 0 ,02 м , поэтому дальне­йший расчет методом приближения можно не выполнять.

2.126. При определении нормативной глубины сезонного промерзания грунта по формуле (17(2)) сумму абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур наружного воздуха следует принимать по СНиП 2.01.01-82.

2.127. В условиях сезоннопромерзающих грунтов , представленных суг­линками и глинами , величину  допускается определять по схематичес­кой карте (рис. 4) , на которой даны изолинии нормативных глубин проме­рзания этих грунтов при м. При определении нормативной глубины промерзания грунтов других разновидностей найденную по карте величину  следует умножать на отношение , где  соответствует грунтам данной строительной площадки.

В случае расхождения значений , определяемых по карте и по фор­муле (17(2)) , в расчет следует принимать значение , найденное по формуле.

Рис. 4. Схематическая карта нормативных глубин промерзания суглинков и глин (изолинии нормативных глубин промерзания , обозначенные пунктиром , даны для малоисследованных районов)

2.128. Предел применимости формулы (17(2)) , равный 2 ,5 м , принят преимущественно для районов Восточной и Западной Сибири , поскольку для них недостаточно данных наблюдений за фактической глубиной промерзания грунтов на опытных площадках. Кроме того , формулу (17(2)) и карту (см. рис. 4) не рекомендуется применять для горных районов , где ре­зко изменяются рельеф местности , инженерно-геологические и климатические условия. Фактическая глубина промерзания для этих районов обы­чно больше , чем определяемая по карте или по формуле (17(2)).

Нормативная глубина промерзания грунта в горных районах , как и в районах , где м , должна определяться теплотехническим расчетом в соответствии с требованиями СНиП по проектированию оснований и фундаментов на вечномерзлых грунтах.

2.129(2.28). Расчетная глубина сезонного промерзания грунта , м , определяется по формуле

                                                        (18(3))

где - нормативная глубина промерзания , определяемая по пп. 2.122 (2.26) и п. 2.124(2.27) ;

- коэффициент , учитывающий влияние теплового режима сооружения , принимаемый : для наружных фундаментов отапливаемых сооружений - по табл. 37(1) ; для наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых сооружений - =1 ,1 , кроме районов с отрицательной среднегодовой температурой.

Примечание. В районах с отрицательной среднегодовой температурой расчетная глубина промерзания грунта для неотапливаемых сооруже­ний должна определяться теплотехническим расчетом в соответствии с требованиями СНиП по проектированию оснований и фундаментов на ве­чномерзлых грунтах.

Расчетная глубина промерзания должна определяться теплотехничес­ким расчетом и в случае применения постоянной теплозащиты основания , а также если тепловой режим проектируемого сооружения может су­щественно влиять на температуру грунтов (холодильники , котельные и т.п.).

Таблица 37(1)

Особенности

сооружения

Коэффициент при расчетной среднесуточной температуре воздуха в помещении , примыкающем к наружным фундаментам , °С

0

5

10

15

20 и более

Без подвала с полами , устраиваемыми :

по грунту

0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

на лагах по грунту

1

0,9

0,8

0,7

0,6

по утепленному цокольному перекрытию

1

1

0,9

0,8

0,7

С подвалом или техническим подпольем

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

Примечания : 1. Приведенные в таблице 37(1) значения коэффициента относятся к фундаментам , у которых расстояние от внешней грани стены до края фундамента м ; если м , значения коэффицие­нта  повышаются на 0 ,1 , но не более чем до значения =1 ; при проме­жуточном размере  значения коэффициента  определяются по инте­рполяции.

2. К помещениям , примыкающим к наружным фундаментам , относятся подвалы и технические подполья , а при их отсутствии - помещения первого этажа.

3. При промежуточных значениях температуры воздуха коэффициент  принимается с округлением до ближайшего меньшего значения , указанного в табл. 37(1).

2.130. Расчетная глубина промерзания грунта определяется по формуле (18(3)) только для зданий и сооружений массового жилищно-гражданс­кого и промышленного строительства. Формулой нельзя пользоваться для определения расчетной глубины промерзания грунтов основания открытых распределительных устройств электроподстанций , отдельных опор ли­ний электропередачи и контактных сетей , а также зданий и сооружений , оказывающих большое тепловое влияние на температурный режим грунтов в основании фундаментов (горячих цехов , котельных , теплиц , холоди­льников и т.п.).

В случае применения теплозащиты основания или сильного вливания на температуру грунтов технологического режима проектируемого соо­ружения расчетная глубина промерзания должна определяться теплотехническим расчетом.

2.131. При выборе по табл. (37(1)) коэффициента , зависящего от те­мпературы воздуха в помещении , следует учитывать , что температура в подвале и технических подпольях может быть ниже температуры помещений первого этажа и быть различной в отдельных частях подвала.

Значения температуры в помещениях принимаются согласно требованиям СНиП или других нормативных документов по проектированию соответствующих зданий и сооружений.

Таблицей 37(1) допускается пользоваться при выборе значений и для зданий с нерегулярным отоплением , например , промышленных , с од­носменной работой. В этом случае за расчетную температуру воздуха для определения коэффициента принимается ее среднесуточное значение , определяемое по формуле

                                              (19)

где и - среднее значение расчетной температуры воздуха в здании в отапливаемые и неотапливаемые периоды суток ;

и - число часов в сутки , соответствующее температурам воздуха  и .

2.132(2.29). Глубина заложения фундаментов отапливаемых сооружений по условиям недопущения морозного пучения грунтов основания до­лжна назначаться :

а) для наружных фундаментов (от уровня планировки) по табл. 38(2) ;

б) для внутренних фундаментов - независимо от расчетной глубины промерзания грунтов.

Глубину заложения наружных фундаментов допускается назначать независимо от расчетной глубины промерзания , если :

фундаменты опираются на пески мелкие , и специальными исследованиями на данной площадке установлено , что они не имеют пучинистых свойств , а также в случаях , когда специальными исследованиями и расчетами установлено , что деформации грунтов основания при их промерзании и оттаивании не нарушают эксплуатационную пригодность сооружения ;

предусмотрены специальные теплотехнические мероприятия , исключающие промерзание грунтов.

Таблица 38(2)

Грунты под подошвой

фундамента

Глубина заложения фундаментов в зависимости от глубины расположения уровня подземных вод , м , при

Скальные , крупнообломочные с песчаным заполнителем , пески гравелистые , круп­ные и средней крупности

Не зависит от

Не зависит от

Пески мелкие и пылеватые

Не менее

Не зависит от

Супеси с показателем текучести

Не менее

Не зависит от

Супеси с показателем текучести

Не менее

Не менее

Суглинки , глины , а также кру­пнообломочные грунты с пылевато-глинистым заполнителем при показателе текучести грунта или заполнителя

Не менее

Не менее

Суглинки , глины , а также кру­пнообломочные грунты с пылевато-глинистым заполнителем при показателе текучести грунта или заполнителя

Не менее

Не менее 0 ,5

Примечания : 1. В случаях когда глубина заложения фундаментов не зависит от расчетной глубины промерзания , соответствующие грунты , указанные в настоящей таблице , должны залегать до глубины не менее нормативной глубины промерзания .

2. Положение уровня подземных вод должно приниматься с учетом указаний пп. 2.79(2.17)-2.106(2.21).

2.133. Основания , подвергающиеся сезонному промерзанию-протаи­ванию , должны проектироваться с учетом морозного пучения грунтов , заключающегося в том , что влажные тонкодисперсные грунты при проме­рзании способны деформироваться - увеличиваться в объеме вследствие перехода воды в лед и образования ледяных линз , прослойков и т.п. При последующем оттаивании в этих грунтах происходит обратный процесс , сопровождающийся их разуплотнением , осадкой и снижением несущей способности.

Морозное пучение выражается , как правило , в неравномерном поднятии промерзающегося грунта , причем напряжения и деформации , возникающие в процессе пучения , оказывают существенные воздействия на фу­ндаменты и наземные конструкции сооружений.

2.134. При назначении глубины заложения фундаментов исходя из условий возможного воздействия морозного пучения грунтов   на эксплуата­ционную надежность сооружений , следует учитывать большое влияние на интенсивность этого процесса таких факторов , как зерновой состав и плот­ность грунта , его влажность и глубина залегания подземных вод , температурный режим в период промерзания , а также нагрузка , передаваемая на фундамент. В зависимости от указанных факторов все грунты подразделя­ются на пучинистые и непучинистые.

При влажности грунтов выше расчетного значения к пучинистым относятся все глинистые грунты , пески мелкие и пылеватые , а также крупно­обломочные грунты с пылевато-глинистым заполнителем.

2.135. Пучинистые грунты характеризуются :

величиной (деформацией) морозного пучения , представляющей высоту поднятия поверхности слоя промерзающего грунта ;

относительным пучением , определяемым по формуле

                                                              (20)

где - слой промерзающего грунта , подверженного морозному пучению.


Таблица 39

Наименование грунтов

Значение параметра  для грунта

и пределы нормативных

значений числа пластичности

практически непучинистого

слабопучинистого

среднепучинистого

сильнопучинистого

чрезмерно пучинистого

1. Супесь

< 0,14

0,14 - 0,49

0,49 - 0,0,98

0,98 - 1,69

> 1,69

2. Супесь

< 0,09

0,09 - 0,3

0,3 - 0,6

0,6 - 1,03

> 1.03

3. Суглинок

< 0,1

0,1 - 0,35

0,35 - 0,71

0,71 - 1,22

> 1,22

4. Суглинок

< 0,08

0 08 - 0,27

0,27 - 0,54

0,54 - 0,93

> 0,93

5. Суглинок

< 0,07

0,07 - 0,23

0,23 - 0,46

0,46 - 0,79

> 0,79

6. Глина

< 0,12

0,12 - 0,43

0,43 - 0,86

0,86 - 1,47

> 1,47

Примечания : 1. Значение рассчитывается по формуле (21) , в которой плотность сухого грунта принята равной 1 ,5 т /м3 ; при иной плотности грунта расчетное значение умножается на отношение , где - плотность сухого исследуемого грунта , т /м3.

2. В грунтах , перечисленных в поз. 2 , 4 и 5 содержание пылеватых частиц размером 0 ,05-0 ,005 мм составляет более 50 % по массе.


2.136. По степени морозоопасности все пучинистые грунты подразделяются па пять групп , приведенных в табл. 39. Принадлежность глинистого грунта к одной из групп оценивается параметром , определяемым по формуле

             (21)

где - влажности в пределах слоя промерзающего грунта , соответствующие природной , на границах раскатывания и текучес­ти , доли единицы ;

- расчетная критическая влажность , ниже значения которой прекращается перераспределение влаги в промерзающем грунте , доли единицы , определяется по графику рис. 5 ;

- безразмерный коэффициент , численно равный при открытой поверхности промерзающего грунта абсолютному значению среднезимней температуры воздуха ; определяется так же , как и коэффициент [см. п. 2.124(2.27) ].

Рис. 5. Значение критической влажности в зависимости от числа пластичности  и границы текучести грунта

Пример. Определять степень морозоопасности суглинка в г. Загорске Московской обл. , имеющего следующие водно-физические характеристики т /м3 и коэффициент .

По графику рис. 5 определим критическую влажность . При  и ; по формуле (21) рассчитаем   . С учетом  т /м 3 , .

Согласно данным табл. 39 исследуемый суглинок является среднепучи­нистым грунтом.

2.137. Сильнопучинистыми считаются пылевато-глинистые грунты (суглинки , супеси , глины) со степенью влажности , или уровень подземных вод которых расположен у границы сезонного промерзания грунта.

Крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем , а также пески гравелистые , крупные и средние , не содержащие пылевато-глинистых фракций , относятся к непучинистым грунтам при любом положении уро­вня подземных вод ; при водонасыщении в условиях замкнутого объема эти грунты относятся к группе слабопучинистых.

Пучинистые свойства крупнообломочных грунтов и песков , содержащих пылевато-глинистые фракции , а также супесей при  определяются через показатель дисперсности . Эти грунты относятся к непучи­нистым при , к пучинистым - при . Для слабопучинистых грунтов показатель изменяется от 1 до 5 ( ). Значение определяется по формуле

                                                            (22)

где - коэффициент , равный 1 ,85 ´10-4 см2 ;

- коэффициент пористости ;

- средний диаметр частиц грунта , см , определяемый по формуле

                            (23)

где - процентное содержание отдельных фракций грунта , доли единицы ;

- средний диаметр частиц отдельных фракций , см.

Диаметры отдельных фракций определяются по их минимальным размерам , умноженным на коэффициент 1 ,4. За расчетный диаметр последней тонкой фракции принимается ее максимальный размер , деленный на коэффициент 1 ,4.

Пример. Определить степень морозостойкости природного кварцевого песка г. Надыма , коэффициент пористости , гранулометрический состав приведен в табл. 40.

Таблица 40

Размер частиц отдельных фракций , мм

< 0,1

< 0,05

< 0 , 005

Количество частиц , %

10

3

0

В соответствии с рекомендациями п. 2.137 определим средний размер частиц отдельных фракций

мм ;                                          

мм ;                                   

мм.                                        

По формуле (23) рассчитываем средний диаметр песка

см.

Показатель дисперсности согласно формуле (22) составит при   ; при .

По расчету надымский песок относится к слабопучинистым грунтам ( ) , что подтверждают опытные данные ( ).

2.138. Назначение в соответствии с п. 2.132(2.29) глубины заложения наружных фундаментов менее расчетной глубины промерзания с применением при этом мероприятий по обеспечению эксплуатационной надеж­ности сооружения допускается в тех случаях , когда экспериментальными исследованиями и расчетами установлено , что деформации основания , вызванные пучением грунта при промерзании и осадкой его при оттаивании под подошвой фундамента , не превосходят предельных знакопеременных деформаций , значения которых зависят от конструктивных особе­нностей сооружения.

Эффективность действия противопучинных мероприятий должна обес­печиваться как в период строительства , так и в течение всего срока эксплу­атации проектируемого объекта.

2.139. При глубине заложения фундаментов в пределах сезоннопроме­рзающего слоя пучинистого грунта на фундамент действуют силы морозного пучения , нормальные к его подошве. В результате действия этих сил сооружение способно подвергаться вертикальным , как правило , неравно­мерным перемещением. В условиях восприятия сооружениями малых де­формаций заложение фундаментов в чрезмерно- и сильнопучинистых грунтах не обеспечивает сохранности сооружений с небольшими нагрузками и экономически не оправдано ввиду незначительного сокращения глубины заложения фундаментов. Проектирование фундаментов по дефо­рмациям грунтов основания от морозного пучения с соблюдением требований п. 2.138 целесообразно в слабо- и среднепучинистых грунтах , а в си­льнопучинистых грунтах допускается лишь для одно-двухэтажных деревян­ных зданий , а также сооружений , фундаменты которых приспособлены к восприятию больших неравномерных деформаций (например , жесткие рамные железобетонные фундаменты , фундаменты-плиты и т.п.). Проектирование фундаментов по деформациям морозного пучения грунтов ос­нования не исключает их проверки по устойчивости на действие касательных сил морозного пучения вдоль боковой поверхности фундамента (п. 2.148).

2.140(2.30). Глубину заложения наружных и внутренних фундаментов отапливаемых сооружений с холодными подвалами и техническими подпольями (имеющими отрицательную температуру в зимний период) следует принимать по табл. 38(2) , считая от пола подвала или технического подполья.

2.141. При наличии в холодном подвале (техническом подполье) отапливаемого сооружения отрицательной среднезимней температуры глубина заложения внутренних фундаментов принимается по табл. 38(2) в зависимости от расчетной глубины промерзания грунта , определяемой по фо­рмуле (18(3)) при коэффициенте . При этом нормативная глубина промерзания , считая от пола подвала , определяется расчетом по п. 2.124 (2.27) с учетом среднезимней температуры воздуха в подвале.

Глубина заложения наружных фундаментов отапливаемых сооружений с холодным подвалом (техническим подпольем) принимается наибо­льшей из сопоставления значений глубины заложения внутренних фундаментов и расчетной глубины промерзания с коэффициентом , считая от уровня планировки.

2.142(2.31). Глубина заложения наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых сооружений должна назначаться по табл. 38(2) , при этом глубина исчисляется : при отсутствии подвала или технического подполья - от уровня планировки , а при наличии - от пола подвала или технического подполья.

2.143(2.32). В проекте оснований и фундаментов должны предусматриваться мероприятия , не допускающие увлажнения грунтов основания , а также промораживания их в период строительства.

2.144. При проектировании сооружений уровень подземных вод должен приниматься с учетом его прогнозирования на период эксплуатации сооружения по указаниям пп. 2.79(2.17)-2.117(2.24) и влияния на него водопонижающих мероприятий , если они предусмотрены проектом.

2.145. Для предохранения пучинистых грунтов в период строительства от избыточного увлажнения в проекте следует предусматривать до возведения фундаментов необходимые мелиоративные мероприятия : ограждение котлованов нагорными канавами , планировку территории со стоком воды по канавам или лоткам. При высоком уровне подземных вод рекомендуется применять водопонижение , дренажные устройства и пр.

2.146. Способы предохранения пучинистых грунтов от промерзания в период строительства зависят от конструктивных особенностей сооружения , степени его завершения строительством и наличия на месте материалов и средств теплозащиты.

Рекомендуются   для теплозащиты опилки , шлаки и другие промышлен­ные отходы , пригодные для теплоизоляции , а при временной консервации строек в зимний период - отложения снега.

В зданиях , не сданных в эксплуатацию , для предохранения от промерзания пучинистого грунта рекомендуется предусмотреть временное отоп­ление помещений , примыкающих к фундаментам.

Выбор мероприятий во всех случаях должен быть технико-экономичес­ки обоснован.

2.147. Виды грунта для засыпки пазух котлованов , методы и степень уплотнения засыпки и сроки ее выполнения должны назначаться с таким условием , чтобы в процессе строительства и эксплуатации сооружения касательные силы морозного пучения , действующие на фундамент , не превышали сумму сил , удерживающих фундамент от выпучивания.

2.148. При строительстве на пучинистых грунтах расчет фундаментов и оснований по устойчивости и прочности на воздействие касательных сил морозного пучения , действующих вдоль боковой поверхности фундамента , следует производить если грунты сезоннопромерзающего слоя имеют свойства , указанные в табл. 41.

Таблица 41

Грунты и степень

водонасыщения

Значение расчетной удельной

касательной силы пучения , кПа , при глубине сезонного промерзания грунта , м

до 1 ,5

2 ,5

3 и более

1. Супеси , суглинки , глины при показателе текучести ; крупнообломочные с пылевато-глинистым заполнителем , пески мелкие и пылеватые при показателе дисперсности  и степени влажности

110

90

70

2. Супеси , суглинки , глины при ; крупнообломочные с пылевато-глинистым заполнителем , пески мелкие и пылеватые при  и

90

70

55

3. Супеси , суглинки , глины при ; крупнообломочные с пылевато-глинистым заполнителем , пески мелкие и пылеватые при  и

70

55

40

Примечания : 1. Для промежуточных глубин промерзания значение  принимается по интерполяции.

2. Значение для грунтов , используемых при обратной засыпке котлованов , принимается по 1-й строке таблицы.

3. В зависимости от вида поверхности фундамента приведенные в таблице значения умножаются на коэффициент : при гладкой бетонной не обработанной - 1 ; при шероховатой бетонной с выступами и кавернами до 5 мм - 1 ,1-1 ,2 до 20 мм - 1б25-1 ,5 ; при деревянной антисептирования - 0 ,9 ; при металлической без специальной обработки - 0 ,8.

Устойчивость фундамента на действие касательных сил пучения грунтов , прилегающих к его боковой поверхности , проверяется по формуле

                                         (24)

где - значение расчетной удельной касательной силы пучения , кПа , принимаемое по п. 2.149 ;

- площадь боковой поверхности фундамента , находящейся в пределах расчетной глубины сезонного промерзания , м2 ;

- расчетная постоянная нагрузка , кН , при коэффициенте надежнос­ти по нагрузке ;

- расчетное значение силы кН , удерживающий фундамент от выпучивания вследствие трения его боковой поверхности о талый грунт , лежащий ниже расчетной глубины промерзания ;

- коэффициент условий работы , принимаемый равным 1 ,1 ;

- коэффициент надежности , принимаемый равным 1 ,1.

2.149. Значение расчетной удельной касательной силы пучения , кПа , определяется опытным путем , а при отсутствии опытных данных - по табл. 2.41 в зависимости от вида и влажности грунта ; при этом для зданий I и II классов значения , приведенные в таблице , принимаются с коэффицие­нтом 1 , для зданий III класса - с коэффициентом 0 ,9.

2.150. Расчетное значение силы , кН , удерживающей фундамент от выпучивания за счет трения его о талый грунт , для фундаментов , имеющих вертикальные грани , определяется по формуле

                                                (25)

где - расчетное сопротивление талых грунтов сдвигу по боковой повер­хности фундамента в j-том слое , кПа , допускается принимать сог­ласно указаниям СНиП по проектированию свайных фундаментов ;

- площадь вертикальной поверхности сдвига в j-том слое грунта ниже расчетной глубины промерзания , м2 ; значение для столбов без анкерной плиты принимается равным произведению толщины j-того слоя на периметр их сечения , для фундаментов с анкерной плитой - произведению j-того слоя на периметр анкерной плиты ;

- число слоев.

2.151. Для уменьшения воздействия сил морозного пучения грунта на фундаменты сооружений в необходимых случаях в проекте предусматриваются противопучинные мероприятия : устройство защиты сезоннопромерзающего грунта вблизи фундамента от избыточного увлажнения , пок­рытие поверхности фундамента в пределах слоя промерзающего грунта консистентной смазкой , полимерной пленкой , засоление грунтов веществами , не вызывающими коррозии бетона и арматуры , и др.

Для приспособления надземной части сооружений к неравномерным деформациям морозоопасных грунтов рекомендуется применять конструктивные мероприятия по п. 2.294(2.70).

2.152. Проверка всех типов фундаментов с вертикальными гранями на прочность при воздействии касательных сил морозного пучения производится по формуле

                                              (26)

где - расчетное усилие , кН , разрывающее фундамент ;

- обозначения те же , что и в п. 2.148.

2.153. Проверка фундамента на действие касательных сил морозного пучения грунтов должна производиться как для законченного , так и для незавершенного к началу зимнего периода строительства сооружения. Ес­ли при этой проверке сила пучения окажется более удерживающей силы анкера , массы фундамента и возведенной части сооружения , то в проекте должны быть предусмотрены мероприятия , в том числе физико-химичес­кие по предохранению грунта от промерзания.

2.154. При проектировании в пучинистых грунтах малонагруженных столбчатых фундаментов с опорно-анкерными плитами необходимо учитывать силы , возникающие в процессе пучения на верхней поверхности плиты и препятствующие выпучиванию фундамента. В этом случае расчет фундамента на выпучивание уточняется введением коэффициента  к расчетной удельной касательной силе

                 (27)

где - расчетная глубина промерзания ;

- сторона сечения стойки фундамента ;

- сторона квадратной анкерной плиты ;

- коэффициенты , определяемые по табл. 42 в зависимости от

- для ;                                          

- для .                                        

- глубина заложения фундамента ;

- высота нижней ступени анкерной плиты.

Таблица 42

Значения  при  равном

0,5

1

2

3

4

5

6

1

0,029

0,058

0,088

0,087

0,082

0,077

0,074

2

0,015

0,031

0,067

0,085

0,082

0,078

0,075

3

0,007

0,015

0,034

0,059

0,075

0,074

0,07

4

0,004

0,008

0,019

0,032

0,052

0,066

0,067

5

0,003

0,006

0,012

0,02

0,029

0,047

0,058

6

0,002

0,004

0,008

0,013

0,020

0,028

0,043

7

0,002

0,003

0,006

0,009

0,013

0,018

0,025

8

0,001

0,002

0,005

0,007

0,01

0,013

0,018

9

0,001

0,002

0,004

0,005

0,008

0,018

0,013

10

0,001

0,001

0,003

0,004

0,006

0,008

0,0009

2. 155(2. 23). Фундаменты сооружения или его отсека должны закладываться на одном уровне. При необходимости заложения соседних фундаментов на разных отметках их допустимая разность определяется исходя из условия

                                           (28(4))

где - расстояние между фундаментами в свету ;

и - расчетные значения соответственно угла внутреннего трения и удельного сцепления грунта пп. 2.68-2.70 (пп. 2.12-2.14) ;

- среднее давление под подошвой вышерасположенного фундаме­нта от расчетных нагрузок (для расчета основания по несущей способности).

Расчет оснований по деформациям

Общие положения

2.156(2.34). Целью расчета оснований по деформациям является огра­ничение абсолютных или относительных перемещений фундаментов и на­дфундаментных конструкций такими пределами, при которых гарантиру­ется нормальная эксплуатация сооружения и не снижается его долговеч­ность (вследствие появления недопустимых осадок, подъемов, кренов, из­менений проектных уровней и положений конструкций, расстройств их соединений и т. п.). При этом имеется в виду, что прочность и трещинос­тойкость фундаментов и надфундаментных конструкции проверены расчетом, учитывающим усилия, которые возникают при взаимодействии со­оружения с основанием.

Примечание. При проектировании сооружений, расположенных в непосредственной близости от существующих, необходимо учитывать до­полнительные деформации оснований существующих сооружений от на­грузок проектируемых сооружений.

2.157(2.35). Деформации основания подразделяются на:

осадки - деформации, происходящие в результате уплотнения грунта под воздействием внешних нагрузок и в отдельных случаях собственного веса грунта, не сопровождающиеся коренным изменением его структуры;

просадки - деформации, происходящие в результате уплотнения и, как правило, коренного изменения структуры грунта под воздействием как внешних нагрузок и собственного веса грунта, так и дополнительных фак­торов, таких, как, например, замачивание просадочного грунта, оттаива­ние ледовых прослоек в замерзшем грунте и т. п.;

подъемы и осадки - деформации, связанные с изменением объема некоторых грунтов при изменении их влажности или воздействии химичес ­ких веществ (набухание и усадка) и при замерзании воды и оттаивании льда в порах грунта (морозное пучение и оттаивание грунта);

оседания - деформации земной поверхности, вызываемые разработкой полезных ископаемых, изменением гидрогеологических условий, пониже ­нием уровня подземных вод, карстово-суффозионными процессами и т.п.;

горизонтальные перемещения - деформации, связанные с действием горизонтальных нагрузок на основание (фундаменты распорных систем, подпорные стены и т. д.) или со значительными вертикальными перемеще ­ниями поверхности при оседаниях, просадках грунтов от собственного ве ­са и т. п.

2.158(2.36). Деформации основания в зависимости от причин возникновения подразделяются на два вида:

первый - деформации от внешней нагрузки на основание (осадки, про ­садки, горизонтальные перемещения);

второй - деформации, не связанные с внешней нагрузкой на основание и проявляющиеся в виде вертикальных и горизонтальных перемещений поверхности основания (оседания, просадки грунтов от собственного ве ­са, подъемы и т. п.).

2.159. Деформации основания первого вида при прочих равных условиях вызывают тем большие усилия в конструкциях сооружения, чем бо ­льше сжимаемость грунтов, при деформациях второго вида - усилия уме ­ньшаются с увеличением сжимаемости грунтов.

Указанное в п. 2.158(2.36) подразделение деформаций основания показывает не только специфику, но и сходство воздействии деформаций осно ­вания на конструкции сооружений, возводимых в различных грунтовых условиях, и поэтому может быть использовано для унификации проектирования.

2.160. Для конструкций сооружений наиболее опасны неравномер ­ные деформации основания. Основными причинами их являются:

а) для. деформаций основания первого вида:

неравномерность сжимаемости основания из-за неоднородности грунтов, выклинивания и непараллельности залегания отдельных слоев, наличия линз, прослоев и других включений, неравномерного уплотнения гру­нтов, в том числе искусственных подушек и т.п.;

особенность деформирования основания как сплошной среды, проявляющаяся в том, что осадки основания происходят не только в пределах, но и за пределами площади загружения (указанной особенностью основания, в особенности сложенного сильно сжимаемыми грунтами, объясня­ются многие случаи повреждений существующих сооружений при возве­дении в непосредственной близости от них- новых сооружений);

неравномерное увлажнение грунтов, в частности просадочных и набухающих;

различие нагрузок на отдельные фундаменты, их размеров в плане и глубины заложения;

неравномерное распределение нагрузок на полы производственных зданий, а также загрузка территории в непосредственной близости от соо­ружения;

нарушения правил производства строительных работ, приводящие к ухудшению свойств грунтов, ошибки, допущенные при инженерно-геоло­гических изысканиях и проектировании оснований и фундаментов, а также нарушение предусмотренных проектом условий эксплуатации сооруже­ния;

б) для деформаций основания второго вида:

повышение влажности просадочных грунтов в грунтовых условиях II типа; подземные горные выработки; изменение температурно-влажност­ного режима некоторых грунтов (например, набухающих), изменение гид­рогеологических условий площадки; влияние динамических воздействий, например, от городского транспорта и т. д.

Таким образом, причинами неравномерных деформаций основания, которые необходимо учитывать при проектировании, могут быть. не только инженерно-геологические и гидрогеологические факторы, но и конструктивно-технологические особенности проектируемых сооружений, спо­собы производства работ по устройству оснований и фундаментов, осо­бенности эксплуатации сооружений.

2.161(2.37). Расчет оснований по деформациям должен производить­ся из условия совместной работы сооружения и основания.

Деформации основания допускается определять без учета совместной работы сооружения и основания в случаях, оговоренных в п. 2.13(2.5).

2.161(2.38). Совместная деформация основания и сооружения может характеризоваться:

абсолютной осадкой основания  отдельного фундамента;

средней осадкой основания сооружения ;

относительной неравномерностью осадок двух фундаментов ;

креном фундамента (сооружения) ;

относительным прогибом или выгибом ;

кривизной изгибаемого участка сооружения ;

относительным углом закручивания сооружения ;

горизонтальным перемещением фундамента .(сооружения) .

Примечание. Аналогичные характеристики деформаций могут устанавливаться также для других деформаций, указанных в п. 2.157(2.35).

2.163. Абсолютная осадка основания отдельного фундамента  определяется как среднее вертикальное перемещение фундамента от нагрузки, передаваемой на основание, или других причин (например, обводнения и, как следствие, просадки грунтов основания). Значения  используются для вычисления средней осадки основания сооружения, а также для оцен­ки неравномерности деформаций оснований фундаментов и связанных с ними конструкций.

2.164. Средняя осадка основания сооружения  - равномерная состав­ляющая обшей, как правило, неравномерной осадки. В ряде случаев значение ожидаемой средней осадки может определить необходимость при­менения мероприятий, направленных на уменьшение деформаций осно­вания или уменьшение чувствительности сооружений к деформациям ос­нования.

При подсчете средней осадки необходимы данные по абсолютным оса­дкам не менее чем трех характерных (по размерам и действующим на них нагрузкам) фундаментов. Чем больше площадь застройки и больше разли­чие в размерах отдельных фундаментов, тем большее число фундаментов необходимо учитывать при подсчете средней осадки. В общем случае зна­чение  определяется по формуле

                                                       (29)

где  - абсолютная осадка i-го фундамента с площадью .

Если осадки всех фундаментов сооружения одинаковы, т. е. происходит равномерная осадка основания сооружения, то в его конструкциях не возникает дополнительных усилий и деформаций. В этом случае средняя оса­дка ограничивается только технологиче­скими или архитектурно-эстетиче­скими требованиями.

2.165. Относительная неравномерность осадок  двух фундаментов представляет собой разность абсолютных осадок двух фундаментов, отне­сенную к расстоянию между ними. Эта характеристика используется при неплавных (скачкообразных) эпюрах осадок (рис. 6). Для гибких сооруже­ний величина  характеризует перекосные деформации, а для относите­льно жестких - преимущественно сдвиговые деформации конструкций.

2.166. Крен фундамента или сооружения в целом i - разность осадок крайних точек фундамента или сооружения в целом, отнесенная к ширине или длине фундамента (сооружения) (рис. 7). При такой деформации, характерной для жестких фундаментов и сооружений осадки основания в любом направлении изменяются по линейному закону.

Рис. 6. Схема осадок основания сооружения.  - относительная неравномерность осадок соседних фундаментов

Рис. 7. Схема крена жесткого сооружения

Рис. 8. Схема прогиба (выгиба) сооружения: - относительный прогиб на участке ; - относительный выгиб на участке ;

 наибольшая кривизна

Рис. 9. Схема осадок основания,

Рис. 10. Схема сложной деформа­ция основания - крен,

 - относительный прогиб сооружения

2.167. Относительный прогиб или выгиб - отношение стрелы проги­ба или выгиба к длине однозначно изгибаемого участка сооружения. Эта характеристика используется при плавных искрив­лениях зданий и соору­жений .(рис. 8). Относительный прогиб (выгиб) вычисляется по формуле

                                            (30)

где и - осадки концов рассматриваемого участка однозначного иск­ривления;

- наибольшая или наименьшая осадка на том же участке;

- расстояние между точками, имеющими осадки и .

2.168. Кривизна изгибаемого участка сооружения - величина, обрат­ная радиусу искривления, наиболее полно характеризует напряженно-де­формированное состояние относительно жестких протяженных сооружений (см. рис. 8). Эта величина, вычисляемая при расчете сооружении в процессе разработки типовых проектов, в дальнейшем используется для установления предельных деформаций основания по условиям прочности и трещиностойкости конструкций.

2.169. Относительный угол закручивания сооружения  (рис. 9) характеризует пространственную работу конструкций сооружения. Усилия в конструкциях, возникающие при кручении сооружения, должны суммироваться с усилиями от других видов деформаций (например, прогиба).

2.170. Горизонтальное перемещение фундамента или сооружения в целом и , как правило, следует учитывать при действии на основание горизонтальных нагрузок.

2.171. Возможна сложная деформация сооружения вследствие неравномерных осадок основания. В этом случае она может быть разложена на отдельные составляющие, как это показано на рис. 10.

2.172(2.39). Расчет оснований по деформациям производится исходя из условия :

                                                                  (31(5))

где - совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом в соответствии с указаниями обязательного прил. 2;

- предельное значение совместной деформации основания и сооружения, устанавливаемое по указаниям пп. 2.248-2.256(2.51-2.55).

Примечания: 1. В необходимых случаях для оценки напряженно-де­формированного состояния конструкций сооружения с учетом длительных процессов и прогноза времени консолидации основания следует производить расчет осадок во времени.

2. Осадки основания, происходящие в процессе строительства (напри­мер, осадки от веса насыпей до устройства фундаментов, осадки до омоноличивания стыков строительных конструкций), допускается не учитывать, если они не влияют на эксплуатационную пригодность сооружений.

3. При расчете оснований по деформациям необходимо учитывать воз­можность изменения как расчетных, так и предельных значений деформаций оснований за счет применения мероприятий, указанных в пп. 2.290-2.295(2.67-2.71).

2.173(2.40). Расчетная схема основания, используемая для определения совместной деформации основания и сооружения, должна выбираться в соответствии с указаниями п. 2.8(2.4).

Расчет деформаций основания следует, как правило, выполнять приме­няя расчетную схему основания в виде:

линейно деформируемого полупространства с условным огра­ничени­ем глубины сжимаемой толщи [п. 2.218 (6 обязательного прил. 2)];

линейно деформируемого слоя, если:

а) в пределах сжимаемой толщи основания определенной как для линейно деформируемого полупространства, залегает слой грунта с моду­лем деформации МПа (1000 кгс/см2) и толщиной , удовлетворяющей условию

                                           (32(6))

где - модуль деформации грунта, подстилающего слой грунта та с модулем деформации ;

б) ширина (диаметр) фундамента м и модуль деформации грунтов основания МПа (100 кгс/см2).

Толщина линейно деформируемого слоя Н в случае «а» принимается до кровли малосжимаемого грунта, в случае «б» вычисляется в соответствии с указаниями п. 2.220 (8 обязательного прил. 2).

Примечание. Схему линейно деформируемого слоя допускается применять для фундаментов шириной м при наличии в пределах сжимаемой толщи слоев грунта с модулем деформации Е < 10 МПа (100 кгс/см2), если их суммарная толщина не превышает 0,2 Н.

Определение расчетного сопротивления

грунта основания

Таблица 43(3)

Грунты

Коэффи­циент

Коэффициент для сооружений с жесткой конструкти­вной схемой при отношении длины сооружения или его отсека к высоте , равном

4 и более

1 ,5 и менее

Крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем и песчаные , кроме мелких и пылеватых

1,4

1,2

1,4

Пески мелкие

1,3

1,1

1,3

Пески пылеватые :

маловлажные и влажные

1,25

1,0

1,2

насыщенные водой

1,1

1,0

1,2

крупнообломочные с пылевато-глинистым заполнителем с показателем текучести грунта или заполнителя

1,25

1,0

1,1

То же , при

1,2

1,0

1,1

То же , при

1,1

1,0

1,0

Примечания: 1. К сооружениям с жесткой конструктивной схемой относятся сооружения, конструкции которых специально приспособлены к восприятию усилий от деформаций основания в том числе за счет применения мероприятий, указанных в п. 2.293 (2.706).

2. Для зданий с гибкой конструктивной схемой значение коэффициен ­та уса принимается равным единице.

3. При промежуточных значениях  коэффициент уса определяется по интерполяции.

Таблица 44(4)

Угол внутреннего

Коэффициенты

трения , град

0

0

1 ,0

3,14

1

0,01

1,06

3,23

2

0,03

1,12

3,32

3

0,04

1,18

3,41

4

0,06

1,25

3,51

5

0,08

1,32

3.61

6

0,10

1,39

3,71

7

0,12

1,47

3,82

8

0,14

1,55

3,93

9

0,16

1,64

4,05

10

0,18

1,73

4,17

11

0,21

1,83

4,29

12

0,23

1,94

4,42

13

0,26

2,05

4,55

14

0,29

2,17

4,69

15

0,32

2,30

4,84

16

0,36

2,43

4,99

17

0,39

2,57

5,15

18

0,43

2,73

5,31

19

0,47

2,89

5,48

20

0,51

3,06

5,66

21

0,56

3,24

5,84

22

0,61

3,44

6,04

23

0 ,69

3,65

6,24

24

0,72

3,87

6,45

25

0,78

4,11

6 ,67

26

0,84

4,37

6,90

27

0,91

4,64

7,14

28

0,98

4,93

7,40

29

1,06

5,25

7,67

30

1,15

5,59

7,95

31

1,24

5,95

8,24

32

1,34

6,34

8,55

33

1,44

6,76

8,88

34

1,55

7,22

9,22

35

1,68

7,71

9,58

36

1,81

8,24

9,97

37

1,95

8,81

10,37

38

2,11

9,44

10,80

39

2,28

10,11

11,25

40

2,46

10,85

11,73

41

2,66

11,64

12,24

42

2,88

12,51

12,79

43

3,12

13,46

13,37

44

3,38

14,50

13,98

45

3,66

15,64

14,64

2.174(241). При расчете деформаций основания с использованием ра­счетных схем, указанных в п. 2.173(2.40), среднее давление под подошвой фундамента р не должно превышать расчетного сопротивления грунта ос­нования R , кПа (тс/м2), определяемого по формуле

  (33(7))

где и - коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. 43 (3);

- коэффициент, принимаемый равным: - если прочнос­тные характеристики грунта (с и j) определены непосредс­твенными испытаниями и - если они приняты по та­блицам рекомендуемого прил. 1;

- коэффициенты, принимаемые по табл. 44(4);

- коэффициент, принимаемый равным: при м - , при м - (здесь м) ;

- ширина подошвы фундамента, м;

- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м3 (тс/м3);

- то же, залегающих выше подошвы;

- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа (тс/м2);

- глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подва­ла, определяемая по формуле

                                              (34(8))

где - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;

 толщина конструкции пола подвала, м;

- расчетное значение удельного веса материала пола подвала, кН/м (тс/м3);

- глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подва­ла, м (для сооружений с подвалом шириной м и глубиной более 2 м принимается м, при ширине подвала м - ).

Примечания: 1. Формулу (33(7)) допускается применять при любой форме фундаментов в плане. Если подошва фундамента имеет форму круга или правильного многоугольника площадью А, принимается .

2. Расчетные значения удельных весов грунтов и материала пола подва­ла, входящие в формулу (33(7)), допускается принимать равными их нормативным значениям.

3. Расчетное сопротивление грунта при соответствующем обосновании может быть увеличено, если конструкция фундамента улучшает усло­вия его совместной работы с основанием.

4. Для фундаментных плит с угловыми вырезами расчетное сопротивление грунта основания допускается увеличивать на 15 %.

5. Если ( - глубина заложения фундамента от уровня планиро­вки) в формуле (33(7)) принимается  и .

Допустимо при соответствующем обосновании повышение расчетно­го сопротивления основания для фундаментов: с анкерами, буро-бетон­ных, в вытрамбованных котлованах, трансформирующих контактные давления и др.

2.175. Определение расчетного сопротивления оснований, сложенных рыхлыми песками, должно выполняться на основе специальных исследований.

Расчетное сопротивление основания, сложенного рыхлыми песками, найденное по формуле (33(7)) при и или по указаниям п. 2.182(2.42) должно уточняться по результатам испытаний штампа (не менее трех). Размеры и форма штампа должны быть близкими к форме и ра­змерам проектируемого фундамента, (но не менее 0,5 м2). Допускается применять стандартный штамп с круглой в плане подошвой.

Расчетное сопротивление должно приниматься не более давления, при котором ожидаемая осадка фундамента равна предельно допустимой величине.

Ожидаемую осадку  допускается при этом определять по формуле

где - осадка штампа при давлении, которое будет действовать по подошве проектируемого фундамента;

А - площадь подошвы фундамента (при , где - длина и - ширина фундамента, следует принимать ;

- площадь подошвы штампа.

При проектировании фундаментов на рыхлых песках следует учитывать, что замачивание этих грунтов, а также различные динамические воздействия, в том числе сейсмические, могут привести к существенному увеличению осадок основания. В таких условиях для прогноза осадок эта формула неприменима и возможные деформации основания должны оп­ределяться специальными исследованиями.

При значительной величине ожидаемых осадок и просадок основания, сложенного рыхлыми песками, или при возможности динамического на него воздействия следует предусматривать мероприятия по своевременному, до возведения здания или сооружения, уменьшению деформируемости основания (путем уплотнения, водопонижения, замачивания, зак­репления, замены на плотный грунт и пр.) или же переходить на свайные фундаменты. Без применения указанных мероприятий устройство фундаментов на рыхлых песках (и тем более в сейсмических районах) недопусти­мо. В необходимых случаях должны предусматриваться мероприятия по уменьшению чувствительности зданий и сооружений к неравномерным деформациям.

2.176. При определении расчетного сопротивления грунта основания R по формуле (33(7)) следует учитывать, что для повышения экономичнос­ти проектных решений и надежности работы оснований:

значение R вычисляется с использованием расчетных (а не норматив­ных) значений угла внутреннего трения, удельного сцепления и удельного веса грунтов оснований; однако в соответствии с п. 2.72 (2.16) допустимо использование и нормативных значений из табл. 26 и 27 (1 и 2 прил. 1), причем в этом случае при определении значения R применяется коэффициент ;

величина расчетного сопротивления грунта основания корректирует­ся коэффициентами условий работы, зависящими от вида и состояния грунта, а также конструктивной схемы и жесткости здания по табл. 43 (3) ;

для грунтов введено требование учета взвешивающего действия воды;

удельный вес грунта в первом члене формулы (33(7)), учитывающем ширину фундамента, принимается для слоев грунта, расположенных под подошвой фундамента, а во втором и третьем членах, учитывающих приг­рузку, действующую на основание, - для слоев грунта, находящихся выше уровня подошвы фундамента;

значение R вычисляется на глубине заложения фундаментов, исчисля­емой от уровня планировки срезкой или подсыпкой; в последнем случае в проекте должно быть оговорено требование о вы­полнении насыпи до приложения полной нагрузки на фундаменты;

допускается принимать глубину заложения фундаментов от пола подвала менее 0,5 м, если это допускает расчет по несущей способности.

2.177. Расчетные значения  определяются при доверитель­ной вероятности, принимаемой для расчетов по П предельному состоянию, равной . Указанные характеристики находятся для слоя грун­та толщиной  ниже подошвы фундамента:  при м и   при м (здесь м).

Если толща грунтов, расположенных ниже подошвы фундаментов или выше ее, неоднородна по глубине, то принимаются средневзвешенные значения ее характеристик , определяемых по формуле

                                                    (35)

где -- значение характеристики i-го инженерно-геологического элемен­та;

- толщина элемента.

Расчетное сопротивление грунта при неоднородности в пределах плана расположения какого-либо протяженного фундамента (например, ленточ­ного) следует определять по характеристикам грунта наиболее слабого ин­женерно-геологического элемента. Допускается применять фундаменты разной ширины в пределах соседних отсеков здания, разделенного осадочным швом.

Расчет оснований по деформациям

Общие положения

2.156(2.34). Целью расчета оснований по деформациям является огра­ничение абсолютных или относительных перемещений фундаментов и на­дфундаментных конструкций такими пределами, при которых гарантиру­ется нормальная эксплуатация сооружения и не снижается его долговеч­ность (вследствие появления недопустимых осадок, подъемов, кренов, из­менений проектных уровней и положений конструкций, расстройств их соединений и т. п.). При этом имеется в виду, что прочность и трещинос­тойкость фундаментов и надфундаментных конструкции проверены расчетом, учитывающим усилия, которые возникают при взаимодействии со­оружения с основанием.

Примечание. При проектировании сооружений, расположенных в непосредственной близости от существующих, необходимо учитывать до­полнительные деформации оснований существующих сооружений от на­грузок проектируемых сооружений.

2.157(2.35). Деформации основания подразделяются на:

осадки - деформации, происходящие в результате уплотнения грунта под воздействием внешних нагрузок и в отдельных случаях собственного веса грунта, не сопровождающиеся коренным изменением его структуры;

просадки - деформации, происходящие в результате уплотнения и, как правило, коренного изменения структуры грунта под воздействием как внешних нагрузок и собственного веса грунта, так и дополнительных фак­торов, таких, как, например, замачивание просадочного грунта, оттаива­ние ледовых прослоек в замерзшем грунте и т. п.;

подъемы и осадки - деформации, связанные с изменением объема некоторых грунтов при изменении их влажности или воздействии химичес ­ких веществ (набухание и усадка) и при замерзании воды и оттаивании льда в порах грунта (морозное пучение и оттаивание грунта);

оседания - деформации земной поверхности, вызываемые разработкой полезных ископаемых, изменением гидрогеологических условий, пониже ­нием уровня подземных вод, карстово-суффозионными процессами и т.п.;

горизонтальные перемещения - деформации, связанные с действием горизонтальных нагрузок на основание (фундаменты распорных систем, подпорные стены и т. д.) или со значительными вертикальными перемеще ­ниями поверхности при оседаниях, просадках грунтов от собственного ве ­са и т. п.

2.158(2.36). Деформации основания в зависимости от причин возникновения подразделяются на два вида:

первый - деформации от внешней нагрузки на основание (осадки, про ­садки, горизонтальные перемещения);

второй - деформации, не связанные с внешней нагрузкой на основание и проявляющиеся в виде вертикальных и горизонтальных перемещений поверхности основания (оседания, просадки грунтов от собственного ве ­са, подъемы и т. п.).

2.159. Деформации основания первого вида при прочих равных условиях вызывают тем большие усилия в конструкциях сооружения, чем бо ­льше сжимаемость грунтов, при деформациях второго вида - усилия уме ­ньшаются с увеличением сжимаемости грунтов.

Указанное в п. 2.158(2.36) подразделение деформаций основания показывает не только специфику, но и сходство воздействии деформаций осно ­вания на конструкции сооружений, возводимых в различных грунтовых условиях, и поэтому может быть использовано для унификации проектирования.

2.160. Для конструкций сооружений наиболее опасны неравномер ­ные деформации основания. Основными причинами их являются:

а) для. деформаций основания первого вида:

неравномерность сжимаемости основания из-за неоднородности грунтов, выклинивания и непараллельности залегания отдельных слоев, наличия линз, прослоев и других включений, неравномерного уплотнения гру­нтов, в том числе искусственных подушек и т.п.;

особенность деформирования основания как сплошной среды, проявляющаяся в том, что осадки основания происходят не только в пределах, но и за пределами площади загружения (указанной особенностью основания, в особенности сложенного сильно сжимаемыми грунтами, объясня­ются многие случаи повреждений существующих сооружений при возве­дении в непосредственной близости от них- новых сооружений);

неравномерное увлажнение грунтов, в частности просадочных и набухающих;

различие нагрузок на отдельные фундаменты, их размеров в плане и глубины заложения;

неравномерное распределение нагрузок на полы производственных зданий, а также загрузка территории в непосредственной близости от соо­ружения;

нарушения правил производства строительных работ, приводящие к ухудшению свойств грунтов, ошибки, допущенные при инженерно-геоло­гических изысканиях и проектировании оснований и фундаментов, а также нарушение предусмотренных проектом условий эксплуатации сооруже­ния;

б) для деформаций основания второго вида:

повышение влажности просадочных грунтов в грунтовых условиях II типа; подземные горные выработки; изменение температурно-влажност­ного режима некоторых грунтов (например, набухающих), изменение гид­рогеологических условий площадки; влияние динамических воздействий, например, от городского транспорта и т. д.

Таким образом, причинами неравномерных деформаций основания, которые необходимо учитывать при проектировании, могут быть. не только инженерно-геологические и гидрогеологические факторы, но и конструктивно-технологические особенности проектируемых сооружений, спо­собы производства работ по устройству оснований и фундаментов, осо­бенности эксплуатации сооружений.

2.161(2.37). Расчет оснований по деформациям должен производить­ся из условия совместной работы сооружения и основания.

Деформации основания допускается определять без учета совместной работы сооружения и основания в случаях, оговоренных в п. 2.13(2.5).

2.161(2.38). Совместная деформация основания и сооружения может характеризоваться:

абсолютной осадкой основания  отдельного фундамента;

средней осадкой основания сооружения ;

относительной неравномерностью осадок двух фундаментов ;

креном фундамента (сооружения) ;

относительным прогибом или выгибом ;

кривизной изгибаемого участка сооружения ;

относительным углом закручивания сооружения ;

горизонтальным перемещением фундамента .(сооружения) .

Примечание. Аналогичные характеристики деформаций могут устанавливаться также для других деформаций, указанных в п. 2.157(2.35).

2.163. Абсолютная осадка основания отдельного фундамента  определяется как среднее вертикальное перемещение фундамента от нагрузки, передаваемой на основание, или других причин (например, обводнения и, как следствие, просадки грунтов основания). Значения  используются для вычисления средней осадки основания сооружения, а также для оцен­ки неравномерности деформаций оснований фундаментов и связанных с ними конструкций.

2.164. Средняя осадка основания сооружения  - равномерная состав­ляющая обшей, как правило, неравномерной осадки. В ряде случаев значение ожидаемой средней осадки может определить необходимость при­менения мероприятий, направленных на уменьшение деформаций осно­вания или уменьшение чувствительности сооружений к деформациям ос­нования.

При подсчете средней осадки необходимы данные по абсолютным оса­дкам не менее чем трех характерных (по размерам и действующим на них нагрузкам) фундаментов. Чем больше площадь застройки и больше разли­чие в размерах отдельных фундаментов, тем большее число фундаментов необходимо учитывать при подсчете средней осадки. В общем случае зна­чение  определяется по формуле

                                                       (29)

где  - абсолютная осадка i-го фундамента с площадью .

Если осадки всех фундаментов сооружения одинаковы, т. е. происходит равномерная осадка основания сооружения, то в его конструкциях не возникает дополнительных усилий и деформаций. В этом случае средняя оса­дка ограничивается только технологиче­скими или архитектурно-эстетиче­скими требованиями.

2.165. Относительная неравномерность осадок  двух фундаментов представляет собой разность абсолютных осадок двух фундаментов, отне­сенную к расстоянию между ними. Эта характеристика используется при неплавных (скачкообразных) эпюрах осадок (рис. 6). Для гибких сооруже­ний величина  характеризует перекосные деформации, а для относите­льно жестких - преимущественно сдвиговые деформации конструкций.

2.166. Крен фундамента или сооружения в целом i - разность осадок крайних точек фундамента или сооружения в целом, отнесенная к ширине или длине фундамента (сооружения) (рис. 7). При такой деформации, характерной для жестких фундаментов и сооружений осадки основания в любом направлении изменяются по линейному закону.

Рис. 6. Схема осадок основания сооружения.  - относительная неравномерность осадок соседних фундаментов

Рис. 7. Схема крена жесткого сооружения

Рис. 8. Схема прогиба (выгиба) сооружения: - относительный прогиб на участке ; - относительный выгиб на участке ;

 наибольшая кривизна

Рис. 9. Схема осадок основания,

Рис. 10. Схема сложной деформация основания - крен,

 - относительный прогиб сооружения

2.167. Относительный прогиб или выгиб - отношение стрелы проги­ба или выгиба к длине однозначно изгибаемого участка сооружения. Эта характеристика используется при плавных искрив­лениях зданий и соору­жений .(рис. 8). Относительный прогиб (выгиб) вычисляется по формуле

                                            (30)

где и - осадки концов рассматриваемого участка однозначного иск­ривления;

- наибольшая или наименьшая осадка на том же участке;

- расстояние между точками, имеющими осадки и .

2.168. Кривизна изгибаемого участка сооружения - величина, обрат­ная радиусу искривления, наиболее полно характеризует напряженно-де­формированное состояние относительно жестких протяженных сооружений (см. рис. 8). Эта величина, вычисляемая при расчете сооружении в процессе разработки типовых проектов, в дальнейшем используется для установления предельных деформаций основания по условиям прочности и трещиностойкости конструкций.

2.169. Относительный угол закручивания сооружения  (рис. 9) характеризует пространственную работу конструкций сооружения. Усилия в конструкциях, возникающие при кручении сооружения, должны суммироваться с усилиями от других видов деформаций (например, прогиба).

2.170. Горизонтальное перемещение фундамента или сооружения в целом и , как правило, следует учитывать при действии на основание горизонтальных нагрузок.

2.171. Возможна сложная деформация сооружения вследствие неравномерных осадок основания. В этом случае она может быть разложена на отдельные составляющие, как это показано на рис. 10.

2.172(2.39). Расчет оснований по деформациям производится исходя из условия :

                                                                  (31(5))

где - совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом в соответствии с указаниями обязательного прил. 2;

- предельное значение совместной деформации основания и сооружения, устанавливаемое по указаниям пп. 2.248-2.256(2.51-2.55).

Примечания: 1. В необходимых случаях для оценки напряженно-де­формированного состояния конструкций сооружения с учетом длительных процессов и прогноза времени консолидации основания следует производить расчет осадок во времени.

2. Осадки основания, происходящие в процессе строительства (напри­мер, осадки от веса насыпей до устройства фундаментов, осадки до омоноличивания стыков строительных конструкций), допускается не учитывать, если они не влияют на эксплуатационную пригодность сооружений.

3. При расчете оснований по деформациям необходимо учитывать воз­можность изменения как расчетных, так и предельных значений деформаций оснований за счет применения мероприятий, указанных в пп. 2.290-2.295(2.67-2.71).

2.173(2.40). Расчетная схема основания, используемая для определения совместной деформации основания и сооружения, должна выбираться в соответствии с указаниями п. 2.8(2.4).

Расчет деформаций основания следует, как правило, выполнять приме­няя расчетную схему основания в виде:

линейно деформируемого полупространства с условным огра­ничени­ем глубины сжимаемой толщи [п. 2.218 (6 обязательного прил. 2)];

линейно деформируемого слоя, если:

а) в пределах сжимаемой толщи основания определенной как для линейно деформируемого полупространства, залегает слой грунта с моду­лем деформации МПа (1000 кгс/см2) и толщиной , удовлетворяющей условию

                                           (32(6))

где - модуль деформации грунта, подстилающего слой грунта та с модулем деформации ;

б) ширина (диаметр) фундамента м и модуль деформации грунтов основания МПа (100 кгс/см2).

Толщина линейно деформируемого слоя Н в случае «а» принимается до кровли малосжимаемого грунта, в случае «б» вычисляется в соответствии с указаниями п. 2.220 (8 обязательного прил. 2).

Примечание. Схему линейно деформируемого слоя допускается применять для фундаментов шириной м при наличии в пределах сжимаемой толщи слоев грунта с модулем деформации Е < 10 МПа (100 кгс/см2), если их суммарная толщина не превышает 0,2 Н.

Определение расчетного сопротивления

грунта основания

Таблица 43(3)

Грунты

Коэффи­циент

Коэффициент для сооружений с жесткой конструкти­вной схемой при отношении длины сооружения или его отсека к высоте , равном

4 и более

1 ,5 и менее

Крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем и песчаные , кроме мелких и пылеватых

1,4

1,2

1,4

Пески мелкие

1,3

1,1

1,3

Пески пылеватые :

маловлажные и влажные

1,25

1,0

1,2

насыщенные водой

1,1

1,0

1,2

крупнообломочные с пылевато-глинистым заполнителем с показателем текучести грунта или заполнителя

1,25

1,0

1,1

То же , при

1,2

1,0

1,1

То же , при

1,1

1,0

1,0

Примечания: 1. К сооружениям с жесткой конструктивной схемой относятся сооружения, конструкции которых специально приспособлены к восприятию усилий от деформаций основания в том числе за счет применения мероприятий, указанных в п. 2.293 (2.706).

2. Для зданий с гибкой конструктивной схемой значение коэффициен ­та уса принимается равным единице.

3. При промежуточных значениях  коэффициент уса определяется по интерполяции.

Таблица 44(4)

Угол внутреннего

Коэффициенты

трения , град

0

0

1 ,0

3,14

1

0,01

1,06

3,23

2

0,03

1,12

3,32

3

0,04

1,18

3,41

4

0,06

1,25

3,51

5

0,08

1,32

3.61

6

0,10

1,39

3,71

7

0,12

1,47

3,82

8

0,14

1,55

3,93

9

0,16

1,64

4,05

10

0,18

1,73

4,17

11

0,21

1,83

4,29

12

0,23

1,94

4,42

13

0,26

2,05

4,55

14

0,29

2,17

4,69

15

0,32

2,30

4,84

16

0,36

2,43

4,99

17

0,39

2,57

5,15

18

0,43

2,73

5,31

19

0,47

2,89

5,48

20

0,51

3,06

5,66

21

0,56

3,24

5,84

22

0,61

3,44

6,04

23

0 ,69

3,65

6,24

24

0,72

3,87

6,45

25

0,78

4,11

6 ,67

26

0,84

4,37

6,90

27

0,91

4,64

7,14

28

0,98

4,93

7,40

29

1,06

5,25

7,67

30

1,15

5,59

7,95

31

1,24

5,95

8,24

32

1,34

6,34

8,55

33

1,44

6,76

8,88

34

1,55

7,22

9,22

35

1,68

7,71

9,58

36

1,81

8,24

9,97

37

1,95

8,81

10,37

38

2,11

9,44

10,80

39

2,28

10,11

11,25

40

2,46

10,85

11,73

41

2,66

11,64

12,24

42

2,88

12,51

12,79

43

3,12

13,46

13,37

44

3,38

14,50

13,98

45

3,66

15,64

14,64

2.174(241). При расчете деформаций основания с использованием ра­счетных схем, указанных в п. 2.173(2.40), среднее давление под подошвой фундамента р не должно превышать расчетного сопротивления грунта ос­нования R , кПа (тс/м2), определяемого по формуле

  (33(7))

где и - коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. 43 (3);

- коэффициент, принимаемый равным: - если прочнос­тные характеристики грунта (с и j) определены непосредс­твенными испытаниями и - если они приняты по та­блицам рекомендуемого прил. 1;

- коэффициенты, принимаемые по табл. 44(4);

- коэффициент, принимаемый равным: при м - , при м - (здесь м) ;

- ширина подошвы фундамента, м;

- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м3 (тс/м3);

- то же, залегающих выше подошвы;

- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа (тс/м2);

- глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подва­ла, определяемая по формуле

                                              (34(8))

где - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;

 толщина конструкции пола подвала, м;

- расчетное значение удельного веса материала пола подвала, кН/м (тс/м3);

- глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подва­ла, м (для сооружений с подвалом шириной м и глубиной более 2 м принимается м, при ширине подвала м - ).

Примечания: 1. Формулу (33(7)) допускается применять при любой форме фундаментов в плане. Если подошва фундамента имеет форму круга или правильного многоугольника площадью А, принимается .

2. Расчетные значения удельных весов грунтов и материала пола подва­ла, входящие в формулу (33(7)), допускается принимать равными их нормативным значениям.

3. Расчетное сопротивление грунта при соответствующем обосновании может быть увеличено, если конструкция фундамента улучшает усло­вия его совместной работы с основанием.

4. Для фундаментных плит с угловыми вырезами расчетное сопротивление грунта основания допускается увеличивать на 15 %.

5. Если ( - глубина заложения фундамента от уровня планиро­вки) в формуле (33(7)) принимается  и .

Допустимо при соответствующем обосновании повышение расчетно­го сопротивления основания для фундаментов: с анкерами, буро-бетон­ных, в вытрамбованных котлованах, трансформирующих контактные давления и др.

2.175. Определение расчетного сопротивления оснований, сложенных рыхлыми песками, должно выполняться на основе специальных исследований.

Расчетное сопротивление основания, сложенного рыхлыми песками, найденное по формуле (33(7)) при и или по указаниям п. 2.182(2.42) должно уточняться по результатам испытаний штампа (не менее трех). Размеры и форма штампа должны быть близкими к форме и ра­змерам проектируемого фундамента, (но не менее 0,5 м2). Допускается применять стандартный штамп с круглой в плане подошвой.

Расчетное сопротивление должно приниматься не более давления, при котором ожидаемая осадка фундамента равна предельно допустимой величине.

Ожидаемую осадку  допускается при этом определять по формуле

где - осадка штампа при давлении, которое будет действовать по подошве проектируемого фундамента;

А - площадь подошвы фундамента (при , где - длина и - ширина фундамента, следует принимать ;

- площадь подошвы штампа.

При проектировании фундаментов на рыхлых песках следует учитывать, что замачивание этих грунтов, а также различные динамические воздействия, в том числе сейсмические, могут привести к существенному увеличению осадок основания. В таких условиях для прогноза осадок эта формула неприменима и возможные деформации основания должны оп­ределяться специальными исследованиями.

При значительной величине ожидаемых осадок и просадок основания, сложенного рыхлыми песками, или при возможности динамического на него воздействия следует предусматривать мероприятия по своевременному, до возведения здания или сооружения, уменьшению деформируемости основания (путем уплотнения, водопонижения, замачивания, зак­репления, замены на плотный грунт и пр.) или же переходить на свайные фундаменты. Без применения указанных мероприятий устройство фундаментов на рыхлых песках (и тем более в сейсмических районах) недопусти­мо. В необходимых случаях должны предусматриваться мероприятия по уменьшению чувстви­тельности зданий и сооружений к неравномерным деформациям.

2.176. При определении расчетного сопротивления грунта основания R по формуле (33(7)) следует учитывать, что для повышения экономичнос­ти проектных решений и надежности работы оснований:

значение R вычисляется с использованием расчетных (а не норматив­ных) значений угла внутреннего трения, удельного сцепления и удельного веса грунтов оснований; однако в соответствии с п. 2.72 (2.16) допустимо использование и нормативных значений из табл. 26 и 27 (1 и 2 прил. 1), причем в этом случае при определении значения R применяется коэффициент ;

величина расчетного сопротивления грунта основания корректирует­ся коэффициентами условий работы, зависящими от вида и состояния грунта, а также конструктивной схемы и жесткости здания по табл. 43 (3) ;

для грунтов введено требование учета взвешивающего действия воды;

удельный вес грунта в первом члене формулы (33(7)), учитывающем ширину фундамента, принимается для слоев грунта, расположенных под подошвой фундамента, а во втором и третьем членах, учитывающих приг­рузку, действующую на основание, - для слоев грунта, находящихся выше уровня подошвы фундамента;

значение R вычисляется на глубине заложения фундаментов, исчисля­емой от уровня планировки срезкой или подсыпкой; в последнем случае в проекте должно быть оговорено требование о вы­полнении насыпи до приложения полной нагрузки на фундаменты;

допускается принимать глубину заложения фундаментов от пола подвала менее 0,5 м, если это допускает расчет по несущей способности.

2.177. Расчетные значения  определяются при доверитель­ной вероятности, принимаемой для расчетов по П предельному состоянию, равной . Указанные характеристики находятся для слоя грун­та толщиной  ниже подошвы фундамента:  при м и   при м (здесь м).

Если толща грунтов, расположенных ниже подошвы фундаментов или выше ее, неоднородна по глубине, то принимаются средневзвешенные значения ее характеристик , определяемых по формуле

                                                    (35)

где -- значение характеристики i-го инженерно-геологического элемен­та;

- толщина элемента.

Расчетное сопротивление грунта при неоднородности в пределах плана расположения какого-либо протяженного фундамента (например, ленточ­ного) следует определять по характеристикам грунта наиболее слабого ин­женерно-геологического элемента. Допускается применять фундаменты разной ширины в пределах соседних отсеков здания, разделенного осадочным швом.

2.178. При назначении коэффициента условий работы уса в формуле (33(7)) следует иметь в виду, что к числу зданий и сооружении жесткой ко­нструктивной схемы относятся:

здания панельные, блочные и кирпичные, в которых между этажные перекрытия опираются по всему контуру на поперечные и продольные стены или только на поперечные несущие стены - при малом их шаге;

сооружения типа башен, силосных корпусов, дымовых труб, домен и др.

2.179. При определении расчетного сопротивления грунта R по нормативным значениям с и j, приведенным в таблицах и при коэффициенте  допускается расчетные значения удельного веса грунта, расположенного ниже и выше подошвы фундамента, принимать равным нормати­вным.

2.180. Удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды  определяется по формуле

                                                   (36)

где - удельный вес частиц грунта, принимаемый равным для песчаного грунта 26 кН/м3, для пылевато-глинистого 27 кН/м3;

- удельный вес воды, принимаемый равным 10 кН/м3;

е—коэффициент пористости.

2.181. При промежуточной подготовке переменной жесткости в плане или при различной жесткости основания под фундаментом среднее давление по его подошве может превышать расчетное сопротивление грунта основания, определенное по формуле (33(7)). Величина этого превышения зависит от вида и свойств грунта основания, размеров фундамента, величины и характера действующих на пего нагрузок и других факторов.

2.182.(2.42). Предварительные размеры фундаментов должны назнача­ться по конструктивным соображениям или исходя из табличных значений расчетного сопротивления грунтов основания  в соответствии с рекомендуемым приложением 3. Значениями  допускается также пользоваться для окончательного назначения размеров фундаментов зданий и сооружений III класса, если основание сложено горизонтальными (уклон не более 0,1) выдержанными по толщине слоями грунта, сжимаемость ко­торых не увеличивается в пределах глубины, равной двойной ширине наибольшего фундамента, считая от его подошвы.

Таблица 44(4)

Крупнообломочные грунты

Значения , кПа (кгс /см2)

Галечниковые (щебенистые) с запо­лнителем :

песчаным

600 (6)

пылевато-глинистым при показателе текучести :

450 (4 ,5)

400 (4)

Гравийные (дресвяные) с заполнителем :

песчаным

500 (5)

пылевато-глинистым при показателе текучести :

400 (4)

350 (3 ,5)

2.183 (1 прил. 3). Расчетные сопротивления грунтов основания , приведенные в табл. 45-49 (1-5 прил. 3), предназначены для предварительного определения размеров фундаментов. Область применения значений и для окончательного определения размеров фундаментов указана в п. 2.182 (2.42) для табл. 45-47 (1-3 прил. 3), в п. 3.41 (3.10) для табл. 48 (4 прил. 3), в п. 8.28 (8.4) для табл. 49 (5 прил. 3) и в п. 11.5 (11.5) для табл. 50 (6 прил. 3).

2.184 (2 прил. 3). Для грунтов с промежуточными значениями е и , [табл. 45-47 (табл. 1-3 прил. 3)],  и  табл. 48 (табл. 4 прил. 3),  табл. 49 (табл. 5 прил. 3), а также для фундаментов с промежуточными значениями табл. 50 (табл. 6 прил. 3) значения и определяются по интерполяции.

2.185 (3 прил. 3). Значения  табл. 45-49 (1-5 прил. 3) относятся к фундаментам, имеющим ширину м и глубину заложения м.

Таблица 46 (2 прил. 3)

Расчетные сопротивления  песчаных грунтов

Пески

Значения , кПа (кгс/см2) , в зависимости от плотности сложения песков

плотные

средней плотности

Крупные

600 (6)

500 (5)

Средней крупности

500 (5)

400 (4)

Мелкие :

маловлажные

400 (4)

300 (3)

влажные и насыщенные водой

300 (3)

200 (2)

Пылеватые :

маловлажные

300 (3)

250 (2 ,5)

влажные

200 (2)

150 (1 ,5)

насыщенные водой

150 (1 ,5)

100 (1)

При использовании значений  для окончательного назначения размеров фундаментов пп. [2.182, 3.41, 8.28 (2.42. 3.10 и 8.4)] расчетное сопротивление грунта основания R, кПа (кгс/см2), определяется по формулам:

при d <2 м (200 см)

           (37(1 прил. 3))

Таблица 47 (3 прил. 3)

Расчетные сопротивления  пылевато-глинистых

(непросадочных) грунтов

Пылевато-глинистые

грунты

Коэффициент пористости е

Значение , кПа (кгс/см2), при показателе текучести грунта

Супеси

0,5

300 (3)

300 (3)

0,7

250 (2,5)

200 (2)

0,5

300 (3)

250 (2,5)

Суглинки

0,7

250 (2,5)

180 (1,8)

1,0

200 (2)

100 (1)

0,5

600 (6)

400 (4)

Глины

0,6

500 (5)

300 (3)

0,8

300 (3)

200 (2)

1,1

250 (2,5)

100 (1)

Таблица 48 (4 прил. 3)

Расчетные сопротивления  просадочных   грунтов

, кПа (кгс/см2), грунтов

Грунты

природного сложения с плотностью в сухом состоянии , т/м3

уплотненных с плотностью в сухом состоянии , т/м3

1 ,35

1,55

1 ,60

1 ,70

Супеси

300 (3)

350 (3 ,5)

200(2)

250(2,5)

150(1,5)

180(1,8)

Суглинки

350(3 ,5)

400 (4)

250(2,5)

300 (3)

180(1,8)

200(2)

Примечание. В числителе приведены значения , относящиеся к не­замоченным просадочным грунтам со степенью влажности ; в знаменателе - значения , относящиеся к таким же грунтам с , а также к замоченным просадочным грунтам.

Таблица 49 (5 прил. 3)

Расчетные сопротивления  насыпных грунтов

, кПа (кгс/см2)

Характеристики

насыпи

Пески крупные , средней крупности и мелкие , шлаки и т.п. при степени влажности

Пески пылеватые , супеси , суглинки , глины , золы и т.п. при степени влажности

Насыпи , планомерно возведенные с уплотнением

250 (2,5)

200 (2,0)

180 (1,8)

150 (1,5)

Отвалы грунтов и отходов производств :

с уплотнением

250 (2,50

200 (2,0)

180 (1,8)

150 (1,5)

без уплотнения

180 (1,8)

150 (1,5)

120 (1,2)

100 (1,0)

Свалки грунтов и отходов производств :

с уплотнением

150 (1,5)

120 (1,2)

120 (1,2)

100 (1,0)

без уплотнения

120 (1,2)

100 (1,0)

100 (1,0)

80 (0,8)

Примечания: 1. Значения  в настоящей таблице относятся к насыпным грунтам с содержанием органических веществ .

2. Для неслежавшихся отвалов и свалок грунтов и отходов производств значения  принимаются с коэффициентом 0,8.

Таблица 50 (6 прил. 3)

Значения  кПа (кгс/см2)

Относительное

заглубление фундамента

Пылевато-глинистые грунты при показателе текучести и плотности грунта обратной засыпки, т/м3

Пески средней крупности и мелкие маловлажные и влажные при плотности грунта обратной засыпки, т/м3

1 ,65

1 ,70

1 ,65

1 ,70

0,8

32 (0,32)

36 (0,36)

32 (0,32)

40 (0,40)

1,0

40 (0,40) .

45 (0,45)

40 (0,40)

50 (0,50)

1.5

50 (0,50)

65 (0,65)

55 (0,55)

65 (0,65)

2,0

60 (0,60)

85 (0,85)

70 (0,70)

85 (0,85)

2,5

-

100 (1,00)

-

100 (1,00)

Примечания: 1. Значения  для глин и суглинков с показателем текучести  и супеси при  принимаются по графе «пылевато-глинистые грунты» с введением понижающих коэффициентов соответственно 0,85 и 0,7. 2.

Значения  для пылеватых песков принимаются как для песков средней крупности и мелких с коэффициентом 0,85

при d > 2 м (200 см)

                (38(2 прил. 3))

где b и d - соответственно ширина и глубина заложения проектируемого фундамента, м (см);

- расчетное значение удельного веса грунта, расположенного вы­ше подошвы фундамента, кН/м3 (кгс/см3);

- коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных круп­нообломочными и песчаными грунтами, кроме пылеватых пес­ков, , пылеватыми песками, супесями, суглинками и глинами ;

- коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных круп­нообломочными и песчаными грунтами, , супесями и суглинками  и глинами .

Примечание. Для сооружений с подвалом шириной В £ 20 м и глубиной  м учитываемая в расчете глубина заложения наружных и внутренних фундаментов принимается равной:  м (здесь - приведенная глубина заложения фундамента, определяемая по формуле (34 (8)) настоящих норм). При В > 20 м принимается .

2.186. Двойную интерполяцию, необходимую для нахождения  для пылевато-глинистых грунтов при промежуточных значениях е и , рекомендуется выполнять за один прием по формуле

                              (39)

где е и - характеристики грунта, для которого ищется значение ;

и - соседние значения коэффициента пористости, в интервале между которыми находится коэффициент пористости для ра­ссматриваемого грунта;

и - табличные значения  для  при  и  соответственно;

и -то же, для .

Если значение коэффициента пористости совпадает с приведенными в табл. 47 (3 прил. 3), то  определяется по формуле

                   (40)

Пример. Определение ширины ленточного фундамента по табличным значениям . Глубина заложения фундамента м, его высота  м, нагрузка в уровне верха фундамента кН. Грунт основания - суг­линок имеет следующие физические характе­ристики: .

Предварительную ширину подошвы фундамента назначаем, пользуясь значением  по табл. 47 (табл. 3 прил. 3).

Линейно интерполируя по величине , получим

 кПа (1,9 кгс/см2).

Ширину подошвы фундамента определим по формуле

                                                     (41)

где - средневзвешенное значение удельного веса фундамента и грунта на обрезах фундамента.

Примем значение кН/м3. Тогда ширина будет равна:

м.

Учтем влияние глубины заложения фундамента и его ширины на величину расчетного сопротивления по формуле (37) (1 прил. 3).

Для суглинка

кПа (1,8 кгс/см2).

При этом ширина фундамента должна быть принята равной:

м.

Вычислим расчетное сопротивление грунта основания также и по фо­рмуле (33(7)) при м, учитывая, что при дополнительных изыскани­ях получены значения прочностных характеристик грунта ° и кПа, удельный вес кН/м3.

Коэффициенты условий работы грунтового основания  и условий работы здания или сооружения с основанием  примем по табл. 43(3), в которой для основания, сложенного суглинками при консистенции  эти коэффициенты равны 1,1 и 1.

Коэффициент , так как использованы характеристики грунтов, полученные в результате испытаний.

По табл. 44(4) для ° имеем     .

Тогда расчетное сопротивление грунта основания по формуле (33(7)) для бесподвального здания равно:

кПа (2,27 кгс/см2).

Ширина фундамента по формуле (41) равна:

м.

Давление по подошве фундамента равно:

кПа (2,27 кгс/см2).

Таким образом, использование прочностных характеристик грунта приводит, как правило, к уменьшению размеров фундамента и обеспечивает большую достоверность и надежность. Поэтому даже в случаях, когда допускается использовать табличные значения R по п. 2.182(2.42), необходимо стремиться определять это значение по фактическим прочностным характеристикам грунта, определенным по действующей методике.

2.187(2.43). Расчетное сопротивление R основания, сложенного крупнообломочными грунтами, вычисляется по формуле (33(7)) на основе ре­зультатов непосредственных определений прочностных характеристик грунтов. Если содержание заполнителя превышает 40 %, значение R для крупнообломочных грунтов допускается определять по характеристикам заполнителя.

2.188(2.44). Расчетное сопротивление грунтов основания R в случае их уплотнения или устройства грунтовых подушек должно определяться исходя из задаваемых проектом расчетных значений физико-механических характеристик уплотненных грунтов.

2.189. Для правильного назначения и последующего производствен­ного контроля характеристик уплотняемого грунта (в грунтовой подушке, в отсыпаемой или намываемой насыпи или в уплотняемом верхнем слое основания) в проекте основания следует приводить следующие характе­ристики грунта как в его естественном состоянии (в котловане, карьере), так и после уплотнения:

вид грунта (песчаного - по крупности, пылевато-глинистого - по числу пластичности, консистенции, просадочности, набухаемости и пр.) ;

плотность грунта, в том числе при оптимальной влажности уплотне­ния, плотность в сухом состоянии грунта, а также коэффициент пористос­ти грунта;

угол внутреннего трения, удельное сцепление и модуль деформации грунта.

2.190. Допускается прочностные характеристики уплотняемого грунта в проекте не указывать и ограничиваться назначением необходимой величины плотности пылевато-глинистого грунта при оптимальной влажности уплотнения  и плотности в сухом состоянии песчаного грунта, если:

расчетное сопротивление грунта основания R будет приниматься по табличным значениям, когда это допустимо по указаниям п. 2.182(2.42);

если размеры фундамента будут в большей степени зависеть от характеристик подстилающего, а не верхнего слоя, подлежащего уплотнению.

В остальных случаях назначение необходимых величин  обязательно.

2.191. Значения прочностных характеристик грунтов ( допускается устанавливать для упрощения контроля уплотнения грунта по значениям его плотности в уплотненном состоянии, в том числе: плотности в сухом состоянии песчаного грунта  и плотности пылевато-глинистого грунта  при оптимальной влажности.

Значения  по значению  могут определяться двояким путем:

на основе устанавливаемой при изысканиях экспериментальной зависимости  от различных значений плотности одного и того же грунта, уплотненного до различной степени плотности;

по таблицам характеристик грунтов там, где эти таблицы допускаются к применению по п. 2.72(2.16).

В обоих случаях допускается принимать расчетные значения , а та­кже  с коэффициентом надежности , но при этом сопротивление грунта основания R следует определять по формуле (33(7)) с коэффициентом .

При большом объеме работ по уплотнению грунтов рекомендуется предусмотреть использование результатов контроля уплотнения грунтов для корректировки принятых в проекте расчетных значений  и находимых по ним значений R и размеров фундамента.

2.192. Для назначения прочностных характеристик уплотненного грунта  по табл. 26 и 27 (табл. 1 и 2 прил. 1) или расчетных сопротивлений  по табл. 45 и 46 (1 и 2 прил. 3) необходимо вычислить коэффициент по­ристости грунта и задаться, кроме того, консистенцией пылевато-глинис­того грунта.

Оптимальную для уплотнения влажность пылевато-глинистого грунта в этих расчетах можно принимать равной 1,2 от влажности на границе плас­тичности (раскатывания).

Значения  для пылевато-глинистых грунтов принимаются по табл. 27 (табл. 2 прил. 1) при показателе текучести 0-0,25.

Таблица 51(5)

Вид фундаментных плит

Значение коэффициента  для песков (кроме рыхлых) и пылевато-глинистых грунтов соответственно при коэффициенте пористости е и показателе текучести

Прямоугольные

1,3

1,15

1,0

С угловыми вырезами

1,3

1,15

1,15

Примечания: 1. При промежуточных значениях е и  коэффициент  принимается по интерполяции.

2. Для плит с угловыми вырезами коэффициент  учитывает повыше­ние R в соответствии с прим. 4 к п. 2.174(2.41).

2.193(2.45). Расчетное сопротивление R основания при прерывистых фундаментах определяется как для ленточных фундаментов по указаниям пп. 2.174-2.188(2.41-2.44) с повышением найденного значения R коэффициентом , принимаемые по табл. 51(5).

2.194. Для устройства фундаментов рекомендуются плиты с угловыми вырезами, которые могут применяться в тех же грунтовых условиях, что и прямоугольные плиты (в сейсмических районах, на подрабатываемых тер­риториях).

Фундаменты из плит проектируются ленточными или прерывистыми, последние с превышением или без превышения расчетного сопротивления грунта основания.

При ленточных фундаментах, когда ширина плит совпадает с расчетной шириной, допускается применение плит с угловыми вырезами.

2.195. При прерывистых фундаментах расчетное сопротивление грунтов основания R определяется как дли ленточных фундаментов с повышением значения R коэффициентом , принимаемым по табл. 51(5).

Прерывистые фундаменты из плит прямоугольной формы и с угловы­ми вырезами не рекомендуется применять:

при залегании под подошвой фундамента рыхлых песков;

при сейсмичности района 7 или более баллов (в этом случае можно применять плиты с угловыми вырезами, укладывая их в виде непрерывной ленты);

при неравномерном напластовании грунтов или при значительном из­менении сжимаемости грунта в пределах здания или сооружения;

при залегании ниже подошвы фундаментов пылевато-глинистых грунтов с показателем текучести .

Таблица 51(5)

Расчетная ширина ленточного фундамента b , м

Ширина прерывистого фундамента , м

1,3

1,4

1,07

1,5

1,6

1,11

1,7

2

1,18

1,8

2

1,17

1,9

2

1,09

2,1

2,4

1,18

2,2

2,4

1,13

2,3

2,4

1,1

2,5

2,8

1,17

2,6

2,8

1,15

2,7

2,8

1,12

2,9

3,2

1,13

3

3,2

1,11

3,1

3,2

1,09

2.196. Прерывистые фундаменты с превышением расчетного сопро­тивления основания не рекомендуются:

в грунтовых условиях I типа по просадочности при отсутствии поверхностного уплотнения грунта в пределах деформируемой зоны;

при сейсмичности 6 баллов.

При совпадении ширины плиты с расчетной шириной фундамента плиты прямоугольной формы и с угловыми вырезами укладываются в ви­де непрерывной ленты.

В этом случае расчетное сопротивление грунта основания R , вычис­ленное по формуле (33(7)), может быть повышено в 1,2 раза, если соблю­даются требования п. 2.203(2.47).

2.197. При несовпадении расчетной ширины с шириной плиты проектируются прерывистые фундаменты. Для прерывистых фундаментов, про­ектируемых с превышением расчетного сопротивления основания, коэф­фициент превышения не должен превышать величин, приведенных в табл. 51 (5), а для плит прямоугольной формы, кроме того, не должен быть бо­льше коэффициента , приведенного в табл. 52.

В случае применения плит с угловыми вырезами в ленточных фундаментах и в прерывистых без превышения расчетного сопротивления основания допускается фактическое давление на грунт превышать расчетное сопротивление основания на 15%, т. е. .

2.198. Расчет осадки ленточных и прерывистых фундаментов производится как сплошного ленточного фундамента на среднее давление, отнесе­нное к общей площади фундамента, включая промежутки между плитами и угловые вырезы.

Примеры расчета фундаментов

Пример 1. Рассчитать фундамент под стену длиной L=30 м по оси А производственного здания без подвала. Глубина заложения фундамента 2 м. Толщина фундаментной стены 30 см. Площадка сложена глинистыми грунтами, имеющими характеристики:      кН/м3 ;  кПа ;  кПа ; °. Нагрузка на уровне верха фундамента  кН/м. Предварительные размеры подошвы фундамента  м.

Определим расчетное сопротивление грунта основания :

кПа.

Ширина фундамента

м.

Здесь - вес фундамента и грунта на его обрезах.

В этом случае расчетная ширина фундамента практически совпадает с шириной блока, равной 2,8 м. Поэтому применяем ленточный фундамент из плит с вырезами марки ФК-28-35В* в количестве 25 шт. ( 25 шт.). В этом случае расход бетона составляет 31,75 м3, металла - 1,041 т. Для типовых плит по серии 1.112-5 применяем плиту марки ФЛ-28.12-3. В этом случае расход бетона составляет 34,22, ме­талла - 1,347, т.е. больше соответственно в 1,08 и 1,29 раза.

Пример 2. Рассчитать фундамент под стену длиной 40 м того же здания по оси Б. Нагрузка на уровне верха фундамента кН/м. Расчетное сопротивление грунта основания кПа. Расчетная ширина фундамента м. Среднее давление р=222 кПа. Грунт имеет е=0,5.

Принимаем прерывистый фундамент из плит прямоугольной формы шириной 2,4 м. Коэффициент превышения расчетного сопротивления в этом случае  (табл. 50), а коэффициент  [табл. 49 (5)]. Количество плит прямоугольной формы определяем по наименьшему из этих коэффициентов. Площадь ленточного фундамента А =2,25-40=90 м2. Суммарная площадь прямоугольных плит в прерывистом фундаменте м2. Количество плит в прерывистом фундаменте

                                                                (42)

шт. (площадь плиты Л;=2,4-1,18=2,83 м2).

Расстояние между плитами

                                                         (43)

м.

Определяем среднее давление по подошве плит по формуле

кПа.

Фактическое превышение расчетного сопротивления

По этому давлению подбираем марку плиты по прочности. Принима­ем марку ФЛ-24.12-2. Расход бетона составляет 31,86 м3, металла - 0,72 т.

Заменяем плиты прямоугольные плитами с угловыми вырезами марки ФК-24.12. Площадь плит с вырезами составляет 2,496 м2. Фактический коэффициент превышения расчетного сопротивления основания для плит составляет , т.е. меньше допустимого.

Фактическое давление по подошве прерывистого фундамента из плит с вырезами кПа.

Фактический коэффициент превышения расчетного сопротивления  (в случае если , уменьшаем расстоя­ние между плитами до расстояния, при котором выполняется условие ).

Для прерывистого фундамента применяем плиты с угловыми выреза­ми марки ФК-24.12-25В, рассчитанные на среднее давление по подошве р= =250 кПа (несущая способность указанных плит отвечает среднему давле­нию, отнесенному к площади плиты, вычислен­ной по внешним размерам без учета площади вырезов).

Расход бетона при блоках с вырезами составляет 29,7 м3, металла 0,63 т.

Таким образом, при устройстве прерывистых фундаментов из сплош­ных плит расход бетона больше в 1,07, металла в 1,14 раза.

Пример 3. Исходные данные те же, что в примере 2, но в основании грунты залегают неравномерно, с перепадом толщины слоя в пределах здания в два раза. В этом случае допустимо применять прерывистые фундаменты без превышения расчетного сопротивления основания.

Расчетная ширина фундамента м. Применяем сплошные плиты прямоугольной формы шириной 2,4 м. Расстояние между плитами определим по формуле

                                                      (44)

где и - ширина и длина типовой плиты;

- расчетная ширина ленточного фундамента.

м.

Количество плит в прерывистом фундаменте определяется по формуле

                                                            (45)

шт.

Площадь прерывистого фундамента м2.

Среднее давление по подошве плит кПа.

Принимаем прямоугольные плиты марки ФЛ-24.12-2. Расход бетона на фундамент составляет 36,4 м3, металла 0,83 т.

Взамен сплошных плит можно применить плиты с вырезами марки ФК-24.12-25В*. В этом случае расход бетона 34 м3, металла 0,73 т, что меньше, чем при сплошных соответственно на 7 и 12 %.

2.199. При проектировании фундаментов следует учитывать, что:

при необходимости должно предусматриваться   заполнение с трамбо­ванием промежутков между плитами прерывистого фундамента песком или местным грунтом;

краевые давления при внецентренной нагрузке не должны превышать 1,2 среднего давления по подошве;

при расчете осадок прерывистого фундамента из любых плит его следует рассматривать как непрерывный ленточный фундамент, равный по ширине прерывистому фундаменту;

давление по подошве плит, пересчитанное на нагрузки, принимаемые для расчетов по прочности, не должно превышать давления, на которое за­проектирована конструкция плит.

2.200(2.46). При увеличении нагрузок на основание существующих сооружений (например, при реконструкции) расчетное сопротивление гру­нтов основания должно приниматься в соответствии с данными об их фи­зико-механических свойствах с учетом типа и состояния фундаментов и надфундаментных конструкций сооружения, продолжительности его эксплуатации, ожидаемых дополнительных осадок, при увеличении нагрузок на фундаменты и их влияния на примыкающие сооружения.

2.201. Давление на грунт от эксплуатируемых зданий и сооружений после стабилизации осадок может быть повышено, если эти здания и сооружения не имеют осадочных деформаций.

Увеличение нагрузок на основания эксплуатируемых зданий и сооружений, которое может возникнуть при реконструкции, надстройке, капитальном ремонте и пр., допускается в таких размерах, при которых дополнительные осадки не нарушат эксплуатационную пригодность зданий и сооружений, а также прочность и сохранность конструкций.

Не допускается увеличение нагрузок без принятия соответствующих конструктивных мероприятий, если конструкции здания или сооружения находятся в неудовлетворительном по сохранности состоянии и имеют трещины и другие дефекты.

Не рекомендуется увеличивать нагрузки на здания и сооружения, возведенные на насыпных грунтах и грунтах с растительными остатками.

2.202. Решение о допустимости и величине дополнительных нагрузок на основание, а также о необходимых усилительных мероприятиях принимается проектной организацией на основе технического обследования конструкций и инженерно-геологических исследовании.

Важно установить, какого размера и под какими частями здания или сооружения происходили осадки основания в процессе строительства и после его окончания и когда они затухли; какие возникали при этом дефо­рмации верхних конструкций и прекратилось ли их развитие; какие пред­принимались ремонтно-укрепительные мероприятия, в том числе рихтов­ка крановых путей и другого оборудования.

При наличии осадочных деформаций следует установить маяки и в случае их разрыва организовать наблюдение за осадками.

Дополнительные инженерно-геологические исследования при отсутст­вии достаточных материалов изысканий, выполненных при первоначаль­ном проектировании ранее построенного здания или сооружения, долж­ны выполняться в соответствии с требованиями действующих норматив­ных документов как при новом проектировании.

При проведении изысканий необходимо установить, не произошло ли существенного изменения геологических и гидрогеологических условий под реконструируемым зданием или сооружением. При этом около существующих фундаментов (с наружной и внутренней стороны фундамента) должны быть отрыты шурфы для уточнения размеров фундаментов, их состояния и для проведения исследований и испытаний грунтов на уровне подошвы фундаментов и ниже ее на 0,5-1 м.

Шурфы должны отрываться как с наружной, так и с внутренней стороны фундаментов. Шурфы рекомендуется располагать с таким расчетом, чтобы они находились вблизи наиболее нагруженных фундаментов (или подлежащих наибольшей дополнительной нагрузке). Исследуются также грунты и фундаменты, над которыми в верхних конструкциях наблюдаются какие-либо дефекты.

Расчет дополнительных осадок оснований отдельных фундаментов допускается выполнять на дополнительную величину давления, возникающую при увеличении нагрузок на фундаменты, если установлено, что оса­дки от ранее существовавших нагрузок полностью стабилизировались.

2.203(2.47). Расчетное сопротивление грунта основания R , вычисленное по формуле (33(7)), может быть повышено в 1,2 раза, если расчетные деформации основания (при давлении, равном R) не превосходят 40 % предельных значений [пп. 2.248-2.256 (2.51-2.55)]. При этом повышенное давление не должно вызывать деформации основания свыше 50 % преде­льных и превышать значение давления из условия расчета оснований по несущей спо­собности в соответствии с требованиями пп. 2.261-2.288 (2.57- -2.65).

Пример. Определение возможности повышения расчетного сопротив­ления грунта на 20 % вследствие малой величины осадок. Здание крупно­панельное, высотой 9 этажей, с поперечными и продольными несущими стенами. Междуэтажные перекрытия опираются на стены по всему конту­ру. Это здание по п. 2.178 может быть отнесено к зданиям с жесткой конст­руктивной схемой. Отношение длины здания к его высоте равно 1,5. Пре­дельно допустимая средняя осадка основания фундаментов равна 10 см. Фундаменты проектируются ленточные с глубиной заложения м, считая от уровня планировки срезкой. Предусмотрен подвал шириной 12 м и глубиной 1,2 м от отметки планировки. Толщина слоя грунта от подо­швы фундамента до пола подвала м, а толщина бетонного пола по­двала м. Удельный вес материала пола подвала кН/м3.

Нагрузка, действующая по верхнему обрезу фундамента, подсчитан­ная по грузовым площадям без учета перераспределения надфундамент­ной конструкцией, составляет 350 кН/м.

Для определения нагрузки (по подошве фундамента) и величины расчетного сопротивления R примем для предварительных расчетов ширину ленточных фундаментов равной: м.

В этом случае дополнительная нагрузка от веса фундамента и грунта по нижнему его обрезу (при усредненном удельном весе бетона и грунта кН/м3) составит: кН/м3. Полная на­грузка равна: кН/м, а давление по подошве фунда­мента кПа (3,2 кгс/см2).

Ниже подошвы фундамента до глубины 7 м залегает песок мелкий с коэффициентом пористости е =0,74, а ниже е =0,65. Засыпка пазух фундаментов предусматривается тем же мелким песком с уплотнением его до плотности сухого грунта 1,6 т/м3. Уровень подземных вод расположен ниже подошвы фундамента на 8 м.

По табл. 26 (табл. 1 прил. 1) нормативные значения характеристик грунта равны: кПа; кПа.

Удельный вес песка ниже подошвы фундамента кН/м3 и выше подошвы кН/м3.

Значения прочностных и деформационных характеристик грунта для расчетов по второму предельному состоянию допускается принимать ра­вными нормативным. .По аналогии за расчетные значения плотности гру­нтов принимаем также их нормативные значения. В этом случае при оп­ределении R в формулу (33(7)) вводится коэффициент .

Для определения расчетного сопротивления по формуле (33(7)) установим в зависимости от указанных выше инженерно-геологических и конструктивных данных коэффициенты, входящие в нее.

Коэффициенты  и  принимаем по табл. 43 (3); - по указаниям п. 2.174(2.41); - по табл. 44 (4). Для мелкого песка (не насыще­нного водой) . Для зданий жесткой конструктивной схемы при относительной его длине 1,5 коэффициент .

Поскольку значения прочностных характеристик грунта взяты из таблиц нормативные, то коэффициент .

Для ° имеем .

Определим приведенную глубину заложения фундамента от пола подвала по формуле (34(8))

м.

Расчетное сопротивление равно:

 кПа (3,4 кгс/см2).

Величина осадки данного фундамента составляет около 2 см, что мень­ше допустимой, равной 10 см. Поскольку осадка фундамента меньше 40 % допустимой, возможно увеличить расчетное сопротивление основания в 1,2 раза и принять равным: кПа (4,1 кгс/см2).

Тогда уточненная ширина фундамента равна: м.

При такой ширине фундамента расчетное сопротивление грунта основания равно:

кПа (4 кгс/см2).

В данном случае фактическое давление по подошве фундамента, равно: р' = R' = 410 кПа и превышает расчетное сопротивление основания R", определенное при ширине фундамента м на 3 %, что допустимо.

2.204(2.48). При наличии в пределах сжимаемой толщи основания на глубине z от подошвы фундамента слоя грунта меньшей прочности, чем прочность грунта вышележащих слоев, размеры фундамента должны наз ­начаться такими, чтобы обеспечивалось условие

                                                 (46(9)

где и - вертикальные напряжения в грунте на глубине z от подош­вы фундамента соответственно дополнительное от нагруз­ки на фундамент и от собственного веса грунта, кПа (тс/м2);

- расчетное сопротивление грунта пониженной прочности на глубине 2, кПа (тс/м2), вычисленное по формуле (33(7)) для условного фундамента шириной , м, равной:

                                            (47(10))

где

здесь N - вертикальная нагрузка на основание от фундамента;

и - соответственно длина и ширина фундамента.

Рис. 11. Схема для проверки расчетного сопротивления по подстилающему слою грунта

1 - грунт верхнего слоя: 2 - грунт подстилающего слоя

2.205. В случае если проверка по подстилающему слою грунта относи­тся к ленточному фундаменту, когда нагрузка N дается на 1 м, то услов­ный фундамент можно считать той же длины, что и длина проектируемо­го фундамента.

Вследствие этого ширину условного фундамента  допускается опре­делять по формуле

                                                            (48)

Для квадратного фундамента

                                                            (49)

Пример. Определение размеров фундамента при проверке по подстилающему слою грунта меньшей прочности, чем прочность грунта вышележащих слоев (рис. 11). Грунтовые условия представлены следующими напластованиями: с поверхности до глубины 3,8 м залегают крупные пески с характеристиками: °, кН/м3 и кПа. Пески подстилаются суглинками, имеющими характеристики: °, кПа, кН/м3 и кПа. Характеристики грунтов приняты по результатам испытаний. Здание с гибкой конструктивной схемой. Нагруз­ка на фундамент кН. Эксцентриситет нагрузки м. Глуби­на заложения фундамента - 2м.

Фундамент принимаем квадратный со стороной м.

а) Расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента вычисляем по формуле (33(7)).

Коэффициенты условий работы грунтового основания:  и .

Коэффициент .

Для ° по табл. 44(4) находим , расчетное сопротивление основания равно:

кПа.

Давление по подошве фундамента

кПа.

Принимая во внимание, что расчетное сопротивление грунта выше фактического давления по подошве фундамента, размеры последнего могут быть уменьшены и приняты равными 2,85 ´2,85 м. В этом случае R=620 кПа и давление р=620 кПа. Величина осадки такого фундамента составляет см, что меньше предельно допустимой.

б) Осуществляем проверку по подстилающему слою, расположенно ­му на глубине м ниже подошвы фундамента.

Дополнительное давление на основание на глубине 2 м кПа; и .

Дополнительное напряжение на глубине z равно:

кПа.

Ширину условного фундамента определяем по формуле (49), Для этого вначале определим

м2.

Тогда

м.

Для условного фундамента на глубине , т. е. на кровле подстила ­ющего слоя с характеристиками, приведенными выше, расчетное сопро ­тивление определяем по формуле (33 (7)) при значениях ; ;  и коэффициентах .

кПа.

Сравнение фактически действующего давления с :    кПа, т.е. условие (46 (9)) не выполнено, и необхо ­димо увеличивать размеры фундамента.

Увеличиваем площадь фундамента примерно пропорционально отно ­шению действующего напряжения к расчетному сопротивлению

м 2.

Размер стороны нового фундамента м, принимаем размеры 4 ´4 м.

Давление по подошве фундамента равно: кПа. В этом случае кПа, а значение  на глубине 1,8 м при  и   кПа.

Величина , равна: м2, а ширина условного фундамента м.

Расчетное сопротивление основания грунта подстилающего слоя

кПа.

Суммарное давление на глубине z равно:   , т.е. условие (46 (9)) вновь не выполнено.

Увеличиваем размеры фундамента до таких значений, чтобы условие (46 (9)) выполнилось. При этом допустимо отклонение в пределах 2 %.

2.206(2.49). Давление на грунт у края подошвы внецентренно нагру­женного фундамента (вычисленное в предположении линейного распре­деления давления под подошвой фундамента при нагрузках, принимаемых для расчета оснований по деформациям), как правило, должно определя­ться с учетом заглубления фундамента в грунт и жесткости надфундамен­тных конструкций. Краевое давление при действии изгибающего момента вдоль каждой оси фундамента не должно превышать 1,2 R и в угловой точ­ке 1,5 R (здесь R - расчетное сопротивление основания, определяемое в со­ответствии с требованиями пп. 2.174-2.204(2.41- 2.48).

Примечание. При расчете оснований фундаментов мостов на внеце­нтренную нагрузку следует руководствоваться требованиями СНиП по проектированию мостов и труб.

2.207. При расчете внецентренно нагруженных фундаментов помимо трапециевидных эпюр давлений могут быть допущены и треугольные, в том числе укороченной длины, обозначающие краевой отрыв подошвы фундамента от грунта при относительном эксцентриситете равнодействующей более 1 /6 (рис. 12).

Рис. 12. Эпюры давлений по подошве фундаментов при центральной и внецентренной нагрузках

а-г - при отсутствии нагрузок на полы; д-з - при сплошной равномерно распределенной нагрузке интенсивностью q ; а и д— при центральной нагрузке; б и е - при эксцентриситете нагрузки ; в и ж - при - ; г и з - при  (с частичным отрывом фундамента от грунта)

Для фундаментов колонн зданий, оборудованных мостовыми кранами грузоподъемностью 75 т и выше, а также для фундаментов колонн открытых крановых эстакад при кранах грузоподъемностью свыше 15 т, для труб, домен и других сооружений башенного типа или при величине расчетного сопротивления основания фундаментов менее кПа (1,5 кгс/см2) всех видов зданий и сооружений размеры фундаментов рекомендуется назначать такими, чтобы эпюра давлений была трапециевидной, с отношением краевых давлений .

В остальных случаях для фундаментов зданий с мостовыми кранами допускается треугольная эпюра, но без отрыва подошвы фундамента от грунта, т. е. с относительным эксцентриситетом равнодействующей, равным 1 /6.

Для фундаментов бескрановых зданий с подвесным транспортным оборудованием допускается треугольная эпюра давлений с нулевой орди­натой на расстоянии не более 1 /4 длины подошвы фундамента, что соотве­тствует относительному эксцентриситету равнодействующей не более 1 /4.

Требования, ограничивающие допустимую форму эпюры давления на грунт (допустимую величину эксцентриситета), относятся к любым основ­ным сочетаниям нагрузок.

2.208. Краевые давления определяются по формулам:

при относительном эксцентриситете 1 /6.

                                         (50)

при относительном эксцентриситете 1 /6.

                                            (51)

где N - сумма вертикальных нагрузок , действующих на основание , кроме веса фундамента и грунта на его обрезах и определяемых для случая расчета основания по деформациям ;

А - площадь подошвы фундамента;

- среднее взвешенное значение удельных весов тела фундамента, грунта и пола, расположенных над подошвой фундамента, принимается равным 20 кН/м3;

d - глубина фундамента;

М - момент от равнодействующей всех нагрузок, действующих по подошве фундамента, найденных с учетом заглубления фундамента в грунте и перераспределяющего влияния верхних конструкций или без этого учета ;

W - момент сопротивления площади подошвы фундамента;

- расстояние от точки приложения равнодействующей до края фундамента по его оси, определяемое по формуле

                                        (52)

е - эксцентриситет нагрузки по подошве фундамента, определяемый по формуле

                                               (53)

При относительном эксцентриситете 1 /30 краевые давления допускается не определять, поскольку при среднем давлении краевое давление .

2.209. При наличии моментов, действующих в двух направлениях  и  параллельных осям х и у прямоугольного фундамента, величина наибольшего давления в угловой точке определяется по формуле

2.210. При наличии на полах сплошной равномерно распределенной нагрузки интенсивностью q краевые и средние эпюры давления по подо ­шве следует увеличивать на величину q (см. рис. 12).

Нагрузку на полы промышленных зданий допускается принимать кПа, если в технологическом задании на проектирование не оговаривается большее значение этой нагрузки.

2.211. Если нагрузка на полы расположена лишь с одной стороны фу­ндамента, она учитывается как полосовая.

При действии местной (полосовой) равномерно распределенной нагрузки интенсивностью q в виде полосы шириной  (рис. 13) средние давления на грунт под подошвой фундамента, а также краевые давления должны быть увеличены на , где коэффициент изменения в толще грунта давления от нагрузки на полы  принимается по табл. 53 в зависи ­мости от отношений  и , в которых z и у - координаты точек, расположенных по вертикали, проходящей через рассматриваемую точку на по ­дошве фундамента.

Рис. 13. Расчетные схемы для учета влияния полосовой нагрузки на

деформацию основания

а - значения коэффициента , соответствующие различным горизонтальным сечениям основания; б—схема для примера расчета вертикальных напряжений от полосовой нагрузки на уровне подошвы фундамента

Таблица 53

Коэффициент  изменения давления в толще грунта

от полосовой нагрузи в зависимости от ,

0

0 ,1 5

0,25

0,35

0,5

0 ,75

1

1,5

2

0

1

1

1

1

0,5

0

0

0

0

0,15

0,99

0,98

0,97

0,91

0,5

0,03

0

0

0

0,25

0,96

0,94

0,91

0,81

0,5

0,09

0,02

0

0

0,35

0,91

0,89

0,83

0,73

0,49

0,15

0,04

0,01

0

0 ,5

0,82

0,81

0,73

0,65

0,48

0,22

0,08

0,02

0

0,75

0,67

0,65

0,61

0,55

0,45

0,26

0,15

0,05

0,02

1

0,54

0,53

0,51

0,47

0,41

0,29

0 ,19

0,07

0,03

1,25

0,46

0,45

0,44

0,4

0,37

0,27

0,2

0,10

0,04

1 ,5

0,40

0,39

0,38

0,35

0,33

0,27

0,21

0,11

0,06

1,75

0,35

0,34

0,34

0,32

0,3

0,25

0 ,21

0,13

0,07

2

0,31

0,3

0,29

0,29

0,28

0,24

0,2

0,13

0,08

2,5

0,24

0,24

0,24

0,24

0,23

0,22

0,19

0,14

0,09

3

0,21

0,21

0,21

0 ,2

0,2

0,18

0,17

0,13

0,1

4

0,16

0,16

0,16

0,15

0,15

0,14

0,14

0,12

0,11

5

0,13

0,13

0,13

0,13

0,12

0,12

0,12

0,11

0 ,1

Таблица 54

точки

, м

При

При

1

1

0,08

1,6

0,19

3,8

2

0,75

0,22

4,4

0,29

5,8

3

0,5

0,48

9,6

0,41

8,2

Пример. Определение давлений по подошве фундаментов от полосовой нагрузки на полах (см. рис. 13). Фундаменты шириной b=2 м заглублены от пола помещения на d =4 м; нагрузка на полах интенсивностью q =20 кПа равномерно распределена по полосе шириной м. Полоса удалена от оси фундамента на м (считая от оси полосы).

Подсчет давлений выполним для трех точек подошвы фундамента:

1) для наиболее удаленной от полосовой нагрузки краевой точки, находящейся на расстоянии от оси полосы, равном

2) для осевой точки

3) для наиболее близкой краевой точки

Давление в указанных точках находим для глубины z , равной глубине заложения фундамента z =d и z =0,5d.

Давления определяются через коэффициент , найденный по табл. 53.

Подсчет приведен в табл. 54

Определение осадки 1

2.212 (1 прил. 2). Осадка основания s с использованием расчетной схемы в виде линейно деформируемого полупространства [п. 2.173(2.40)] определяется методом послойного суммирования по формуле

                                    (55(1 прил. 2))

где - безразмерный коэффициент, равный 0,8;

- среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-ом слое грунта, равное полусумме указанных нап­ряжений на верхней  и нижней  границах слоя по вертикали, проходящей через центр фундамента [см. пп. 2.13-2.215 (2-4 прил. 2)];

 и - соответственно толщина и модуль деформации i-го слоя грунта;

n - число слоев, на которое разбита   сжимаемая толща основания.

1 В настоящем разделе, кроме специально оговоренных случаев, приняты следующие единицы: для линейных величин - м(см), для сил - кН (кгс); для напряжений, давлений и модулей деформации - кПа (кгс/см 2); для удельного веса - кН/м3 (кгс/см 3),

При этом распределение вертикальных нормальных 2 напряжений по глубине основания принимается в соответствии со схемой, приведенной на рис. 14 (1 прил. 2).

2 Далее для краткости слово «нормальное» опускается.

Примечание. При значительной глубине заложения фундаментов ра­счет осадки рекомендуется производить о использованием расчетных схем, учитывающих разуплотнение грунта вследствие разработки котлова­на.

Рис. 14. (1 прил. 2). Схема распределения вертикальных напряжений в линейно-деформируемом полупространстве.

DL - отметка планировки; HL - отметка поверхности природного рельефа; FL - отметка подошвы фундамента; WL - уровень подземных вод; В.С - нижняя граница сжимаемой толщи; d и dn - глубина заложения фундамента соответственно от уровня планировки и повер­хности природного рельефа; b - ширина фундамента; р - среднее давление под подошвой фундамента; р0 - дополнительное давление на основание;  и - вертикальное напряжение от собственного веса грунта на глубине z от подо­швы фундамента и на уровне подошвы;  и - дополнительное вертикальное на­пряжение от внешней нагрузки на глубине z от подошвы фундамента и на уровне по­дошвы; - глубина сжимаемой толщи

2.213 (2 прил. 2). Дополнительные   вертикальные напряжения на глубине z от подошвы фундамента: - по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, и - во вертикали, проходящей через угловую точку прямоугольного фундамента, определяются ло формулам

                                             (56(2 прил. 2))

                                          (57(3 прил. 3))

где - коэффициент, принимаемый по табл. 55 (1 прил. 2) в зависи­мости от формы подошвы фундамента и относительно глу­бины, равной: - при определении  è   - при оп­ределении ;

- дополнительное вертикальное давление на основание (для фундаментов шириной м принимается ;

р - среднее давление под подошвой фундамента;

- вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента [при планировке срезкой принимается     , при отсутствии планировки и планировке подсыпкой , где - удельный вес грунта, расположенного выше подошвы, d и dn - обозначе­ны на рис. 14 (1 прил. 2)].

Таблица 55 (1 прил. 2)

Коэффициент

Коэффициент для фундаментов

круг­лых

прямоугольных с соотношением сторон

, равным

ленто­чных

( h ³10)

1,0

1,4

1,8

2,4

3,2

5

0

1,000

1,000

1,000

1,000

1,000

1,000

1,000

1,000

0,4

0,949

0,960

0,972

0,975

0,976

0,977

0,977

0,977

0,8

0,756

0,800

0,848

0,866

0,876

0,879

0,881

0,881

1,2

0,547

0,606

0,682

0,717

0,739

0,749

0,754

0,755

1,6

0,390

0,449

0,532

0,578

0,612

0,629

0,639

0,642

2,0

0,285

0,336

0,414

0,463

0,505

0,530

0,545

0,550

2,4

0,214

0,257

0,325

0,374

0,419

0,449

0,470

0,477

2,8

0,165

0,201

0,260

0,304

0,349

0,383

0,410

0,420

3,2

0,130

0,160

0,210

0,251

0,294

0,329

0,360

0,374

3,6

0,106

0,131

0,170

0,209

0,250

0,285

0,319

0,337

4,0

0,087

0,108

0,145

0,176

0,214

0,248

0,285

0,306

4,4

0,073

0,091

0,123

0,150

0,185

0,218

0,255

0,280

4,8

0,062

0,077

0,105

0,130

0,161

0,192

0,230

0,258

5,2

0,053

0,067

0,091

0,113

0,141

0 ,170

0,208

0,239

5,6

0,046

0,058

0,079

0,099

0,124

0,152

0,189

0,223

6,0

0,040

0,051

0,070

0,087

0,110

0,136

0,173

0,208

6,4

0,036

0,045

0,062

0,077

0,099

0,122

0,158

0,196

6,8

0,031

0,040

0,055

0,064

0,088

0,110

0,145

0,185

7,2

0,028

0,036

0,049

0,062

0,080

0,100

0,133

0,175

7,6

0,024

0,032

0,044

0,056

0,072

0,091

0,123

0,166

8,0

0,022

0,029

0,040

0,051

0,066

0,084

0,113

0,158

8,4

0,021

0,026

0,037

0,046

0,060

0,077

0,105

0,150

8,8

0,019

0,024

0,033

0,042

0,055

0,071

0,098

0,143

9,2

0,017

0,022

0,031

0,039

0,051

0,065

0,091

0,137

9,6

0,016

0,020

0,028

0,036

0,047

0,060

0,085

0,132

10,0

0,015

0,019

0,026

0,033

0,043

0,056

0,079

0,26

10,4

0,014

0,017

0,024

0,031

0,040

0,052

0,074

0,122

10,8

0,013

0,016

0,022

0,029

0,037

0,049

0,069

0,117

11,2

0,012

0,015

0,021

0,027

0,035

0,045

0,065

0,113

11,6

0,011

0,014

0,020

0,025

0,033

0,042

0,061

0,109

12,0

0,010

0,013

0,018

0,023

0,031

0,040

0,058

0,106

Примечания: 1. В табл. 55 (1 прил. 2) обозначено: b - ширина или диа ­метр фундамента, l - длина фундамента.

2. Для фундаментов, имеющих подошву в форме правильного многоу ­гольника с площадью А, значения a принимаются как для круглых фунда ­ментов радиусом .

3. Для промежуточных значений z и h ) коэффициент a определяется по интерполяции.

Рис 15. (2 прил. 2). Схема к определению дополнительных вертикаль­ных напряжений  в основании рассчитываемого фундамента с уче­том влияния соседнего фундамента методом угловых точек

а - схема расположения рассчитываемого 1 и влияющего фундамента 2: б - схема расположения фиктивных фундаментов с указанием знака напряжений  в формуле 58 (4 прил. 2) под углом j -го фундамента

2.214 (3 прил. 2). Дополнительные вертикальные напряжения  на глубине z по вертикали, проходящей через произвольную точку А (в пределах или за пределами рассматриваемого фундамента с дополнитель­ным давлением по подошве, равным ) определяются алгебраическим суммированием, напряжений  в угловых точках четырех фиктивных фундаментов [рис. 15 (2 прил. 2)] по формуле

                               (58(4 прил. 2))

2.215 (4 прил. 2). Дополнительные вертикальные напряжения на глубине z по вертикали, проходящей через центр рассчитываемого фунда­мента, с учетом влияния соседних фундаментов или нагрузок па прилега­ющие площади определяются по формуле

                  (59(5 прил. 2))

где k - число влияющих фундаментов.

2.210. При сплошной равномерно распределенной нагрузке на поверх­ности земли интенсивностью q (например, от веса планировочной насы­пи) значение для любой глубины 2 определяется по формуле

                                                (60)

В случае односторонней пригрузки (на полуплоскости)

                                           (61)

2.217 (5 прил. 2). Вертикальное напряжение от собственного веса гру­нта  на границе слоя, расположенного на глубине z от подошвы фун­дамента, определяется по формуле

                        (62(6 прил. 2))

где - удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамен­та;

- обозначение - см. рис. 14 (1 прил. 2);

и - соответственно удельный вес и толщина i-г o слоя грунта.

Удельный вес грунтов, залегающих ниже уровня подземных вод, но вы­ше водоупора, должен приниматься с учетом взвешивающего действия воды [см. формулу (36)].

Удельный вес полностью водонасыщенных грунтов (степень водона­сыщения , удельный вес ) с учетом взвешивающего дейст­вия воды определяется по формуле

                                                 (63)

где - удельный вес грунта при полном водонасыщении;

- удельный вес воды.

При определении  в водоупорном слое следует учитывать давле­ние столба воды, расположенного выше рассматриваемой глубины.

2.218 (6 прил. 2). Нижняя граница сжимаемой толщи основания принимается на глубине , где выполняется условие  (здесь - дополнительное вертикальное напряжение на глубине  по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, определяе­мое по указаниям пп. 2.213 и 2.215 (2 и 4 прил. 2); - вертикальное нап­ряжение от собственного веса грунта, определяемое по п. 2.217 (5 прил. 2).

Если найденная по указанному выше условию нижняя граница сжима­емой толщи находится в слое грунта с модулем деформации  МПа (50 кгс/см2) или такой слой залегает непосредственно ниже глубины , нижняя граница сжимаемой толщи определяется исходя из условия .

Пример. Рассчитать осадку фундамента Ф-1 здания с учетом влияния нагрузки на фундамент Ф-2 .(рис. 16) при следующих данных.

Рис. 16. К расчету осадки фундамента Ф-1 с учетом влияния соседнего фундамента Ф-2

1 - песок пылеватый; 2 - песок мелкий; 3- то же, ниже уровня подзем­ных вод; В.С 1 - нижняя граница сжимаемой толщи для фундамента Ф-1 без учета влияния Ф-2; В.С2 - то же с учетом этого влияния. Значения  (вертикальные нормальные нап­ряжения только от нагрузки, действующей на фундамента Ф-1, указаны в скобках)

С поверхности до глубины 6 м залегает песок пылеватый (слой 1) со следующими характеристиками:  кН/м3 (2,66 тс/м3);  кН/м3 (1,78 тс/м3);  кПа (0 ,04 кгс/см2); °;  МПа (180 кгс/см2). Прочностные и деформационные характерис­тики приняты по табл. 26 (табл. 1 прил. 1).

Слой 2 - песок мелкий со следующими характеристиками:  кН/м3 (2,66 тс/м3);  кН/м3 (1,99 тс/м3);  кПа (0 ,02 кгс/см2); °;  МПа (280 кгс/см2).

Уровень подземных вод находится на глубине 6,8 м от поверхности. Удельный вес песка мелкого с учетом взвешивающего действия воды определяем по формуле (36)

 кН /м3 (1,02 тс/м3).

Суммарная нагрузка на основание от каждого фундамента , МН=5400 кН (540 тс). Глубина заложения  м. Размеры фундаментов в плане 4 ´4 м приняты исходя из условия, чтобы среднее давление по подошве р не превышало расчетного сопротивления грунта основания R. В данном случае получено

кПа (3 ,38 кгс/см2)< R=341 кПа (3,41 кгс/см2).

Дополнительное давление на основание

 кПа ( 3 кгс/см2).

Значения  по оси фундамента Ф-1 получаем суммированием напряжении  от давления  под самим фундаментом и дополните­льного напряжения  от влияния фундамента Ф-2. Последнее определяем методом угловых точек по формуле (58) (4 прил. 2) как алгебраичес­кую сумму напряжений на рассматриваемой глубине в угловой точке М четырех загруженных площадей (фиктивных фундаментов): MLAT и MNDL с положительным давлением  и МКВ MNCK - с отрицательным (см. рис. 16).

Соотношения сторон указанных прямоугольных   фундаментов равны: для EFGH (Ф-1) ; для MLAT и MNDL ;

для MKBI и MNCK .

Разбиваем основание на слои толщиной  м. При этом  и .

Вычисления сведены в табл. 56, в которой коэффициенты затухания на­пряжений  по вертикали, проходящей через точку М, приняты по табл. 55 (табл. 1 прил. 2) и относятся к прямоугольникам:  - EFGH (Ф-1),  - MLAT и MNDL,  - MKBI и MNCK,  - ABCD (Ф-2). Коэффициент  определен с учетом формул 58 (4 прил. 2) и 57 (3 прил. 2):   . Он учитывает влияние нагрузки от фундамента Ф-2. Коэффициент  принят в соответствии с формулой (59) (5 прил. 2).

Напряжения от внешней нагрузки (нагрузок на фундаменты Ф-1 и Ф-2)  вычислены по формулам (56) (2 прил. 2), (58) (4 прил. 2) и (59) (5 прил. 2), напряжения от собственного веса грунта - по форму­ле (62) (6 прил. 2).


Таблица 56

Коэффициенты

Напряжения , кПа

Модуль

Глубина

z , м

от внешней нагрузки

от собственного

веса грунта

деформа­ции Е ,

МПа

0

0

1,000

1,000

1,000

0

1,000

300

0

300

36

7

0 ,8

0,4

0,960

0,977

0,977

0

0,960

288

0

288

50

10

1,6

0,8

0,800

0,881

0,878

0,002

0,802

240

0

240

64

13

2,4

1,2

0,606

0,754

0,748

0,003

0,609

182

1

183

78

16

18

3,2

1,6

0,449

0,639

0,627

0,006

0,455

135

2

137

93

19

4,0

2,0

0,336

0,545

0,525

0,010

0,346

101

3

104

107

21

4,8

2,4

0,257

0,470

0,443

0,014

0,271

77

4

81

123

25

5,6

2,8

0,201

0,410

0,376

0,017

0,218

60

5

65

131

26

6,4

3,2

0,160

0,360

0,322

0,019

0,179

48

6

54

139

28

7,2

3,6

0,130

0,320

0,278

0,021

0,151

39

6

45

147

29

28

8,0

4,0

0,108

0,285

0,241

0,022

0,130

32

7

39

156

31

8,8

4,4

0,091

0,256

0,211

0,023

0,113

27

7

34

164

33


Как видно из табл. 50, условие  выполняется на глубине z=8 м, а условие  - на глубине z=8,8 м.

Определяем осадку фундамента Ф-1 по формуле (55) (1 прил. 1):

без учета влияния Ф-2 s =0,8 × 0,8[(300 + 2 × 288 + 2 × 240 + 2 × 183 + 2 ×135 + 101) / /(2 ×18000)+(101 + 2 ×77 + 2 ×60 + 2 ×48 + 2 ×39 + 32)/(2 ×28000)] =0,043 м = 4 ,3 см;

с учетом влияния Ф-2 s=0,8 ×0,8[(300 + 2 ×288 + 2 ×240 + 2 ×183 + 2 ×137 + 104) /(2 ×18000) + (104 + 2 ×81 + 2 ×65 + 2 ×54 + 2 ×45 + 2 ×39 +34)/(2 ×28000)] = 0,045 м=4,5 см.

Рис. 17. (3 прил. 2). Схема к расчету осадок с использованием

расчетной схемы основания в виде линейно деформируемого слоя

2.219 (7 прил. 2). Осадка основания с использованием расчетной схемы линейно деформируемого слоя [см. п. 2.173(2.40) и рис. 17 (рис. 3 прил. 2)] определяется по формуле

                      (64(7 прил. 2))

где р - среднее давление под подошвой фундамента [для фундаментов шириной b <10 м принимается - см. п. 2.213 (2 прил. 2)];

b - ширина прямоугольного или диаметр круглого фундамента;

- коэффициенты, принимаемые по табл. 57 и 58 (табл. 2 и 3 прил. 2);

п - число слоев, различающихся по сжимаемости в пределах расчетной толщины слоя Н, определяемой в соответствии с указаниями п. 2.220 (8 прил. 2);

- коэффициенты, определяемые по табл. 59 (табл. 4 прил. 2) в зависимости от формы фундамента, соотношения сторон прямоуго­льного фундамента и относительной глубины, на которой расположены по­дошва и кровля i-го слоя соответственно и ; - модуль деформации i-го слоя грунта.

Примечание. Формула (64) (7 прил. 2) служит для определения средней осадки основания, загруженного равномерно распределенной по ограниченной площади нагрузкой. Эту формулу допускается применять для определения осадок жестких фундаментов.

Таблица 57 (2 прил. 2)

Коэффициент

Относительная толщина слоя

Коэффициент

1,5

1,4

1,3

1,2

1,1

1,0

Таблица 57 (2 прил. 2)

Коэффициент

Среднее значение модуля деформации грунта основания

Значение коэффициента  при ширине

фундамента b , м , равной

Е , МПа (кгс /см2)

b < 10

10 £ b £ 15

b > 15

Е < 10 (100)

1

1

1

Е ³ 10 (100)

1

1,35

1,5

Таблица 59 (4 прил. 2)

Коэффициент

Коэффициент для фундаментов

круг­лых

прямоугольных с соотношением сторон

, равным

ленто­чных

( h ³10)

1,0

1,4

1,8

2,4

3,2

5

0

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,4

0,090

0,100

0,100

0,100

0,100

0,100

0,100

0,104

0,8

0,179

0,200

0,200

0,200

0,200

0,200

0,200

0,208

1,2

0,266

0,299

0,300

0,300

0,300

0,300

0,300

0,311

1,6

0,348

0,380

0,394

0,397

0,397

0,397

0,397

0,412

2,0

0,411

0,446

0,472

0,482

0,486

0,486

0,486

0,511

2,4

0,461

0,499

0,538

0,556

0,565

0,567

0,567

0,605

2,8

0,501

0,542

0,592

0,618

0,635

0,640

0,640

0,687

3,2

0,532

0,577

0,637

0,671

0,696

0,696

0,709

0,763

3,6

0,558

0,606

0,676

0,717

0,750

0,768

0,772

0,831

4,0

0,579

0,630

0,708

0,756

0,796

0,820

0,830

0,892

4,4

0,596

0,650

0,735

0,789

0,837

0,867

0,883

0,949

4,8

0,611

0,668

0,759

0,819

0,873

0,908

0,932

1,001

5,2

0,624

0,683

0,780

0,884

0,904

0,948

0,977

1,050

5,6

0,635

0,697

0,798

0,867

0,933

0,981

1,018

1,095

6,0

0,645

0,708

0,814

0,887

0,958

1,011

1,056

1,138

6,4

0,653

0,719

0,828

0,904

0,980

1,031

1,090

1,178

6,8

0,661

0,728

0,841

0,920

1,000

1,065

1,122

1,215

7,2

0,668

0,736

0,852

0,935

1,019

1,088

1,152

1,251

7,6

0,674

0,744

0,863

0,948

1,036

1,109

1,180

1,285

8,0

0,679

0,751

0,872

0,960

1,051

1,128

1,205

1,316

8,4

0,684

0,757

0,881

0,970

1,065

1,146

1,229

1,347

8,8

0,689

0,762

0,888

0,980

1,078

1,162

1,251

1,376

9,2

0,693

0,768

0,896

0,989

1,089

1,178

1,272

1,404

9,6

0,697

0,772

0,902

0,998

1,100

1,192

1,291

1,431

10,0

0,700

0,777

0,908

1,005

1,110

1,205

1,309

1,456

11,0

0,705

0,786

0,922

1,022

1,132

1,233

1,349

1,506

12,0

0,720

0,794

0,933

1,037

1,151

1,257

1,384

1,650

Примечание. При промежуточных значениях  и  коэффициент k определяется по интерполяции.

2.220 (8 прил. 2). Толщина линейно деформируемого слоя Н [рис. 17 (3 прил. 2)] в случае, оговоренном в п. 2.173 (2.40а), принимается до кровли грунта с модулем деформации МПа (1000 кг/см2), а при ширине (диаметре) фундамента b>10 м и среднем значении модуля деформации грунтов основания Е >10 МПа (100 кгс/см') вычисляется по формуле

                        (65(8 прил. 2))

где и - принимаются соответственно равными для оснований, сло­женных: пылевато-глинистыми грунтами - 9 и 0,15 м; песча­ными грунтами - 6 и 0,1 м;

- коэффициент, принимаемый равным: при среднем давлении под подошвой фундамента кПа (1 кгс/см2),  при  кПа (5 кгс/см2), а при промежуточных значениях - по интерполяции.

Если основание сложено пылевато-глинистыми и песчаными грунта­ми, значение Н определяется по формуле

                                    (66(9 прил. 2 ))

где - толщина слоя, вычисленная по формуле (65(8 прил. 2)) в предпо­ложении, что основание сложено только песчаными грунтами;

- суммарная толщина слоев пылевато-глинистых грунтов в преде­лах от подошвы фундамента до глубины, равной - значению Н , вычисленному по формуле (65(8 прил. 2)) в предположении, что основание сложено только пылевато-глинистыми грунтами.

Значение Н , вычисленное по формулам (65) и (66) (8 и 9 прил. 2), должно быть увеличено на толщину слоя грунта с модулем деформации Е<10 МПа (100 кгс/см2), если этот слой расположен ниже Н и толщина его не превышает 0,2Н. При большей толщине слоя такого грунта, а также если вышележащие слон имеют модуль деформации Е<10 МПа (100 кгс/см2), расчет деформаций основания выполняется по расчетной схеме линейно деформируемого полупространства.

2.221. Указания п. 2.219 (7 прил. 2) относятся к определению средней осадки основания. В случае неоднородного основания толщины слоев грунта с различными деформационными характеристиками принимаются средними в пределах контура фундамента.

Средняя осадка фундамента сложной формы в плане определяется по формуле (64) (7 прил. 2) как для равновеликого прямоугольника или круга, максимально приближающегося по своим очертаниям к действительному фундаменту.

2.222. Осадки центра, середин сторон и угловых точек прямоугольной площадки с размерами , равномерно загруженной давлением р , кПа (кгс/см2), определяются по формуле

                                                            (67)

где Е - модуль деформация грунта основания; кПа (кгс/см2), принимае­мый средним в пределах сжимаемой толщи Н по указаниям п. 2.236 (11 прил. 2);

- то же обозначение, что в формуле (64) (7 прил. 2);

- коэффициент, принимаемый по табл. 60 для центра прямоуголь­ной площадки;

- то -же, для середины большей стороны;

- то же, для середины меньшей стороны;

- то же, для угловой точки.

Таблица 60

Коэффициент

Значения  при , равном

1

1 ,5

2

3

5

10

0,2

0,090

0,091

0 ,091

0,092

0,092

0,092

0,5

0,233

0,230

0,230

0,230

0,230

0,231

1

0,462

0,466

0,465

0,463

0,463

0,463

2

0,701

0,769

0,796

0,808

0,802

0,799

3

0,802

0,911

0,969

1,016

1,029

1,023

5

0,888

1,036

1,130

1,235

1,305

1,316

7

0,925

1,092

1,204

1,340

1,459

1,511

10

0,954

1,135

1,260

1,423

1,588

1,706

0,2

0,045

0,046

0,046

0,047

0,047

0,047

0,5

0,115

0 ,113

0,112

0,112

0,112

0,112

1

0,233

0 ,235

0,233

0,230

0,230

0,230

2

0,398

0,443

0,461

0,469

0,464

0 ,461

3

0,485

0,565

0,610

0,649

0,658

0,651

5

0,565

0,682

0,761

0,852

0,916

0,926

7

0,601

0,736

0,832

0,954

1,065

1,511

10

0,630

0,779

0,888

1,036

1,193

1,306

0,2

0,045

0,045

0,045

0,046

0 ,046

0,046

0,5

0,115

0,115

0,115

0,115

0,115

0,115

1

0,233

0,231

0,231

0,231

0,231

0,232

2

0,398

0,404

0,403

0,403

0,400

0,400

3

0,485

0,508

0,514

0,514

0,511

0,511

5

0,565

0,617

0,641

0,658

0,658

0 ,656

7

0,601

0 ,669

0,708

0,742

0,756

0,752

10

0 ,630

0,712

0,762

0,815

0,852

0,858

0 ,2

0,024

0,024

0,023

0,023

0,024

0,024

0,5

0,056

0,056

0,056

0,057

0,057

0,057

1

0,116

0,115

0,115

0,114

0,114

0,115

2

0,233

0,235

0,233

0 ,231

0,231

0,231

3

0,305

0,323

0,328

0,328

0,326

0,326

5

0,380

0,426

0 ,448

0 ,462

0,463

0 ,460

7

0,416

0,478

0,512

0,545

0,558

0,555

10

0,444

0,518

0,565

0,617

0,652

0,659

Примечание. Значения посчитаны для .

2.223. Осадки центра, угловых точек и середин сторон равномерно заг­руженных прямоугольных площадок (фундаментов) с учетом влияния со­седних фундаментов или нагрузок на прилегающие площади определяют­ся по формуле (67) с использованием метода фиктивных фундаментов аналогично указанному в п. 2.214(3 прил. 2) или с помощью ЭВМ.

Дополнительную осадку фундамента шириной b ³10 м от влияния со ­седних фундаментов допускается принимать равной дополнительной осад ­ке центра рассчитываемого фундамента.


Таблица 61

Значения  при , равном

0

0,25

0,5

0,75

1

1,25

1,50

2

2,5

3

4

5

0

0

0

0

0

0

-

-

-

-

-

-

-

0,25

0,12

0,12

0,12

0,12

0,05

0

-

-

-

-

-

-

0,5

0,24

0,24

0,23

0,22

0,11

0,01

0

-

-

-

-

-

0,75

0,35

0,35

0,34

0,29

0,16

0,03

0,01

0

-

-

-

-

1

0,45

0,44

0,42

0,35

0,21

0,07

0,02

0

-

-

-

-

1,5

0,58

0,57

0,53

0,54

0,28

0,13

0,07

0,02

0

-

-

-

2

0,65

0,64

0,60

0,52

0,34

0,17

0,10

0,04

0,01

0

-

-

3

0,74

0,73

0,68

0,59

0,41

0,23

0,16

0,08

0,04

0,02

0

-

5

0,81

0,79

0,74

0,66

0,47

0,30

0,22

0,13

0,09

0,06

0,02

0,01

7

0,84

0,82

0,77

0,69

0,50

0,33

0,24

0,15

0,11

0,08

0,04

0,02

10

0,85

0,83

0,79

0,71

0,52

0,35

0,27

0,18

0,13

0,10

0,06

0,04

¥

0,91

0,89

0,84

0,76

0,58

0,40

0,32

0,23

0,18

0,15

0,11

0,09


2.224. Осадки поверхности основания, равномерно загруженного дав ­лением р по круглой площадке радиусом , на расстоянии от центра этой площадки определяются по формуле (67), в которой коэффициент принимается по табл. 61. Указанной формулой допускается поль ­зоваться для определения осадок поверхности основания за пределами же ­сткого круглого фундамента.

2.225. Осадки неравномерно загруженных площадей, а также различ ­ных точек фундаментов сложной формы в плане допускается определять с учетом взаимного влияния «элементарных» прямоугольных фундаментов, на которые условно разбивается исходный фундамент.

Определение осадки за пределом линейной зависимости между

напряжениями и деформациями в грунте

2.226. Осадку основания  при давлении под подошвой фундамента р , превышающем расчетное сопротивление грунта основания R , допуска ­ется определять по формуле

                   (68)

где - осадка основания при давлении p=R [или p=1,2 R, если удовлет ­воряются требования п. 2.203 (2.47) ;

- предельное сопротивление грунта основания, определяемое как отношение силы предельного сопротивления основания к приве ­денной площади подошвы фундамента ;

- вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента.

Формулу (68) можно применять при однородном основании в преде ­лах глубины , определяемой по формуле (69), но принимаемой не ме ­нее  ( - ширина фундамента).

                                                           (69)

где - то же, что в формуле (68);

- среднее значение модуля деформации грунтов основания в преде ­лах сжимаемой толщи, определяемой по п. 2.218(6 прил. 2);

- безразмерный коэффициент, равный 0,8;

- дополнительное вертикальное давление на основание.

Пример. Определение осадки за пределами линейной зависимости. Ленточный фундамент под стену здания расположен на пылеватом мало ­влажном песке. Нагрузка на 1 м составляет 333 кН. Фундамент заглублен в грунт на 1,6 м. Ниже подошвы фундамента на глубине 1 м от нее залегает мягкопластичный суглинок. Характе­ристики грунтов основания следую ­щие. Песок пылеватый (верхний слой): расчетные значения удельного веса кН/м3 (1,80 тс/м3) и кН/м3 (1,75 тс/м3), удель ­ное сцепление , угол внутреннего трения °, °. Модуль деформации E =18,0 МПа (180 кгс/см2).

Суглинок мягкопластичный (нижний слой): расчетные значения удельного веса кН/м3 (1,85 тс/м3), кН/м3 (1,80 тс/м3), удельное сцепление кПа (0,16 кгс/см2), кПа (0,14 кгс/ /см2), угол внутреннего трения ( °, °, модуль деформации E=9,0 МПа (90 кгс/см2).

Расчет производится в следующем порядке.

1. Вычисляется величина расчетного сопротивления. Коэффициенты . Принимаем ширину фундамента b=1,4 м. В данном случае °, поскольку м менее глубины верхнего слоя грунта под подо ­швой фундамента, составляющей 1 м. Фактическое давление по подошве кПа (2,37 кгс/см2), т.е. превышает расчетное сопротивление грунта.

2. Определяется величина осадки  при давлении по подошве р=237 кПа (2,37 кгс/см2) (т. е. в пределах линейной зависимости), которая в этом случае составит см. Определим осадку . за продолами лине­йной зависимости, т. е. при , например при р=1,2 R=1,2 ×237=284 кПа (2,84 кгс/см2). По формуле (69) определяется глубина, в пределах которой вычисляются средние значения расчетных характеристик

см.

кПа .(0,084 кгс/см2);

°;

кН/м3 (1,78 тс/м3).

В рассматриваемом случае при b =l,4 м, d =l,6 м и l=1 м кПа (5 ,31 кгс/см2).

3. Вычисляется по методу линейно деформируемого полупространст­ва осадка . При кПа и, следовательно,   кПа, получены значения см и м.

4. По формуле (68) вычисляется осадка при р=284 кПа (2,84 кгс/см2) см.

Расчет деформаций оснований с учетом разуплотнения

грунта при разработке котлована

2.227. Осадки фундаментов, устраиваемых в котлованах глубиной D>5 м, рекомендуется определять с учетом разуплотнения грунта вследствие его выемки из котлована и различной сжимаемости грунтов при давлени ­ях, меньших и больших вертикальных напряжений от собственного веса грунта.

В этом случае осадка основания  определяется методом послойно ­го суммирования как сумма двух составляющих

                                                        (70)

где - осадка от давления под подошвой фундамента , равного верти ­кальному напряжению от собственного веса грунта на этом уровне ( ), определяемая по указаниям п . 2.228;

- осадка от давления , определяемая по указаниям п. 2.230.

Распределение вертикальных напряжений по глубине основания при ­нимается в соответствии со схемами, приведенными на рис. 18 и 19.

2.228. Осадка основания  от давления  определяется по формуле

                                             (71)

где  и hi - то же, что в формуле (55) (1 прил. 2);

- среднее значение вертикального напряжения в i-ом слое грунта от давления вторичного уплотнения (при  (см. пп. 2.229, 2.231);

- модуль деформации i -г o слоя грунта, характеризующий его сжи­маемость при давлении  (см. п. 2.232);

n - число слоев, на которое разбита сжимаемая толща основания , устанавливаемая по указаниям п. 218 (6 прил. 2);

Рис. 18. Эпюры давлений

а - в природном массиве; б - после откопки котлована; в - после устройства фундамента и возведения сооружения

2.229. Вертикальные напряжения в грунте  от давления  на глу­бине  от подошвы фундамента по вертикали, проходящей через его центр, определяются по формуле

                                                      (72)

где - коэффициент, принимаемый по табл. 62 в зависимости от относи­тельной глубины , отношения сторон котлована по дну  и отношения ширины котлована к его глубине .

2.230. Осадка основания  от давления  определяется по формуле

                                            (73 )

где  и hi - то же, что в формуле 55 (1 прил. 2);

 - среднее значение вертикального напряжения в i-ом слое гру­нта от давления доуплотнения  определяемое с учетом указаний п. 2.231;

- модуль деформации i-го слоя грунта, характеризующий его сжимаемость при давлении .

2.231. Вертикальные напряжения в грунте  от давления  на глубине  от подошвы фундамента по оси, проходящей через его центр, определяются по формулам

при              (74)

при                              (75)

где  - определяется в соответствии с пп. 2.213—2.215 (2—4 прил. 2) от полного давления под подошвой фундамента р.

Рис. 19. Схема расчета осадки фундамент

2.232. Модуль деформации определяется штамповыми испытаниями (или компрессионными), при этом модуль  вычисляется по ветви разг­рузки,  по ветви нагрузки.

Модуль деформации грунта  на глубине  допускается опреде­лять по формуле

                                                   (76)

где - модуль деформации соответствующий полной разгрузке грунта при штамповых (или компрессионных) испытаниях.

Таблица 62

Коэффициент  для котлованов с соотношением

сторон  при , равном

0 ,5

1

2

4

8

16

0,0

1 ,000

1 ,000

1,000

1,000

1,000

1,000

0,5

0,478

0,540

0,664

0,820

0,944

0,980

1,0

0 ,262

0 ,340

0,500

0,704

0,898

0,970

2,0

0,113

0,170

0,284

0,496

0,758

0,920

4,0

0,025

0 ,070

0,176

0 ,356

0,620

0, 860

8,0

0 ,001

0,026

0,084

0,228

0,516

0,800

0,0

1,000

1,000

1,000

1 ,000

1,000

1, 000

0,5

0,587

0,660

0,782

0,900

0,970

0,984

1,0

0,425

0 ,500

0,652

0,820

0,946

0,974

2,0

0,278

0,360

0,526

0,710

0,886

0,968

4,0

0,190

0,240

0,340

0,520

0,768

0,920

8,0

0,132

0,160

0,216

0,370

0,630

0,854

0,0

1,000

1 ,000

1,000

1,000

1,000

1,000

0,5

0,725

0,780

0,890

0 ,960

0,992

0,996

1,0

0,590

0,660

0,800

0,916

0,980

0,984

2,0

0,426

0,500

0,652

0,820

0,946

0,974

4,0

0,293

0,340

0,436

0,610

0,832

0,944

8,0

0,180

0,212

0,276

0,428

0,670

0,868

0,0

1,000

1 ,000

1,000

1,000

1,000

1,000

0,5

0,768

0,866

0,956

0,990

0,996

0,990

1,0

0,610

0,734

0,864

0,950

0,990

0,990

2,0

0,440

0,550

0,696

0,840

0,964

0,980

4,0

0,282

0,360

0 ,462

0,634

0,848

0,950

8,0

0,170

0,214

0,280

0,432

0,676

0,870

При отсутствии таких испытаний на ветви разгрузки допускается опре­делять модуль деформации  по формуле

                                                          (77)

где k - коэффициент, равный отношению модулей деформации при пол­ной разгрузке и нагрузке  и , определяемый по табл. 63 и 64 для глинистых и песчаных грунтов.

Пример 1. Рассчитать осадку фундамента с учетом разуплотнения гру­нта при разработке котлована при следующих данных.

Рис. 20. Расчетная схема к примеру

С поверхности до глубины 8,4 м (рис. 20) залегает суглинок со следую­щими характеристиками:  кН/м3;  кН/м3; ; ; ;  кПа; °;  МПа.

Ниже залегает глина, для которой  кН/м3;  кН/м3; ; ; ;  кПа; °.

Компрессионные испытания глины дали следующие результаты:

р , кПа

0

50

100

150

200

150

100

50

0

е

0 ,963

0 ,954

0,938

0,922

0,907

0,908

0,912

0,92

0,94

Подземные воды в пределах исследуемых глубин не обнаружены.

Фундамент имеет подошву квадратной формы со стороной м. Глубина заложения м. Котлован имеет размеры по дну м и глубину м.

Расчетная нагрузка на основание под фундаментом с учетом его веса МН.

Таблица 63

Глинистые грунты

Значение показателя текучести

Значения коэффициента

при коэффициенте пористости

Супеси

0 £ £1

1,5

2

2,5

3

£0,7 5

1,5

2

2,5

3

Суглинки

0,25< £0,75

1 ,5

2

2 ,5

3

0,75< £<1

2

2,5

3

3,5

£0,7 5

2

2,5

2,3

3

Глины

0,25< £0,75

2

2 ,5

3

3 ,5

0,75< £<1

2,5

3

3,5

4

Расчетное сопротивление грунта основания находим используя харак­теристики верхнего слоя по формуле (33(7))

кПа.

Среднее давление на грунт под подошвой фундамента от расчетных на­грузок (для расчета основании по деформациям при коэффициенте наде­жности, равном единице) меньше вычисленного расчетного сопротивления грунта основания кПа < R=573 кПа.

Таблица 64

Песчаные грунты

Значения коэффициента  при коэффициенте пористости е, равном

0 , 45

2

2 ,5

0,75

Пески гравелистые и крупные

1 ,5

2

2,5

-

Пески средней крупности

1,5

2

2,5

-

Пески мелкие

2

2,5

3

4

Пески пылеватые

2

3

4

5


Таблица 65

, м

кПа

кПа

кПа

кПа

кПа

МПа

МПа

МПа

0

0

1

567

121

24

0

1

121

446

1 ·19,6

1,1 ·19,6

0 ,6

0,4

0,96

544

133

27

0,1

0,908

110

434

9,8

1,2 ·19,6

1,3 ·19,6

1,2

0,8

0,8

454

145

29

0,2

0,816

99

355

1,45 ·19,6

1,7 ·19,6

1,8

1,2

0,606

344

158

32

0,3

0,724

88

256

1,8 ·19,6

2 ·19,6

2,4

1,6

0,449

255

170

34

0,4

0,632

76

179

2,2 ·23,5

2,5 ·23,5

3,0

2

0,336

191

183

37

0,5

0,54

65

126

2,8 ·23,5

3 ·23,5

3,6

2,4

0,257

146

195

39

0,6

0,5

61

85

3,2 ·23,5

3,4 ·23,5

4,2

2,8

0,201

114

208

42

0,7

0,46

56

58

12,5

3,7 ·23,5

3,9 ·23,5

4,8

3,2

0,16

91

221

44

0,8

0,42

51

40

4,1 ·23,5

4,6 ·23,5

5,4

3,6

0,13

74

234

47

0,9

0,38

46

28

5,1 ·23,5

5,6 ·23,5 ×

6

4

0,108

61

246

49

1

0,34

41

20

6,0 ·23,5

6,3 ·23,5

6,6

4,4

0,091

52

259

52

1,1

0,323

39

13

6,6 ·23,5


Расчет осадок проводим в следующей последовательности (результа­ты вычислений сведены в табл. 65). Разбиваем толщу основания на слои толщиной м. Вычисляем значения  По табл. 55 (табл. 1 прил. 2) определяем значения коэффициента  на границах слоев по вер­тикали, проходящей через центр подошвы фундамента.

Вычисляем на границах слоев вертикальные напряжения от внешней нагрузки и от собственного веса грунта .

Вычисляем . Определяем значения коэффициента  на грани­цах «элементарных» слоев, пользуясь табл. 62 с учетом полученных  и  и и производя линейную интерполяцию в пределах значе­ний  - 0 ¸0,5; 0,5 ¸1; 1 ¸2. Вычисляем на границах «элементарных» слоев значения вертикальных напряжений  и .

Вычисляем модули деформации. Для верхнего слоя грунта имеем МПа. Значение модулей деформации  определяем, испо­льзуя рекомендации п. 2.232.

Для суглинка с  коэффициент k=2. Вычисляем на границах «элементарных» слоев:  МПа;  МПа;  МПа и т. д. (см. табл. 65).

Модули деформации  и  нижнего слоя грунта определим по результатам компрессионных испытаний в соответствии с рекомендациями п. 2.232, используя табл. 63. Определим компрессионные модули деформа­ции

МПа;

МПа.

В соответствии с табл. 22 коэффициент . Тогда

МПа; МПа.

Вычисляем для «элементарных» слоев:

 МПа;

МПа и т. д. (см. табл. 65);

=0,8 ·60 [(446 +179)/2+(434 +355 +256) ]/9800 +0,8 ·60 [(121+ 110)/2 ·1,1 +(110 +99)/2 ·1,3 +(99 +88)/2 ·1,7 +(88 +76)/2 ·2]/19б00 +0,8 ·60 [(179 +13)/2 +126 +85 +58 +40 +28 +20]/ 12500 +0,8 ·60 [(76 +65)/2 ·2,5 +(65 +61)/2 ·3 +(61 +56)/2 ·3,4 + (56 +51)/2 ·3,9 +(51 +46)/2 ·4,6 + (46 +41)/2 ·5,6 +(41 +39)/2 ·6,3]/ 23500=0,0049 ·1357,5 +0,00245 ·281,4 +0,00384 ·453 +0,00204 ·104,7= 6,7 +0,7 +1,7 +0,2=9,3 см.


Таблица 66

, м

кПа

кПа

кПа

кПа

кПа

МПа

МПа

МПа

0

0

1

290

121

24

0

1

121

169

1 ·19,6

1,05 ·19,6

0 ,6

0,4

0,977

283

133

27

0,1

0,992

120

163

1,1 ·19,6

1,15 ·19,6

1,2

0,8

0,881

255

145

29

0,2

0,984

119

136

9,8

1,2 ·19,6

1,28 ·19,6

1,8

1,2

0,755

219

158

32

0,3

0,976

118

101

1,35 ·19,6

1,42 ·19,6

2,4

1,6

0,642

186

170

34

0,4

0,968

117

69

1,5 ·23,5

1,55 ·23,5

3,0

2

0,55

160

183

37

0,5

0,96

116

44

1,6 ·23,5

1,65 ·23,5

3,6

2,4

0,477

138

195

39

0,6

0,951

115

23

1,7 ·23,5

1,75 ·23,5

4,2

2,8

0,42

122

208

42

0,7

0,942

114

8

1,8 ·23,5

1,9 ·23,5

4,8

3,2

0,374

108

221

44

0,8

0,934

113

0

2 ·23,5

2,05 ·23,5

5,4

3,6

0,337

98

234

47

0,9

0,925

112

2,1 ·23,5

2,15 ·23,5 ×

6

4

0,306

89

246

49

1

0,916

111

12,5

2,2 ·23,5

2,3 ·23,5

6,6

4,4

0,208

81

259

52

1,1

0,906

110

2,4 ·23,5

2,45 ·23,5

7,2

4,8

0,258

75

271

54

1,2

0,897

109

2,5 ·23,5

2,55 ·23,5

7,8

5,2

0,239

69

284

57

1,3

0,887

107

2,6 ·23,5

2 ,65 ·23,5

8,4

5,6

0,223

65

297

59

1,4

0,878

106

2,7 ·23,5

2,75 ·23,5

9

6

0,208

60

310

62

1,5

0,868

105

2,8 ·23,5


Пример 2. Рассчитать осадку ленточного фундамента промышленного здания при следующих данных.

Инженерно-геологические условия строительной площадки те же, что и в примере 1.

Ширина фундамента b=3 м, глубина заложения d =6 м. Под здание отрывается общий котлован прямоугольной формы длиной L =144 м, шириной В=24 м и глубиной D=6 м.

Расчетная нагрузка на основание с учетом веса фундамента N =870 кН/м.

Определяем расчетное сопротивление (см. пример 2) основания с учетом указаний п. 2.174(2.41)

кПа.

Среднее давление на грунт под подошвой фундамента

кПа<кПа.

Результаты дальнейших вычислений сводим в табл. 66. Разбиваем толщу основания на «элементарные» слои толщиной м. Вычисляем значения . Определяем значения коэффициента  на границах слоев по вертикали с учетом полученных . Вычисляем на границах слоев ве­ртикальные напряжения от внешней нагрузки  и собственного ве­са грунта . Вычисляем  по соотношению . Определяем значения коэффициента  на границах «элементарных» слоев с учетом полученных  и  и производя линейную интерполяцию в пределах значений - 0 ¸0,5; 0,5 ¸1,0; 1,0 ¸2,0.

Вычисляем на границах «элементарных» слоев значения вертикальных напряжений  и . Вычисляем модули дефо­рмаций  и  для верхнего и нижнего слоев грунта аналогично расс­мотренному в примере 1 (табл. 2.66).

=0,8 ·60[(169 +69)/2 +163 +136 +101 +69]/9800 + 0,8/60[(121 +120)/2/1,05 +(120 +119)/2 ·1,15 +(119 +118)/2 ·1 ,28 +(118 + 117)/2 ´ ´ 1,42]/19600 +0,8 ·60[(69 +0)/2 +44 +23 +8]/12500 +0,8 ·60[(117 +116)/2 ·1,55 + +(116 +115)/2 ·1,65 +(115 +114)/2 ·1,75 +(114 +113)/2 ·1 ,19 + (113 +98)/2 ·2,05 +(98 +89)/2 ·2,15 +(89 +81)/2 ·2,3 +(81 +75)/2 ·2,45 +(75 +69)/2 ·2,55 +(69 +65)/2 ·2 ,65 +(65 +60)/2 ·2,75]/23500=2,9 +0,9 +0,4 +1=5,2 см.

Определение крена фундамента

2.233(2.50). Крен отдельных фундаментов или сооружений в целом до­лжен вычисляться с учетом момента в уровне подошвы фундамента, влия­ния соседних фундаментов, нагрузок на прилегающие площади и неравно­мерности сжимаемости основания.

При определении крена фундаментов , кроме того , как правило необходимо учитывать заглубление фундамента , жесткость надфундаментной ко­нструкции , а также возможность увеличения эксцентриситета нагрузки из-за наклона фундамента (сооружения).

2.234(9 прил. 2). Крен фундамента i при действии внецентренной нагрузки определяется по формуле

                                (78(10 прил. 2))

где и- соответственно модуль деформации и коэффициент Пуассона грунта основания [значение  принимается по п. 2.235 (10 прил. 2)] ; в случае неоднородного основания значения и принимаются средними в пределах сжимаемой толщи по указа­ниям п. 2.236 (11 прил. 2) ;

- коэффициент , принимаемый по табл. 67 (табл. 5 прил. 2) ;

N - вертикальная составляющая равнодействующей всех нагрузок на фундамент в уровне его подошвы ;

e - эксцентриситет ;

a - диаметр круглого или сторона прямоугольного фундамента , в направлении которой действует момент ; для фундамента с подошвой в форме правильного многоугольника площадью А принимается ;

- коэффициент , учитываемый при расчете крена фундаментов по схеме линейно деформируемого слоя [п. 2.173(2.40б)] при а ³10 м и Е ³10 МПа (100 кгс/см2) и принимаемый по табл. 58 (табл. 3 прил. 2).

Примечание. При расчете крена фундаментов шириной b <10 м принимается , при b ³10 м , где  и - соответственно допол­нительное и полное давление на основание [см. п. 2.213 (2 прил. 2)] , А - площадь подошвы фундамента.

2.235(10 прил. 2). Коэффициент Пуассона  принимается равным : для крупнообломочных грунтов - 0 ,27 ; песков и супесей - 0 ,30 ; суглинков - 0 ,35 , глин - 0 ,42.

2.236(11 прил. 2). Среднее (в пределах сжимаемой толщи  или толщины слоя ) значения модуля деформации и коэффициента Пуассона основания (и определяются по формулам

                                                (79(11 прил. 2))

                                                (80(12 прил. 2))

где - площадь эпюры вертикальных напряжений от единичного давления под подошвой фундамента в пределах i -г o слоя грунта; для схемы полупространства допускается принимать  [см. п. 2.212 (1 прил. 2)], для схемы слоя -  [см. п. 2.219 (7 прил. 2)];

- соответственно модуль деформации, коэффициент Пуассона и толщина 1-го слоя грунта;

Н - расчетная толщина слоя, определяемая по п. 2.220 (8 прил. 2);

n - число слоев, отличающихся значениями Е и v в пределах сжимаемой толщи  или толщины слоя Н.


Таблица 67 (5 прил. 2)

Коэффициент

Форма фундамента и

Коэффициент при , равном

направление действия момента

0,5

1

1,5

2

3

4

5

¥

Прямоугольный с моментом вдоль большей стороны

1

1,2

1,5

2

3

5

10

0,28

0,29

0,31

0,32

0,33

0,34

0,35

0,41

0,44

0,48

0,52

0,55

0,60

0,63

0,46

0,51

0,57

0,64

0,73

0,80

0,85

0,48

0,54

0,62

0,72

0,83

0,94

1,04

0,50

0,57

0,66

0,78

0,95

1,12

1,31

0,50

0,57

0,66

0,81

1,01

1,24

1,45

0,50

0,57

0,68

0,82

1,04

1,31

1,56

0,50

0,57

0,68

0,82

1,17

1,42

2,00

Прямоугольный с моментом вдоль меньшей стороны

1

1,2

1,5

2

3

5

10

0,28

0,24

0,19

0,15

0,10

0,06

0,03

0,41

0,35

0,28

0,22

0,15

0,09

0,05

0,46

0,39

0,32

0,25

0,17

0,10

0,06

0,48

0,41

0,34

0,27

0,18

0,11

0,06

0,50

0,43

0,35

0,28

0,19

0,12

0,06

0,50

0,43

0,36

0,28

0,20

0,12

0,06

0,50

0,43

0,36

0,28

0,20

0,12

0,06

0,50

0,43

0,36

0,28

0,20

0,12

0,07

Круглый

-

0,43

0,63

0,71

0,74

0,75

0,75

0,75

0,75

Примечание. При использовании расчетной схемы основания в виде линейно деформируемого полупространства коэффициент  принимается по графе, соответствующей .


2.237. Крен фундаментов, вызванный влиянием других фундаментов, нагрузок на прилегающие площади, а также неоднородностью грунтов ос ­нования в плане и по глубине , определяется как отношение разности осадок середин противоположных сторон фундамента к его длине или ши ­рине либо как отношение разности осадок угловых точек фундамента к ра ­сстоянию между ними

                                                                (81)

где и   - осадки середин противоположных сторон или угловых точек фундамента, определяемые по пп. 2.212 (1 прил. 2)—2.225;

L - расстояние между рассматриваемыми точками.

2.238. Крен высоких фундаментов или сооружений в целом (в кото ­рых вертикальная составляющая равнодействующей всех нагрузок прило ­жена на значительной высоте относительно подошвы фундамента) должен определяться с учетом увеличения эксцентриситета нагрузки из-за накло ­на фундамента или сооружения в целом. Для высоких сооружений конеч ­ной жесткости, кроме того, необходимо учитывать увеличение эксцентри ­ситета вертикальной нагрузки за счет податливости надфундаментной кон ­струкции.

2.239. Крен высоких жестких фундаментов (сооружений) на однородном основании in определяется по формуле

                                                                (82)

где i - крен низкого фундамента или сооружения (т. е. такого фундаме­нта, вертикальную составляющую нагрузки N на который можно считать приложенной в уровне его подошвы), определяемый по п. 2.234 (9 прил. 2) с учетом принятой расчетной схемы основания, его сжимаемости, формы и размеров фундамента, а также направления действия суммарного изгибающего момента в уро­вне подошвы фундамента М ;

- крен низкого фундамента или сооружения от единичного изгиба­ющего момента;

N - вертикальная составляющая всей нагрузки, действующей на фундамент;

h* - высота от подошвы фундамента до точки приложения нагрузки N.

2.240. Крен высоких жестких фундаментов или сооружений на неодно­родном основании определяется по формуле

                                                                (83)

где - крен фундамента или сооружения вследствие неоднородности основания, определяемый по п. 2.237.

Рис. 21. Геологический разрез (а) и план фундаментной плиты (б) к примеру расчета деформаций основания

1 - песок средней крупности; 2 - суглинок; 3 - моренный суглинок;

4 - песок мелкий

Пример. Требуется рассчитать осадку и крен фундаментной плиты силосного корпуса, состоящего из четырех сблокированных железобетонных банок.

Инженерно-геологический разрез и план фундаментной плиты показаны на рис. 21, физико-механические характеристики грунтов, полученные в результате изысканий, приведены в табл. 68.


Таблица 68

Номер слоя и

Толщина

Характеристики грунтов

наименование грунта

слоя , м

 кН /м3

 кПа

 град

 МПа

1. Песок мелкий

3,5-4,5

18,7

0,7

0,75

-

2

30

22

0,3

2. Суглинок мягкопластичный

1-3,5

19,6

0,7

0,89

0,6

21

18

15

0,35

3. Суглинок моренный

8,5-10

20,7

0,55

0,9

0,4

30

22

40

0,35

4. Песок пылеватый

Не менее 2

19,9

0,56

0,8

-

6

34

28

0,3


Расчетные нагрузки на основание (для расчета его по деформациям): постоянная от собственного веса всего сооружения, включая фундаментную плиту, G =44,2 MH (4420 т c), временная от загрузки одной силосной банки MH (2700 т c), момент от ветровой нагрузки  МН ·м (4600 тс ·м).

Толщина фундаментной плиты 1,2 м, глубина ее заложения  м, размеры в плане 26 ´26 м, толщина слоя грунта обратной засыпки (сверху плиты)  м.

Среднее давление на основание при полной загрузке силоса о учетом веса грунта обратной засыпки

кгс/см2).

Для определения расчетного сопротивления грунта основания предварительно определяем толщину зоны, в пределах которой согласно п. 2.177 необходимо производить осреднение прочностных характеристик

м

Это несколько больше средней суммарной толщины слоев 1 и 2 (6,25 м), но меньше суммарной толщины этих слоев под западным краем плиты (7 м). Поэтому для осреднения характеристик принимаем толщину слоя 1 м и толщину слоя 2 м.

По формуле (35) находим:

°;

кПа (0,09 кгс/см2);

кН/м 3 (1,9 тс/м 3).

По табл. 44 (4) при °  по табл. 43(3) имеем для слоя 1 , для слоя 2  и . В соответствии с п. 2.177 производим осреднение указанных коэффициентов аналогично тому, как это сделано в отношении  и :

;

.

Вычисляем значение коэффициента  по указаниям п. 2.174 (2.41) .

Поскольку подвал в данном сооружении отсутствует (), формула (33(7)) принимает вид

.

При k= 1

R=1,22 ·1,18(0,78 ·26 ·19 ·0,51 +4,11 ·2,5 ·18,7 +6,67 ·9)=1,44(196 +192 +60) »645 кПа (6,45 кгс/см2) > р=250 кПа (2,5 кгс/см2).

Давление под краем фундаментной плиты при загружении двух силосных банок

= 18,7 ·1,3 +(44200 +2 ·27000)/2б2 + +(2 ·27000 ·6 ·6)/262 +46 000 ·6/263=24+ 145 +111 +16 »300 кПа (3 кгс/см2) < 1,2 R= = 1,2 ·645=774 кПа (774 кгс/см2),

т. е. требование п. 2.206 (2.49) удовлетворяется.

В соответствии с п. 2.204 (2.48) проверяем давление на кровлю слоя 2, расположенного на глубине z=4 м от подошвы фундамента. По табл. 55 (1 прил. 2) при  и  находим .

Вертикальные напряжения в грунте на глубине 2=4 м составляют:

от внешней нагрузки кПа (2,38 кгс/см2);

от собственного веса грунта кПа (1,22 кгс/см2);

суммарное вертикальное напряжение  360 кПа (3,6 кгс/см2).

По формуле (47(10)) определяем ширину условного фундамента на кровле слоя 2

м.

По табл. 44(4) при ° находим ; по табл. 43(3) и. Тогда R=1,1 ·1/1)(0 ,43 ·26 ·19,6 ·0,51 +2,73 ´ ´6,5 ·18,7 +5,31 ·21)=1,1 ·(112 +332 +112)=1,1 ·556=612 кПа (6,12 кгс/см 2 >= =360 кПа (3,6 кгс/см2), т. е. условие (46(9)) удовлетворяется.

Поскольку ширина фундаментной плиты b>10 м и основание сложено грунтами с модулем деформации E >10 МПа (100 кгс/см 3), в соответствии с п. 2.174 (2.40) для расчета деформаций основания используем расчетную схему линейно деформируемого слоя.

Толщину линейно деформируемого слоя Н определяем по п. 2.220 (8 пр bл. 2). При давлении p=250 кПа коэффициент . Учитывая, что основание неоднородно, по формуле (65(8 прил. 2)) получим:

м;

м.

Суммарная толщина слоев пылевато-глинистых грунтов в пределах тол­щи, равной , составляет м.

Тогда значение Н по формуле (66(9 прил. 2)) будет равно:

м.

Таблица 69

Номер слоя грунта

Точка

, м

A

3,5

0,27

0,068

1

B

4,5

0.35

0,088

C

4,0

0,31

0,078

A

7,0

0,54

0,135

2

B

5,5

0,42

0,105

C

6,25

0,48

0,120

A

11

0,85

0,213

3

B

11

0,85

0,213

C

11

0,85

0,213

Для определения средней осадки плиты по формуле (64(7 прил. 2)) пре­дварительно находим коэффициенты .

По табл. 57 (табл. 2 прил. 2) при  коэффициент ; по табл. 58 (табл. 3 прил. 2) при b=26 м и E >10 МПа (100 кгс/см2) коэффициент .

Коэффициенты  определяем по табл. 58 (табл. 4 прил. 2) при , выполняя интерполяцию в зависимости от значений . Результаты вычислений приведены в табл. 69, в которой значения  и соо­тветствующие им значения  и  относятся к вертикалям, проходящим через центр фундамента (точка С) и середины западной и восточной сторон плиты (точки А и В).

Средняя осадка плиты по формуле (64(7 прил. 2)) при давлении р=250 кПа=0,25 МПа (2,5 кгс/см2) равна s =(0,25 ·26 ·1,4/1,5)[0,078/ /22 +(0,120-0,078)/ /15 +(0,213-0,120)/40] = 6,07 ·0,00867=0,053 м =5,3 см, что существенно мень ­ше предельного значения средней осадки по табл. 72 (прил. 4), равной = = 40 см.

Для определения крепа плиты в соответствии с п. 2.239 необходимо ра­ссматривать силосный корпус в целом как сооружение с высоко располо­женным центром тяжести и учитывать увеличение эксцентриситета верти­кальной нагрузки из-за наклона сооружения. Поскольку силосный корпус является жестким сооружением, его крен определяем по формуле (78(10 прил. 2)).

Предварительно вычисляем средние (в пределах слоя толщиной H=11 м) значения модуля деформации и коэффициента Пуассона грунта основания.

Принимая во внимание , что , а значение  уже вычислено при определении средней осадки (эта сумма равна 0,00867 МПа-1), по формуле (79(11 прил. 2)) получаем =0,213/ /0,00867=24,6 МПа (246 кгс/см2).

По формуле (80(12 прил. 2)) = (0,3 ·4 +0,35 ·7)/11=0,33.

Вычисляем крен фундамента, считая его низким, от внецентренной ве ­ртикальной нагрузки (заполнения двух силосных банок) и ветровой нагру ­зки по формуле (78(10 прил. 2)). Коэффициент  принимаем по табл. 67 (табл. 5 прил. 2); при  и  и =(1 -0,332)0,37(2 ·27 ·6 + +46)/(24,6 ·133)=6,110-6 ·370 =0,0023 (здесь попутно вычислено значение = =6,1 ·10-6, которое потребуется в дальнейших вычислениях).

Крен фундамента, вызванный неоднородностью основания, определяем по п. 2.237 как отношение разности осадок противоположных сторон фундамента к его ширине. Указанные осадки вычисляем в соответствии с требованиями п. 2.219 (7 прил. 2).

Определяем средние значения модуля деформации грунта для вертика ­лей, проходящих через точки А и В фундаментной плиты, по формуле (79) (11 прил. 2), пользуясь вычисленными ранее значениями  (см. табл. 69),

=0,213/[0,068/22 +(0,135-0,068)/15 +(0,213- 0,135)/40]=22,4 МПа (224 кгс/см2);

=0,213/[0,088/22 +(0,105-0,088)/15 +(0,213- 0,105)/40]=27,2 МПа (272 кгс/см2).

Поскольку силосный корпус - сооружение жесткое, осадки его краев определяем по формуле (64) (7 прил. 2), которую можно записать в виде

Тогда осадки точек А и В будут равны:

=0,25 ·26 ·1,4 ·0,213/(1,5 ·22,4) =0,058 м=5,8 см;

=0,25 ·26 ·1,4 ·0,213/(1.5 ·27,2) =0,048 м=4,8 см.

Крен фундаментной плиты, вызванный неоднородностью основания, определяем по формуле (81) = (0,058—0,048)/26 =0,0004.

Расстояние h* от подошвы фундамента до точки приложения равноде ­йствующей вертикальных нагрузок, определенное как отношение статического момента этих нагрузок относительно подошвы к их сумме, равно 22,5 м.

Суммарная вертикальная нагрузка на основание N при заполнении двух силосных банок равна:

= 44,2 +2.27 +0,0187 ·1,3 ·262 =114,6 МН (11460 тc).

Рис. 22. Схема к определению крена внецентренно загруженного заглубленного фундамента с учетом бокового отпора грунта

Крен силосного корпуса с учетом внецентренного его загружения, неоднородности основания и изменения эксцентриситета нагрузки при нак­лоне сооружения, определяемый по формуле (83), равен:

= (0,0023 +0,0004)/(1-6,1 ·10-6 ·114,6 ·22,5) =0,0027/0,984=0,00274, что меньше предельного значения крена для рассматриваемого сооружения по табл. 72 (прил. 4) =0,004.

2.241. Крен фундамента, загруженного внецентренной нагрузкой, с учетом бокового отпора грунта, расположенного выше подошвы, при глубине заложения фундамента 5 м и более рекомендуется определять с использованием расчетной схемы (рис. 22), характеризуемой коэффицие­нтами: неравномерного сжатия в вертикальном направлении под подошвой фундамента , неравномерного сжатия в горизонтальном направлении  и сдвига в плоскости подошвы .

Коэффициент , МПа/м, определяется по формуле

                                                                (84)

где М - момент, действующий на уровне верхнего обреза фундамента, МН ·м;

- коэффициент, зависящий от относительного заглубления фундамента  è принимаемый равным  при  и  при ;

i - крен фундамента без учета его заглубления, определяемый по формуле (78.(10 прил. 2));

I - момент инерции подошвы фундамента, м4;

Таблица 70

1

0,98

0,96

0,94

0,92

0,90