В каких случаях основания рассчитывают по деформациям

подскажите — нужен ли расчет основания по деформациям?

Господа! Я тоже столкнулся с этой промлемкой. И не могу найти внятного ответа. Умом-то я понимаю, что не надо считать по деформациям, но где это написано?

Уважаемый Doka дал, конечно, очень ценный совет смотреть п.2.1 (и далее) СНиП «Основани зданий и сооружений», но хотелось бы поподробнее.

В п. 2.2 сказано:
«Основания рассчитываются по деформациям во всех случаях и по несущей способности — в случаях, указанных в п. 2.3.»

В 2.56:
2.56. Расчет деформаций основания допускается не выполнять, если среднее давление под фундаментами проектируемого сооружения не превышает расчетного сопротивления грунтов основания (пп. 2.41-2.48) и выполняется одно из следующих условий:
а) степень изменчивости сжимаемости основания меньше предельной по п. 2.54, а;
б) инженерно-геологические условия площадки строительства соответствуют области применения типового проекта (см. п. 2.54, в);
в) грунтовые условия площадки строительства сооружений, перечисленных в табл. 6, относятся к одному из вариантов, указанных в этой таблице. (Табл.6)

В таблице 6 скальных грунтов нет.

Т.е по СНиПу выходит, что надо? Так что ли?
Но с другой стороны: как мне их считать по деформации, если у меня в геологии для скальных грунтов даны только плотность и предел прочности на одноосное сжатие.

__________________
Автырь благодарит редактыря и корректыря за предоставленный ему шанец!
Последний раз редактировалось Kraggash, 25.09.2010 в 23:22 .

4.2. Расчет оснований по деформациям (вторая группа предельных состояний)

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.

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 химичес­ких 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, пониже­нием 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 перемеще­ниями поверхности при оседаниях, просадках грунтов от собственного ве­са и т. п.

Деформации основания в зависимости от причин возникновения подразделяются на два вида:

• первый — деформации от внешней нагрузки на основание (осадки, про­садки, 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 ве­са, подъемы и т. п.).

Деформации основания первого вида при прочих равных условиях вызывают тем большие усилия в конструкциях сооружения, чем бо­льше сжимаемость грунтов, при деформациях второго вида — усилия уме­ньшаются с увеличением сжимаемости грунтов. Для конструкций сооружений наиболее опасны неравномер­ные деформации основания. Расчет оснований по деформациям должен производить­ся из условия совместной работы сооружения и основания. Совместная деформация основания и сооружения может характеризоваться:

• абсолютной осадкой основания S отдельного фундамента;
• средней осадкой основания сооружения ;
• относительной неравномерностью осадок двух фундаментов ΔS/L;
• креном фундамента (сооружения) i;
• относительным прогибом или выгибом f/L
• кривизной изгибаемого участка сооружения ρ;
• относительным углом закручивания сооружения θ;
• горизонтальным перемещением фундамента .(сооружения) u.

Абсолютная осадка основания отдельного фундамента S определяется как среднее вертикальное перемещение фундамента от нагрузки, передаваемой на основание, или других причин (например, обводнения, просадки грунтов основания). Значения осадки используются для вычисления средней осадки основания сооружения, а также для оцен­ки неравномерности деформаций оснований фундаментов и связанных с ними конструкций. Средняя осадка основания сооружения — равномерная состав­ляющая обшей, как правило, неравномерной осадки. 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 (7) где — абсолютная осадкаi—го фундамента с площадью A_i;. Относительная неравномерность осадок ΔS/L двух фундаментов представляет собой разность абсолютных осадок двух фундаментов, отне­сенную к расстоянию между ними. Крен фундамента или сооружения в целом i — разность осадок крайних точек фундамента или сооружения в целом, отнесенная к ширине или длине фундамента (сооружения). При такой деформации, характерной для жестких фундаментов и сооружений осадки основания в любом направлении изменяются по линейному закону. Относительный прогиб или выгиб f/L— отношение стрелы проги­ба или выгиба к длине однозначно изгибаемого участка сооружения. Кривизна изгибаемого участка сооружения ρ — величина, обрат­ная радиусу искривления, наиболее полно характеризует напряженно-де­формированное состояние относительно жестких протяженных сооружений. Относительный угол закручивания сооружения θ характеризует пространственную работу конструкций сооружения. Горизонтальное перемещение фундамента или сооружения в целом и как правило, следует учитывать при действии горизонтальных нагрузок. Возможна сложная деформация сооружения вследствие неравномерных осадок основания. В этом случае она может быть разложена на отдельные составляющие. Расчет оснований по деформациям производится исходя из условия (8) где S — совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом; S_u — предельное значение совместной деформации основания и сооружения, приведенное в приложении В. Расчет деформаций основания следует выполнять приме­няя расчетную схему основания в виде:

• линейно деформируемого полупространства с условным огра­ничени­ем глубины сжимаемой толщи;
• линейно деформируемого слоя, если:

а) в пределах сжимаемой толщи основания H_c определенной как для линейно деформируемого полупространства, залегает слой грунта с моду­лем деформации МПа и толщинойh₁, удовлетворяющей условию (9) где E₂— модуль деформации грунта, подстилающего слой грунта с модулем деформации E₁ б) ширина (диаметр) фундамента м и модуль деформации грунтов основанияМПа. При расчете деформаций основания с использованием вышеуказанных расчетных схем, среднее давление под подошвой фундамента p не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания R, кПа, определяеого по формуле , (10) где g_с1 и g_с2 — коэффициенты, условий работы, принимаемые по таблице 4 приложения В; k — коэффициент, принимаемый равным: k₁= 1, если прочностные характеристики грунта (j и с) определены непосредственными испытаниями, и k₁ = 1,1, если они приняты по таблицам 5-7 приложения В; М_g , М_q, M_c — коэффициенты, принимаемые по таблице 8 приложения В; k_z — коэффициент, принимаемый равным: при b < 10 м - k_z = 1, при b ³ 10 м — k_z = z0/b + 0,2 (здесь z₀ = 8 м); b — ширина подошвы фундамента, м; g_II — осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м 3 ; g/_II — то же, залегающих выше подошвы; с_II — расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа; d₁ — глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле (11) где h_s — толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м; h_cf — толщина конструкции пола подвала, м; g_cf — расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м 3 ; d_b — глубина подвала — расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной B £ 20 м и глубиной свыше 2 м принимается d_b = 2 м, при ширине подвала B > 20 м — d_b = 0). Предварительные размеры фундаментов назначаются по конструктивным соображениям или исходя из табличных значений расчетного сопротивления грунтов основания R₀ в соответствии с таблицами 9-13 приложения В. Значения R₀в таблицах 8-12 приложения В относятся к фундаментам имеющим ширину b=1,0 м и глубину заложения равную 2,0 м. Значениями R₀ 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. В этом случае расчетное сопротивление грунта основания R₀, кПа определяется по формулам: при d(12) при d > 2 м (13) где b и d — соответственно ширина и глубина заложения проектируемого фундамента, м; — расчетное значение удельного веса грунта, расположенного вы­ше подошвы фундамента, кН/м 3 ; k₁ — коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных круп­нообломочными и песчаными грунтами, кроме пылеватых пес­ков, k₁=0,125, пылеватыми песками, супесями, суглинками и глинами k₁=0,05; k₂ — коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных круп­нообломочными и песчаными грунтами, k₂=0,25, супесями и суглинками k₂=0,20 и глинами k₂=0,15. Пример 4.2 Определение ширины ленточного фундамента по табличным значениям R_o. Глубина заложения фундамента d=1,6 м, его высота h=2 м, нагрузка в уровне верха фундамента F=300 кН. Грунт основания — суг­линок имеет следующие физические характе­ристики: e=0,7; I_L=0,9. Предварительную ширину подошвы фундамента назначаем, пользуясь значением R_o по таблице 11 приложения В. Линейно интерполируя по величине I_L, получим R_o= 250-0,9(250-180) = 190 кПа. Ширину подошвы фундамента определим по формуле (14) где γ_mt — средневзвешенное значение удельного веса фундамента и грунта на обрезах фундамента. Примем значение γ_mt=20кН/м 3 . Тогда ширина будет м. Учтем влияние глубины заложения фундамента и его ширины на величину расчетного сопротивления по формуле (12). Для суглинка кПа. При этом ширина фундамента должна быть принята равной м. Вычислим расчетное сопротивление грунта основания также и по фо­рмуле (10) при b=2,14 м, учитывая, что при дополнительных изыскани­ях получены значения прочностных характеристик грунта φ_II = 22° и c_II = 14 кПа. Коэффициенты условий работы грунтового основания γ_c1 и условий работы здания или сооружения с основанием γ_c2примем по таблице 4 приложения В, в которой для основания, сложенного суглинками при консистенции I_L>0,5 эти коэффициенты равны 1,1 и 1. Коэффициент k=1, так как использованы характеристики грунтов, полученные в результате испытаний. По таблице 8 приложения В для φ=22° имеем . Тогда расчетное сопротивление грунта основания для бесподвального здания кПа. Ширина фундамента по формуле (14) м. Давление по подошве фундамента кПа. При несовпадении расчетной ширины с шириной плиты проектируются прерывистые фундаменты.Расчетное сопротивление грунтов основания R при прерывистых фундаментах определяется как для сплошных ленточных фундаментов с повышением значения R коэффициентом k_d, принимаем по таблице 14 приложения В. 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 I_L>0,5.

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.

Пример 4.3 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/м 3 ; кПа; кПа; °. Нагрузка на уровне верха фундамента N=856 кН/м. Предварительные размеры подошвы фундамента Определим расчетное сопротивление грунта основания: Ширина фундамента Здесь N₁ — 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. (). В этом случае расход бетона составляет 31,75 м 3 , 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 4.4 Рассчитать фундамент под стену длиной 40 м того же здания по оси Б. Нагрузка на уровне верха фундамента N=410 кН/м. Расчетное сопротивление грунта основания R=222 кПа. Расчетная ширина фундамента Среднее давлениер=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 k_d’=1,13 (табл. 15 приложения Б), а коэффициент k_d=1,3 (табл. 14 приложения В). Количество плит прямоугольной формы определяем по наименьшему из этих коэффициентов. Площадь ленточного фундамента А =2,25-40=90 м 2 . Суммарная площадь прямоугольных плит в прерывистом фундаменте А_В=2,25·40=90м 2 . Количество плит в прерывистом фундаменте (15) (площадь плиты Л;=2,4-1,18=2,83 м 2 ). Расстояние между плитами (16) 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 м 3 , металла — 0,72 т. Заменяем плиты прямоугольные плитами с угловыми вырезами марки ФК-24.12. Площадь плит с вырезами составляет 2,496 м 2 . Фактический коэффициент превышения расчетного сопротивления основания для плит составляет R_d=1,14, т.е. меньше допустимого. Фактическое давление по подошве прерывистого фундамента из плит с вырезами 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 м 3 , 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 4.5 Исходные данные те же, что в предыдущем примере, 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 b_c=2,25 м. Применяем сплошные плиты прямоугольной формы шириной 2,4 м. Расстояние между плитами определим по формуле (17) где b_t и l — ширина и длина типовой плиты; b_с — расчетная ширина ленточного фундамента. м. Количество плит в прерывистом фундаменте определяется по формуле (18) Площадь прерывистого фундамента Среднее давление по подошве плит Принимаем прямоугольные плиты марки ФЛ-24.12-2. Расход бетона на фундамент составляет 36,4 м 3 , металла 0,83 т. Взамен сплошных плит можно применить плиты с вырезами марки ФК-24.12-25В*. В этом случае расход бетона 34 м 3 , металла 0,73 т, что меньше, чем при сплошных соответственно на 7 и 12 %. Расчетное сопротивление грунта основания R, может быть повышено на 20 %, если расчетные деформации основания (при давлении, равном R) не превосходят 40 % предельных значений. При этом повышенное давление не должно вызывать деформации основания свыше 50 % предельных и превышать значения давления из условия расчета оснований по несущей способности. Пример 4.6 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 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 d=1,7 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 h=0,3 м, а толщина бетонного пола по­двала h_sf=0,2 м. Удельный вес материала пола подвала γ_cf=23 кН/м 3 . 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: b=1,2 м. В этом случае дополнительная нагрузка от веса фундамента и грунта по нижнему его обрезу (при усредненном удельном весе бетона и грунта γ_mt=20 кН/м 3 ) составит: Δf=dbγ_mt=1,7·1,2·20=40,8 кН/м 3 . Полная на­грузка равна: f=350+40,8=390,8кН/м, а давление по подошве фунда­мента 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 16 кН/м 3 . Уровень подземных вод расположен ниже подошвы фундамента на 8 м. По табл. 5 приложения Б нормативные значения характеристик грунта равны: кПа;кПа. Удельный вес песка ниже подошвы фундамента кН/м 3 и выше подошвы кН/м 3 . 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 (10) вводится коэффициент k=1,1. Для определения расчетного сопротивления по формуле (10) установим в зависимости от указанных выше инженерно-геологических и конструктивных данных коэффициенты, входящие в нее. Коэффициенты γ_c1 и γ_c2 принимаем по таблице 4 приложения В; k — по указаниям к формуле (10); — по таблице 8. Для мелкого песка (не насыще­нного водой)γ_c1=1,3. Для зданий жесткой конструктивной схемы при относительной его длине 1,5 коэффициент γ_c2=1,3. Поскольку значения прочностных характеристик грунта взяты из таблиц нормативные, то коэффициент k =1,1. Для ° имеем . Определим приведенную глубину заложения фундамента от пола подвала по формуле (11) м. Расчетное сопротивление основания 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: R’=1,2·340=410 кПа. Тогда уточненная ширина фундамента равна При такой ширине фундамента расчетное сопротивление грунта основания равно: кПа. В данном случае фактическое давление по подошве фундамента, равно р’ =R‘=410 кПа и превышает расчетное сопротивление основания R«, определенное при ширине фундамента b’=0,95м на 3 %, что допустимо. 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 назначаться такими, чтобы обеспечить условие (19) где и— вертикальные напряжения в грунте на глубинеz от подош­вы фундамента соответственно дополнительное от нагруз­ки на фундамент и от собственного веса грунта, кПа; R_z — расчетное сопротивление грунта пониженной прочности на глубине z, вычисленное для условного фундамента шириной b_z, м, равной: , (20) где A_z = N/s_zp; a = (l — b)/2, (21) здесь N — вертикальная нагрузка на основание от фундамента; l и b — соответственно длина и ширина фундамента. Рис. 3. Схема для проверки расчетного сопротивления по подстилающему слою грунта: 1 — грунт верхнего слоя: 2 — грунт подстилающего слоя Пример 4.7 Определение размеров фундамента при проверке по подстилающему слою грунта меньшей прочности, чем прочность грунта вышележащих слоев. Грунтовые условия представлены следующими напластованиями: с поверхности до глубины 3,8 м залегают крупные пески с характеристиками: °,кН/м 3 и кПа. Пески подстилаются суглинками, имеющими характеристики:°,кПа,кН/м 3 и кПа. Характеристики грунтов приняты по результатам испытаний. Здание с гибкой конструктивной схемой. Нагруз­ка на фундаменткН. Эксцентриситет нагрузкиe=0,1 м. Глуби­на заложения фундамента – 2 м. Фундамент принимаем квадратный со стороной b=3 м. Вычислим расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента. Коэффициенты условий работы грунтового основания: γ_c1=1,4 и γ_c2=1. Коэффициент k=1. Для ° по табл. 8 приложения Б находим, расчетное сопротивление основания Давление по подошве фундамента 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 s~5см, что меньше предельно допустимой. Осуществляем проверку по подстилающему слою, расположенно­му на глубине z=1,8 м ниже подошвы фундамента. Дополнительное давление на основание на глубине 2м . Дополнительное напряжение на глубине z равно: Определим ширину условного фундамента, для этого вначале определим А_zТогда Для условного фундамента на глубине  т. е. на кровле подстила­ющего слоя с характеристиками, приведенными выше, определим расчетное сопро­тивление при значениях ; ; и коэффициентах . Сравнение фактически действующего давления с R_z 350+68=418>230 кПа, т.е. условие (19) не выполнено, и необхо­димо увеличивать размеры фундамента. Увеличиваем площадь фундамента примерно пропорционально отно­шению действующего напряжения к расчетному сопротивлению Размер стороны нового фундамента принимаем размеры 44 м. Давление по подошве фундамента равно: В этом случаеа значениена глубине 1,8 м прииВеличина  равна: а ширина условного фундамента Расчетное сопротивление основания грунта подстилающего слоя Суммарное давление на глубине z равно: т.е. условие (19) вновь не выполнено. Увеличиваем размеры фундамента до таких значений, чтобы условие (19) выполнилось. При этом допустимо отклонение в пределах 2 %. 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 1,2R и в угловой точке — 1,5R (здесь R — расчетное сопротивление грунта основания). 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. 4). Рис. 4. Эпюры давлений по подошве фундаментов при центральной и внецентренной нагрузках а-г— при отсутствии нагрузок на полы;д-з— при сплошной равномерно распределенной нагрузке интенсивностьюq аид—при центральной нагрузке;бие— при эксцентриситете нагрузки;виж — при— гиз— 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 150 кПа 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. Краевые давления определяются по формулам:

• при относительном эксцентриситете 1 /₆.

(22)

• при относительном эксцентриситете 1 /₆.

(23) 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/м 3 ; 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 (24) е — эксцентриситет нагрузки по подошве фундамента, определяемый по формуле (25) При относительном эксцентриситете 1 /₃₀ краевые давления допускается не определять, поскольку при среднем давлении краевое давление . При наличии моментов, действующих в двух направлениях ипараллельных осямх и у прямоугольного фундамента, величина наибольшего давления в угловой точке определяется по формуле . (26) При наличии на полах сплошной равномерно распределенной нагрузки интенсивностью q краевые и средние эпюры давления по подо­шве следует увеличивать на величину q. Нагрузку на полы промышленных зданий допускается принимать кПа, если в задании на проектирование не оговаривается большее значение этой нагрузки. Если нагрузка на полы расположена лишь с одной стороны фу­ндамента, она учитывается как полосовая. При действии полосовой равномерно распределенной нагрузки интенсивностью q в виде полосы шириной (рис. 5) 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. 16 приложения В в зависи­мости от отношенийи в которых z и у — координаты точек, расположенных по вертикали, проходящей через рассматриваемую точку на по­дошве фундамента. Рис. 5. 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 Пример 4.8 Определение давлений по подошве фундаментов от полосовой нагрузки на полах (см. рис. 5). 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 b₀=4 м. Полоса удалена от оси фундамента на L=3 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 k_q, найденный по табл. 16 приложения В. Подсчет приведен в таблице 1. Таблица 1

№ 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

5.5.1. Общие положения

Целью расчета оснований по деформациям является ограничение абсолютных и (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 конструкций проверена расчетом, учитывающим усилия, которые возникают при взаимодействии сооружения с основанием.

Деформации основания могут быть следующими:

• – осадки-деформации, происходящие в результате уплотнения грунта под воздействием внешних нагрузок (и в отдельных случаях собственного веса грунта) и 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 дополнительно с ними действующих факторов, таких как замачивание просадочного грунта, оттаивание ледовых прослоек в замерзающем грунте и т.п.;
• – подъемы и осадки — деформации, связанные с изменением объема некоторых грунтов при увеличении их влажности или воздействии химических веществ (набухание и усадка) и при замерзании воды в порах грунта (морозное пучение и оттаивание грунта);
• – оседания — деформации земной поверхности, вызываемые разработкой полезных ископаемых, изменением гидрогеологических условий 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 перемещениями поверхности при оседаниях, просадках грунтов от собственного веса и т.п.

Деформации основания в зависимости от причин их возникновения подразделяются на два вида:

• первый — деформации от внешней нагрузки на основание (осадки, просадки, 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 веса).

При проектировании следует учитывать, что деформации основания первого вида вызывают тем большие усилия в конструкциях сооружения, чем больше сжимаемость грунтов основания; при деформациях второго вида с увеличением сжимаемости грунтов основания усилия снижаются.

Наиболее опасны для конструкций сооружения неравномерные деформации основания, главными причинами возникновения которых для первого вида являются:

• – неравномерная сжимаемость грунтов из-за их неоднородности, выклинивания и непараллельности залегания отдельных слоев, наличия линз, прослоев и других включений, неравномерного уплотнения грунтов, в том числе искусственных подушек и т.п.;
• – различие в осадках основания в пределах и за пределами площадки загружения (особенно часто это происходит с основаниями, сложенными сильносжимаемыми грунтами, чем и объясняются многие случаи повреждений существующих зданий при возведении вблизи 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 па 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.

Основные причины возникновения неравномерных деформаций оснований для второго вида — это повышение влажности грунтов в грунтовых условиях II типа по просадочности, наличие подземных горных выработок, изменение температурно-влажностного режима некоторых грунтов (например, набухающих), изменение гидрогеологических условий площадки, влияние динамических воздействий, например от городского транспорта и т.д.

Таким образом, среди причин, вызывающих неравномерные деформации основания, которые необходимо учитывать при проектировании, имеются не только инженерно-геологические и гидрогеологические факторы, но также конструктивные и технологические особенности проектируемых сооружений, способы производства работ по устройству оснований и фундаментов, особенности эксплуатации сооружений.

Расчет оснований по деформациям, как уже указывалось, должен производиться из условия совместной работы сооружения и основания. Деформации основания допускается определять без учета совместной работы сооружения и основания, т.е. без учета перераспределения нагрузок на основание конструкцией сооружения, в случаях, оговоренных в п. 5.3.

Совместная деформация основания и сооружения может характеризоваться: абсолютной осадкой основания отдельного фундамента s_i , средней осадкой основания сооружения ; относительной неравномерностью осадок Δs/L двух соседних фундаментов, т.е. разностью их вертикальных перемещений, отнесенной к расстоянию между ними (рис. 5.17); креном фундамента или сооружения в целом i — отношением разности осадок крайних точек фундамента к его ширине или длине (рис. 5.18); относительным прогибом или выгибом f/L — отношением стрелы прогиба или выгиба к длине однозначно изгибаемого участка сооружения (рис. 5.19); кривизной изгибаемого участка сооружения ρ = 1/R (см. рис. 5.19); относительным углам закручивания сооружения = Δβ/L (рис. 5.20); горизонтальным перемещением фундамента или сооружения в целом u . Аналогичные характеристики могут устанавливаться также и для просадок грунтов, подъемов их при набухании, оседаний земной поверхности и других деформаций.

Сложная деформация сооружения, возникающая вследствие неравномерных осадок основания, может быть разложена на отдельные составляющие, как это показано на рис. 5.21, где крен сооружения i = (s₆ — s₁)/L .

Исходные данные для расчета по деформации

При проектировании расчет основания здания или сооружения производится с целью нахождения наиболее экономичного решения по выбору размеров фундаментов, удовлетворяющих двум положениям: ограничениям, накладываемым на осадки проектируемого здания или сооружения, и устойчивости основания.

Расчет оснований всех зданий и сооружений производится по второму предельному состоянию (по деформации), если основание сложено несколькими грунтами (породами).

По первому предельному состоянию (по несущей способности, т. е. устойчивости) расчет ведется в случаях, когда:

на основание передаются горизонтальные нагрузки в основном сочетании нагрузок (подпорные стенки и др.);

основания ограничены вниз идущими откосами;

фундаменты работают на выдергивание;

основания сложены скальными породами.

Главной задачей расчета оснований подавляющего большинства зданий и сооружений является проверка выполнения условия, согласно которому деформации, определяемые по расчету, не должны превышать предельных величин, ограниченных для обычных типов зданий нормами. Предельные величины деформаций специальных сооружений, а также зданий с особыми несущими конструкциями назначаются исходя из обеспечения нормальных условий их эксплуатации.

При определении размеров подошвы фундамента по предельной величине осадки или неравномерности осадок приходится вводить второе ограничение, которое вызвано тем, что в настоящее время относительно точно можно определить осадку фундамента, если в большей части объема основания обеспечивается прямая пропорциональность между напряжениями и деформациями.

Давление, при котором развитие зон пластических деформаций достигает глубины, равной четверти ширины подошвы фундамента, называется нормативным давлением на грунт основания Rн. При этом и меньшем давлении деформации основания могут определяться, как для линейно деформируемого тела. Величина R н зависит от ширины подошвы фундамента, глубины его заложения и сопротивления грунта сдвигу.

Для эксцентрично нагруженных фундаментов вводится дополнительное ограничение: величина краевого давления не должна превышать 1,2R H . Увеличение краевого давления на 20% по сравнению с Rн объясняется тем, что это повышенное давление действует в пределах небольшой части подошвы фундамента и, следовательно, незначительно отражается на величине осадки тем более, что под противоположным краем фундамента зона пластических деформаций меньше четверти ширины подошвы или полностью отсутствует.

При малосжимаемых грунтах, а также при сравнительно небольших нагрузках (здания до шести этажей) ограничение величины нормативного давления на грунт часто является решающим. В этом случае величина осадки фундамента по расчету оказывается существенно меньше предельного значения, однако уменьшать размеры подошвы фундамента нельзя, так как при этом резко возрастают зоны пластических деформаций. Поэтому допускаются упрощения расчета: для случаев, если напряжение по подошве фундамента не превосходит величину нормативного давления на грунт.

Еще проще назначаются предварительные размеры фундаментов при основании, сложенном горизонтальными, выдержанными по толщине слоями грунта, и окончательные размеры фундаментов зданий и сооружений III и IY классов. В этом случае допускается определять величину нормативного давления в зависимости только от характера грунта основания.

Таким образом, расчетом естественного основания в общем случае необходимо убедиться в том, что среднее давление по подошве не превосходит нормативное Rн, а краевое давление — 1,2 Rн, деформации основания не превышают предельных величин и основание устойчиво. В отмеченных выше случаях, допускающих упрощения, расчеты деформации и устойчивости основания не производятся.

Обычно придерживаются следующего порядка расчета основания по деформации:

1. Производится подсчет нагрузок, действующих на обрезы фундаментов здания или сооружения.

2. Оцениваются инженерно-геологические условия площадки строительства, устанавливаются необходимые нормативные и расчетные характеристики грунта.

3. Намечаются возможные варианты глубины заложения и типа фундаментов (сплошная плита, ленточный и т. п.).

4. Устанавливается группа фундаментов, при расчете основания которых принимается окончательное решение по выбору типа основания (естественное, искусственное), типа фундамента (отдельный, ленточный, сплошной, свайный и т. п.), глубины их заложения.

В такую группу включают наиболее нагруженные фундаменты и фундаменты, которые могут получить наибольшую неравномерность осадки (прогиб, перекос, крен).

5. Рассчитывается ширина фундамента (сначала наиболее нагруженного) с одновременным определением величины нормативного давления на грунт при этом задаются соотношением сторон подошвы. Размеры подошвы вычисляются в зависимости от величины нормативного давления.

6. Назначаются размеры подошвы фундамента по произведенному расчету с учетом модульной системы конструкций фундаментов.

7. Производится проверка средней величины напряжений по подошве фундамента и величины краевых напряжений (при внецентренном нагружении), затем эти величины сравниваются с нормативным давлением на грунт при данной ширине фундамента.

8. Расчетом определяется осадка фундамента и сравнивается с предельно допустимым значением.

9. В тех случаях, когда найденная осадка больше предельного ее значения, изменяют размеры фундамента (глубину заложения, соотношение сторон и ширину подошвы), добиваясь выполнения условия расчета фундамента по деформации. Если такое решение оказывается нерациональным, принимают другой тип фундаментов или основания и повторно производят расчет.

10. Расчетом определяются осадка и неравномерности осадок фундаментов, при этом учитывается загружение соседних фундаментов и в некоторых случаях соседних площадей (нагрузка на пол по грунту, от подсыпки территории и т. п.).

11. Если найденные значения осадок и их неравномерности окажутся больше предельных величин, то, изменяя намеченное решение, добиваются выполнения условия расчета фундаментов по деформации (см. п. 9).

12. Расчет всех остальных фундаментов здания или сооружения производят в указанной выше последовательности, за исключением пунктов, решение по которым является общим.

В некоторых случаях производят проверку устойчивости оснований (производят расчет по несущей способности).

При расчете основания по деформации и устойчивости сбор нагрузок, действующих в плоскости подошвы фундамента, в общем случае должен производиться в соответствии со статической схемой сооружения. Для упрощения расчета в подавляющем большинстве случаев при составлении такой схемы условно принимают защемление несущих конструкций в плоскости обреза или подошвы фундаментов. Кроме того, считают, что фундаменты, на которые опираются неразрезные конструкции (многопролетные рамы, балки и т. п.), имеют одинаковую осадку.

Первое упрощение обычно приводит к некоторому дополнительному запасу устойчивости основания и уменьшению фактического поворота фундамента, поскольку момент при полной заделке конструкции в фундаменте получается больше, чем при учете упругого поворота за счет деформации грунтов основания.

Второе упрощение основано на том, что группу фундаментов, поддерживающих неразрезную конструкцию, стремятся спроектировать так, чтобы осадка отдельных опор была одинаковой и, во всяком случае, неравномерность осадки основания меньше предельно допустимого значения. Неравномерность осадки грунтов основания отдельных фундаментов, поддерживающих неразрезную конструкцию, приведет к перераспределению давления на них: на фундаменты, получающие меньшую осадку, давление увеличится за счет разгрузки фундаментов, имеющих более податливое основание. Это перераспределение давления наиболее значительно при неразрезных конструкциях, обладающих большой жесткостью.

В конечном итоге за счет совместной работы грунтов основания и неразрезной надземной конструкции происходит выравнивание осадок. Следовательно, уменьшается ожидаемая неравномерность осадок, которая при расчете основания без учета его совместной работы с неразрезными несущими конструкциями не должна превышать предельно допустимого значения.

При предварительных расчетах, когда еще не определены усилия, передаваемые неразрезными конструкциями на фундаменты, допускаются существенные упрощения. В этом случае вертикальные усилия от колонн, стоек рам и стен определяют без учета неразрезности опирающихся на них конструкций. Размеры грузовой площади от перекрытий и покрытий со всех сторон вычисляют исходя из того, что с каждой стороны нагрузка передается с половины пролета; такое упрощение иногда принимают и при окончательном расчете центрально нагруженных фундаментов. Определение момента при указанном упрощении в большинстве случаев недопустимо, поэтому окончательная проверка размеров подошвы фундамента при значительном моменте должна производиться с определением усилий в соответствии со статической схемой сооружения.

Если не учитывать статическую схему сооружения, то вследствие внецентренного приложения нагрузки от перекрытий (рис. 3) момент, передаваемый на фундамент, должен был бы равняться сумме моментов от перекрытий. Это значит, что можно принять расчетную схему, изображенную на рис. 3,б. Но эта схема реальна, если возможна деформация, показанная пунктиром. Поскольку перекрытия исключают горизонтальные перемещения стены, то в качестве расчетной следует принять схему, изображенную на рис. 3, в.

При расчете по этой схеме действующий момент будет много меньше взятого по предыдущей схеме и направлен в противоположную сторону.

Аналогичная картина наблюдается и при определении моментов, передаваемых на фундаменты рамными и другими неразрезными конструкциями.

Рис.3. Расчетная схема для сбора нагрузки от стены многоэтажного здания

а — разрез; б — схема без учета распора от перекрытий; в — схема при учете распора от перекрытий

С целью упрощения допускается определять суммарную нормативную нагрузку на основание по усилиям от расчетных нагрузок из выражения

где N0н—суммарная нормативная нагрузка по обрезу фундамента;

N₀ — суммарная расчетная сжимающая нагрузка по обрезу фундамента;

1,2 — средний коэффициент перегрузки.

Вес фундамента и грунта над его уступами проще вычислять сразу как нормативную нагрузку. При внецентренно нагруженных фундаментах момент от нормативных нагрузок можно также определять путем деления величины момента от расчетных нагрузок, действующего в плоскости подошвы фундамента, на указанный выше средний коэффициент перегрузки.

При определении неравномерности осадки следует с осторожностью относиться к оценке временных нагрузок, которые необходимо учитывать при расчете фундаментов по деформации.

Для наглядности рассмотрим суммарную временную нагрузку на площадки и марши многоэтажного здания. При наличии лифта в жилых зданиях лестница используется в исключительных случаях (при подъеме громоздких вещей, аварии лифта и т. п.). Таким образом, в условиях нормальной эксплуатации марши и площадки лестницы практически не загружены. По расчету суммарная нагрузка на лестницу шестнадцатиэтажного здания достигает 45 т.

Аналогичное положение наблюдается и при проектировании многоэтажных производственных зданий, в которых нагрузка на перекрытия задается для случая наихудшего размещения оборудования и материалов. При расчете фундаментов по деформации на величины полезных нагрузок следует вводить понижающие коэффициенты, сообразуясь с реальными условиями эксплуатации уже построенных сооружений.

Расчет оснований по деформациям производится на основное сочетание нагрузок. В основное сочетание входят постоянные и длительно действующие временные нагрузки, а также одна из возможных кратковременных нагрузок (наиболее существенно влияющая в данном случае на деформацию основания). Слабо фильтрующие глинистые грунты, у которых поры полностью заполнены водой, деформируются во времени очень медленно. Во многих случаях нарастание осадки сооружений за счет развития фильтрационной консолидации и деформаций ползучести протекает в течение многих лет и даже десятилетий. Поэтому кратковременная нагрузка, действующая в течение нескольких минут и даже часов, приводит лишь к небольшой доле деформации, которая могла бы развиться, если бы эта нагрузка была постоянной. Как будет развиваться деформация водонасыщенных глинистых грунтов при многократном приложении кратковременной нагрузки, установить трудно.

К кратковременным нагрузкам на перекрытие относятся: вес людей, мебели, легкого оборудования и снеговые нагрузки.

Некоторая часть их действует в течение нескольких месяцев и даже лет. Есть основание полагать, что под действием таких нагрузок развиваются деформации даже водонасыщенных глинистых грунтов.

Песчаные хорошо фильтрующие грунты, а также неводонасыщенные глинистые грунты деформируются во времени значительно быстрее, поэтому они дают осадку даже при относительно непродолжительном их загружении.

Изложенное заставляет при выборе кратковременных нагрузок, входящих в состав основного сочетания, учитывать характер грунтов в основании. Если грунты способны относительно быстро деформироваться во времени (песок, неводонасыщенный глинистый грунт), то выбирается кратковременная нагрузка, вызывающая развитие либо наибольшей нормативной сжимающей силы, либо наибольшего момента. При наличии в основании водонасыщенных слабофильтрующих грунтов (глина, суглинок) целесообразно брать наибольшую кратковременную нагрузку, которая действует в течение относительно длительного периода времени без перерывов или периодически появляется и исчезает при длительном суммарном периоде времени воздействия этой нагрузки.

Расчет оснований по устойчивости (по несущей способности) производится на основное, дополнительное или особое сочетание расчетных нагрузок. При этом основание рассчитывают исходя из наибольших величин усилий независимо от продолжительности их действия.

Основными характеристиками грунта, входящими в формулы по расчету оснований по деформации, являются модуль деформации, или коэффициент относительной сжимаемости, и коэффициент бокового расширения.

Модуль деформации и коэффициент относительной сжимаемости часто определяют по результатам компрессионных испытаний в одометрах образцов грунта ненарушенной структуры (при этих испытаниях исключается боковое расширение образца). В результате испытания устанавливается зависимость изменения коэффициента пористости грунта от изменения давления и строится компрессионная кривая.

Взвешивающее действие воды учитывают только для слоев грунта современных отложений, которые постоянно находились под его действием. Если же уровень грунтовых вод в предшествующее время (после образования грунта) опускался ниже рассматриваемой глубины, то в период снятия взвешивающего действия воды грунт неизбежно уплотнился под весом вышележащих слоев. В дальнейшем поднятие уровня грунтовых вод и связанное с этим уменьшение давления не приводит к существенному увеличению объема грунта.

Грунты, являясь природными образованиями, обладают существенной неоднородностью даже в пределах отдельного слоя. Из-за этого нельзя ограничиться одним-двумя определениями любой расчетной характеристики. Для получения значения этих характеристик проводят несколько параллельных испытаний (не менее шести) и находят среднеарифметическую их величину. Чем больше количество испытаний, тем в меньшей степени результаты отдельных испытаний отражаются на среднем значении определяемой характеристики.

Результаты, получаемые по компрессионным испытаниям, нельзя считать безупречными. Образцы грунта (монолиты), извлекаемые из скважин, испытывают резкое изменение напряженного состояния, а также некоторое нарушение структуры при отборе, консервации, транспортировке, хранении и при взятии образцов в одометры. В большинстве случаев нарушение структуры глинистых грунтов приводит к увеличению их деформативности. Легче всего нарушается структура слабо уплотненных водонасыщенных глинистых грунтов. В то же время эти грунты обладают свойством в некоторой степени восстанавливать структурные связи. Опыты показывают, что структура в образцах водонасыщенного глинистого грунта, взятых в одометры, постепенно восстанавливается, поэтому образцы водонасыщенного грунта после помещения их в одометры необходимо выдерживать в течение нескольких недель до приложения нагрузки. При глинистых грунтах в твердом и полутвердом состоянии во время всех операций с момента отбора монолита в скважине до взятия его в одометр легче сохранить природную структуру (если, конечно, сохраняется естественная влажность). Любое нарушение структуры образцов грунта, взятых в одометры, приводит к завышению значения коэффициента относительной сжимаемости и занижению модуля деформации.

Существенным недостатком испытания грунта в одометрах являются быстрая загрузка образцов, в то время как грунты в основании испытывают постепенно возрастающие напряжения, под действием которых в процессе уплотнения увеличивается сопротивляемость грунта внешним воздействиям.

Выявить влияние этого фактора на получаемые результаты можно параллельным проведением опытов со ступенчатым загружением образцов по обычной методике и с постепенным медленным загружением. Сопоставление результатов таких опытов для каждого вида грунта позволит установить переходный коэффициент от значений деформативных характеристик, получаемых при обычном быстром загружении, к величинам этих характеристик при медленном возрастании нагрузки. В большинстве случаев это приведет к необходимости снижения величины коэффициента относительной сжимаемости и увеличения модуля деформации.

Другим фактором, отражающимся на получаемых величинах деформативных характеристик, является медленное развитие деформаций ползучести образца грунта. Если при опытах легко добиться почти полной стабилизации образца грунта в результате развития фильтрационной консолидации, то деформации ползучести, часто называемые «вторичной консолидацией», развиваются в течение весьма длительного периода времени, измеряемого годами. Таким образом, в течение относительно кратковременного испытания образец грунта не получает полную деформацию. Для ее определения необходимо установить параметры ползучести. Их можно найти, зная ход изменения парового давления. При компрессионных испытаниях обычно не определяется поровое давление. Однако это не исключает возможности нахождения параметров ползучести по данным компрессионных испытаний. Для вычисления необходимо при проведении компрессионных испытаний водонасыщенных грунтов каждую нагрузку выдерживать три-шесть дней после полной стабилизации фильтрационной консолидации.

Составляют прогноз конечной осадки образца под данной ступенью загружения через десять-двадцать лет после возведения сооружения, считая с момента начала загружения его основания. Более длительный период времени учитывать не имеет смысла, так как после указанного промежутка времени деформации ползучести развиваются исключительно медленно. Полученное значение конечной осадки позволяет определить соответствующую величину коэффициента пористости после уплотнения образца грунта под данной ступенью загружения.

Если деформация ползучести рассматривается не от первой ступени загружения, то неполная стабилизация деформаций ползучести во время предшествующих ступеней загружения несколько отражается на получаемых результатах.

Расчет оснований зданий и сооружений производится по деформациям, а при наличии регулярно действующих горизонтальных нагрузок (подпорные стенки, высокие дымовые трубы и др.) — и на устойчивость.

Расчет по деформациям производится на воздействие нормативных нагрузок. На рабочих чертежах фундаментов следует указывать величины усилий, действующих на основание.

Расчет оснований по деформациям должен предусматривать ограничение деформаций сооружения пределами, не допускающими появления трещин и повреждений.

Определение деформаций необходимо также при учете разности осадок близко расположенных сооружений, резко различающихся по условиям работы оснований (например, дымовая труба у стены здания и т. д.) при загрузке территории вблизи существующих фундаментов (насыпью и т. д.) и при наличии в основании грунтов:

а) скальных сильно выветрившихся (рухляк);

б) полускальных неводостойких;

в) песчаных рыхлых;

г) глинистых текучей консистенции;

д) глинистых с коэффициенте пористости, превышающим для супесей е > 0,7, суглинков е > 1,0 и глинистых е > 1,1;

е) песчаных и глинистых с большим содержанием органических остатков, а также насыпных грунтов.

В последнем случае расчет осадки, если она оказывается недопустимой, служит обоснованием для перехода на искусственное основание.

Расчет оснований по деформациям производится по формуле:

где Д — расчетная величина деформации основания;

f—предельная величина деформации основания.

Предельные величины f рекомендуется принимать при малом изменении сжимаемости основания в пределах площади здания по табл.6,а при большом изменении — с дополнительным учетом данных табл.7.При этом допускается считать осадки фундаментов на песчаных и глинистых грунтах в твердом состоянии закончившимися за период строительства, а на глинистых грунтах в пластичном состоянии — в половинном размере от полной осадки.

Таблица 6:Предельные величины осадок оснований фундаментов

Конструкция зданий и тип фундаментов

Здания с неармированными кирпичными стенами на ленточных и отдельно стоящих фундаментах при отношении длины стены L к ее высоте Н (считая от подошвы фундамента)

L:H более или = 2,5

L:H более или = 1,5

Здания с кирпичными стенами, армированными желелезобетонными или железокирпичными поясами (вне за

Здания с каркасом по полной схеме

Сплошные железобетонные фундаменты дымовых труб, силосных корпусов, водонапорных башен и т. п.

Изменение сжимаемости основания характеризуется отношением Еmax : Emin (крайних величин средних значений модулей деформаций>, определяемых по шурфам или скважинам в пределах сжимаемой толща грунта площади здания.

Размеры подошвы фундаментов назначаются в зависимости от усилий, передаваемых на фундаменты, и расчетных сопротивлений- грунтов основания.

Требования расчета оснований зданий и сооружений по деформациям считаются удовлетворенными, если среднее давление на основание от нормативных нагрузок не превосходит условных расчетных сопротивлений. Для этого основание по всей площади должно быть сложено из грунтов однородного горизонтального напластования без увеличения их сжимаемости в пределах глубин 5 м от подошвы.

Если же под зданием залегают различные грунты, то их однородность оценивается изменчивостью сжимаемости основания.

Лёссовидные (макропористые) грунты разделяются на два типа: обладающие просадочными свойствами и грунты с устойчивой структурой.

Устойчивость сооружений на лёссовидных грунтах, обладающих просадочными свойствами, достигается осуществлением специальных мероприятий, имеющих целью оградить грунт от замачивания, приспособить конструкции зданий к неравномерным осадкам фундаментов и искусственно упрочить грунт в основании.

Вид и объем мероприятий принимается в зависимости от условной величины просадочности.

Меры, обеспечивающие эксплуатационную пригодность зданий и сооружений (водопровода, канализации и т. п.), возводимых на просадочных лёссовидных грунтах, выбираются в зависимости от категории просадочности.

Глубина заложения подошвы фундаментов в грунтах I категории принимается, как для непросадочных грунтов. В грунтах II и III категорий просадочности глубина заложения принимается не менее 1,0 м и не выше той отметки, на которой число рыхлозаполненных ходов землероев не более двух на 1 м 2 дна котлована.

При строительстве на лёссовидных грунтах I категории просадочности в качестве мероприятий, предохраняющих от просадки, применяется планировка территории, устраняющая возможность скопления атмосферных и других вод вблизи зданий и сооружений в процессе строительства и эксплуатации. Кроме планировки, рекомендуется устройство вокруг зданий отмосток или тротуаров шириной не менее 1,50 м с уклоном от здания не менее 0,03.

Подготовку под отмостки, подсыпку под полы зданий и засыпку пазух вокруг фундаментов следует выполнять непосредственно после окончания фундаментов.

Запрещается производить засыпку пазух вокруг фундаментов и подсыпку под полы легко дренирующими грунтами: песком, гравием, строительным мусором и др., независимо от категории просадочности.

Обнаженный срезкой при планировке верхний слой лёссовидного грунта необходимо взрыхлить на глубину 0,15—0,20 м, а затем уплотнить катками до минимальной пористости. Уплотнение производится при влажности на границе раскатывания или на 2—3% выше этой границы.

При возведении зданий на лёссовидных грунтах II и III категорий просадочности должно быть обеспечено предохранение грунтов оснований от замачивания ели устранены просадочные свойства грунтов. Устраняют их силикатизацией, глубинным уплотнением грунтовыми сваями, обжигом лёссового грунта через скважины, поверхностным уплотнением тяжелыми трамбовками.

Если применяется один из перечисленных видов укрепления грунтов основания, то мероприятия но предохранению от замачивания не применяются.

Для предохранения оснований II и Ш категорий просадочности от замачивания предусматривается: планировка территории, обеспечивающая отведение атмосферных вод от зданий; компоновка генплана, при которой исключается возможность замачивания грунтов оснований от просачивания воды из водоводов, бассейнов и т. д.-Если невозможно обеспечить такую компоновку водоводов, то они должны укладываться в лотках или тоннелях с выпуском для воды.

Линии водопроводных вводов на участках от здания до ближайшего смотрового колодца должны укладываться в каналах или лотках с уклоном 0,03—0,05 от здания.

В проектах бассейнов и водоводов должны быть предусмотрены устройства для контроля за утечкой воды. В зданиях с мокрым технологическим процессом и в котельных необходимо устраивать водонепроницаемые полы.

Если применяются только меры по предохранению основания от замачивания, то здания и сооружения, возводимые на лёссовидных грунтах III категории, должны быть приспособлены к местной просадке основания. В этом случае необходимо предусмотреть применение специальных конструктивных мер: разделение зданий осадочными швами на достаточно прочные и жесткие части (отсеки), а также применение железобетонных поясов.