11. Середні (у межах товщини, що стискається) Н забо товщини шарів Н) значення модуля деформації та коефіцієнта Пуассона ґрунтів основи (і) визначаються за формулами:
; (11)
де Аi- площа епюри вертикальної напруги від одиничного тиску під підошвою фундаменту в межах i-го шару ґрунту; для схеми напівпростору допускається приймати Аi = s zp,ih i(див. п.1), для схеми шару - Ai= k i- k i- 1 (див. п.7);
E i,v i,h i, - відповідно модуль деформації, коефіцієнт Пуассона та товщина i-го шару ґрунту;
Н - розрахункова товщина шару, що визначається за п. 8;
n -кількість шарів, що відрізняються значеннями Eі vв межах товщини, що стискається H забо товщини шару H.
ВИЗНАЧЕННЯ ПРОСАДОК ГРУНТІВ ПІДСТАВИ
12. Просідання грунтів s slоснови при збільшенні їхньої вологості внаслідок замочування зверху великих площ (див. пп. 3.2 і 3.5), а також замочування знизу при підйомі рівня підземних вод визначається за формулою
(13)
де e sl,i- Відносна просадність i-го шару ґрунту, що визначається відповідно до вказівок п.13;
h i- Товщина i-го шару;
k sl,i- Коефіцієнт, що визначається відповідно до вказівок п. 14;
n- Число шарів, на яке розбита зона просідання h sl, що приймається відповідно до вказівок п. 16.
13. Відносна просадність ґрунту e slвизначається на основі випробувань зразків ґрунту на стиск без можливості бічного розширення за формулою
, (14)
де h n,pі h sat,p-- висота зразка відповідно до природної вологості та після його повного водонасичення ( w=w sat) при тиску p, рівному вертикальному напрузі на глибині, що розглядається, від зовнішнього навантаження і власної ваги грунту p = s zp + s zg– при визначенні просідання ґрунту у верхній зоні просідання; при визначенні просідання ґрунту в нижній зоні просідання також враховується додаткове навантаження від сил негативного тертя (див. пп. 3.4 та 3.8);
h n,g- висота того ж зразка природної вологості при p = s zg.
Відносна просадність ґрунту при його неповному водонасиченні ( w sl=w<w sat) - e / slвизначається за формулою
, (15)
де w– вологість ґрунту;
w sat– вологість, що відповідає повному водонасиченню ґрунту;
w sl- Початкова просадна вологість (п. 3.3);
e sl- відносна просадність грунту при його повному водоносищенні, що визначається за формулою (14).
14*. Коефіцієнт k sl,i, що входить у формулу (13):
при b= 12 м - приймається рівним 1 для всіх шарів ґрунту в межах зони просідання;
при b= 3 м - обчислюється за формулою
де р - Середній тиск під підошвою фундаменту, кПа (кгс/см 2);
p sl,i- Початковий просадний тиск грунту i-го шару, кПа (кгс/см 2), що визначається відповідно до вказівок п. 15;
р 0 - тиск, що дорівнює 100 кПа (1 кгс/см 2);
при 3 м< b < 12 м – определяется по интерполяции между значениями k sl,i, отриманими при b= 3 м і b= 12 м-коду.
При визначенні просідання ґрунту від власної ваги слід приймати k sl= 1 при H sl£ 15 м і k sl= 1,25 при H sl³ 20 м, при проміжних значеннях Нslкоефіцієнт k slвизначається за інтерполяцією.
15. За початковий тиск просадки p slприймається відповідний тиск:
при лабораторних випробуваннях ґрунтів у компресійних приладах – тиску, при якому відносна просадність e slдорівнює 0,01;
при польових випробуваннях штампами попередньо замочених ґрунтів – тиску, що дорівнює межі пропорційності на графіку «навантаження-осаду»;
при замочуванні ґрунтів у досвідчених котлованах – вертикальній напрузі від власної ваги ґрунту на глибині, починаючи з якої відбувається просідання ґрунту від власної ваги.
Мал. 4. Схеми до розрахунку просадок основи
A a- просадка від власної ваги відсутня (не перевищує 5 см), можлива тільки просадка від зовнішнього навантаження s sl,ру верхній зоні просідання h sl,р(І тип ґрунтових умов); б,в, г, - можливе просідання від власної ваги s sl,gу нижній зоні просідання h sl,g, починаючи з глибини z g(ІІ тип ґрунтових умов); б– верхня та нижня зони просідання не зливаються, є нейтральна зона h n; в– верхня та нижня зони просідання зливаються; г– просідання від зовнішнього навантаження відсутнє; 1 - вертикальна напруга від власної ваги грунту s zg ; 2 – сумарні вертикальні напруження від зовнішнього навантаження та власної ваги ґрунту s z = s zp+ s zg; 3 - Зміна з глибиною початкового просадного тиску p sl; Нsl d - Глибина закладення фундаменту.
16. Товщина зони просідання h slприймається рівною (рис.4)
h sl = h sl,р– товщині верхньої зони просідання при визначенні просідання ґрунту від зовнішнього навантаження s sl,p(п. 3.4), при цьому нижня межа зазначеної зони відповідає глибині, де s z = s zp+ s zg= p sl(Рис. 4 а,б) або глибині, де значення уzмінімально, якщо s z,min> p sl(Рис. 4, в);
h sl = h sl,g – товщині нижньої зони просідання при визначенні просідання ґрунту від власної ваги s sl, g(Пп. 3.4, 3.5), тобто. починаючи з глибини z g, де s z = р slабо значення s zмінімально, якщо s z,min> p sl, і до нижньої межі просадної товщі.
17. Можливе просідання ґрунту від власної ваги s/st,gпри замочуванні зверху малих площ (ширина замочується площі B wменше розміру просадної товщі Н sl) визначається за формулою
де s sl,g- максимальне значення просідання ґрунту від власної ваги, що визначається відповідно до п. 12.
ВИЗНАЧЕННЯ ДЕФОРМАЦІЙ ПІДСТАВ,
ЗЛОЖЕНИХ НАБУХНИМИ ГРУНТАМИ
18. Підйом основи при набуханні ґрунту h swвизначається за формулою
, (18)
де e sw,i- відносне набухання ґрунту i-го шару, що визначається відповідно до вказівок п. 19;
h i- Товщина i-го шару ґрунту;
k sw,i- Коефіцієнт, що визначається відповідно до вказівок п. 20;
n- Число шарів, на яке розбита зона набухання ґрунту.
19. Відносне набухання ґрунту e swвизначається за формулами:
при інфільтрації вологи
, (19)
де h n- Висота зразка природної вологості та щільності, обтисненого без можливості бічного розширення тиском р, рівним сумарному вертикальному напрузі уz,totна глибині (значення уz,totвизначається відповідно до вказівок п. 21);
h sat- Висота того ж зразка після замочування до повного водонасичення, обтисненого в тих же умовах;
при екрануванні поверхні та зміні водно-теплового режиму
, (20)
де k- Коефіцієнт, що визначається дослідним шляхом (при відсутності дослідних даних приймається k = 2);
w eq- кінцева (встановлена) вологість ґрунту;
w 0 та e 0 - відповідно початкові значення вологості та коефіцієнта пористості ґрунту.
20. Коефіцієнт k sw, що входить у формулу (18), залежно від сумарної вертикальної напруги s z,totна глибині, що розглядається, приймається рівним 0,8 при s z,tot= 50 кПа (0,5 кгс/см 2) та 0,6 при s z,tot= 300 кПа (3 кгс/см 2 ), а за проміжних значень s z,tot- з інтерполяції.
21. Сумарна вертикальна напруга s z,totна глибині zвід підошви фундаменту (рис. 5) визначається за формулою
, (21)
де s zр,s zg - вертикальні напруги відповідно від навантаження фундаменту та від власної ваги ґрунту;
уz,ad- додатковий вертикальний тиск, викликаний впливом ваги невологої частини масиву ґрунту за межами площі замочування, що визначається за формулою
, (22)
де k g- Коефіцієнт, що приймається за табл. 6.
Таблиця 6
Коефіцієнт k g
|
(d+ z) / B w |
Коефіцієнт k g при відношенні довжини до ширини площі замочується L w / B w, рівному |
|||||
22. Нижня межа зони набухання H sw(рис. 5):
а) при інфільтрації вологи приймається на глибині, де сумарна вертикальна напруга s z,tot(п. 21) дорівнює тиску набухання p sw;
б) при екрануванні поверхні та зміні водно-теплового режиму – визначається дослідним шляхом (за відсутності дослідних даних приймається H sw= 5 м).
Мал. 5. Схема до розрахунку підйому основи при набуханні ґрунту
23.Осадка основи в результаті висихання набряклого ґрунту s shвизначається за формулою
, (23)
де e sh,i- Відносна лінійна усадка грунту i-го шару, що визначається відповідно до вказівок п. 24;
h i- Товщина i-го шару ґрунту;
k sh- Коефіцієнт, що приймається рівним 1,3;
n- Число шарів, на яке розбита зона усадки ґрунту, що приймається відповідно до вказівок п. 25.
24. Відносне лінійне усадження ґрунту при його висиханні визначається за формулою
, (24)
де h n- висота зразка ґрунту можливої найбільшої вологості при обтисканні його сумарною вертикальною напругою без можливості бічного розширення;
h d- Висота зразка в тих же умовах після зменшення вологості в результаті висихання.
25. Нижня межа зони усадки H shвизначається експериментальним шляхом, а за відсутності досвідчених даних приймається рівною 5 м.
При висиханні ґрунту внаслідок теплового впливу технологічних установок нижня межа зони усадки H shвизначається дослідним шляхом чи відповідним розрахунком.
ВИЗНАЧЕННЯ СУФОЗІЙНОГО ОСАДКУ
26. Суффозійне осідання s sfоснови, складеного засоленими ґрунтами, визначається за формулою
де e sf,i- відносний суффозійний стиск грунту i-го шару при тиску р, рівному сумарному вертикальному напрузі на розглянутій глибині від зовнішнього навантаження s zpта власної ваги ґрунту s zg, Яке визначається за вказівками п. 27;
h i- Товщина i-го шару засоленого ґрунту;
n- Число шарів, на яке розбита зона суффозійної опади засолених ґрунтів.
27. Відносний суффозійний стиск e sfвизначається:
а) при польових випробуваннях статичним навантаженням із тривалим замочуванням за формулою
де s sf,p- Суффозійне осаду штампу при тиску;
p= s zp + s zg;
d p– зона суффозійної осідання основи під штампом;
б) при компресійно-фільтраційних випробуваннях за формулою
, (27)
де h sat, p- Висота зразка після замочування (повного водонасичення) при тиску p= s zp + s zg;
h sf,p- висота того ж зразка ґрунту після тривалої фільтрації води та вилуговування солей при тиску p.
h ng- Висота того ж зразка природної вологості при тиску p i=у zg.
РОЗРАХУНОКІ ОПИТУ ГРУНТІВ ПІДСТАВ
1. Розрахункові опори ґрунтів основи R 0, наведені в табл. 1-5 призначені для попереднього визначення розмірів фундаментів. Область застосування значень R 0 та R/ 0 для остаточного визначення розмірів фундаментів зазначено у п. 2.42 для табл. 4, п. 8.4 для табл. 5 та у п. 11.5 для табл. 6.
2. Для ґрунтів із проміжними значеннями eі I L(табл. 1-3), p dі S r(Табл. 4), S r(табл. 5), а також для фундаментів із проміжними значеннями g (табл. 6) значення R 0 та R / 0 визначаються за інтерполяцією.
3. Значення R 0 (табл. 1-5) відносяться до фундаментів, що мають ширину b 0 = 1 м та глибину закладення d 0 = 2 м.
При використанні значень R 0 для остаточного призначення розмірів фундаментів (пп. 2.42, 3.10 та 8.4) розрахунковий опір ґрунту основи R, кПа (кгс/см 2), визначається за формулами:
при d £ 2 м (200 см)
R= R 0 x ( d+d 0)/2d 0 ; (1)
при d> 2 м (200 см)
R= R 0 + k 2 g / II ( d-d 0), (2)
Де bі d– відповідно ширина та глибина закладення проектованого фундаменту, м (см);
g / II – розрахункове значення питомої ваги ґрунту, розташованого вище підошви фундаменту, кН/м 3 (кгс/см 3);
k 1 – коефіцієнт, прийнятий для основ, складених великообломочними і піщаними ґрунтами, крім пилуватих пісків, k 1 = 0,125, пилуватими пісками, супесями, суглинками та глинами k 1 = 0,05;
k 2 – коефіцієнт, що приймається для основ, складених великообломочними і піщаними ґрунтами, k 2 = 0,25, супісками та суглинками k 2 = 0,2 та глинами k 2 = 0,15.
Примітка. Для споруд із підвалом шириною У= 20 м та глибиною d b ³ 2 м глибина закладення зовнішніх і внутрішніх фундаментів, що враховується в розрахунку, приймається рівною: d = d 1 + 2 м [тут d 1 – наведена глибина закладення фундаменту, яка визначається за формулою (8) цих норм]. При У> 20 м приймається d=d 1 .
Таблиця 1
Розрахункові опори R 0 великоуламкових грунтів
|
Великоуламкові ґрунти |
Значення R O , кПа (кгс/см 2) |
|
Галечникові (щебеневі) із заповнювачем: |
|
|
Піщаним |
|
|
I L £0,5 |
|
|
0,5 < I L£ 0,75 |
|
|
Гравійні (дерев'яні) із заповнювачем: |
|
|
піщаним |
|
|
пилувато-глинистим за показником плинності: |
|
|
I L £0,5 |
|
|
0,5 < I L£ 0,75 |
Таблиця 2
Розрахункові опори R 0 піщаних ґрунтів
|
Значення R O , кПа (кгс/см 2), залежно від густини складання пісків |
||
|
середньої щільності |
||
|
Середньої крупності |
||
|
Маловологі |
||
|
вологі та насичені водою |
||
|
Пилуваті: |
||
|
Маловологі |
||
|
насичені водою |
||
Таблиця 3
Розрахункові опори R 0 пилувато-глинистих (непросадних) ґрунтів
|
Пилувато-глинисті |
Коефіцієнт Пористості е |
Значення R O , кПа (кгс/см 2) при показнику плинності ґрунту |
|
|
Суглинки |
|||
Таблиця 4
Розрахункові опори R 0 просадних грунтів
|
R O , кПа (кгс/см 2),грунтів |
||||
|
Природного додавання з щільністю в сухому стані p d, т/м3 |
ущільнених із щільністю в сухому стані p d, т/м3 |
|||
|
Суглинки |
||||
Примітка: У чисельнику наведено значення R O , що відноситься до незамочених просадних грунтів зі ступенем вологості S r£ 0,5; у знаменнику - значення R O , що відносяться до таких же ґрунтів з S r ³ 0,8, а також до замочених ґрунтів.
Таблиця 5
Розрахункові опори R 0 насипних ґрунтів
|
R O , кПа (кгс/см 2) |
||||
|
Характеристики |
Піски великі, середньої крупності та дрібні, шлаки тощо. при ступені вологості S r |
Піски пилуваті, супіски, суглинки, глини, золи тощо. при ступені вологості S r |
||
|
S r £0,5 |
S r ³ 0,8 |
S r £0,5 |
S r ³ 0,8 |
|
|
Насипи, планомірно зведені з ущільненням |
||||
|
Відвали ґрунтів та відходів виробництв: |
||||
|
з ущільненням |
||||
|
без ущільнення |
||||
|
Звалища ґрунтів та відходів виробництв: |
||||
|
з ущільненням |
||||
|
без ущільнення |
||||
Примітка: 1. Значення R O в цій таблиці відносяться до насипних ґрунтів із вмістом органічних речовин. I om £0,1.
2. Для відвалів і звалищ ґрунтів і відходів виробництв, що не злежалися, значення R O приймаються з коефіцієнтом 0,8.
Таблиця 6
Розрахункові опори ґрунтів зворотного засипання R 0
для висмоктуваних фундаментів опор
повітряних ліній електропередачі
|
Значення , кПа (кгс/см 2) |
||||
|
Відносне заглиблення фундаменту l = d/b |
Пилувато-глинисті ґрунти при показнику плинності I L £ 0,5 і щільності ґрунту зворотного засипання, т/м 3 |
Піски середньої крупності та дрібні маловологі та вологі при щільності ґрунту зворотного засипання, т/м 3 |
||
Примітки: 1. Значення R O для глин та суглинків з показником плинності 0,5 £ I L£ 0,75 та супісків при 0,5 < I L£ 1,0 приймаються за графою «пиловато-глинисті ґрунти» із введенням понижуючих коефіцієнтів відповідно 0,85 та 0,7.
2. Значення R O для пилуватих пісків приймаються як для пісків середньої крупності та дрібних з коефіцієнтом 0,85.
ГРАНИЧНІ ДЕФОРМАЦІЇ ПІДСТАВИ
|
Граничні деформації основи |
|||
|
Споруди |
відносна різниця осад (D s/L)u |
Крен i u |
(у дужках максимальна s max,u) осаду, см |
|
1. Виробничі та цивільні одноповерхові та багатоповерхові будівлі з повним каркасом: залізобетонним сталевим |
|||
|
2. Будівлі та споруди, у конструкціях яких не виникають зусилля від нерівномірних осад |
|||
|
3. Багатоповерхові безкаркасні будівлі з несучими стінами: великих панелей великих блоків або цегляної кладки без армування те саме, з армуванням, у тому числі з влаштуванням залізобетонних поясів |
|||
|
4. Спорудження елеваторів їх залізобетонних конструкцій: робоча будівля та силосний корпус монолітної конструкції на одній фундаментній плиті те ж, збірної конструкції силосний корпус монолітної конструкції, що окремо стоїть те ж, збірної конструкції окрема робоча будівля |
|||
|
5. Димові труби заввишки Н, м: Н £ 100 100 < Н £ 200 200 < Н £300 Н > 300 |
|||
|
6. Жорсткі споруди заввишки до 100 м, крім зазначених у поз. 4 та 5 |
|||
|
7. Антенні споруди зв'язку: стволи щог заземлені те ж, електрично ізольовані вежі радіо башти короткохвильових радіостанцій башти (окремі блоки) |
|||
|
8. Опори повітряних ліній електропередач: проміжні прямі анкерні та анкерно-кутові, проміжні кутові, кінцеві, портали відкритих розподільчих пристроїв спеціальні перехідні |
|||
Примітки: 1. Граничні значення відносного прогину (згинання) будівель, зазначених у поз. 3 цього додатка, приймаються рівними 0,5 ( D s/L)u .
2. При визначенні відносної різниці осад ( D s/L) у поз. 8 цього додатку за Lприймається відстань між осями блоків фундаментів у напрямі горизонтальних навантажень, а в опорах з відтяжками - відстань між осями стисненого фундаменту та анкера.
3. Якщо основа складена горизонтальними (з ухилом не більше 0,1), витриманими по товщині шарами ґрунтів, граничні значення максимальних та середніх осадів допускається збільшувати на 20 %.
4. Граничні значення підйому основи, складеного набухаючими ґрунтами, допускається приймати: максимальне та середнє підйом у розмірі 25 % та відносну нерівномірність осад (відносний вигин) будівлі у розмірі 50 % відповідних граничних значень деформацій, наведених у цьому додатку.
5. Для споруд, зарахованих до поз. 1-3 цього додатка з фундаментами у вигляді суцільних плит граничні значення середніх осад допускається збільшувати в 1,5 рази.
6. На основі узагальнення досвіду проектування, будівництва та експлуатації окремих видів споруд допускається приймати граничні значення деформацій основи, що відрізняються від зазначених у цьому додатку.
ОСНОВНІ БУКВЕННІ ПОЗНАЧЕННЯ
КОЕФІЦІЄНТИ НАДІЙНОСТІ
g f- За навантаженням;
g m– за матеріалом;
g g- По ґрунту;
g n- За призначенням споруди;
g з- Коефіцієнт умов роботи.
ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТІВ
- Середнє значення показника;
X n– нормативне значення;
Х- Розрахункове значення;
a - Довірча ймовірність (забезпеченість) розрахункових значень;
р- густина;
р d– щільність у сухому стані;
р bf- Щільність зворотного засипання;
е- Коефіцієнт щільності;
w- Вологість природна;
w p– вологість на межі пластичності (розкочування);
w L– вологість на межі плинності;
w eq– кінцева (встановлена) вологість;
w sat– вологість, що відповідає повному водонасиченню;
w sl- Початкова просадна вологість;
w sw- Вологість набухання;
w sh– вологість на межі усадки;
S r- Ступінь вологості;
I L- Показник плинності;
g - питома вага;
g sb- Питома вага з урахуванням дії води, що зважує;
p sl- Початковий просадний тиск;
p sw -тиск набухання;
e sl- Відносна просадність;
e sw- Відносне набухання;
e sh- Відносна лінійна усадка;
e sf- Відносне суффозійне стиск;
I від- Відносний вміст органічної речовини;
D pd- Ступінь розкладання органічної речовини;
з- Питоме зчеплення;
j - Кут внутрішнього тертя;
Е– модуль деформації;
v- коефіцієнт Пуассона;
R c– межа міцності на одновісне стиск скельних ґрунтів;
з v- Коефіцієнт консолідації.
НАВАНТАЖЕННЯ, НАПРУГИ, ПРОТИ
F- Сила, розрахункове значення сили;
f- Сила на одиницю довжини;
F v , F h– вертикальна та горизонтальна складові сили;
Fs,a,Fs,r– сили, що діють по площині ковзання, відповідно зсувні та утримуючі (активні та реактивні);
N- Сила нормальна до підошви фундаменту;
n– те саме, на одиницю довжини;
G- Власна вага фундаменту;
q– рівномірно розподілене вертикальне привантаження;
р- Середній тиск під підошвою фундаменту;
s – нормальна напруга;
t – дотична напруга;
і- Надлишковий тиск у поровій воді;
s z– вертикальна нормальна напруга повна;
s zg
s zp– те саме, додаткове від зовнішнього навантаження (тиску фундаменту);
R– розрахунковий опір ґрунту основи (межа лінійної залежності «навантаження-осаду»);
R 0 – розрахунковий опір ґрунту (для попереднього призначення розмірів фундаментів), що приймається відповідно до рекомендованого додатка 3;
F та– сила граничного опору підстави, що відповідає вичерпанню його здатності, що несе.
ДЕФОРМАЦІЇ ПІДСТАВ І СПОРУД
s- осаду основи;
- Середнє осаду основи;
s sl- просідання;
h sw- підйом основи при набуханні ґрунту;
s sh- осаду основи в результаті висихання набряклого ґрунту;
s sf- Суффозійне осаду;
D s- Різниця осад (просідання);
i– крен фундаменту (споруди);
J - Відносний кут закручування;
і– горизонтальне переміщення;
s та– граничне значення деформації основи;
s та,s– те саме, за технологічними вимогами;
s та,f– те саме, за умовами міцності, стійкості та тріщиностійкості конструкцій.
ГЕОМЕТРИЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ
b- Ширина підошви фундаменту;
У- Ширина підвалу;
B w– ширина джерела замочування (площини, що замочується);
l- Довжина підошви фундаменту;
h = l/b- Співвідношення сторін підошви фундаменту;
А- Площа підошви фундаменту;
L- Довжина будівлі;
d,d n,d 1 – глибина закладення фундаменту відповідно від рівня планування, від поверхні природного рельєфу та наведена від підлоги підвалу;
d b- Глибина підвалу від рівня планування;
d f, d fn– глибина сезонного промерзання ґрунту відповідно розрахункова та нормативна;
d w– глибина розташування рівня підземних вод;
l = d/b- Відносне заглиблення фундаменту;
h- Товщина шару грунту;
Н з– глибина стисканої товщі;
Н- Товщина лінійно-деформованого шару;
H sl- Товщина шару просадних грунтів (просадочна товща);
h sl- Товщина зони просідання;
h sl,p– те саме, від зовнішнього навантаження;
h sl,g– те саме, від власної ваги грунту;
H sw- Товщина зони набухання;
H sh– те саме, усадки;
z- Глибина (відстань) від підошви фундаменту;
z = 2z/b- Відносна глибина;
DL- Позначка планування;
NL- Позначка поверхні природного рельєфу;
FL- Позначка підошви фундаменту;
В,С - нижня межа товщини, що стискається;
B, SL- те ж, просадної товщі;
B, SW- нижня межа зони набухання;
B, SH– те саме, зони усадки;
WL- Рівень підземних вод.
1. Загальні положення
2. Проектування основ
загальні вказівки
Навантаження та впливи, що враховуються в розрахунках основ
Нормативні та розрахункові значення характеристик ґрунтів
Підземні води
Глибина закладання фундаментів
Розрахунок підстав щодо деформацій
Розрахунок підстав за несучою здатністю
Заходи щодо зменшення деформацій основ та впливу їх на споруди
3. Особливості проектування основ споруд, що зводяться на просадних ґрунтах
4. Особливості проектування основ споруд, що зводяться на ґрунтах, що набухають.
5. Особливості проектування основ споруд, що зводяться на водонасичених біогенних ґрунтах та мулах
6. Особливості проектування основ споруд, що зводяться на елювіальних ґрунтах
7. Особливості проектування основ споруд, що зводяться на засолених ґрунтах
8. Особливості проектування основ споруд, що зводяться на насипних ґрунтах
9. Особливості проектування основ споруд, що будуються на підроблюваних територіях
10. Особливості проектування основ споруд, що споруджуються в сейсмічних районах
11. Особливості проектування основ опор повітряних ліній електропередачі
12. Особливості проектування основ опор мостів та труб під насипами
13*. Особливості проектування основ споруд, що будуються на закарствованих територіях
14*. Особливості проектування основ споруд, що зводяться на пучинистих ґрунтах
15*. Особливості проектування основ споруд, що зводяться на намивних ґрунтах
16 *. Проектування закріплення ґрунтів
17 *. Проектування штучного заморожування ґрунтів
18*. Проектування водозниження
Додаток 1. Нормативні значення міцнісних та деформаційних характеристик ґрунтів
Додаток 2. Розрахунок деформацій основ
Додаток 3. Розрахункові опори ґрунтів основ
Додаток 4. Граничні деформації основи
Додаток 5. Основні літерні позначення
Це один з найбільш важливих параметрів при будівництві фундаменту, оскільки дозволяє визначити гранично можливі значення маси конструкції, що вище лежить, яку здатна витримати поверхню, що підстилає.
У разі перевищення допустимих значень показника несучої здатності ґрунту під підошвою фундаменту формуються області граничної рівноваги. Іншими словами, ґрунт розташований знизу не витримує навантаження і прагне у бік найменшого опору, тобто на поверхню. Наслідки виражаються у вигляді пагорбів і валів, розташованих поруч із межами фундаменту.
Найголовнішою небезпекою в даному випадку є порушення однорідності підстилаючого ґрунту. Навантаження від конструкції починає розподілятися нерівномірно, фундамент втрачає свою стійкість, активізуються процеси деформації і незабаром починають з'являтися тріщини.
Розрахунок несучої здатності ґрунту
Визначення несучої здатності грунту - це досить трудомісткий процес, який можна виконати підручними засобами (вручну/онлайн) або ж скористатися послугами геолого-геодезичних агенцій!
Ми пропонуємо вам скористатися нашим зручним онлайн-калькулятором розрахунку опору ґрунту на стиск/зсув. Після закінчення обчислення ви отримаєте значення розрахункового опору в чотирьох різних одиницях вимірювання (кПа, kH/m 2 , тс/м 2 кгс/см 2). Щоб отримати результат розрахунку, вам необхідно заповнити кілька полів:
- Тип розрахунку.На підставі лабораторних випробувань або за невідомих характеристик грунту.
- Характеристики ґрунту.Тип, коефіцієнт пористості та показник плинності, а також середнє розрахункове значення питомої ваги ґрунтів.
- Параметри фундаменту.Ширина основи та глибина закладення.
Останні дві характеристики ґрунту визначаються лише глинистих грунтів.
Калькулятор розрахункового опору ґрунту основи
Для початку нам потрібно вибрати тип розрахунку. Перший варіант має на увазі, що ви отримаєте віддасте зразок ґрунту в спеціалізовану лабораторію на дослідження. Даний спосіб займає велику кількість часу та коштів. Тому якщо у вас не складна ділянка і ви впевнені, що зможете зробити все самотужки, ми пропонуємо скористатися другим варіантом і виконати розрахунок на підставі табличних даних.
Класифікація ґрунтів
Наступний етап робіт пов'язаний із визначенням типу ґрунту. Відповідно до СНиП 11-15-74, всі види ґрунтів поділяються на дві основні групи:
- скельні;
- нескельні.
| Перші, представлені гірськими породами, метаморфічним або гранітним походженням. Зустрічаються в гірських областях та в місцях виходу основи тектонічної платформи на поверхню (щити). У нашій країні це територія Карелії та Мурманської області. Гірські системи Уралу, Кавказу, Алтаю, Камчатки, плоскогір'я Сибіру та Далекого Сходу. Опір скельних ґрунтів настільки високий, що ви можете не робити жодних попередніх розрахунків. |
| Нескельні ґрунти зустрічаються повсюдно на рівнинах. Вони поділяються на кілька видів, а ті у свою чергу на фракції:
|
Як визначити тип ґрунту самостійно?
Існує простий дідівський спосіб визначення типу ґрунту, яким користувалися ваші батьки та батьки ваших батьків – він полягає у виявленні фізико-механічних властивостей породи.
Для цього необхідно провести відбір проб ґрунту в крайніх точках і в середині ділянки. Викопайте ями на глибину, передбачуваного рівня закладення фундаменту та візьміть зразки ґрунту з кожної контрольної точки.
Підготуйте робочу поверхню, щоб провести науковий експеримент.
- Намочіть ґрунт до стану, коли з нього можна буде сформувати кулю.
- Спробуйте розкачати кулю в довгасте тіло (шнур).
- Якщо у вас не вдалося цього зробити, то перед вами піщаний ґрунт.
- Якщо трохи схоплюється, але все одно руйнується. це супісь.
- Якщо шнур вдається звернути в кільце, але спостерігаються розриви/тріщини - це суглинок.
- Якщо кільце замкнулося, а тіло залишилося неушкодженим - це глина.
Для наочності можна переглянути ілюстрацію нижче:
Якщо вам не вдалося нічого зробити зі зразка ґрунту, то для вас розрахунок несучої здатності піщаного ґрунту закінчився. Виберіть відповідний пункт у калькуляторі та натисніть " Розрахувати".
Несуча здатність ґрунту - Таблиця СНіП
Для визначення несучої здатності глинистих ґрунтів нам необхідно отримати ще два коефіцієнти - показник плинності ґрунту (I L)і коефіцієнт пористості (е). Перший показник можна досить легко визначити на око, якщо грунт відверто сирий і в'язкий - вибирайте I L = 1, якщо сухий і грубий - I L = 0. Другий коефіцієнт можна отримати тільки в таблицях зі СНиП. Оскільки всі дані знаходяться у відкритому доступі, для вашої зручності ми скопіювали таблиці розрахункового опору ґрунту із СП 22.13330.2011.
Несуча здатність глинистих ґрунтів
Глинисті ґрунти | Коефіцієнт пористості е | Значення R 0 кПа при показнику плинності грунту |
||
Супесі | ||||
Суглинки | ||||
Глини | ||||
Вставте значення коефіцієнт пористості еу калькулятор, введіть параметри фундаменту та закінчіть визначення розрахункового опору ґрунту.
Несуча здатність піщаного ґрунту
Піщані ґрунти | Значення R 0 кПа в залежності від щільності складання пісків |
||
щільні | середньої щільності |
||
Великі | |||
Дрібні | Маловологі | ||
Вологі та насичені водою | |||
Пилувати | Маловологі | ||
Насичені водою | |||
Дані табличні значення R 0 справедливі для фундаментів із шириною b = 1 м та глибиною закладення d = 2 м.
Для інших значень b і d необхідно використовувати формули. При d<= 2 м используется первое выражение, при d >2 м – друге.
Розрахунковий опір ґрунту (формула) #1: R = R 0 × × (d + d 0) / 2d 0
Розрахунковий опір ґрунту (формула) #2: R = R 0 × + k 2 × γ" II × (d - d 0)
Для того, щоб позбавити вас, від складних громіздких обчислень, ми додали в наш калькулятор розрахункового опору ґрунту четвертий пункт, в якому можна вказати передбачувані розміри фундаменту. Використовуйте наш сервіс та заощаджуйте свій час!
Можливість застосування рішень теорії пружності при розрахунку вертикальних деформацій обґрунтовано Н.М. Герсевановим. Однак такий підхід справедливий в межах таких навантажень, при яких спостерігається лінійна залежність між напругою та деформаціями.
Запроектовані відповідно до залежності (8.29) фундаментиу багатьох випадках виходять неекономічними через недовикористання несучої здатності ґрунтів, особливо піщаних, а також глинистих (твердої, напівтвердої та тугопластичної консистенції) навіть у лінійній стадії деформування. У зв'язку з цим СНиП 2.02.01-83* «Підстави будівель та споруд» рекомендує обмежувати середній тиск під підошвою фундаменту розрахунковим опором ґрунту основи Rщо дозволяє розраховувати опади фундаментів за лінійною залежністю між напругами та деформаціями. Таким чином, при розрахунку підстав з деформацій необхідно, щоб задовольнялася умова
P ≤ R, (8.37)
де Р- Середній тиск по підошві фундаменту; R- розрахунковий опір ґрунту основи.
де γ с1і γ с2- коефіцієнти умов роботи відповідно до ґрунтової основи та споруди у взаємодії з основою, що приймаються по табл. 8.3; k- Коефіцієнт надійності, що приймається при визначенні міцності грунту безпосередніми випробуваннями, k= 1,0; при використанні табличних розрахункових значень ґрунтів k = 1,1; k z- Коефіцієнт, що приймається рівним при ширині підошви фундаменту b≤10 м, k z= 1,0; при b≥10м - k z= Z 0/b + 0,2 (тут Z 0= 8 м); M γ; M q , М с- Коефіцієнти, що залежать від кута внутрішнього тертя несучого шару грунту; b- Ширина підошви фундаменту, м;
Таблиця 8.3.Значення коефіцієнтів умов роботи γ с1і γ с2
| Грунти | γ с1 | γ с2для споруд із жорсткою конструктивною схемою при відношенні довжини споруди (відсіку) до його висоті L/H, що дорівнює |
|
| 4 і більше | 1,5 і менше | ||
|
Крупноуламкові з піщаним |
1,25 |
1,2 1,1 1,0
|
1,4 1,1 |
| Примітки. 1. Конструкції споруд із твердою конструктивною схемою пристосовані до сприйняття зусиль від деформацій основ. 2. Для будівель з гнучкою конструктивною схемою γ с2приймається рівним 1. 3. При проміжних значеннях L/H коефіцієнт γ с2визначається за інтерполяцією. |
|||
Таблиця 8.4.значення коефіцієнтів M γ , M q , М с
| φ | M γ | М q<.SUB> | М з | φ | M γ | М q | М з |
| 0,00 | 1,00 | 3,14 | 23 | 0,69 | 3,65 | 6,24 | |
| 1 | 0,01 | 1,06 | 3,23 | 24 | 0,72 | 3,87 | 6,45 |
| 2 | 0,03 | 1,12 | 3,32 | 25 | 0,78 | 4,11 | 6,67 |
| 3 | 0,04 | 1,18 | 3,41 | 26 | 0,84 | 4,37 | 6,90 |
| 4 | 0,06 | 1,25 | 3,51 | 27 | 0,91 | 4,64 | 7,14 |
| 5 | 0,08 | 1,32 | 3,61 | 28 | 0,98 | 4,93 | 7,40 |
| 6 | 0,80 | 1,39 | 3,71 | 29 | 1,06 | 5,25 | 7,67 |
| 7 | 0,12 | 1,47 | 3,82 | 30 | 1,15 | 5,59 | 7,95 |
| 8 | 0,14 | 1,55 | 3,93 | 31 | 1,24 | 5,95 | 8,24 |
| 9 | 0,16 | 1,64 | 4,05 | 32 | 1,34 | 6,34 | 8,55 |
| 10 | 0,18 | 1,73 | 4,17 | 33 | 1,44 | 6,76 | 8,88 |
| 11 | 0,21 | 1,83 | 4,29 | 34 | 1,55 | 7,22 | 9,22 |
| 12 | 0,23 | 1,94 | 4,42 | 35 | 1,68 | 7,71 | 9,58 |
| 13 | 0,26 | 2,05 | 4,55 | 36 | 1,81 | 8,24 | 9,97 |
| 14 | 0,29 | 2,17 | 4,69 | 37 | 1,95 | 8,81 | 10,37 |
| 15 | 0,32 | 2,30 | 4,84 | 38 | 2,11 | 9,44 | 10,80 |
| 16 | 0,36 | 2,43 | 4,94 | 39 | 2,28 | 10,11 | 11,25 |
| 17 | 0,39 | 2,57 | 5,15 | 40 | 2,46 | 10,85 | 11,73 |
| 18 | 0,43 | 2,73 | 5,31 | 41 | 2,66 | 11,64 | 12,24 |
| 19 | 0,47 | 2,89 | 5,48 | 42 | 2,88 | 12,51 | 12,79 |
| 20 | 0,51 | 3,06 | 5,66 | 43 | 3,12 | 13,46 | 13,37 |
| 21 | 0,56 | 3,24 | 5,84 | 44 | 3,38 | 14,50 | 13,98 |
| 22 | 0,61 | 3,44 | 6,04 | 45 | 3,66 | 15,64 | 14,64 |
γ IIі γ" II- середня розрахункова питома вага грунтів, що залягають відповідно нижче підошви фундаменту та в межах глибини закладення фундаменту, кН/м3 (за наявності підземних вод визначається з урахуванням дії води, що зважує); d 1- глибина закладення фундаменту від підлоги підвалу; за відсутності підлоги підвалу - від планованої поверхні, м; d b- глибина підвалу, рахуючи від планувальної позначки, але не більше 2 м (при ширині підвалу > 20 м приймається db = 0); з II- Розрахункове значення питомого зчеплення несучого шару ґрунту, кПа (індекс II означає, що розрахунок ведеться по другій групі граничних станів).
Формула (8.38) виходить з рішенні Н.П. Пузиревського, що дозволяє визначити тиск на основу, при якій у масиві під краями фундаментуутворюються зони граничної рівноваги. Проте формула (8.38) відрізняється за структурою від рішення Н.П. Пузиревського додатковими коефіцієнтами ( γ с1і γ с2),які підвищують надійність розрахунків і дозволяють врахувати відповідно вплив міцнісних та деформаційних властивостей грунтів на формування зон граничної рівноваги під підошвою фундаменту та жорсткості споруди, що зводиться.
Введений до формули (8.38) додатковий член, рівний ( M q- 1), дозволяє врахувати дію побутового привантаження ґрунту. При розробці котловану певною мірою зберігається напружений стан ґрунту, зумовлений дією побутового тиску ґрунту. При цьому збільшується граничний тиск, при якому зони місцевого порушення під краєм фундаменту досягають величини, що дорівнює 0,25 ширини фундаменту. Однак залишковий напружений стан залежить від глибини котловану, що розкривається, і його ширини. Тоді зі збільшенням глибини котловану, тобто. зі зростанням побутового навантаження, у розглянутому шарі буде більший залишковий тиск.
Згідно з формулою (8.38) розрахункове опір ґрунтуоснови визначається для несучого шару, де залягає підошва фундаменту. Іноді на глибині Zпід несучим шаром залягає менш міцний грунт ( Мал. 8.8), у якому можуть розвиватися пластичні деформації. У цьому випадку рекомендується перевіряти напруги, що передаються на покрівлю слабкого ґрунту за умовою
(8.39)
де σ zp- додаткова вертикальна напруга; σ zg- напруга від власної ваги ґрунту; R z- розрахунковий опір ґрунту на глибині покрівлі слабкого ґрунту z.
Мал. 8.8.Схема умовного фундаменту
Величина R zвизначається за формулою (8.38), при цьому коефіцієнти умов роботи γ с1і γ с2та надійності k, а також М γ , M q , М сзнаходять стосовно шару слабкого грунту.
Значення b zі d zвизначають для умовного фундаменту АВСД, що спирається на слабкий ґрунт.
У цьому випадку приймають, що σ zpдіє по підошві умовного фундаменту АВСД (див. рис. 8.8), тоді площа його підошви
де N- навантаження, що передається на обріз фундаменту.
Знаючи площу підошви умовного фундаменту, можна визначити його ширину за формулою
(8.41)
де а = (l-b)/2 (lі b- Розміри проектованого фундаменту).
Визначивши за формулою (8.38) величину R z ,перевіряють умову (8.39). При його задоволенні зони зрушень не відіграють істотної ролі у величині опади, що розвивається. В іншому випадку необхідно прийняти великі розміри підошви фундаменту, за яких умова (8.39) задовольняється.
Умовні розрахункові опори ґрунтів основи R про
Для призначення попередніх розмірів фундаментів будівельі спорудвикористовуються умовні розрахункові опори ґрунтів основи Rо, які наведені в табл. 8.5 – 8.8.
Приклади
Приклад 8.2. Визначити умовний розрахунковий опір дрібного піску, якщо відомо: природна вологість ω = 0,07; природна щільність ρ = 1,87 т/м3, густина твердих частинок ρ S = 2,67 т/м3.
Залежність «навантаження-осаду» для фундаментів дрібного закладення можна вважати лінійною лише до певної межі тиску на основу (рис. 5.22). Як така межа приймається розрахунковий опір ґрунтів основи R. При розрахунку деформацій підстави з використанням зазначених у п. 5.5.1 розрахункових схем середній тиск під підошвою фундаменту (від навантажень для розрахунку підстав за деформаціями) не повинен перевищувати розрахунковий опір грунту підстави R, кПа, що визначається за формулою
де γ c 1 і γ c 2 - коефіцієнти умов роботи, що приймаються за табл. 5.11; k k= 1, якщо характеристики міцності грунту ( зі φ) визначені безпосередніми випробуваннями, та k= 1,1, якщо зазначені характеристики прийняті за таблицями, наведеними у гл. 1; М γ , М qі М з- Коефіцієнти, що приймаються за табл. 5.12; k z- Коефіцієнт, що приймається: k z= 1 при b < 10 м, k z = z 0 /b + 0,2 при b≥ 10 м (тут b- Ширина підошви фундаменту, м; z 0 = 8 м); γ II - розрахункове значення питомої ваги грунтів, що залягають нижче підошви фундаменту (за наявності підземних вод визначається з урахуванням дії води, що зважує), кН/м 3 ; γ' II - те ж, що залягають вище підошви; з II - розрахункове значення питомого зчеплення ґрунту, що залягає безпосередньо під підошвою фундаменту, кПа; d 1 - глибина закладення фундаментів безпідвальних споруд або наведена глибина закладення зовнішніх і внутрішніх фундаментів від підлоги підвалу, що визначається формулою
d 1 = h s + h cf γ cf /γ´ II
(тут h s- Товщина шару грунту вище підошви фундаменту з боку підвалу, м; h cf- Товщина конструкції підлоги підвалу, м; γ cf- Розрахункове значення питомої ваги матеріалу підлоги підвалу, кН/м 3); d b- Глибина підвалу - Відстань від рівня планування до підлоги підвалу, м (для споруд з підвалом шириною У≤ 20 м та глибиною понад 2 м приймається d b= 2 м, при ширині підпали У> 20 і приймається d > 0).
Мал. 5.22. Характерна залежність «навантаження - осаду» для фундаментів дрібного закладення
Якщо d 1 > d(де d- глибина закладення фундаменту), то d 1 приймається рівним d, a d b = 0.
Формула (5.29) застосовується за будь-якої форми фундаментів у плані. Якщо підошва фундаменту має форму кола чи правильного багатокутника площею А, то приймається b=. Розрахункові значення питомої ваги ґрунту та матеріалу підлоги підвалу, що входять у формулу (5.29), допускається приймати рівними їх нормативним значенням (вважаючи коефіцієнти надійності за ґрунтом та матеріалом рівними одиниці). Розрахунковий опір ґрунту при відповідному обґрунтуванні може бути збільшено, якщо конструкція фундаменту покращує умови його спільної роботи з основою. Для фундаментних плит із кутовими вирізами розрахунковий опір ґрунту основи допускається збільшувати на 15%.
ТАБЛИЦЯ 5.11. ЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТІВ γ з 1 і γ з 2
| Грунти | γ з 1 | γ з 2 для споруд з жорсткою конструктивною схемою щодо довжини споруди або її відсіку до її висоті L/H | |
| ≥ 4 | < 1,5 | ||
| Крупноуламкові з піщаним заповнювачем і піщані, крім дрібних та пилуватих Піски дрібні Піски пилуваті: маловологі та вологі насичені водою Крупноуламкові з пилувато-глинистим заповнювачем і пилувато-глинисті з показником плинності ґрунту або заповнювача: I L ≤ 0,25 0,25 < I L ≤ 0,5 I L > 0,5 |
1,4 1,3 1,25 |
1,2 1,1 1,0 |
1,4 1,3 1,1 |
1. Жорстку конструктивну схему мають споруди, конструкції яких пристосовані до сприйняття зусиль від деформацій основ шляхом застосування спеціальних заходів.
2. Для споруд із гнучкою конструктивною схемою значення коефіцієнта γ c 2 приймається рівним одиниці.
3. При проміжних значеннях L/Hкоефіцієнт γ c 2 визначається інтерполяцією.
ТАБЛИЦЯ 5.12. ЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТІВ M γ , M q , M c
| φ II, ° | M γ | M q | M c | φ II, ° | M γ | M q | M c |
| 0 | 0 | 0 | 3,14 | 23 | 0,69 | 3,65 | 6,24 |
| 1 | 0,01 | 0,06 | 3,23 | 24 | 0,72 | 3,87 | 6,45 |
| 2 | 0,03 | 1,12 | 3,32 | 25 | 0,78 | 4,11 | 6,67 |
| 3 | 0,04 | 1,18 | 3,41 | 26 | 0,84 | 4,37 | 6,90 |
| 4 | 0,06 | 1,25 | 3,51 | 27 | 0,91 | 4,64 | 7,14 |
| 5 | 0,08 | 1,32 | 3,61 | 28 | 0,98 | 4,93 | 7,40 |
| 6 | 0,10 | 1,39 | 3,71 | 29 | 1,06 | 5,25 | 7,67 |
| 7 | 0,12 | 1,47 | 3,82 | 30 | 1,15 | 6,59 | 7,95 |
| 8 | 0,14 | 1,55 | 3,93 | 31 | 1,24 | 5,95 | 8,24 |
| 9 | 0,16 | 1,64 | 4,05 | 32 | 1,34 | 6,34 | 8,55 |
| 10 | 0,18 | 1,73 | 4,17 | 33 | 1,44 | 6,76 | 8,88 |
| 11 | 0,21 | 1,83 | 4,29 | 34 | 1,55 | 7,22 | 9,22 |
| 12 | 0,23 | 1,94 | 4,42 | 35 | 1,68 | 7,71 | 9,58 |
| 13 | 0,26 | 2,05 | 4,55 | 36 | 1,81 | 8,24 | 9,97 |
| 14 | 0,29 | 2,17 | 4,69 | 37 | 1,95 | 8,81 | 10,37 |
| 15 | 0,32 | 2,30 | 4,84 | 38 | 2,11 | 9,44 | 10,80 |
| 16 | 0,36 | 2,43 | 4,99 | 39 | 2,28 | 10,11 | 11,25 |
| 17 | 0,39 | 2,57 | 5,15 | 40 | 2,46 | 10,85 | 11,73 |
| 18 | 0,43 | 2,73 | 5,31 | 41 | 2,66 | 11,64 | 12,24 |
| 19 | 0,47 | 2,89 | 5,48 | 42 | 2,88 | 12,51 | 12,79 |
| 20 | 0,51 | 3,06 | 5,66 | 43 | 3,12 | 13,46 | 13,37 |
| 21 | 0,56 | 3,24 | 5,84 | 44 | 3,38 | 14,50 | 13,98 |
| 22 | 0,61 | 3,44 | 6,04 | 45 | 3,66 | 15,64 | 14,64 |
Коли розрахункова глибина закладення фундаментів приймається від рівня планування підсипкою, у проекті основ та фундаментів повинна наводитися вимога про необхідність виконання планувального насипу до застосування повного навантаження на основу. Аналогічна вимога повинна міститись і щодо пристрою підсипок під підлоги у підвалі.
Коефіцієнти M γ , M qі M c, що входять до формули (5.29), отримані виходячи з умови, що зони пластичних деформацій під краями рівномірно завантаженої смуги (рис. 5.23) дорівнюють чверті її ширини і обчислюються за такими співвідношеннями:
M γ= ψ/4; M q= 1 + ψ; M c= ψctgφ II ,
де ψ = π/(ctgφ II + φ II - π/2); φ II - розрахункове значення кута внутрішнього тертя, рад.
Мал. 5.23.
При обчисленні Rзначення характеристик φ II , з II і γ II приймаються для шару ґрунту, що знаходиться під підошвою фундаменту до глибини z R = 0,5bпри b < 10 м и z R = t + 0,1b при b≥ 10 м (тут t= 4 м). За наявності кількох шарів ґрунту від підошви фундаменту до глибини z Rприймаються середньозважені значення зазначених показників. Аналогічно надходять і з коефіцієнтами γ c l і γ c 2 .
Як видно з формули (5.29), значення Rзалежить не тільки від фізико-механічних характеристик ґрунтів основи, але й від геометричних розмірів фундаменту, що шукаються, — ширини і глибини його закладання. Тому визначення розмірів фундаментів доводиться вести ітераційним способом, задавшись попередньо якимись початковими розмірами.
Приклад 5.5. Визначити розрахунковий опір ґрунту основи для стрічкового фундаменту шириною b= 1,4 м за наступних вихідних даних. Будівля, що проектується, — 9-поверхова великопанельна з жорсткою конструктивною схемою. Відношення довжини його до висоти L/H= 1,5. Глибина закладення фундаментів від рівня планування з конструктивних міркувань прийнята d= 1,7 м. Будівля має підвал завширшки У= 12 м та глибиною d b= 1,2 м. Товщина шару ґрунту від підошви фундаменту до підлоги підвалу h s= 0,3 м, товщина бетонної підлоги підвалу h сf= 0,2 м, питома вага бетону II = 23 кН/м 3 . Майданчик складений дрібними пісками середньої щільності маловологі. Коефіцієнт пористості е= 0,74, питома вага грунту нижче за підошву γ II = 18 кН/м 3 , вище за підошву γ´ II = 17 кН/м 3 . Нормативні значення міцнісних та деформаційних характеристик прийняті за довідковими таблицями, наведеними в гол. 1: φ n= φ II = 32 º, з n = c II = 2 кПа, E= 28 МПа.
Рішення.Для обчислення розрахункового опору ґрунту підстави за формулою (5.29) приймаємо: табл. 5.11 для піску дрібного маловологого та будівлі жорсткої конструктивної схеми при L/H= 1,5, γ з 1 = 1,3 та γ з 2 = 1,3; за табл. 5.12 при φ II = 32 º M γ = 1,34; M q= 6,34 та М з= 8,55. Оскільки значення міцності грунту прийняті за довідковими таблицями, k= 1,1. При b= 1,4 м< 10 м k z = 1.
Наведена глибина закладення фундаменту від підлоги підвалу за формулою (5.30)
d 1 = 0,3 + 0,2 · 23/17 = 0,57 м.
За формулою (5.29) визначаємо:
R= = 1,54 · 221 = 340 кПа.
Попередні розміри фундаментів призначаються з конструктивних міркувань або виходячи із значень розрахункового опору ґрунтів основи R 0 , наведених у табл. 5.13. значеннями R 0 допускається також користуватися для остаточного призначення розмірів фундаментів споруд III класу, якщо основа складена горизонтальними (ухил не більше 0,1) витриманими по товщині шарами ґрунту, стисливість яких не збільшується з глибиною в межах подвійної ширини найбільшого фундаменту нижче за глибину його закладення.
Подвійну інтерполяцію щодо R 0 за табл. 5.13 для пилувато-глинистих ґрунтів із проміжними значеннями I Lі ерекомендується виконувати за формулою
Посібник з проектування основ будівель та споруд
СНіП 2.02.01-83. Підстави будівель та споруд
де e 1 та e 2 - сусідні значення коефіцієнта пористості у табл. 5.13 між якими знаходиться значення е для аналізованого грунту; R 0 (1, 0) та R 0 (1, 1) - значення R 0 у табл. 5.13 при коефіцієнті, пористості e 1 , відповідні значенням I L= 0 і I L = 1; R 0 (2, 0) та R 0 (2, 1) - те ж, при е 2 .
ТАБЛИЦЯ 5.13. РОЗРАХУНОКІ ПРОТИ R 0 ВЕЛИКООБЛОМКОВИХ, ПІСЧАНИХ ТА ПИЛЮВАТО-ГЛИНИСТИХ (НЕПРОСАДКОВИХ) ГРУНТІВ
| Грунти | R 0, кПа |
| Великоуламкові | |
| Галечниковий (щебеневий) із заповнювачем: піщаним пилувато-глинистим Гравійний (дерев'яний) із заповнювачем: піщаним пилувато-глинистим |
600 450/400 500 |
| Значення R 0 за показником плинності I L≤ 0,5 дані перед рисою, при 0,5< I L≤ 0,75 - за межею. | |
| Піски | |
| Великі Середньої крупності Дрібні: маловологі вологі та насичені водою Пилуваті: маловологі вологі насичені водою |
600/600 500/400 400/300 300/250 |
| Значення R 0 для щільних пісків дано перед межею, для пісків середньої щільності - за межею. | |
| Пилувато-глинисті | |
| Супесі з коефіцієнтом пористості е
: 0,5 0,7 Суглинки з коефіцієнтом пористості е : 0,5 0,7 1,0 Глини з коефіцієнтом пористості e : 0,5 0,6 0,8 1,0 |
300/300 250/200 300/250 600/400 |
| Значення R 0 при I L= 0 дані перед рисою, при I L= 1 - за межею. При проміжних значеннях еі I Lзначення R 0 визначаються інтерполяцією. | |
Значення R 0 у табл. 5.13 відносяться до фундаментів, що мають ширину. b 1 = 1 м та глибину закладення d 1 = 2 м. При використанні значень R 0 за табл. 5.13 для остаточного призначення розмірів фундаментів розрахунковий опір ґрунту основи Rвизначається за формулами:
при d≤ 2 м
;
при d> 2 м
,
де bі d- відповідно ширина та глибина закладення проектованого фундаменту, м; γ´ - питома вага ґрунту, розташованого вище підошви фундаменту, кН/м 3 ; k 1 - коефіцієнт прийнятий для великоуламкових і піщаних грунтів (крім пилуватих пісків) k 1 = 0,125, а для пилуватих пісків, супісків, суглинків та глин k 1 = 0,05; k 2 - коефіцієнт, що приймається для великоуламкових і піщаних грунтів k 2 = 2,5, для супісків та суглинків k 2 = 2, а для глин k 2 = l,5.
Приклад 5.6. Визначити розрахунковий опір глини з коефіцієнтом пористості е= 0,85 та показником плинності I L= 0,45 стосовно фундаменту шириною b= 2 м, що має глибину закладення d= 2,5 м. Питома вага ґрунту, розташованого вище підошви, γ' = 17 кН/м 3 .
Рішення.Користуючись значеннями R 0 (див. табл. 5.13), за формулою (5.32) обчислюємо:
Розрахунковий опір Rоснови, складеного великоуламковими ґрунтами, обчислюється за формулою (5.29) на основі результатів безпосередніх визначень міцності грунтів. За відсутності таких випробувань розрахунковий опір визначається за характеристиками наповнювача, якщо його вміст перевищує 40%. При меншому змісті заповнювача значення Rдля великоуламкових ґрунтів допускається приймати за табл. 5.13.
При штучному ущільненні грунтів підстави або влаштуванні грунтових подушок розрахунковий опір визначається виходячи з розрахункових значень, що задаються в проекті, фізико-механічних характеристик ущільнених грунтів. Останні встановлюються або з урахуванням досліджень, або з допомогою довідкових таблиць (див. гл. 1) з необхідної щільності грунтів. При обчисленні Rвологість пилувато-глинистих ґрунтів рекомендується приймати рівною 1,2 ω p .
Розрахунковий опір пухких пісків визначається за формулою (5.29) при γ c 1 = γ з 2 = 1. Значення Rслід уточнювати за результатами не менше трьох випробувань штампу з розмірами та формою, можливо ближчими до проектованого фундаменту, але площею не менше 0,5 м 2 . При цьому значення Rприймається не більше тиску, при якому очікуване осадження фундаменту дорівнює граничній (див. п. 5.5.5).
При облаштуванні переривчастих фундаментів розрахунковий опір основи Rвизначається як для вихідного стрічкового фундаменту за формулою (5.29) з підвищенням значення Rкоефіцієнтом k d, що приймаються за табл. 5.14.
При необхідності збільшення навантажень на підставу існуючих споруд при їх реконструкції (заміні обладнання, надбудові тощо) розрахунковий опір основи повинен прийматися відповідно до даних про стан та фізико-механічні властивості ґрунтів основи з урахуванням типу та стану фундаментів та надфундаментних конструкцій споруди , тривалості його експлуатації та очікуваних додаткових осад при збільшенні навантажень на фундаменти. Слід також враховувати стан та конструктивні особливості сусідніх споруд, які, опинившись у межах «осадової вирви», можуть отримати пошкодження.
ТАБЛИЦЯ 5.14. ЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА k dДЛЯ ПІСКІВ (крім пухких) і пилувато-глинистих грунтів
1. При проміжних значеннях еі I Lкоефіцієнт k dприймається з інтерполяції.
2. Для плит з кутовими вирізами коефіцієнт k dвраховує підвищення Rна 15%.
Якщо в межах товщини, що стискається, основи на глибині zвід підошви фундаменту розташований шар ґрунту меншої міцності, ніж міцність шарів, що лежать вище (рис. 5.24), необхідна перевірка дотримання умови
σ zp + σ zg ≤ R z,
де σ zpта σ zg- вертикальні нормальні напруги в ґрунті на глибині zвід підошви фундаменту відповідно додаткове від навантаження на фундамент та від власної ваги ґрунту, кПа (див. п. 5.2); R z- Розрахунковий опір грунту зниженої міцності на глибині z, кПа, обчислений за формулою (5.29) для умовного фундаменту шириною b z, м, яка визначається за виразом
;
При дії на фундамент позацентрового навантаження слід обмежувати крайові тиски під підошвою, які обчислюють за формулами позацентрового стискування. Крайові тиски при дії моменту у напрямку головних осей підошви фундаменту не повинні перевищувати 1,2 R, а тиск у кутовій точці - 1,5 R. Крайові тиски рекомендується визначати з урахуванням бічного відсіку грунту, розташованого вище підошви фундаменту, а також жорсткості конструкції, що спирається на фундамент, що розглядається.
Діючі норми допускають збільшення до 20% розрахункового опору ґрунту основи, обчисленої за формулами (5.29), (5.33) та (5.34), якщо визначені розрахунком деформації основи при тиску p = Rне перевищують 40% граничних значень (див. п. 5.5.5). При цьому розрахункові деформації, що відповідають тиску p 1 = 1,2R, мають бути не більше 50% граничних. У цьому випадку, крім того, потрібна перевірка основи несучої здатності (див. далі п. 5.6).
Сторінка 33 з 34
РОЗРАХУНОКІ ОПИТУ ГРУНТІВ ПІДСТАВ
1. Розрахункові опори ґрунтів основи R 0, наведені в табл. 1-5 призначені для попереднього визначення розмірів фундаментів. Область застосування значень R 0 та R/ 0 для остаточного визначення розмірів фундаментів зазначено у п. 2.42 для табл. 4, п. 8.4 для табл. 5 та у п. 11.5 для табл. 6.
2. Для ґрунтів із проміжними значеннями eі I L(табл. 1-3), p dі S r(Табл. 4), S r(табл. 5), а також для фундаментів із проміжними значеннями g(табл. 6) значення R 0 та R / 0 визначаються за інтерполяцією.
3. Значення R 0 (табл. 1-5) відносяться до фундаментів, що мають ширину b 0 = 1 м та глибину закладення d 0 = 2 м.
При використанні значень R 0 для остаточного призначення розмірів фундаментів (пп. 2.42, 3.10 та 8.4) розрахунковий опір ґрунту основи R, кПа (кгс/см 2), визначається за формулами:
при d£ 2 м (200 см)
R= R 0 x ( d+d 0)/2d 0 ; (1)
при d> 2 м (200 см)
R= R 0 + k 2 g / II ( d-d 0), (2)
Де bі d- відповідно ширина та глибина закладення проектованого фундаменту, м (см);
g / II - розрахункове значення питомої ваги ґрунту, розташованого вище підошви фундаменту, кН/м 3 (кгс/см 3);
k 1 - коефіцієнт, що приймається для основ, складених великообломочними і піщаними ґрунтами, крім пилуватих пісків, k 1 = 0,125, пилуватими пісками, супесями, суглинками та глинами k 1 = 0,05;
k 2 - коефіцієнт, що приймається для основ, складених великообломочними і піщаними ґрунтами, k 2 = 0,25, супісками та суглинками k 2 = 0,2 та глинами k 2 = 0,15.
Примітка. Для споруд із підвалом шириною У= 20 м та глибиною d b³ 2 м глибина закладення зовнішніх і внутрішніх фундаментів, що враховується в розрахунку, приймається рівною: d = d 1 + 2 м [тут d 1 - наведена глибина закладення фундаменту, яка визначається за формулою (8) цих норм]. При У> 20 м приймається d=d 1 .
Таблиця 1
Розрахункові опори R 0 великоуламкових грунтів
| Великоуламкові ґрунти | Значення R O, кПа (кгс/см 2) |
| Галечникові (щебеневі) із заповнювачем: | |
| Піщаним | |
| I L£0,5 | |
| 0,5 < I L£ 0,75 | |
| Гравійні (дерев'яні) із заповнювачем: | |
| піщаним | |
| пилувато-глинистим за показником плинності: | |
| I L£0,5 | |
| 0,5 < I L£ 0,75 |
Таблиця 2
Розрахункові опори R 0 піщаних ґрунтів
| Значення R O , кПа (кгс/см 2), залежно від густини складання пісків |
||
| середньої щільності |
||
| Середньої крупності | ||
| Маловологі | ||
| вологі та насичені водою | ||
| Пилуваті: | ||
| Маловологі | ||
| насичені водою | ||
Таблиця 3
Розрахункові опори R 0 пилувато-глинистих (непросадних) ґрунтів
| Пилувато-глинисті | Коефіцієнт Пористість е | Значення R O, кПа (кгс/см 2), при показнику плинності ґрунту |
|
| Суглинки | |||
Таблиця 4
Розрахункові опори R 0 просадних грунтів
| R O, кПа (кгс/см 2), грунтів |
||||
| Природного додавання з щільністю в сухому стані p d, т/м3 | ущільнених із щільністю в сухому стані p d, т/м3 |
|||
| 300 (3) | 350 (3,5) | |||
| Суглинки | 350 (3,5) | 400 (4) | ||
Примітка: У чисельнику наведено значення R O , що відноситься до незамочених просадних грунтів зі ступенем вологості S r£ 0,5; у знаменнику - значення R O , що відносяться до таких же ґрунтів з S r³ 0,8, а також до замочених ґрунтів.
Таблиця 5
Розрахункові опори R 0 насипних ґрунтів
| R O, кПа (кгс/см 2) |
||||
| Характеристики | Піски великі, середньої крупності та дрібні, шлаки тощо. при ступені вологості S r | Піски пилуваті, супіски, суглинки, глини, золи тощо. при ступені вологості S r |
||
| S r£0,5 | S r³ 0,8 | S r£0,5 | S r³ 0,8 |
|
| Насипи, планомірно зведені з ущільненням | ||||
| Відвали ґрунтів та відходів виробництв: | ||||
| з ущільненням | ||||
| без ущільнення | ||||
| Звалища ґрунтів та відходів виробництв: | ||||
| з ущільненням | ||||
| без ущільнення | ||||
Примітка: 1. Значення R O в цій таблиці відносяться до насипних ґрунтів із вмістом органічних речовин. I om£0,1.
2. Для відвалів і звалищ ґрунтів і відходів виробництв, що не злежалися, значення R O приймаються з коефіцієнтом 0,8.
Таблиця 6
Розрахункові опори ґрунтів зворотного засипання R 0
для висмоктуваних фундаментів опор
повітряних ліній електропередачі
| Значення , кПа (кгс/см 2) |
||||
| Відносне заглиблення фундаменту l = d/b | Пилувато-глинисті ґрунти за показником плинності I L£ 0,5 і щільності ґрунту зворотного засипання, т/м 3 | Піски середньої крупності та дрібні маловологі та вологі при щільності ґрунту зворотного засипання, т/м 3 |
||
Примітки: 1. Значення R O для глин та суглинків з показником плинності 0,5 £ I L£ 0,75 та супісків при 0,5< I L£ 1,0 приймаються за графою «пиловато-глинисті ґрунти» із введенням понижуючих коефіцієнтів відповідно 0,85 та 0,7.
2. Значення R O для пилуватих пісків приймаються як для пісків середньої крупності та дрібних з коефіцієнтом 0,85.
| Зміст |
|---|