Сп проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений

Добавлено: 02 Июл 2011   НИИОСП им. Герсеванова — филиал ФГУП «НИЦ «Строите

Общая информация

Документ: СП 50-101-2004

Название: Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений

Начало действия: 2004-03-09

Дата последнего изменения: 2005-06-06

Вид документа: СП

Класс документа : Своды правил и другие рекомендуемые документы

Область применения: Настоящий Свод правил распространяется на основания и фундаменты вновь строящихся и реконструируемых зданий и сооружений, возводимых в открытых котлованах

Утвержден: Госстрой России

Разработчики документа: НИИОСП им. Герсеванова — филиал ФГУП «НИЦ «Строительство», ГУП Мосгипронисельстрой

формат pdf — скан оригинала

спасибо tankist!!!

Проектирование оснований включает обоснованный расчетом выбор:

— типа основания (естественное или искусственное);

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

— мероприятий, указанных в подразделе 5.8, применяемых при необходимости уменьшения влияния деформаций оснований на эксплуатационную пригодность сооружений.

5.1.2. Основания должны рассчитываться по двум группам предельных состояний: первой — по несущей способности и второй — по деформациям.

К первой группе предельных состояний относятся состояния, приводящие сооружение и основание к полной непригодности к эксплуатации (потеря устойчивости формы и положения; хрупкое, вязкое или иного характера разрушение; резонансные колебания; чрезмерные пластические деформации или деформации неустановившейся ползучести и т.п.).

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

Основания рассчитывают по деформациям во всех случаях, за исключением указанных в 5.5.52, а по несущей способности — в случаях, указанных в 5.1.3.

5.1.3. Расчет оснований по несущей способности должен производиться в случаях, если:

а) на основание передаются значительные горизонтальные нагрузки (подпорные стены, фундаменты распорных конструкций и т.п.), в том числе сейсмические;

б) сооружение расположено на откосе или вблизи откоса;

в) основание сложено дисперсными грунтами, указанными в 5.6.5;

г) основание сложено скальными грунтами.

Расчет оснований по несущей способности в случаях, перечисленных в подпунктах «а» и «б», допускается не производить, если конструктивными мероприятиями обеспечена невозможность смещения проектируемого фундамента.

Если проектом предусматривается возможность возведения сооружения непосредственно после устройства фундаментов до обратной засыпки грунтом пазух котлованов, следует производить проверку несущей способности основания, учитывая нагрузки, действующие в процессе строительства.

5.1.4. Сооружение и его основание должны рассматриваться в единстве, т.е. должно учитываться взаимодействие сооружения с основанием. Для совместного расчета сооружения и основания могут быть использованы аналитические, численные и другие методы.

5.1.5. Целью расчета оснований по предельным состояниям является выбор технического решения фундаментов, обеспечивающего невозможность достижения основанием предельных состояний, указанных в 5.1.2. При этом должны учитываться не только нагрузки от проектируемого сооружения, но также возможное неблагоприятное влияние внешней среды, приводящее к изменению физико-механических свойств грунтов (например, под влиянием поверхностных или подземных вод, климатических факторов, различного вида тепловых источников и т.д.). К изменению влажности особенно чувствительны просадочные, набухающие и засоленные грунты, к изменению температурного режима — набухающие и пучинистые грунты.

5.1.6. Расчетная схема системы «сооружение — основание» или «фундамент — основание» должна выбираться с учетом наиболее существенных факторов, определяющих напряженное состояние и деформации основания и конструкций сооружения (статической схемы сооружения, особенностей его возведения, характера грунтовых напластований, свойств грунтов основания, возможности их изменения в процессе строительства и эксплуатации сооружения и т.д.). Рекомендуется учитывать пространственную работу конструкций, геометрическую и физическую нелинейность, анизотропность, пластические и реологические свойства материалов и грунтов, развитие областей пластических деформаций под фундаментом.

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

5.1.7. Результаты инженерно-геологических изысканий, излагаемые в отчете, должны содержать сведения:

— о местоположении территории предполагаемого строительства, ее рельефе, климатических и сейсмических условиях и о ранее выполненных инженерных изысканиях;

— об инженерно-геологическом строении площадки строительства с описанием в стратиграфической последовательности напластований грунтов, формы залегания грунтовых образований, их размеров в плане и по глубине, возраста, происхождения и классификационных наименований грунтов и с указанием выделенных инженерно-геологических элементов (ГОСТ 20522);

— о гидрогеологических условиях площадки с указанием наличия и толщины водоносных горизонтов и режима подземных вод, отметок появившихся и установившихся уровней подземных вод, амплитуды их сезонных и многолетних колебаний, расходов воды, сведений о фильтрационных характеристиках грунтов, а также сведений о химическом составе подземных вод и их агрессивности по отношению к материалам подземных конструкций;

— о наличии специфических грунтов (см. раздел 6);

— о наблюдаемых неблагоприятных геологических и инженерно-геологических процессах (карст, оползни, суффозия, горные подработки, температурные аномалии и др.);

— о физико-механических характеристиках грунтов;

— о возможном изменении гидрогеологических условий и физико-механических свойств грунтов в процессе строительства и эксплуатации сооружения.

Основания фундаментов и подземные сооружения должны проектироваться на основе:

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

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

в) технико-экономического сравнения возможных вариантов проектных решений для принятия варианта, обеспечивающего наиболее полное использование прочностных и деформационных характеристик грунтов и физико-механических свойств материалов фундаментов и подземных сооружений.

При проектировании оснований, фундаментов и подземных сооружений следует учитывать местные условия строительства, окружающую застройку, экологическую обстановку, а также имеющийся опыт строительства и эксплуатации сооружений в аналогичных условиях.

Проектирование оснований, фундаментов и подземных сооружений без соответствующего инженерно-геологического и экологического обоснования или при его недостаточности не допускается.

В проектах оснований, фундаментов зданий и подземных сооружений повышенного уровня ответственности, возводимых в сложных инженерно-геологических условиях, следует предусматривать: научное сопровождение проектирования и строительства; установку необходимых приборов и приспособлений для проведения натурных измерений деформаций как строящихся и реконструируемых, так и расположенных вблизи зданий и сооружений и поверхности территории вокруг них.

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

Стадии проектирования оснований, фундаментов и подземных сооружений должны устанавливаться заказчиком и генеральным проектировщиком в зависимости от сложности инженерно-геологических и экологических условий, уровня ответственности проектируемого объекта и сроков строительства.

Порядок проектирования ОиФ:

  1. Изучить материалы инженерно-геологических, гидрогеологических и геодезических изысканий на площадке будущего строительства. (Обязательно должно быть изучение архивных материалов, особенно в условиях городской застройки.)

  2. Произвести анализ проектируемого здания с точки зрения оценки его чувствительности к неравномерным осадкам.

  3. Определить нагрузки на фундаменты.

  4. Выбрать несущий слой грунта.

  5. Рассчитать предложенные варианты фундаментов по 2-м предельным состояниям (прочность и деформации).

  6. Произвести экономическое сравнение вариантов и выбрать наиболее дешевый.

  7. Произвести полный расчет и проектирование выбранного варианта фундамента.

Номенклатура объектов, размещаемых в подземном пространстве, включает:

— инженерные коммуникации и сооружения: трубопроводы различного назначения, кабельные прокладки, общие городские коллекторы, головные сооружения водопровода и канализации, насосные станции, бойлерные, вентиляционные и калориферные камеры, трансформаторные подстанции, центральные тепловые пункты, ремонтно-эксплуатационные комплексы и пр.;

— инженерно-транспортные сооружения: транспортные тоннели автомобильных магистралей, пешеходные переходы, помещения автостанций и вокзалов, гаражи-стоянки;

-торговые и культурно-развлекательные комплексы, помещения зрелищных и административных зданий;

— предприятия торговли, общественного питания, коммунально-бытового обслуживания и связи, объекты складского хозяйства и промышленного назначения;

— основные и вспомогательные помещения подземной части жилых зданий;

— защитные сооружения гражданской обороны;

— специальные сооружения.

В зависимости от объема занимаемого подземного пространства эти сооружения подразделяются на линейные протяженные (в основном инженерные коммуникации, транспортные тоннели) и компактные (отдельно стоящие).

Подземные и заглубленные сооружения следует классифицировать по способу их устройства на: сооружения, возводимые открытым способом, и сооружения, возводимые закрытым способом.

К сооружениям, возводимым открытым способом, относятся устраиваемые:

— в насыпи;

— в котлованах с неподкрепленными бортами (откосами);

— в котлованах с использованием временных ограждающих конструкций (шпунтов, забирок, нагельных креплений и пр.);

— в котлованах с использованием постоянных ограждающих конструкций («стены в грунте», буросекущихся свай и пр.);

— в котлованах с использованием специальных способов строительства (замораживания грунтов, закрепления грунтов и пр.);

— способом опускного колодца.

К сооружениям, возводимым закрытым способом, относятся устраиваемые:

— горным способом;

— комбайновым и щитовым способами;

— продавливанием.

Выбор конструктивного решения и методов строительства, подземных и заглубленных сооружений следует определять с учетом:

— назначения сооружения, объемно-планировочных решений, глубины заложения;

— величин нагрузок, передаваемых на сооружение;

— инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства;

— условий существующей застройки и влияния на нее подземного строительства;

— взаимного влияния проектируемого сооружения и существующих подземных сооружений;

— экологических требований;

— технико-экономического сравнения вариантов проектных решений.

Выбор оптимальных решений при проектировании оснований и фундаментов.

Вариантность решений

Фундаментостроение является одной из наиболее трудозатратных и материалоемких отраслей строительства. По данным НИИОСП* им. Н.М. Герсеванова, объем фундаментостроения составляет в среднем около 10 % от общей стоимости строительно-монтажных работ. В сложных инженерно-геологических условиях (ИГУ) эта цифра доходит до 30 %. При этом расход бетона и железобетона при устройстве фундаментов достигает 23 % его общего расхода в строительстве, а трудозатраты — 15…20 % (Справка. Научно-исследовательский, проектно-изыскательский и конструкторско-технологический институт оснований и подземных сооружений (НИИОСП) им. Н.М. Герсеванова — ведущая организация строительной отрасли России в облас­ти фундаментостроения и подземного строительства. НИИОСП создан в 1931 г. как Всесоюзный институт по сложным основаниям и фундаментам (ВИОС), в 1958 г. утвержден в статусе головного института строительной отрасли в области фундаментостроения и подземного строительства, в 1966 г. награжден орденом Трудового Красного Знамени. Имя своего создателя, выдающегося российского ученого Николая Михайловича Герсеванова, Институт носит с 1973 г.

Практически все крупные объекты страны — высотные здания в Москве, Московское метро, Останкинская телебашня, Норильский горно­металлургический комбинат, крупные заводы (Тольятти, Запорожье, Набережные Челны, Череповец и др.), объекты обустройства рудных, угольных, нефтегазовых месторождений (Курск, Воркута, Уренгой, Якутск и др.) построены при участии Института.

Уникальные объекты на Кубе, в Болгарии, Индии, Египте, Иране, Югославии и других странах также возведены при участии Института).

Переход страны на рыночную экономику сделал вопрос выбора оптимальных решений при проектировании оснований и фундаментов, а следовательно снижения стоимости их устройства, особенно актуальным.

Разработка оптимального проекта оснований и фундаментов возможна на основе технико-экономического анализа рассматриваемых вариантов по минимуму сметной стоимости, приведенных затрат и трудозатрат, а также по продолжительности работ.

Вариантное проектирование оснований и фундаментов зданий и сооружений является сложной многофакторной задачей. Многообразие климатических и инженерно-геологических условий реальных грунтовых площадок будущего строительства, большая изменчивость характеристик физико-механических свойств слагающих грунтов, различные конструктивные и технологические особенности зданий и сооружений приводят к необходимости индивидуального подхода к проектированию фундамента каждого сооружения на каждой новой строительной площадке.

Дополнительным усложнением задачи оптимального проектирования является необходимость рассмотрения широкого спектра конструктивных типов фундаментов, в первую очередь фундаментов мелкого заложения (столбчатых, ленточных, прерывистых, перекрестных, плитных), и свайных фундаментов, различающихся по материалу, конструкции, способу изготовления и др. Кроме того, в вариантное рассмотрение в ряде случаев могут быть включены искусственные основания или фундаменты глубокого заложения.

Указанное вызывает необходимость использовать для вариантного проектирования и выбора оптимального фундамента современные компьютеры со специально разработанным программным обеспечением, возложив тем самым на ЭВМ большую часть рутинных расчетов. За проектировщиком остаются творческие, наиболее ответственные элементы: составление расчетной схемы, подготовка и ввод исходных данных, анализ результатов расчетов и принятие окончательного решения о типе и размерах фундамента. Одним из важнейших критериев выбора оптимального фундамента является его стоимость. В настоящее время разработан программный комплекс (например СПбГАСУ), в который входят программы расчетов оснований и фундаментов четырех типов (рис.3):

1) мелкого заложения на естественном основании;

2) из призматических забивных свай;

3) на искусственных основаниях;

4) из буронабивных свай.

При этом для каждого типа фундаментов осуществляется многовариантный расчет, позволяющий определить их технические параметры при различных глубинах заложения подошвы, изменении толщины искусственного слоя основания, а для свайных — производить перебор длин и поперечных сечений забивных буронабивных свай. Особенностью разработанных программ, включенных в программный комплекс, является расчет экономических показателей, что позволяет выбрать наиболее рациональный и экономичный фундамент для заданного напластования грунтов, нагрузок, типов и размеров. Оптимальное решение находят на основе технико-экономического сопоставления вариантов. Рассмотрение вариантов является одним из основных моментов проектирования фундаментов.

Технико-экономическое сравнение вариантов

Технико-экономическое сравнение вариантов производится путем анализа их технико-экономических показателей. Экономическая эффективность (приведенные затраты, сметная стоимость, расход основных материалов и др.) в ряде случаев является основным показателем при сравнении вариантов. При этом важное значение играет соблюдение условий их сопоставимости (рис.3).

сп проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений

Рис.3. Принципиальная схема комплекса программ многовариантных расчетов

фундаментов различных типов

Экономическую эффективность вариантов правильнее всего подсчитывать для всего сооружения, определяя суммарную стоимость фундаментов, однако это требует детальной разработки большого числа фундаментов. Поэтому для анализа показателей может быть выбрана сопоставимая единица измерения, например 1 м2 общей площади сооружения, один отдельный фундамент под колонну, 1 пог. м фундамента под стены и т. д. При этом рекомендуется производить расчет для наиболее загруженного типичного фундамента. Иногда при преобладающих вертикальных нагрузках стоимость фундамента относят к единичной нагрузке, приходящейся на фундамент (на 1 кН).

Достаточно полная методика технико-экономического сравнения вариантов различных типов фундаментов, заключающаяся в расчете стоимостных и натуральных показателей для каждого варианта и выборе лучшего из них по минимуму приведенных затрат, представлена в «Руководстве» НИИОСП имени Н. М. Герсеванова (1984).

Основным стоимостным критерием при выборе оптимального решения является показатель приведенных затрат, определяемый для каждого варианта. Приведенные затраты З по различным вариантам фундаментов в справочниках рекомендуется определять по формуле:

З=С+Е(К1+К2)+Д, (1) где С — фактическая себестоимость устройства фундаментов;

Е-нормативный коэффициент сравнительной эффективности капитальных вложений, принимаемый равным 0,12; К1и К2 капитальные вложения в основные производственные фонды строительной индустрии (К1 в предприятия по производству товарного бетона, арматуры, сборных бетонных и железобетонных конструкций фундаментов; К2 в строительные и транспортные машины и механизмы, а также в базу по их обслуживанию и эксплуатации); Д  фактор, определяющий дефицитность материальных ресурсов.

С введением рыночных отношений в Российской Федерации и отменой государственного регулирования капитальных вложений в основные производственные фонды  второй и третий члены выражения вошли в затраты по фактической себестоимости строительства.

Фактическая себестоимость строительства определяется на основании действующих сметных норм и «Единых районных единичных расценок» (ЕРЕР), а приведенные затраты устанавливаются по формуле: З=СК, (2) где С  фактическая себестоимость; К  коэффициент удорожаний, вызванных либерализацией цен на строительные материалы, конструкции, энергозатраты, эксплуатацию машин и механизмов.

Коэффициент рыночных удорожаний определяется для каждой строительной организации и зависит не только от существующих цен на строительные материалы и энергоресурсы на момент расчета, но и от накладных расходов, рентабельности и отчислений в виде налогов в бюджет.

Себестоимость строительства вариантов фундаментов можно определить, используя удельные показатели стоимости трудоемкости, приведенные в табл. 3.4 с.37

Оптимизация проекта фундаментов и сооружения в целом

При технико-экономическом сравнении вариантов не следует стремиться к определению чрезмерно точных размеров каждого фундамента. Результаты вариантного проектирования не должны приводить к значительному увеличению числа типоразмеров фундаментов. Рекомендуется под отдельные объекты принимать сваи по возможности одной длины, глубину заложения отдельных и ленточных фундаментов устанавливать одну и ту же. Размеры фундаментов и их деталей должны соответствовать модулю конструкций или модулю инвентарной опалубки.

Иногда принятие более дешевого варианта может привести к развитию значительных и неравномерных осадок в течение многих лет. Равноценными в этом плане решениями являются такие, при которых ожидаются одинаковые неравномерности осадок, во всяком случае, меньше предельно допустимых значений. Это свидетельствует, что простое сравнение вариантов по стоимости допустимо далеко не всегда. Важным резервом экономии при строительстве жилых кварталов является вариантное проектирование на стадии разработки проектов квартальной планировки. В наст. время разработана схема (рис.4) проектирования рациональных фундаментов на стадии проекта квартальной планировки с учетом конкретных инженерно-геологических условий (Мангушев Р.А.,СПб ГАСУ, 1992).

По этой схеме территория будущего строительства разбивается на условно-однородные инженерно-геологические зоны, что предполагает более плотную сетку инженерно-геологических скважин. Разбивка на эти зоны осуществляется по результатам разведочного бурения на основе специальной машинно-ориентированной методики, в соответствии с которой исходными данными по территории квартала являются число разведочных скважин и их условные координаты, разведанные толщины слоев грунта в каждой из них, физические и деформационные характеристики слоев грунта, заданный шаг условной разбивочной сетки внутри квартала.

сп проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений

Рис. 4. Схема проектирования рациональных фундаментов на стадии проекта квартальной планировки с учетом инженерно-геологических условий

Под условно сжимаемыми инженерно-геологическими зонами понимаются те участки территории квартала, в пределах которых напластования грунтов обладают одинаковой сжимаемостью, близки по толщинам и характеристикам слоев. При этом каждой зоне соответствует рассчитанная с определенной степенью вероятности инженерно-геологическая информация, которая в дальнейшем используется при проведении расчетов на ЭВМ.

Для этих зон выполняется многовариантный расчет в соответствии со схемой, представленной на рис.3, всех возможных типов фундаментов для всего набора зданий, намеченных к строительству в данном квартале.

Для каждого типа фундамента осуществляется многовариантный расчет, позволяющий определить их технические параметры при различных глубинах заложения подошвы, изменении толщины искусственного слоя основания. Для свайных фундаментов рекомендуется производить перебор длин и поперечных сечений сборных железобетонных свай. При расчете экономических показателей всех вариантов используются укрупненные расценки по выполнению работ нулевого цикла. Результаты автоматизированных расчетов дают возможность построить комплекс специальных геотехнических карт для характерных зданий различной этажности, принятых при застройке квартала, на которых отражены различные виды фундаментов с минимальной стоимостью для каждой из зон, а также их удельные стоимости. Совместное рассмотрение таких карт позволяет построить обобщенную карту-схему рационального размещения зданий разной этажности на территории квартала по фактору минимальной стоимости фундаментов. На рис. 5 и рис.6 приведены фрагменты таких карт для одного из кварталов в Санкт-Петербурге.

Рис. 5. Фрагмент карты-схемы рекомендуемых типов фундаментов для 12-этажного здания: 1 — фундаменты мелкого заложения: 2 — сваи длиной 3…5 м; 3 -длиной 5…7 м; 4-10м

Результаты многовариантных расчетов фундаментов и их графическое представление в виде специальных карт в масштабе 1:2000 показывают большие возможности такого подхода к проектированию фундаментов при массовой застройке и рациональном размещении зданий различной этажности на рассматриваемой территории.

Рис.6. Фрагмент карты-схемы рекомендуемого размещения зданий различной этажности на фундаментах мелкого заложения: 1- этажность зданий меньше 6 этажей: 2 — меньше 9 этажей; 3-меньше 12 этажей; 4-меньше 16 этажей квартала полная стоимость их подземной части уменьшается на 25…30 %.

Таким образом, при разработке проектов квартальной планировки наряду с известными градостроительными факторами, подлежащими учету, архитекторы-планировщики имеют возможность количественно оценить инженерно-геологические условия строительных площадок с точки зрения экономичности устройства фундаментов — одной из наиболее затратных областей строительства.

  1. Технологические схемы возведения подземной части зданий на естественном основании.

Возведение подземной части зданий и сооружений производится на основании технологических регламентов (ТР), которые составляются на основе СНиП 3.01.01-85* Организация строительного производства, СНиП III-4-80* Техника безопасности в строительстве, ГОСТ 13579-78* Блоки бетонные для стен подвалов, ГОСТ 13580-85 Плиты железобетонные для ленточных фундаментов, ВСН 37-96 Указания по устройству фундаментов на естественном основании при строительстве жилых домов повышенной этажности, СНиП 3.02.01-87 Земляные сооружения, основания и фундаменты, СНиП 2.02.01-83 Основания зданий и сооружений, СНиП 3.01.03-84 Геодезические работы в строительстве.

Наибольшее распространение имеют три технологические схемы выполнения работ по устройству подземной части зданий, отличающиеся друг от друга размещением средств механизации и характером их движения (рис.7).

При производстве работ по:

первой технологической схеме средства механизации размещаются на дне котлована, непосредственно у возводимой конструкции;

второй — у бровки котлована и движутся вокруг котлована по его периметру;

третьей— то же у бровки котлована, но движутся лишь по одной его стороне.

сп проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений

Рис.7. Организационно-технологические схемы возведения зданий и сооружений

При возведении зданий сложной конфигурации третья технологическая схема может заменяться подковообразной. Закругление подкрановых путей позволяет при вылете крюка в 20—25 м обеспечить одним краном монтаж всех частей П-образного и других зданий, сложных в плане. При этом радиусы закруглений рельсов принимаются обычно минимальными, что требует обеспечения высокого качества и точности укладки подкрановых путей и тщательной их эксплуатации.

Выбор схем определяется конкретными условиями производства работ и наличным парком строительных машин. Для монтажа подземной части зданий из сборных элементов на ленточных сборных фундаментах может оказаться в ряде случаев эффективной схема, предусматривающая использование в качестве монтажного механизма козлового крана (портального типа) . Требуемая величина вылета крюка монтажных кранов, бетоноукладчиков и других машин зависит от выбранной технологической схемы, расположения строительных конструкций в плане, размера базы или ширины колеи машины и допускаемой крутизны откоса котлована или траншеи. Организационно-технологические схемы возведения зданий и сооружений, устройства стены в грунте, возведения многослойных стен приведены на рис. 8 – 11.

сп проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений

Рис.8. Технологическая схема бетонирования стен котлована

сп проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений

Рис. 9. Технологическая схема устройства стены в грунте

сп проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений

Рис.10. Технологическая схема возведения многослойных стен

сп проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений

Рис. 11. Схема расположения крана относительно здания

Одобрен
Постановлением Госстроя РФ
от 9 марта 2004 г. N 28
СИСТЕМА НОРМАТИВНЫХ ДОКУМЕНТОВ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
СВОД ПРАВИЛ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СТРОИТЕЛЬСТВУ
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И УСТРОЙСТВО ОСНОВАНИЙ
И ФУНДАМЕНТОВ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
Design and construction of soil bases
and foundations for buildings and structures
СП 50-101-2004
1. Разработан Научно-исследовательским, проектно-изыскательским и конструкторско-технологическим институтом оснований и подземных сооружений им. Н.М. Герсеванова (НИИОСП) — филиалом ФГУП НИЦ «Строительство».
Внесен Управлением технического нормирования, стандартизации и сертификации в строительстве и ЖКХ Госстроя России.
2. Одобрен для применения Постановлением Госстроя России N 28 от 9 марта 2004 г.
3. Введен впервые.
Введение
Свод правил по проектированию и устройству оснований и фундаментов зданий и сооружений разработан в развитие обязательных положений и требований СНиП 2.02.01-83* и СНиП 3.02.01-87.
Свод правил содержит рекомендации по проектированию и устройству оснований и фундаментов зданий и сооружений, в том числе подземных и заглубленных, возводимых в различных инженерно-геологических условиях, для различных видов строительства.
Разработан НИИОСП им. Н.М. Герсеванова — филиалом ФГУП НИЦ «Строительство» (доктора техн. наук В.А. Ильичев и Е.А. Сорочан — руководители темы; доктора техн. наук: Б.В. Бахолдин, А.А. Григорян, П.А. Коновалов, В.И. Крутов, В.О. Орлов, В.П. Петрухин, Л.P. Ставницер, В.И. Шейнин; кандидаты техн. наук: Ю.А. Багдасаров, Г.И. Бондаренко, В.Г. Буданов, Ю.А. Грачев, Ф.Ф. Зехниев, М.Н. Ибрагимов, О.И. Игнатова, И.В. Колыбин, Н.С. Никифорова, B.C. Поляков, В.Г. Федоровский, М.Л. Холмянский; инженеры: Я.М. Бобровский, Б.Ф. Кисин, А.Б. Мещанский); ГУП Мосгипронисельстрой (д-р техн. наук B.C. Сажин).
1. Область применения
Настоящий Свод правил (далее — СП) распространяется на основания и фундаменты вновь строящихся и реконструируемых зданий и сооружений , возводимых в открытых котлованах.
———————————
Далее вместо термина «здания и сооружения» используется термин «сооружения», в число которых входят также подземные сооружения.
Настоящий СП не распространяется на проектирование и устройство оснований и фундаментов гидротехнических сооружений, опор мостов и труб под насыпями, дорог, аэродромных покрытий, сооружений, возводимых на вечномерзлых грунтах, свайных фундаментов, а также оснований глубоких опор и фундаментов машин с динамическими нагрузками.
2. Нормативные ссылки
В настоящем Своде правил приведены ссылки на следующие нормативные документы:
СНиП II-7-81*. Строительство в сейсмических районах
СНиП II-22-81*. Каменные и армокаменные конструкции
СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия
СНиП 2.01.09-91. Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах
СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений
СНиП 2.02.02-85*. Основания гидротехнических сооружений
СНиП 2.02.04-88. Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах
СНиП 2.03.11-85. Защита строительных конструкций от коррозии
СНиП 2.04.02-84*. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения
СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения
СНиП 2.06.03-85. Мелиоративные системы и сооружения
СНиП 2.06.14-85. Защита горных выработок от подземных и поверхностных вод
СНиП 2.06.15-85. Инженерная защита территории от затопления и подтопления
СНиП 3.02.01-87. Земляные сооружения, основания и фундаменты
СНиП 3.03.01-87. Несущие и ограждающие конструкции
СНиП 3.04.01-87. Изоляционные и отделочные покрытия
СНиП 3.05.05-84. Технологическое оборудование и технологические трубопроводы
СНиП 3.07.03-85*. Мелиоративные системы и сооружения
СНиП 11-02-96. Инженерные изыскания для строительства. Основные положения
СНиП 12-01-2004. Организация строительства
СНиП 23-01-99*. Строительная климатология
СНиП 52-01-2003. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения
СП 11-102-97. Инженерно-экологические изыскания для строительства
СП 11-104-97. Инженерно-геодезические изыскания для строительства
СП 11-105-97. Инженерно-геологические изыскания для строительства (ч. I — III)
ГОСТ 5180-84. Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик
ГОСТ 12248-96. Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости
ГОСТ 12536-79. Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) состава
ГОСТ 19912-2001. Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием
ГОСТ 20276-99. Грунты. Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости
ГОСТ 20522-96. Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний
ГОСТ 22733-2002. Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности
ГОСТ 23061-90. Грунты. Методы радиоизотопных измерений плотности и влажности
ГОСТ 23161-78. Грунты. Метод лабораторного определения характеристик просадочности
ГОСТ 24143-80. Грунты. Методы лабораторного определения характеристик набухания и усадки
ГОСТ 24846-81. Грунты. Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений
ГОСТ 25100-95. Грунты. Классификация
ГОСТ 25192-82. Бетоны. Классификация и общие технические требования
ГОСТ 27751-88. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету
ГОСТ 30416-96. Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения
ГОСТ 30672-99. Грунты. Полевые испытания. Общие положения.
3. Определения
Определения основных терминов приведены в Приложении А.
4. Общие положения
4.1. Основания и фундаменты должны проектироваться на основе и с учетом:
а) результатов инженерных изысканий для строительства;
б) сведений о сейсмичности района строительства;
в) данных, характеризующих назначение, конструктивные и технологические особенности сооружения и условия его эксплуатации;
г) нагрузок, действующих на фундаменты;
д) окружающей застройки и влияния на нее вновь строящихся сооружений;
е) экологических требований (раздел 15);
ж) технико-экономического сравнения возможных вариантов проектных решений для выбора наиболее экономичного и надежного проектного решения, обеспечивающего наиболее полное использование прочностных и деформационных характеристик грунтов и физико-механических свойств материалов фундаментов и других подземных конструкций.
4.2. При проектировании должны быть предусмотрены решения, обеспечивающие надежность, долговечность и экономичность сооружений на всех стадиях строительства и эксплуатации.
При разработке проектов производства работ и организации строительства должны выполняться требования по обеспечению надежности конструкций на всех стадиях их возведения.
4.3. Работы по проектированию следует вести в соответствии с техническим заданием на проектирование и необходимыми исходными данными (4.1). Порядок разработки проектной документации изложен в Приложении Б.
4.4. При проектировании следует учитывать уровень ответственности сооружения в соответствии с ГОСТ 27751: I — повышенный, II — нормальный, III — пониженный.
4.5. Инженерные изыскания для строительства, проектирование оснований и фундаментов и их устройство должны выполняться организациями, имеющими лицензии на эти виды работ.
4.6. Инженерные изыскания для строительства должны проводиться в соответствии с требованиями СНиП 11-02, СП 11-102, СП 11-104, СП 11-105, государственных стандартов и других нормативных документов по инженерным изысканиям и исследованиям грунтов для строительства.
Наименование грунтов оснований в описаниях результатов изысканий и в проектной документации следует принимать по ГОСТ 25100.
4.7. Результаты инженерных изысканий должны содержать данные, необходимые для выбора типа основания, фундаментов и подземных сооружений и проведения их расчетов по предельным состояниям с учетом прогноза возможных изменений (в процессе строительства и эксплуатации) инженерно-геологических условий площадки строительства и свойств грунтов, а также вида и объема инженерных мероприятий по ее освоению.
Проектирование без соответствующего инженерно-геологического, а также инженерно-экологического обоснований или при их недостаточности не допускается.
Примечание. При строительстве в условиях существующей застройки инженерные изыскания следует предусматривать не только для вновь строящихся сооружений, но и для окружающей застройки, попадающей в зону их влияния.
4.8. Конструктивное решение проектируемого сооружения и условия последующей его эксплуатации необходимы для выбора типа фундамента, учета влияния конструкций на работу основания, а также на окружающую застройку, для уточнения требований к допускаемым деформациям и т.д.
4.9. В проектах оснований и фундаментов сооружений необходимо предусматривать проведение натурных наблюдений (мониторинг). Состав, объем и методы мониторинга устанавливают в зависимости от уровня ответственности сооружений и сложности инженерно-геологических условий (см. раздел 14).
Натурные наблюдения должны также предусматриваться в случае применения новых или недостаточно изученных конструкций сооружений или их фундаментов, а также если в задании на проектирование имеются специальные требования по проведению натурных измерений.
4.10. При проектировании и возведении фундаментов и подземных сооружений из монолитного, сборного бетона или железобетона, каменной или кирпичной кладки наряду с требованиями настоящих правил следует руководствоваться СНиП 2.03.11, СНиП 3.03.01, СНиП 3.04.01.
4.11. При возведении нового объекта на застроенной территории необходимо учитывать его воздействие на существующие сооружения окружающей застройки с целью предотвращения их недопустимых дополнительных деформаций.
Зону влияния проектируемого сооружения и дополнительные осадки существующих сооружений определяют расчетом (подраздел 5.5).
Предельные значения дополнительных деформаций оснований существующих сооружений должны устанавливаться на основе результатов обследований этих сооружений с учетом их конструктивных особенностей и категории состояния конструкций (Приложение В).
4.12. При проектировании необходимо учитывать местные условия строительства, а также имеющийся опыт проектирования, строительства и эксплуатации сооружений в аналогичных инженерно-геологических и экологических условиях. Для этого необходимо иметь данные об инженерно-геологических условиях этого района, о конструкциях сооружений, нагрузках, типах и размерах фундаментов, давлениях на грунты основания и о наблюдавшихся деформациях сооружений. Необходимо также выявлять данные о производственных возможностях строительной организации, ее парке оборудования, ожидаемых климатических условиях на весь период строительства. Указанные данные могут оказаться решающими при выборе типов фундаментов (например, на естественном основании или свайном), глубины их заложения, метода подготовки основания и пр.
Данные о климатических условиях района строительства должны приниматься в соответствии со СНиП 23-01.
4.13. При проектировании и устройстве оснований и фундаментов сооружений следует соблюдать требования нормативных документов по организации строительного производства, геодезическим работам, технике безопасности, правилам пожарной безопасности при производстве строительно-монтажных работ.
4.14. Применяемые при строительстве материалы, изделия и конструкции должны удовлетворять требованиям проекта соответствующих стандартов и технических условий. Замена предусмотренных проектом материалов, изделий и конструкций допускается только по согласованию с проектной организацией и заказчиком.
4.15. При строительстве в сложных грунтовых условиях в составе проекта сооружения рекомендуется предусматривать паспорт сооружения, в котором приводят: описание подземных конструкций и водонесущих сетей, указания о необходимых наблюдениях, данные о предусматриваемых мерах защиты, осуществляемых в период строительства и эксплуатации, указания о способах подъема и выравнивания сооружения и др. После сдачи объекта в паспорт вносят данные, полученные в процессе строительства.
4.16. При производстве земляных работ, устройстве оснований и фундаментов следует выполнять входной, операционный и приемочный контроль, руководствуясь СНиП 12-01 и разделом 13.
4.17. При проектировании должна быть предусмотрена срезка экологически чистого плодородного слоя почвы для последующего использования в целях восстановления (рекультивации) нарушенных или малопродуктивных сельскохозяйственных земель, озеленения района застройки и т.п.
4.18. На участках, где по данным инженерно-экологических изысканий имеются выделения почвенных газов (радона, метана, торина), должны быть приняты меры по изоляции соприкасающихся с грунтом конструкций или другие меры, способствующие снижению концентрации газов в соответствии с требованиями санитарных норм.
5. Проектирование оснований
5.1. Общие указания
5.1.1. Проектирование оснований включает обоснованный расчетом выбор:
— типа основания (естественное или искусственное);
— типа, конструкции, материала и размеров фундаментов (мелкого или глубокого заложения; ленточные, столбчатые, плитные и др.; железобетонные, бетонные, бутобетонные и др.);
— мероприятий, указанных в подразделе 5.8, применяемых при необходимости уменьшения влияния деформаций оснований на эксплуатационную пригодность сооружений.
5.1.2. Основания должны рассчитываться по двум группам предельных состояний: первой — по несущей способности и второй — по деформациям.
К первой группе предельных состояний относятся состояния, приводящие сооружение и основание к полной непригодности к эксплуатации (потеря устойчивости формы и положения; хрупкое, вязкое или иного характера разрушение; резонансные колебания; чрезмерные пластические деформации или деформации неустановившейся ползучести и т.п.).
Ко второй группе предельных состояний относятся состояния, затрудняющие нормальную эксплуатацию сооружения или снижающие его долговечность вследствие недопустимых перемещений (осадок, подъемов, прогибов, кренов, углов поворота, колебаний, трещин и т.п.).
Основания рассчитывают по деформациям во всех случаях, за исключением указанных в 5.5.52, а по несущей способности — в случаях, указанных в 5.1.3.
5.1.3. Расчет оснований по несущей способности должен производиться в случаях, если:
а) на основание передаются значительные горизонтальные нагрузки (подпорные стены, фундаменты распорных конструкций и т.п.), в том числе сейсмические;
б) сооружение расположено на откосе или вблизи откоса;

‘Изменение n 4 ГОСТ 7222-75 ‘Проволока из золота, серебра и их сплавов. Технические условия’ (принято Протоколом Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации от 05.12.2003 n 24)  »

  • часть 1
  • часть 2
  • часть 3
  • часть 4

Система нормативных документов в строительстве

СВОД ПРАВИЛ
ПО
ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СТРОИТЕЛЬСТВУ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И УСТРОЙСТВО
ОСНОВАНИЙ
И ФУНДАМЕНТОВ
ЗДАНИЙ
И СООРУЖЕНИЙ

СП 50-101-2004

Москва

ПРЕДИСЛОВИЕ

1. РАЗРАБОТАН Научно-исследовательским, проектно-изыскательским и конструкторско-технологическим институтом оснований и подземных сооружений им. Н.М. Герсеванова (НИИОСП) — филиалом ФГУП «НИЦ «Строительство»

ВНЕСЕН Управлением технического нормирования, стандартизации и сертификации в строительстве и ЖКХ Госстроя России

2. ОДОБРЕН для применения постановлением Госстроя России № 28 от 9 марта 2004 г.

3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

СОДЕРЖАНИЕ

Введение . 3

1. Область применения . 3

2. Нормативные ссылки . 3

3. Определения . 4

4. Общие положения . 4

5. Проектирование оснований . 6

5.1. Общие указания . 6

5.2. Нагрузки и воздействия, учитываемые в расчетах оснований . 9

5.3. Нормативные и расчетные значения характеристик грунтов . 9

5.4. Подземные воды .. 12

5.5. Расчет оснований по деформациям .. 16

5.6. Расчет оснований по несущей способности . 31

5.7. Особенности проектирования оснований при реконструкции сооружений . 36

5.8. Мероприятия по уменьшению деформаций оснований и влияния их на сооружения . 37

6. Особенности проектирования оснований сооружений, возводимых на специфических грунтах и в особых условиях . 40

6.1. Просадочные грунты .. 40

6.2. Набухающие грунты .. 45

6.3. Засоленные грунты .. 50

6.4. Органо-минеральные и органические грунты .. 56

6.5. Элювиальные грунты .. 63

6.6. Насыпные грунты .. 66

6.7. Намывные грунты .. 69

6.8. Пучинистые грунты .. 70

6.9. Закрепленные грунты .. 73

6.10. Особенности проектирования основам сооружений, возводимых на подрабатываемых территориях . 76

6.11. Особенности проектирования оснований сооружений, возводимых на закарстованных территориях . 79

6.12. Особенности проектирования оснований сооружений, возводимых в сейсмических районах . 81

6.13. Особенности проектирования оснований сооружений, возводимых вблизи источников динамических воздействий . 84

7. Особенности проектирования оснований опор воздушных линий электропередачи . 85

8. Особенности проектирования оснований и фундаментов малоэтажных зданий . 89

9. Особенности проектирования подземных сооружений . 90

10. Особенности проектирования подпорных стен . 93

11. Проектирование водопонижения и гидроизоляции . 96

11.1. Водопонижение . 96

11.2. Гидроизоляция . 99

12. Проектирование фундаментов . 100

12.1. Общие положения . 100

12.2. Глубина заложения фундаментов . 101

12.3. Расчет столбчатых фундаментов . 104

12.4. Расчет ленточных и прерывистых фундаментов . 105

12.5. Расчет плитных фундаментов . 105

12.6. Расчет стен подвалов . 106

12.7. Фундаменты в вытрамбованных котлованах . 107

12.8. Конструктивные указания . 109

13. Устройство оснований и фундаментов . 110

13.1. Общие положения . 110

13.2. Естественные основания . 111

13.3. Уплотнение грунтов . 115

13.4. Устройство грунтовых насыпей и подушек . 118

13.5. Устройство намывных оснований . 119

13.6. Закрепление грунтов . 120

13.7. Искусственное замораживание грунтов . 125

13.8. Строительное водопонижение и устройство гидроизоляции . 126

13.9. Усиление фундаментов при реконструкции . 129

13.10. Устройство «стены в грунте» и грунтовых анкеров . 131

13.11. Вытрамбовывание котлованов . 134

14. Геотехнический мониторинг . 135

15. Экологические требования, учитываемые при проектировании и строительстве . 137

Приложение А Определения . 139

Приложение Б Состав проекта фундаментов . 139

Приложение В Категории состояния сооружений . 140

Приложение Г Нормативные значения прочностных и деформационных характеристик грунтов . 141

Приложение Д Расчетные сопротивления грунтов оснований . 144

Приложение Е Предельные деформации оснований . 147

Приложение Ж Физико-механические характеристики органо-минеральных и органических грунтов . 148

Приложение И Физико-механические характеристики элювиальных грунтов . 149

Приложение К Расчет фундаментов в вытрамбованных котлованах по несущей способности и осадкам основания . 150

Приложение Л Основные буквенные обозначения . 153

Введение

Свод правил по проектированию и устройству оснований и фундаментов зданий и сооружений разработан в развитие обязательных положений и требований СНиП 2.02.01-83* и СНиП 3.02.01-87.

Свод правил содержит рекомендации по проектированию и устройству оснований и фундаментов зданий и сооружений, в том числе подземных и заглубленных, возводимых в различных инженерно-геологических условиях, для различных видов строительства.

Разработан НИИОСП им. Н.М. Герсеванова — филиалом ФГУП НИЦ «Строительство» (доктора техн. наук В.А. Ильичев и Е.А. Сорочан — руководители темы; доктора техн. наук: Б.В. Бахолдин, А.А. Григорян, П.А. Коновалов, В.И. Крутов, В.О. Орлов, В.П. Петрухин, Л.Р. Ставницер, В.И. Шейнин; кандидаты техн. наук: Ю.А. Багдасаров, Г.И. Бондаренко, В.Г. Буданов, Ю.А. Грачев, Ф.Ф. Зехниев, М.Н. Ибрагимов, О.И. Игнатова, И.В. Колыбин, Н.С. Никифорова, B . C . Поляков, В.Г. Федоровский, М.Л. Холмянский, инженеры: Я.М. Бобровский, Б.Ф. Кисин, А.Б. Мещанский); ГУП Мосгипронисельстрой (д-р техн. наук B . C . Сажин).

СП 50-101-2004

СВОД ПРАВИЛ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СТРОИТЕЛЬСТВУ

Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений

Design and construction of soil bases and foundations for buildings and structures

1. Область применения

Настоящий Свод правил (далее — СП) распространяется на основания и фундаменты вновь строящихся и реконструируемых зданий и сооружений1, возводимых в открытых котлованах.

1 Далее вместо термина «здания и сооружения» используется термин «сооружения», в число которых входят также подземные сооружения.

Настоящий СП не распространяется на проектирование и устройство оснований и фундаментов гидротехнических сооружений, опор мостов и труб под насыпями, дорог, аэродромных покрытий, сооружений, возводимых на вечномерзлых грунтах, свайных фундаментов, а также оснований глубоких опор и фундаментов машин с динамическими нагрузками.

2. Нормативные ссылки

В настоящем Своде правил приведены ссылки на следующие нормативные документы:

СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах

СНиП II-22-81* Каменные и армокаменные конструкции

СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия

СНиП 2.01.09-91 Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах

СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений

СНиП 2.02.02-85* Основания гидротехнических сооружений

СНиП 2.02.04-88 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах

СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии

СНиП 2.04.02-84* Водоснабжение. Наружные сети и сооружения

СНиП 2.04.03-85 Канализация. Наружные сети и сооружения

СНиП 2.06.03-85 Мелиоративные системы и сооружения

СНиП 2.06.14-85 Защита горных выработок от подземных и поверхностных вод

СНиП 2.06.15-85 Инженерная защита территории от затопления и подтопления

СНиП 3.02.01-87 Земляные сооружения, основания и фундаменты

СНиП 3.03.01-87 Несущие и ограждающие конструкции

СНиП 3.04.01-87 Изоляционные и отделочные покрытия

СНиП 3.05.05-84 Технологическое оборудование и технологические трубопроводы

СНиП 3.07.03-85* Мелиоративные системы и сооружения

СНиП 11-02-96 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения

СНиП 12-01-2004 Организация строительства

СНиП 23-01-99* Строительная климатология

СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения

СП 11-102-97 Инженерно-экологические изыскания для строительства

СП 11-104-97 Инженерно-геодезические изыскания для строительства

СП 11-105-97 Инженерно-геологические изыскания для строительства (ч. I — III )

ГОСТ 5180-84 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик

ГОСТ 12248-96 Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости

ГОСТ 12536-79 Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) состава

ГОСТ 19912-2001 Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием

ГОСТ 20276-99 Грунты. Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости

ГОСТ 20522-96 Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний

ГОСТ 22733-2002 Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности

ГОСТ 23061-90 Грунты. Методы радиоизотопных измерений плотности и влажности

ГОСТ 23161-78 Грунты. Метод лабораторного определения характеристик просадочности

ГОСТ 24143-80 Грунты. Методы лабораторного определения характеристик набухания и усадки

ГОСТ 24846-81 Грунты. Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений

ГОСТ 25100-95 Грунты. Классификация

ГОСТ 25192-82 Бетоны. Классификация и общие технические требования

ГОСТ 27751-88 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету

ГОСТ 30416-96 Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения

ГОСТ 30672-99 Грунты. Полевые испытания. Общие положения

3. Определения

Определения основных терминов приведены в приложении А.

4. Общие положения

4.1. Основания и фундаменты должны проектироваться на основе и с учетом:

а) результатов инженерных изысканий для строительства;

б) сведений о сейсмичности района строительства;

в) данных, характеризующих назначение, конструктивные и технологические особенности сооружения и условия его эксплуатации;

г) нагрузок, действующих на фундаменты;

д) окружающей застройки и влияния на нее вновь строящихся сооружений;

е) экологических требований (раздел 15);

ж) технико-экономического сравнения возможных вариантов проектных решений для выбора наиболее экономичного и надежного проектного решения, обеспечивающего наиболее полное использование прочностных и деформационных характеристик грунтов и физико-механических свойств материалов фундаментов и других подземных конструкций.

4.2. При проектировании должны быть предусмотрены решения, обеспечивающие надежность, долговечность и экономичность сооружений на всех стадиях строительства и эксплуатации.

При разработке проектов производства работ и организации строительства должны выполняться требования по обеспечению надежности конструкций на всех стадиях их возведения.

4.3. Работы по проектированию следует вести в соответствии с техническим заданием на проектирование и необходимыми исходными данными ( 4.1). Порядок разработки проектной документации изложен в приложении Б.

4.4. При проектировании следует учитывать уровень ответственности сооружения в соответствии с ГОСТ 27751: I — повышенный, II — нормальный, III — пониженный.

4.5. Инженерные изыскания для строительства, проектирование оснований и фундаментов и их устройство должны выполняться организациями, имеющими лицензии на эти виды работ.

4.6. Инженерные изыскания для строительства должны проводиться в соответствии с требованиями СНиП 11-02, СП 11-102, СП 11-104, СП 11-105, государственных стандартов и других нормативных документов по инженерным изысканиям и исследованиям грунтов для строительства.

Наименование грунтов оснований в описаниях результатов изысканий и в проектной документации следует принимать по ГОСТ 25100.

4.7. Результаты инженерных изысканий должны содержать данные, необходимые для выбора типа основания, фундаментов и подземных сооружений и проведения их расчетов по предельным состояниям с учетом прогноза возможных изменений (в процессе строительства и эксплуатации) инженерно-геологических условий площадки строительства и свойств грунтов, а также вида и объема инженерных мероприятий по ее освоению.

Проектирование без соответствующего инженерно-геологического, а также инженерно-экологического обоснований или при их недостаточности не допускается.

Примечание — При строительстве в условиях существующей застройки инженерные изыскания следует предусматривать не только для вновь строящихся сооружений, но и для окружающей застройки, попадающей в зону их влияния.

4.8. Конструктивное решение проектируемого сооружения и условия последующей его эксплуатации необходимы для выбора типа фундамента, учета влияния конструкций на работу основания, а также на окружающую застройку, для уточнения требований к допускаемым деформациям и т.д.

4.9. В проектах оснований и фундаментов сооружений необходимо предусматривать проведение натурных наблюдений (мониторинг). Состав, объем и методы мониторинга устанавливают в зависимости от уровня ответственности сооружений и сложности инженерно-геологических условий (см. раздел 14).

Натурные наблюдения должны также предусматриваться в случае применения новых или недостаточно изученных конструкций сооружений или их фундаментов, а также, если в задании на проектирование имеются специальные требования по проведению натурных измерений.

4.10. При проектировании и возведении фундаментов и подземных сооружений из монолитного, сборного бетона или железобетона, каменной или кирпичной кладки наряду с требованиями настоящих правил следует руководствоваться СНиП 2.03.11, СНиП 3.03.01, СНиП 3.04.01.

4.11. При возведении нового объекта на застроенной территории необходимо учитывать его воздействие на существующие сооружения окружающей застройки с целью предотвращения их недопустимых дополнительных деформаций.

Зону влияния проектируемого сооружения и дополнительные осадки существующих сооружений определяют расчетом (подраздел 5.5).

Предельные значения дополнительных деформаций оснований существующих сооружений должны устанавливаться на основе результатов обследований этих сооружений с учетом их конструктивных особенностей и категории состояния конструкций (приложение В).

4.12. При проектировании необходимо учитывать местные условия строительства, а также имеющийся опыт проектирования, строительства и эксплуатации сооружений в аналогичных инженерно-геологических и экологических условиях. Для этого необходимо иметь данные об инженерно-геологических условиях этого района, о конструкциях сооружений, нагрузках, типах и размерах фундаментов, давлениях на грунты основания и о наблюдавшихся деформациях сооружений. Необходимо также выявлять данные о производственных возможностях строительной организации, ее парке оборудования, ожидаемых климатических условиях на весь период строительства. Указанные данные могут оказаться решающими при выборе типов фундаментов (например, на естественном основании или свайном), глубины их заложения, метода подготовки основания и пр.

Данные о климатических условиях района строительства должны приниматься в соответствии со СНиП 23-01.

4.13. При проектировании и устройстве оснований и фундаментов сооружений следует соблюдать требования нормативных документов по организации строительного производства, геодезическим работам, технике безопасности, правилам пожарной безопасности при производстве строительно-монтажных работ.

4.14. Применяемые при строительстве материалы, изделия и конструкции должны удовлетворять требованиям проекта соответствующих стандартов и технических условий. Замена предусмотренных проектом материалов, изделий и конструкций допускается только по согласованию с проектной организацией и заказчиком.

4.15. При строительстве в сложных грунтовых условиях в составе проекта сооружения рекомендуется предусматривать паспорт сооружения, в котором приводят: описание подземных конструкций и водонесущих сетей, указания о необходимых наблюдениях, данные о предусматриваемых мерах защиты, осуществляемых в период строительства и эксплуатации, указания о способах подъема и выравнивания сооружения и др. После сдачи объекта в паспорт вносят данные, полученные в процессе строительства.

4.16. При производстве земляных работ, устройстве оснований и фундаментов следует выполнять входной, операционный и приемочный контроль, руководствуясь СНиП 12-01 и разделом 13.

4.17. При проектировании должна быть предусмотрена срезка экологически чистого плодородного слоя почвы для последующего использования в целях восстановления (рекультивации) нарушенных или малопродуктивных сельскохозяйственных земель, озеленения района застройки и т.п.

4.18. На участках, где по данным инженерно-экологических изысканий имеются выделения почвенных газов (радона, метана, торина), должны быть приняты меры по изоляции соприкасающихся с грунтом конструкций или другие меры, способствующие снижению концентрации газов в соответствии с требованиями санитарных норм.

5. Проектирование оснований

5.1. Общие указания

5.1.1. Проектирование оснований включает обоснованный расчетом выбор:

— типа основания (естественное или искусственное);

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

— мероприятий, указанных в подразделе 5.8, применяемых при необходимости уменьшения влияния деформаций оснований на эксплуатационную пригодность сооружений.

5.1.2. Основания должны рассчитываться по двум группам предельных состояний: первой — по несущей способности и второй — по деформациям.

К первой группе предельных состояний относятся состояния, приводящие сооружение и основание к полной непригодности к эксплуатации (потеря устойчивости формы и положения; хрупкое, вязкое или иного характера разрушение; резонансные колебания; чрезмерные пластические деформации или деформации неустановившейся ползучести и т.п.).

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

Основания рассчитывают по деформациям во всех случаях, за исключением указанных в 5.5.52, а по несущей способности — в случаях, указанных в 5.1.3.

5.1.3. Расчет оснований по несущей способности должен производиться в случаях, если:

а) на основание передаются значительные горизонтальные нагрузки (подпорные стены, фундаменты распорных конструкций и т.п.), в том числе сейсмические;

б) сооружение расположено на откосе или вблизи откоса;

в) основание сложено дисперсными грунтами, указанными в 5.6.5;

г) основание сложено скальными грунтами.

Расчет оснований по несущей способности в случаях, перечисленных в подпунктах «а» и «б», допускается не производить, если конструктивными мероприятиями обеспечена невозможность смещения проектируемого фундамента.

Если проектом предусматривается возможность возведения сооружения непосредственно после устройства фундаментов до обратной засыпки грунтом пазух котлованов, следует производить проверку несущей способности основания, учитывая нагрузки, действующие в процессе строительства.

5.1.4. Сооружение и его основание должны рассматриваться в единстве, т.е. должно учитываться взаимодействие сооружения с основанием. Для совместного расчета сооружения и основания могут быть использованы аналитические, численные и другие методы.

5.1.5. Целью расчета оснований по предельным состояниям является выбор технического решения фундаментов, обеспечивающего невозможность достижения основанием предельных состояний, указанных в 5.1.2. При этом должны учитываться не только нагрузки от проектируемого сооружения, но также возможное неблагоприятное влияние внешней среды, приводящее к изменению физико-механических свойств грунтов (например, под влиянием поверхностных или подземных вод, климатических факторов, различного вида тепловых источников и т.д.). К изменению влажности особенно чувствительны просадочные, набухающие и засоленные грунты, к изменению температурного режима — набухающие и пучинистые грунты.

5.1.6. Расчетная схема системы «сооружение — основание» или «фундамент — основание» должна выбираться с учетом наиболее существенных факторов, определяющих напряженное состояние и деформации основания и конструкций сооружения (статической схемы сооружения, особенностей его возведения, характера грунтовых напластований, свойств грунтов основания, возможности их изменения в процессе строительства и эксплуатации сооружения и т.д.). Рекомендуется учитывать пространственную работу конструкций, геометрическую и физическую нелинейность, анизотропность, пластические и реологические свойства материалов и грунтов, развитие областей пластических деформаций под фундаментом.

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

5.1.7. Результаты инженерно-геологических изысканий, излагаемые в отчете, должны содержать сведения:

— о местоположении территории предполагаемого строительства, ее рельефе, климатических и сейсмических условиях и о ранее выполненных инженерных изысканиях;

— об инженерно-геологическом строении площадки строительства с описанием в стратиграфической последовательности напластований грунтов, формы залегания грунтовых образований, их размеров в плане и по глубине, возраста, происхождения и классификационных наименований грунтов и с указанием выделенных инженерно-геологических элементов ( ГОСТ 20522);

— о гидрогеологических условиях площадки с указанием наличия и толщины водоносных горизонтов и режима подземных вод, отметок появившихся и установившихся уровней подземных вод, амплитуды их сезонных и многолетних колебаний, расходов воды, сведений о фильтрационных характеристиках грунтов, а также сведений о химическом составе подземных вод и их агрессивности по отношению к материалам подземных конструкций;

— о наличии специфических грунтов (см. раздел 6);

— о наблюдаемых неблагоприятных геологических и инженерно-геологических процессах (карст, оползни, суффозия, горные подработки, температурные аномалии и др.);

— о физико-механических характеристиках грунтов;

— о возможном изменении гидрогеологических условий и физико-механических свойств грунтов в процессе строительства и эксплуатации сооружения.

5.1.8. В состав физико-механических характеристик грунтов входят:

— плотность грунта и его частиц и влажность ( ГОСТ 5180 и ГОСТ 30416);

— коэффициент пористости;

— гранулометрический состав для крупнообломочных грунтов и песков ( ГОСТ 12536);

— влажность на границах пластичности и текучести, число пластичности и показатель текучести для глинистых грунтов ( ГОСТ 5180);

— угол внутреннего трения, удельное сцепление и модуль деформации грунтов ( ГОСТ 12248, ГОСТ 20276, ГОСТ 30416 и ГОСТ 30672);

— временное сопротивление при одноосном сжатии, показатели размягчаемости и растворимости для скальных грунтов ( ГОСТ 12248).

Для специфических грунтов, особенности проектирования оснований которых изложены в разделе 6, и при проектировании подземных сооружений (раздел 9) дополнительно должны быть определены характеристики, указанные в этих разделах. По специальному заданию дополнительно могут быть определены и другие необходимые для расчетов характеристики грунтов (например, реологические).

В отчете необходимо указывать применяемые методы лабораторных и полевых определений характеристик грунтов и методы обработки результатов исследований.

5.1.9. К отчету прилагают: колонки грунтовых выработок и инженерно-геологические разрезы с указанием на последних мест отбора проб грунтов и пунктов их полевых испытаний, а также уровней подземных вод; таблицы и ведомости показателей физико-механических характеристик грунтов, их нормативных и расчетных значений; а также графики полевых испытаний грунтов.

5.2. Нагрузки и воздействия, учитываемые в расчетах оснований

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

Учитываемые при этом нагрузки и воздействия на сооружение или отдельные его элементы, коэффициенты надежности по нагрузке, а также возможные сочетания нагрузок должны приниматься согласно требованиям СНиП 2.01.07.

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

а) оснований сооружений III уровня ответственности;

б) общей устойчивости массива грунта основания совместно с сооружением;

в) средних значений деформаций основания;

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

5.2.2. Все расчеты оснований должны производиться на расчетные значения нагрузок, которые определяют как произведение нормативных нагрузок на коэффициент надежности по нагрузке g f , устанавливаемый в зависимости от группы предельного состояния.

Коэффициент надежности по нагрузке g f принимают при расчете оснований:

— по первой группе предельных состояний (по несущей способности) — по СНиП 2.01.07;

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

5.2.3. Расчет оснований по деформациям должен производиться на основное сочетание нагрузок; по несущей способности — на основное сочетание, а при наличии особых нагрузок и воздействий — на основное и особое сочетания.

При этом нагрузки на перекрытия и снеговые нагрузки, которые согласно СНиП 2.01.07 могут относиться как к длительным, так и к кратковременным, при расчете оснований по несущей способности считают кратковременными, а при расчете по деформациям — длительными. Нагрузки от подвижного подъемно-транспортного оборудования в обоих случаях считают кратковременными.

5.2.4. В расчетах оснований необходимо учитывать нагрузки от складируемого материала и оборудования, размещаемых вблизи фундаментов.

5.2.5. Усилия в конструкциях, вызываемые климатическими температурными воздействиями, при расчете оснований по деформациям не должны учитываться, если расстояние между температурно-осадочными швами не превышает значений, указанных в строительных нормах и правилах по проектированию соответствующих конструкций.

5.3. Нормативные и расчетные значения характеристик грунтов

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

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

5.3.2. Характеристики грунтов природного сложения, а также искусственного происхождения должны определяться, как правило, на основе их непосредственных испытаний в полевых или лабораторных условиях с учетом возможного изменения влажности грунтов в процессе строительства и эксплуатации сооружений, так как для неполностью водонасыщенных ( Sr < 0,8) глинистых грунтов и пылеватых песков, а также специфических грунтов возможно снижение их прочностных и деформационных характеристик вследствие повышения влажности. Для определения прочностных характеристик j и с грунтов, для которых прогнозируется повышение влажности, образцы грунтов предварительно насыщают водой до значений влажности, соответствующих прогнозу. При определении модуля деформации в полевых условиях допускается проводить испытания грунта при природной влажности с последующей корректировкой полученного значения модуля деформации на основе компрессионных испытаний.

5.3.3. Достоверными методами определения деформационных характеристик дисперсных грунтов являются полевые испытания статическими нагрузками в шурфах, дудках или котлованах с помощью плоских горизонтальных штампов площадью 2500 — 5000 см2, а также в скважинах или в массиве с помощью винтовой лопасти-штампа площадью 600 см2 ( ГОСТ 20276 ).

5.3.4. Модули деформации Е песчаных и глинистых грунтов, не обладающих выраженной анизотропией их свойств в горизонтальном и вертикальном направлениях, могут быть определены по испытаниям радиальными и лопастными прессиометрами в скважинах или массиве ( ГОСТ 20276).

Для сооружений I уровня ответственности значения Е по данным прессиометрических испытаний должны уточняться на основе их сопоставления с результатами параллельно проводимых испытаний того же грунта штампами (см. 5.3.3). Для зданий и сооружений II и III уровней ответственности допускается определять значения Е только по испытаниям грунтов прессиометрами, используя корректировочные коэффициенты по ГОСТ 20276.

5.3.5. Модули деформации E песков и глинистых грунтов могут быть определены методом статического зондирования, а песков (кроме пылеватых водонасыщенных) — методом динамического зондирования ( ГОСТ 19912 ).

Для сооружений I и II уровней ответственности значения Е по данным зондирования должны уточняться на основе их сопоставления с результатами параллельно проводимых испытаний того же грунта штампами (см. 5.3.3). Для зданий и сооружений III уровня ответственности допускается определять значения E только по результатам зондирования, используя таблицы, приведенные в СП 11-105 (ч. I ), или региональные таблицы, приведенные в территориальных строительных нормах.

5.3.6. В лабораторных условиях модули деформации глинистых грунтов могут быть определены в компрессионных приборах и приборах трехосного сжатия ( ГОСТ 12248 ).

Для сооружений I и II уровней ответственности значения Е по лабораторным данным должны уточняться на основе их сопоставления с результатами параллельно проводимых испытаний того же грунта штампами (см. 5.3.3). Для сооружений III уровня ответственности допускается определять значения Е только по результатам компрессии, корректируя их с помощью повышающих коэффициентов mk приведенных в таблице 5.1. Эти коэффициенты распространяются на четвертичные глинистые грунты с показателем текучести 0 < il 1, при этом значения модуля деформации по компрессионным испытаниям следует вычислять в интервале давлений 0,1 — 0,2 МПа.

Таблица 5.1

Вид грунта

Значения коэффициента mk при коэффициенте пористости е, равном

0,45 — 0,55

Супеси

Суглинки

Глины

Примечание — Для промежуточных значений е коэффициент mk определяют интерполяцией.

5.3.7. Прочностные характеристики дисперсных грунтов (угол внутреннего трения j и удельное сцепление с) могут быть получены путем испытаний грунтов лабораторными методами на срез или трехосное сжатие ( ГОСТ 12248 ), а в полевых условиях — испытаниями на срез целиков грунта в шурфах или котлованах ( ГОСТ 20276 ).

5.3.8. Для водонасыщенных глинистых грунтов с показателем текучести IL > 0,5, органоминеральных и органических грунтов, для которых подготовка целиков для полевых испытаний или отбор образцов для лабораторных испытаний затруднительны, прочностные характеристики для расчета оснований из этих грунтов в нестабилизированном состоянии могут быть определены полевым методом вращательного среза в скважинах или в массиве ( ГОСТ 20276).

5.3.9. Значения j и с песков и глинистых грунтов для сооружений II и III уровней ответственности могут быть определены полевыми методами поступательного и кольцевого среза в скважинах ( ГОСТ 20276 ). При этом для сооружений II уровня ответственности полученные значения j и с должны уточняться на основе их сопоставления с результатами параллельно проводимых испытаний того же грунта методами, указанными в 5.3.7 .

5.3.10. Значения j и с песков и глинистых грунтов могут быть определены методом статического зондирования, а песков (кроме пылеватых водонасыщенных) — методом динамического зондирования ( ГОСТ 19912 ).

Для сооружений I и II уровней ответственности полученные зондированием значения j и с должны уточняться на основе их сопоставления с результатами параллельно проводимых испытаний того же грунта методами, указанными в 5.3.7. В остальных случаях допускается определять значения j и с только по данным зондирования, используя таблицы, указанные в 5.3.5.

5.3.11. Указанные в 5.3.5, 5.3.6 методы определения модуля деформации и в 5.3.9, 5.3.10 методы определения прочностных характеристик допускается при соответствующем обосновании применять без параллельного проведения испытаний методами, указанными в 5.3.3 и 5.3.7, для сооружений II уровня ответственности (технически несложные сооружения, сооружения, малочувствительные к деформациям основания, и др.).

5.3.12. Предел прочности на одноосное сжатие скальных грунтов определяют в соответствии с ГОСТ 12248.

5.3.13. Нормативные и расчетные значения характеристик грунтов устанавливают на основе статистической обработки результатов испытаний по методике, изложенной в ГОСТ 20522.

5.3.14. Все расчеты оснований должны выполняться с использованием расчетных значений характеристик грунтов X определяемых по формуле

X = Xn / g g , (5.1)

где Хп — нормативное значение данной характеристики;

g g — коэффициент надежности по грунту.

Коэффициент надежности по грунту при вычислении расчетных значений прочностных характеристик (удельного сцепления с, угла внутреннего трения j дисперсных грунтов и предела прочности на одноосное сжатие скальных грунтов Rc а также плотности грунта ρ) устанавливают в зависимости от изменчивости этих характеристик, числа определений и значения доверительной вероятности a ( ГОСТ 20522).

Для прочих характеристик грунта допускается принимать g g равным 1.

Примечание — Расчетное значение удельного веса грунта g определяют умножением расчетного значения плотности грунта на ускорение свободного падения.

5.3.15. Доверительную вероятность расчетных значений характеристик грунтов a принимают равной при расчетах оснований по первой группе предельных состояний 0,95, по второй группе — 0,85.

При соответствующем обосновании для сооружений I уровня ответственности допускается принимать большую доверительную вероятность расчетных значений характеристик грунтов, чем указано выше.

Примечания

1. Расчетные значения характеристик грунтов, соответствующие различным значениям доверительной вероятности, должны приводиться в отчетах по инженерно-геологическим изысканиям.

2. Расчетные значения характеристик грунтов с, j и g для расчетов по несущей способности обозначают с I , j I , и g I , а по деформациям — с II , j II , и g II .

5.3.16. Число определений характеристик грунтов, необходимое для вычисления их нормативных и расчетных значений, должно устанавливаться в зависимости от степени неоднородности грунтов основания, требуемой точности вычисления характеристики и уровня ответственности сооружения и указываться в программе исследований. Следует учитывать, что увеличение числа определений характеристик грунтов приводит к повышению их расчетных значений и, следовательно, к более экономичным проектным решениям.

Число одноименных частных определений для каждого выделенного на площадке инженерно-геологического или расчетного грунтового элемента ( ГОСТ 20522) должно быть не менее десяти для физических характеристик и не менее шести — для механических характеристик. При определении модуля деформации по результатам испытаний грунтов в полевых условиях штампом допускается ограничиваться результатами трех испытаний (или двух, если они отклоняются от среднего не более чем на 25 %).

5.3.17. Для предварительных расчетов оснований сооружений I и II уровней ответственности, а также для окончательных расчетов оснований сооружений III уровня ответственности и опор воздушных линий электропередачи независимо от их уровня ответственности допускается определять нормативные и расчетные значения прочностных и деформационных характеристик грунтов по таблицам в зависимости от их физических характеристик. При соответствующем обосновании допускается использовать таблицы для окончательных расчетов сооружений II уровня ответственности (технически несложные сооружения, сооружения, малочувствительные к деформациям основания, и др.).

Примечания

1. Нормативные значения угла внутреннего трения j n , удельного сцепления спи модуля деформации E допускается принимать по таблицам приложения Г. Расчетные значения характеристик в этом случае принимают при следующих значениях коэффициента надежности по грунту:

в расчетах оснований по деформациям ………………………………………… g g = 1;

в расчетах оснований по несущей способности:

для удельного сцепления ………………………………………………………………… g g ( c ) = 1,5;

для угла внутреннего трения песчаных грунтов ……………………………. g g ( j ) = 1,1;

то же, глинистых грунтов ……………………………………………………………….. g g ( j ) = 1,15.

2. Для отдельных районов допускается вместо таблиц приложения Г пользоваться региональными таблицами характеристик грунтов, специфических для этих районов, приведенными в территориальных строительных нормах.

5.4. Подземные воды

5.4.1. При проектировании оснований, фундаментов и подземных сооружений необходимо учитывать гидрогеологические условия площадки и возможность их изменения в процессе строительства и эксплуатации сооружения, а именно:

— естественные сезонные и многолетние колебания уровня подземных вод;

— техногенные изменения уровня подземных вод и возможность образования верховодки;

— высоту зоны капиллярного поднятия в глинистых грунтах над уровнем подземных вод;

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

5.4.2. Для оценки воздействия сооружения на подземные воды необходимо выполнение прогноза изменения гидрогеологических условий, как для стадии строительства, так и для стадии эксплуатации. При этом указанный прогноз должен проводиться как для застраиваемой, так и для прилегающей территорий.

5.4.3. Прогноз изменения гидрогеологических условий должен выполняться для сооружений I и II уровней ответственности с использованием метода математического моделирования геофильтрации с учетом изменений факторов, участвующих в формировании многолетнего режима подземных вод.

5.4.4. При выполнении прогноза изменений гидрогеологических условий должны быть выявлены режимообразующие факторы, которые следует подразделять на региональные и локальные.

Региональные факторы включают: подпор подземных вод от каналов, рек и других водоемов, от утечек промышленных предприятий с большим потреблением воды, полей фильтрации, от инфильтрации утечек из крупных коллекторов; образование воронок депрессии в результате работы водозаборов подземных вод, дренажей, систем осушения тоннелей метро, карьеров и пр.

Локальные факторы включают: подпор подземных вод от эффекта барража подземных сооружений (в том числе свайных полей), от инфильтрации утечек из водонесущих коммуникаций; образование воронок депрессии от действия различных видов дренажей при строительстве и эксплуатации сооружений.

5.4.5. Для получения достоверных прогнозных оценок изменений гидрогеологических условий при проектировании сооружений I и II уровней ответственности следует использовать режимные наблюдения за подземными водами (на застраиваемой и прилегающей территориях), а также выполнять комплекс опытно-фильтрационных работ по определению фильтрационных параметров водоносных горизонтов.

5.4.6. Оценку возможных естественных сезонных и многолетних колебаний уровня подземных вод производят на основе данных многолетних режимных наблюдений по государственной стационарной сети с использованием результатов краткосрочных наблюдений, в том числе разовых замеров уровня подземных вод, выполняемых при инженерных изысканиях на площадке строительства.

5.4.7. Для разработки проектов сооружений и производства земляных работ необходимы данные о среднем многолетнем положении уровня подземных вод и их максимальном и минимальном уровнях за период наблюдений, а также о продолжительности стояния паводковых (весенних и летне-осенних) уровней подземных вод.

5.4.8. По характеру подтопления следует выделять естественно подтопляемые территории (с глубинами залегания уровня подземных вод менее 3 м) и техногенно подтопляемые.

Основными факторами подтопления являются: при строительстве — изменение условий поверхностного стока при вертикальной планировке территории, длительный разрыв между выполнением земляных и строительных работ; при эксплуатации — инфильтрация утечек, уменьшение испарения под зданиями и покрытиями и т.д.

5.4.9. По характеру техногенного воздействия застраиваемые территории подразделяют на: неподтопляемые, потенциально подтопляемые и осушаемые.

Неподтопляемые территории — территории, на которых вследствие благоприятных природных условий (наличие проницаемых грунтов большой толщины, глубокое положение уровня подземных вод, дренированность территории) и благоприятных техногенных условий (отсутствие или незначительные утечки из коммуникаций, незначительный барражный эффект) не происходит заметного увеличения влажности грунтов основания и повышения уровня подземных вод.

Потенциально подтопляемые территории — территории, на которых вследствие неблагоприятных природных и техногенных условий в результате их строительного освоения или в период эксплуатации возможно повышение уровня подземных вод, вызывающее нарушение условий нормальной эксплуатации сооружений, что требует проведения защитных мероприятий и устройства дренажей.

Осушаемые территории — территории, на которых происходит понижение уровня подземных вод в результате действия водоотлива в период строительства и действия дренажей в период эксплуатации сооружения, что вызывает оседание земной поверхности и может явиться причиной деформаций сооружений.

5.4.10. Степень потенциальной подтопляемости территории определяют на основе прогноза изменения гидрогеологических условий с учетом инженерно-геологических условий площадки строительства и прилегающих территорий, конструктивных и технологических особенностей проектируемых и существующих сооружений, в том числе инженерных сетей.

5.4.11. Для сооружений I и II уровней ответственности при соответствующем обосновании выполняют количественный прогноз изменения уровня подземных вод с учетом техногенных факторов на основе специальных комплексных исследований, включающих не менее годового цикла стационарных наблюдений за режимом подземных вод. В случае необходимости для выполнения указанных исследований помимо изыскательских должны привлекаться в качестве соисполнителей специализированные организации.

5.4.12. При прогнозировании понижения уровня подземных вод следует учитывать возможность возникновения дополнительных осадок территории в зоне развития депрессионной воронки и возведенных на ней сооружений вследствие увеличения давления от собственного веса грунта. С учетом этого прогноза следует устанавливать режим водопонижения, рекомендовать сроки строительства и этапность освоения площади застройки, а также определять необходимость проведения защитных мероприятий, направленных на уменьшение зоны влияния строительного водопонижения и включающих как локальную защиту сооружений, так и защиту всей территории (устройство противофильтрационных завес и экранов, замораживание или инъекционное закрепление грунта и т.д.).

5.4.13. При подъеме уровня подземных вод следует учитывать возможность развития дополнительных осадок основания вследствие возможного ухудшения деформационных характеристик грунтов при их водонасыщении и изменения напряженного состояния сжимаемой толщи в результате гидростатического и гидродинамического взвешивания.

5.4.14. При строительстве подземных сооружений следует учитывать возможность возникновения барражного эффекта, который проявляется в подъеме уровня подземных вод перед преградой. Для количественной оценки барражного эффекта и обоснования защитных мер необходимо выполнять прогноз, используя методы математического моделирования.

5.4.15. Техногенное изменение уровня подземных вод на застраиваемой территории зависит от типа функционального использования территории: промышленные зоны, селитебные зоны с плотной, смешанной и низкоплотной застройкой, территории, занятые парками и лесами, и др.

Значение инфильтрационного питания грунтовой толщи W мм/год, определяют по формуле

W = (1 — m ) W ест + W тех , (5.2)

где т — степень закрытости территории непроницаемыми покрытиями (асфальт, крыши и т.д.);

W ест инфильтрационное питание, обусловленное естественным фоном инфильтрации, мм/год;

W тех — инфильтрационное питание, обусловленное техногенными факторами, мм/год.

Инфильтрационное питание W тех зависит от водопотребления по функциональным зонам.

Потери водопотребления, участвующие в формировании питания подземных вод, на территории селитебных районов составляют в среднем 3,6 % суммарного водопотребления. Для промышленных зон эти потери зависят от характера производства и продолжительности эксплуатации и составляют от 4 до 6 % расхода воды.

5.4.16. Для сооружений I и II уровней ответственности количественный прогноз изменений гидрогеологических условий территории устанавливают для выполнения следующих расчетов:

— расчета водопритоков в котлован;

— оценки устойчивости основания и откосов котлована, а также возможности проявления суффозионных процессов;

— обоснования необходимости устройства противофильтрационной завесы и ее глубины;

— оценки влияния дренажа на прилегающие территории с определением размеров депрессионной кривой;

— оценки барражного эффекта;

— расчета давления подземных вод на подошву фундамента;

— оценки водопритоков к дренажу и определение зоны его влияния;

— оценки высоты зоны капиллярного водонасыщения.

5.4.17. Возможность прорыва напорными водами вышележащего водоупорного глинистого слоя грунта, подстилаемого слоем грунта с напорными водами, проверяют по условию

g w H0 ≤ g II h0, (5.3)

где g w — удельный вес воды, кН/м3;

Н0 — высота напора воды, отсчитываемая от подошвы проверяемого водоупорного слоя до максимального уровня подземных вод, м;

g II — расчетное значение удельного веса грунта проверяемого слоя, кН/м3;

h — расстояние от дна котлована до подошвы проверяемого слоя грунта, м.

Если условие не удовлетворяется, необходимо предусмотреть в проекте искусственное понижение напора водоносного слоя (откачка или устройство самоизливающихся скважин). Искусственное снижение напора подземных вод должно быть предусмотрено на срок, в течение которого сооружение приобретет достаточную массу и прочность, обеспечивающие восприятие нагрузки от напора подземных вод, но не ранее окончания работ по обратной засыпке грунта в пазухи котлована.

5.4.18. При проектировании фундаментов и подземных сооружений ниже пьезометрического уровня напорных подземных вод необходимо рассчитывать их давление и предусматривать мероприятия, предупреждающие их прорыв в котлованы, вспучивание дна котлована и всплытие сооружения.

При заложении фундаментов, а также подземных сооружений ниже пьезометрического уровня подземных вод следует учитывать следующие случаи:

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

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

5.4.19. Если при прогнозируемом уровне подземных вод возможно ухудшение физико-механических свойств грунтов основания, развитие неблагоприятных геологических и инженерно-геологических процессов, нарушение условий нормальной эксплуатации подземных помещений и т.п., в проекте должны предусматриваться соответствующие защитные мероприятия, в частности:

— гидроизоляция подземных конструкций;

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

— мероприятия, препятствующие механической или химической суффозии грунтов (шпунтовое ограждение, закрепление грунтов);

— устройство стационарной сети наблюдательных скважин для контроля развития процесса подтопления, своевременное устранение утечек из водонесущих коммуникаций и т.д.

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

В необходимых случаях на стадии строительства и эксплуатации сооружения следует осуществлять гидрогеологический мониторинг для контроля возможного процесса подтопления или осушения, своевременного предотвращения утечек из водонесущих коммуникаций, прекращения или уменьшения объема откачек и т.д.

5.4.20. Если подземные воды или промышленные стоки агрессивны по отношению к материалам заглубленных конструкций или могут повысить коррозийную активность грунтов, должны предусматриваться антикоррозионные мероприятия в соответствии с требованиями СНиП 2.03.11.

5.5. Расчет оснований по деформациям

5.5.1. Целью расчета оснований по деформациям является ограничение абсолютных или относительных перемещений 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 проверены расчетом, учитывающим усилия, которые возникают при взаимодействии сооружения с основанием.

Примечание — При проектировании сооружений, расположенных в непосредственной близости от существующих, необходимо учитывать дополнительные деформации оснований существующих сооружений от воздействия проектируемых сооружений (см. 5.5.42).

5.5.2. Деформации основания подразделяют 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, например, как 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.;

провалы — деформации земной поверхности с нарушением сплошности грунтов, образующиеся вследствие обрушения толщи грунтов над карстовыми полостями, горными выработками или зонами суффозионного выноса грунта.

5.5.3. Деформации основания в зависимости от причин возникновения подразделяют 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.).

5.5.4. Расчет оснований по деформациям должен производиться исходя из условия совместной работы сооружения и основания.

Деформации основания допускается определять без учета совместной работы сооружения и основания в случаях, оговоренных в 5.2.1.

5.5.5. Совместная деформация основания и сооружения может характеризоваться:

— абсолютной осадкой (подъемом) основания s отдельного фундамента;

— средней осадкой основания сооружения ;

— относительной разностью осадок (подъемов) двух фундаментов D s / L ( L расстояние между фундаментами);

— креном фундамента (сооружения) i ;

— относительным прогибом или выгибом f / L ( L — длина однозначно изгибаемого участка сооружения);

— кривизной изгибаемого участка сооружения;

— относительным углом закручивания сооружения;

— горизонтальным перемещением фундамента (сооружения) uh .

5.5.6. Расчет оснований по деформациям производят исходя из условия

S Su (5.4)

где S совместная деформация основания и сооружения;

Su — предельное значение совместной деформации основания и сооружения, устанавливаемое в соответствии с указаниями 5.5.46 — 5.5.50.

Примечания

1. Для определения совместной деформации основания и сооружения s могут использоваться методы, указанные в 5.1.4.

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

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

4. При расчете оснований по деформациям необходимо учитывать возможность изменения как расчетных, так и предельных значений деформаций основания за счет применения мероприятий, указанных в подразделе 5.8.

5.5.7. Расчетная схема основания, используемая для определения совместной деформации основания и сооружения, должна выбираться в соответствии с указаниями 5.1.6 .

Расчет деформаций основания при среднем давлении под подошвой фундамента р, не превышающем расчетное сопротивление грунта R (см. 5.5.8) следует выполнять, применяя расчетную схему в виде линейно деформируемого полупространства (см. 5.5.31) с условным ограничением глубины сжимаемой толщи Нс(см. 5.5.41).

Примечание — Деформации основания рекомендуется определять с учетом изменения свойств грунтов в результате природных и техногенных воздействий на грунты в открытом котловане.

Определение расчетного сопротивления грунта основания

5.5.8. При расчете деформаций основания с использованием расчетной схемы, указанной в 5.5.7 , среднее давление под подошвой фундамента р не должно превышать расчетное сопротивление грунта основания R определяемое по формуле

, (5.5)

где g c 1 и g c 2 — коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице 5.2;

k коэффициент, принимаемый равным единице, если прочностные характеристики грунта ( j и с) определены непосредственными испытаниями, и k = 1,1, если они приняты по таблицам приложения Г;

М g , М q , Мс — коэффициенты, принимаемые по таблице 5.3;

kz — коэффициент, принимаемый равным единице при b < 10 м; kz = z / b + 0,2 при b 10 м (здесь z 0 = 8 м);

b ширина подошвы фундамента, м (при бетонной или щебеночной подготовке толщиной h п допускается увеличивать b на 2 h п );

g II — осредненное (см. 5.5.11) расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м3;

g ′ II то же, для грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/м3;

с II расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента (см. 5.5.11), кПа;

d — глубина заложения фундаментов, м, бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле ( 5.6). При плитных фундаментах за d принимают наименьшее расстояние от подошвы плиты до уровня планировки;

db глубина подвала, расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом глубиной свыше 2 м принимают равным 2 м);

d1 = hs + hcf g cf / g ′II (5.6)

здесь hs толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;

hcf толщина конструкции пола подвала, м;

g cf — расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м3;

При бетонной или щебеночной подготовке толщиной h п допускается увеличивать d на h п .

Примечания

1. Формулу ( 5.5) допускается применять при любой форме фундаментов в плане. Если подошва фундамента имеет форму круга или правильного многоугольника площадью А, значение b принимают равным .

2. Расчетные значения удельного веса грунтов и материала пола подвала, входящие в формулу ( 5.5), допускается принимать равными их нормативным значениям.

3. Расчетное сопротивление грунта при соответствующем обосновании может быть увеличено, если конструкция фундамента улучшает условия его совместной работы с основанием, например, фундаменты прерывистые, щелевые, с промежуточной подготовкой и др.

4. Для фундаментных плит с угловыми вырезами расчетное сопротивление грунта основания допускается увеличивать, применяя коэффициент kd по таблице 5.4.

5. Если d > d ( d глубина заложения фундамента от уровня планировки), в формуле ( 5.5) принимают d = d и db = 0.

Таблица 5.2

Грунты

Коэффициент g с1

Коэффициент g с2 для сооружений с жесткой конструктивной схемой при отношении длины сооружения или его отсека к высоте L / H равном

4 и более

1,5 и менее

Крупнообломочные с песчаным заполнителем и пески, кроме мелких и пылеватых

Пески мелкие

Пески пылеватые: маловлажные и влажные насыщенные водой

Глинистые, а также крупнообломочные с глинистым заполнителем с показателем текучести грунта или заполнителя IL 0,25

То же, при 0,25 < IL 0,5

То же, при IL > 0,5

Примечания

1. К сооружениям с жесткой конструктивной схемой относят сооружения, конструкции которых специально приспособлены к восприятию усилий от деформации оснований, в том числе за счет мероприятий, указанных в подразделе 5.8 .

2. Для зданий с гибкой конструктивной схемой значение коэффициента g с2 принимают равным единице.

3. При промежуточных значениях L / H коэффициент g с2 определяют интерполяцией.

4. Для рыхлых песков g с1 и g с2 принимают равными единице.

Таблица 5.3

Угол внутреннего трения j II , град.

Коэффициенты

Угол внутреннего трения j II , град.

Коэффициенты

M g

Mq

Мс

M g

Mq

Мс

5.5.9. Определение расчетного сопротивления оснований R сложенных рыхлыми песками, должно выполняться на основе специальных исследований. Значение R найденное для рыхлых песков по формуле ( 5.5) при g с1 = 1 и g с2 = 1 или по указаниям 5.5.13, должно уточняться по результатам испытаний штампа (не менее трех). Размеры и форма штампа должны быть близкими к форме и размерам проектируемого фундамента, но не менее 0,5 м2.

5.5.10. Значение R вычисляют на глубине заложения фундамента, определяемой от уровня планировки срезкой или подсыпкой; в последнем случае в проекте должно быть оговорено требование об устройстве насыпи до приложения полной нагрузки на фундаменты.

Допускается принимать глубину заложения фундамента от пола подвала менее 0,5 м, если удовлетворяется расчет по несущей способности.

5.5.11. Расчетные значения j II , cII и g II определяют при доверительной вероятности a , принимаемой для расчетов по II предельному состоянию равной 0,85. Указанные характеристики находят для слоя грунта толщиной z ниже подошвы фундамента: z = b /2 при b < 10 м и z = z + 0,1 b при b 10 м (здесь z = 4 м).

Если толща грунтов, расположенных ниже подошвы фундаментов или выше ее, неоднородна по глубине, то принимают средневзвешенные значения ее характеристик.

5.5.12. При назначении коэффициента условий работы g с2 в формуле ( 5.5) следует иметь в виду, что к числу зданий и сооружений с жесткой конструктивной схемой относятся:

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

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

5.5.13. Предварительные размеры фундаментов назначают по конструктивным соображениям или исходя из табличных значений расчетного сопротивления грунтов основания R в соответствии с приложением Д . Значениями R допускается также пользоваться для окончательного назначения размеров фундаментов сооружений III уровня ответственности, если основание сложено горизонтальными (уклон не более 0,1), выдержанными по толщине слоями грунта, сжимаемость которых не изменяется в пределах глубины, равной двойной ширине наибольшего фундамента, считая от его подошвы.

5.5.14. Расчетное сопротивление R основания, сложенного крупнообломочными грунтами, вычисляют по формуле ( 5.5) на основе результатов непосредственных определений прочностных характеристик грунтов.

Если содержание заполнителя превышает 40 %, значение R для крупнообломочных грунтов допускается определять по характеристикам заполнителя.

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

5.5.16. Для ленточных фундаментов, когда ширина типовых сборных железобетонных плит совпадает с шириной, полученной по расчету, могут быть применены плиты с угловыми вырезами.

5.5.17. Ленточные фундаменты могут проектироваться с прерывистой укладкой плит (прерывистые фундаменты).

Расчетное сопротивление грунтов основания R для прерывистых фундаментов определяют как для ленточных фундаментов по указаниям 5.5.8 — 5.5.11 с повышением значения R коэффициентом kd принимаемым по таблице 5.4.

Таблица 5.4

Вид фундаментных плит

Коэффициент kd для грунтов

пески (кроме рыхлых) при коэффициенте пористости е

е ≤ 0,5

е = 0,6

е ≥ 0,7

глинистые при показателе текучести IL

IL ≤ 0

IL = 0,25

IL ≥ 0,5

Прямоугольные

С угловыми вырезами

Примечания

1. При промежуточных значениях е и IL коэффициент kd определяют интерполяцией.

2. Для плит с угловыми вырезами коэффициент kd учитывает повышение R в соответствии с примечанием 4 к 5.5.8 .

5.5.18. Прерывистые фундаменты с повышением расчетного сопротивления основания не рекомендуются:

— в грунтовых условиях I типа по просадочности при отсутствии поверхностного уплотнения грунта в пределах деформируемой зоны;

— при сейсмичности 7 баллов и более.

5.5.19. При устройстве прерывистых фундаментов также могут применяться плиты с угловыми вырезами за исключением следующих случаев:

— при залегании под подошвой фундаментов рыхлых песков;

— при сейсмичности района 7 баллов и более (в этом случае можно применять плиты с угловыми вырезами, укладывая их в виде непрерывной ленты);

— при неравномерном напластовании грунтов в пределах сооружения;

— при залегании ниже подошвы фундаментов глинистых грунтов с показателем текучести IL > 0,5.

5.5.20. При совпадении ширины типовой сборной железобетонной плиты с шириной фундамента, полученной по расчету, плиты прямоугольной формы и с угловыми вырезами укладывают в виде непрерывной ленты. В этом случае расчетное сопротивление грунта основания R вычисленное по формуле ( 5.5), может быть повышено в соответствии с рекомендациями 5.5.24.

При несовпадении ширины фундамента, полученной по расчету, с шириной типовой сборной плиты, проектируют прерывистые фундаменты. Для прерывистых фундаментов, проектируемых с повышением расчетного сопротивления основания, вычисленного по формуле ( 5.5), коэффициент повышения не должен быть больше значений, приведенных в таблице 5.4, а для плит прямоугольной формы, кроме того, не должен быть больше коэффициента kd приведенного в таблице 5.5.

Таблица 5.5

Расчетная ширина ленточного фундамента b , м

Ширина прерывистого фундамента bb м

k ´ d

Расчетная ширина ленточного фундамента b , м

Ширина прерывистого фундамента bb м

k ´ d

5.5.21. Для фундаментов с промежуточной подготовкой переменной жесткости расчетное сопротивление грунта основания под бетонной частью определяют по формуле ( 5.5). При этом расчетное сопротивление грунта основания под бетонной частью фундамента принимают не менее R .

5.5.22. Расчет осадки ленточных с угловыми вырезами и прерывистых фундаментов производят как расчет сплошного ленточного фундамента на среднее давление, отнесенное к общей площади фундамента, включая промежутки между плитами и угловые вырезы.

5.5.23. При увеличении нагрузок на основание существующих сооружений (например, при реконструкции) расчетное сопротивление грунтов основания должно приниматься в соответствии с данными об их физико-механических свойствах с учетом типа и состояния фундаментов и надфундаментных конструкций сооружения, продолжительностью его эксплуатации, ожидаемых дополнительных осадок при увеличении нагрузок на фундаменты и их влияния на примыкающие сооружения (см. подраздел 5.7 ).

5.5.24. Расчетное сопротивление грунта основания R , вычисленное по формуле ( 5.5), может быть повышено в зависимости от соотношения расчетной осадки основания s (при давлении р, равном R ) и предельной осадки su ( 5.5.46 — 5.5.50).

Рекомендуется принимать следующие значения повышенного расчетного сопротивления R п :

а) при s su R п = 1,2 R ;

б ) при s0,7su R п = R;

в) при 0,7 su > s > 0,4 su R п определяют интерполяцией.

При соответствующем обосновании допускается при s su принимать R п = 1,3 R .

Указанное повышение давления не должно вызывать деформации основания свыше 80 % предельных и превышать значение давления из условия расчета основания по несущей способности в соответствии с требованиями подраздела 5.6.

5.5.25. 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 для суммарного напряжения σ z обеспечивалось условие

, (5.7)

где σ zp , σ z g и σzg — вертикальные напряжения в грунте на глубине z от подошвы фундамента (см. 5.5.31), кПа;

r z расчетное сопротивление грунта пониженной прочности, кПа, на глубине z вычисленное по формуле ( 5.5) для условного фундамента шириной bz , м, равной:

, (5.8)

где А z = N / σ zp ; а = ( l b )/2, ( Опечатка)

здесь N — вертикальная нагрузка на основание от фундамента;

l и b соответственно длина и ширина фундамента.

5.5.26. Давление на грунт у края подошвы внецентренно нагруженного фундамента (вычисленное в предположении линейного распределения давления под подошвой фундамента при нагрузках, принимаемых для расчета оснований по деформациям), как правило, должно определяться с учетом заглубления фундамента в грунт и жесткости надфундаментных конструкций. Краевое давление при действии изгибающего момента вдоль каждой оси фундамента не должно превышать 1,2 R и в угловой точке — 1,5 R (здесь R расчетное сопротивление грунта основания, определяемое в соответствии с требованиями 5.5.8 — 5.5.25).

5.5.27. При расчете внецентренно нагруженных фундаментов эпюры давлений могут быть трапециевидные и треугольные, в том числе укороченной длины, обозначающие краевой отрыв подошвы фундамента от грунта при относительном эксцентриситете равнодействующей е более l / 6 (рисунок 5.1).

сп проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений

а — г — при отсутствии нагрузок на полы; д — з — при сплошной равномерно распределенной нагрузке интенсивностью q ; а и д — при центральной нагрузке; б и е — при эксцентриситете нагрузки е < 1/6; в и ж — при е = 1/6; г и з — при е > 1/6 (с частичным отрывом фундамента от грунта)

Рисунок 5.1. — Эпюры давлений по подошве фундаментов при центральной и внецентренной нагрузках

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 сооружений башенного типа (труб, домен и других), а также для всех видов сооружений при расчетном сопротивлении грунта основания R < 150 кПа размеры фундаментов рекомендуется назначать такими, чтобы эпюра давлений была трапециевидной, с отношением краевых давлений р min max 0,25.

В остальных случаях для фундаментов зданий с мостовыми кранами допускается треугольная эпюра с относительным эксцентриситетом равнодействующей е, равным l /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 е не более l /4.

Требования, ограничивающие допустимый эксцентриситет, относятся к любым основным сочетаниям нагрузок.

Примечание — При значительных моментных нагрузках с целью уменьшения краевых давлений рекомендуется применение фундаментов с анкерами.

5.5.28. Краевые давления р, кПа, определяют по формулам:

при относительном эксцентриситете е/ l 1/6

; (5.9)

при относительном эксцентриситете е/ l > 1/6

Р = 2 (N + g mt d l b) / (3b C0) , (5.10)

где N — сумма вертикальных нагрузок, действующих на основание, кроме веса фундамента и грунта на его обрезах, и определяемых для случая расчета основания по деформациям, кН;

А — площадь подошвы фундамента, м2;

g mt — средневзвешенное значение удельных весов тела фундамента, грунта и пола, расположенных над подошвой фундамента; принимают равным 20 кН/м3;

d глубина заложения фундамента, м;

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, кН·м;

W момент сопротивления площади подошвы фундамента, м3;

С0 — расстояние от точки приложения равнодействующей до края фундамента по его оси, м, определяемое по формуле

C0 = l / 2 — M / (N + g mt d l b) ; (5.11)

е — эксцентриситет нагрузки по подошве фундамента, м, определяемый по формуле

e = M / (N + g mt d l b). (5.12)

5.5.29. При наличии моментов М x и М y действующих в двух направлениях, параллельных осям x и y прямоугольного фундамента, наибольшее давление в угловой точке P max , кПа, определяют по формуле

P max= N / A + g mt d + Mx / Wx + My / Wy , (5.13)

где N A g mt W то же, что и в формуле ( 5.9).

5.5.30. При наличии на полах сплошной равномерно распределенной нагрузки интенсивностью q краевые и средние эпюры давления по подошве следует увеличивать на нагрузку q (см. рисунок 5.1).

Нагрузку на полы промышленных зданий q допускается принимать равной 20 кПа, если в технологическом задании на проектирование не указывается большее значение этой нагрузки.

Определение осадки основания

5.5.31. Осадку основания s см, с использованием расчетной схемы в виде линейно деформируемого полупространства ( 5.5.7 ) определяют методом послойного суммирования по формуле

, (5.14)

где b — безразмерный коэффициент, равный 0,8;

σ zp i — среднее значение вертикального нормального напряжения (далее — вертикальное напряжение) от внешней нагрузки в i -м слое грунта по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента (см. 5.5.32), кПа;

hi — толщина i -го слоя грунта, см, принимаемая не более 0,4 ширины фундамента;

Е i — модуль деформации i -го слоя грунта по ветви первичного нагружения, кПа;

σ z g i — среднее значение вертикального напряжения в i -м слое грунта по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, от собственного веса выбранного при отрывке котлована грунта (см. 5.5.33), кПа;

Ее, i модуль деформации i го слоя грунта по ветви вторичного нагружения, кПа;

п — число слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания.

При этом распределение вертикальных напряжений по глубине основания принимают в соответствии со схемой, приведенной на рисунке 5.2.

Примечания

1. При отсутствии опытных определений модуля деформации Ee i для сооружений II и III уровней ответственности допускается принимать Ee i = 5Е i

2. Средние значения напряжений σ zp i и σ z g i , в i -м слое грунта допускается вычислять как полусумму соответствующих напряжений на верхней zi -1 и нижней zi границах слоя.

3. При возведении сооружения в отрываемом котловане следует различать три следующих значения вертикальных напряжений: σ zg — от собственного веса грунта до начала строительства; σ zu — после отрывки котлована; σ z — после возведения сооружения.

сп проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений

DL отметка планировки; NL отметка поверхности природного рельефа; FL отметка подошвы фундамента; WL уровень подземных вод; В.С — нижняя граница сжимаемой толщи; d и dn глубина заложения фундамента соответственно от уровня планировки и поверхности природного рельефа; b ширина фундамента; p — среднее давление под подошвой фундамента; σ zg и σ zg вертикальное напряжение от собственного веса грунта на глубине z от подошвы фундамента и на уровне подошвы; σ zg и σ zg — вертикальное напряжение от внешней нагрузки на глубине z от подошвы фундамента и на уровне подошвы; σ z g i — вертикальное напряжение от собственного веса вынутого в котловане грунта в середине i -го слоя на глубине z от подошвы фундамента; Нс— глубина сжимаемой толщи

Рисунок 5.2. Схема распределения вертикальных напряжений в линейно-деформируемом полупространстве

5.5.32. Вертикальные напряжения от внешней нагрузки σ zp = σ z — σ zu зависят от размеров, формы и глубины заложения фундамента, распределения давления на грунт по его подошве и свойств грунтов основания. Для прямоугольных, круглых и ленточных фундаментов значения σ zp , кПа, на глубине z от подошвы фундамента по вертикали, проходящей через центр подошвы, определяют по формуле

σ zp = a p (5.15)

где a — коэффициент, принимаемый по таблице 5.6 в зависимости от относительной глубины ξ, равной z / b ;

р — среднее давление под подошвой фундамента, кПа.

5.5.33. Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на отметке подошвы фундамента σ z g = σ zg — σ zu кПа, на глубине z от подошвы прямоугольных, круглых и ленточных фундаментов определяют по формуле

σ z g = a σzg , (5.16)

где a — то же, что и в 5.5.32;

σzg — вертикальное напряжение от собственного веса грунта на отметке подошвы фундамента, кПа (при планировке срезкой a σzg = g ΄d , при отсутствии планировки и планировке подсыпкой σzg = g ΄dn где g ΄ — удельный вес грунта, кН/м3, расположенного выше подошвы; d и dn м — см. рисунок 5.2).

5.5.34. При расчете осадки фундаментов, возводимых в котлованах глубиной менее 5 м, допускается в формуле ( 5.14) не учитывать второе слагаемое.

5.5.35. Если среднее давление под подошвой фундамента р ≤ σzg , осадку фундамента определяют по формуле

, (5.17)

где b , σ zp i hi Ee i и n — то же, что и в формуле ( 5.14).

5.5.36. Вертикальные напряжения от внешней нагрузки на глубине z от подошвы фундамента σ zp кПа, по вертикали, проходящей через угловую точку прямоугольного фундамента, определяют по формуле

, (5.18)

где a — коэффициент, принимаемый по таблице 5.6 в зависимости от значения ξ = z / b ;

р — то же, что и в формуле ( 5.15).

5.5.37. Вертикальные напряжения σ zp , кПа, на глубине z от подошвы фундамента по вертикали, проходящей через произвольную точку А (в пределах или за пределами рассматриваемого фундамента с давлением по подошве, равным p )определяют алгебраическим суммированием напряжений σ zp j , кПа, в угловых точках четырех фиктивных фундаментов (рисунок 5.3) по формуле

. (5.19)

Таблица 5.6

ξ

Коэффициент a для фундаментов

круглых

прямоугольных с соотношением сторон η = l / b равным

ленточных (η ≥ 10)

Примечания

1. В таблице обозначено: b — ширина или диаметр фундамента, l — длина фундамента.

2. Для фундаментов, имеющих подошву в форме правильного многоугольника с площадью А, значения a принимают как для круглых фундаментов радиусом r = .

3. Для промежуточных значений ξ и η коэффициенты a определяют интерполяцией.

сп проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений

а — схема расположения рассчитываемого и влияющего фундамента 2; б — схема расположения фиктивных фундаментов с указанием знака напряжений σ zp cj в формуле ( 5.19) под углом j -го фундамента

Рисунок 5.3. Схема к определению вертикальных напряжений в основании рассчитываемого фундамента с учетом влияния соседнего фундамента методом угловых точек

5.5.38. Вертикальные напряжения σ zp nf кПа, на глубине z от подошвы фундамента по вертикали, проходящей через центр рассчитываемого фундамента, с учетом влияния соседних фундаментов или нагрузок на прилегающие площади определяют по формуле

, (5.20)

где σ zp — то же, что и в формуле ( 5.15), кПа;

σ zp ai — вертикальные напряжения от соседнего фундамента или нагрузок;

k число влияющих фундаментов или нагрузок.

5.5.39. При сплошной равномерно распределенной нагрузке на поверхности земли интенсивностью q кПа (например, от веса планировочной насыпи) значение σ zp nf по формуле ( 5.20) для любой глубины z определяют по формуле σ zp nf = σ zp + q .

5.5.40. Вертикальное напряжение от собственного веса грунта σ zg , кПа, на границе слоя, расположенного на глубине z от подошвы фундамента, определяется по формуле

, (5.21)

где g ´ — удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента, кН/м3;

dn см. рисунок 5.2, м;

g i и hi соответственно удельный вес, кН/м3, и толщина i -го слоя грунта, м.

Удельный вес грунтов, залегающих ниже уровня подземных вод, но выше водоупора, должен приниматься с учетом взвешивающего действия воды.

При определении σ zg в водоупорном слое и ниже него следует учитывать давление столба воды, расположенного выше водоупорного слоя.

5.5.41. Нижнюю границу сжимаемой толщи основания принимают на глубине z = Hc где выполняется условие σ zp = k σ zg где:

а) k = 0,2 при b 5 м;

б) k = 0,5 при b > 20 м;

в) при 5 < b ≤ 20 м k определяют интерполяцией ( σ zp и σ zg , определяют по формулам ( 5.15) и ( 5.21)). При этом глубина сжимаемой толщи не должна быть меньше b / 2 при b 10 м и (4 + 0,1 b ) при b > 10 м.

Если в пределах глубины Нс, найденной по указанным выше условиям, залегает слой грунта с модулем деформации Е > 100 МПа, сжимаемую толщу допускается принимать до кровли этого грунта.

Если найденная по указанным выше условиям нижняя граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации Е < 5 МПа или такой слой залегает непосредственно ниже глубины z = Нс, то этот слой включают в сжимаемую толщу, а за Нспринимают минимальное из значений, соответствующих подошве слоя или глубине, где выполняется условие σ zp = 0,1 σ zg .

При расчете осадки различных точек плитного фундамента глубину сжимаемой толщи допускается принимать постоянной в пределах всего плана фундамента (при отсутствии в ее составе грунтов с модулем деформации Е > 100 МПа).

5.5.42. При возведении нового объекта на застроенной территории дополнительные деформации оснований существующих сооружений от воздействия нового сооружения необходимо определять с учетом разгрузки от выемки грунта в котловане, вертикальной нагрузки от вновь возводимого сооружения и других факторов, используя, как правило, численные методы. Для расчета дополнительных деформаций, вызванных вертикальными нагрузками от вновь возводимого сооружения, допускается использовать расчетную схему в виде линейно-деформируемого полупространства.

При выборе метода расчета необходимо учитывать уровень ответственности существующего сооружения, конструктивные особенности и типы фундаментов нового и существующего сооружений, глубину котлована, а также метод строительства.

Определение крена фундамента

5.5.43. Крен отдельных фундаментов или сооружений в целом должен вычисляться с учетом момента в уровне подошвы фундамента, влияния соседних фундаментов, нагрузок на прилегающие площади и неравномерности сжимаемости основания.

При определении кренов фундаментов, кроме того необходимо, как правило, учитывать заглубление фундамента, жесткость надфундаментной конструкции, а также возможность увеличения эксцентриситета нагрузки из-за наклона фундамента (сооружения).

5.5.44. Крен фундамента i при действии внецентренной нагрузки определяют по формуле

, ( 5.22)

где ke коэффициент, принимаемый по таблице 5.7;

Е и v — соответственно модуль деформации, кПа, и коэффициент поперечной деформации грунта основания (значение v принимают по таблице 5.8); в случае неоднородного основания значения E и v принимают средними в пределах сжимаемой толщи в соответствии с указаниями 5.5.45;

N — вертикальная составляющая равнодействующей всех нагрузок на фундамент в уровне его подошвы, кН;

е — эксцентриситет, м;

а — диаметр круглого или сторона прямоугольного фундамента (м), в направлении которой действует момент; для фундамента с подошвой в форме правильного многоугольника площадью А принимают а = ;

Примечание — Крен фундамента, возникающий в результате неравномерности сжимаемости основания, следует определять численными методами (например, МКЭ).

Таблица 5.7

Форма фундамента и направление действия момента

Коэффициент ke при η = l / b равном

Прямоугольный с моментом вдоль большей стороны

Прямоугольный с моментом вдоль меньшей стороны

Круглый

Таблица 5.8

Грунты

Коэффициент поперечной деформации v

Крупнообломочные грунты

Пески и супеси

0,30 — 0,35

Суглинки

0,35 — 0,37

Глины при показателе текучести IL :

IL ≤ Q

0,20 — 0,30

0 < IL≤ 0,25

0,30 — 0,38

0,25 < IL ≤ 1

0,38 — 0,45

Примечание — Меньшие значения v применяют при большей плотности грунта.

5.5.45. Средние (в пределах сжимаемой толщи H с ) значения модуля деформации , кПа, и коэффициента Пуассона грунтов основания определяют по формулам:

; (5.23)

, (5.24)

где Ai площадь эпюры вертикальных напряжений от единичного давления под подошвой фундамента в пределах i -го слоя грунта (допускается принимать А i = σ zp i hi (см. 5.5.31));

Ei vi hi соответственно модуль деформации, кПа, коэффициент поперечной деформации и толщина i -го слоя грунта, см;

Н c — сжимаемая толща, определяемая по 5.5.41, см;

n число слоев, отличающихся значениями E и v в пределах сжимаемой толщи Нс.

Предельные деформации основания

5.5.46. Предельные значения совместной деформации основания и сооружения su s и su f устанавливают исходя из необходимости соблюдения:

а) технологических или архитектурных требований к деформации сооружения (изменение, проектных уровней и положений сооружения в целом, отдельных его элементов и оборудования, включая требования к нормальной работе лифтов, кранового оборудования, подъемных устройств элеваторов и т.п.) — su s ;

б) требований к прочности, устойчивости и трещиностойкости конструкций, включая общую устойчивость сооружения, — su f .

5.5.47. Предельные значения совместной деформации основания и сооружения по технологическим или архитектурным требованиям su s должны устанавливаться соответствующими нормами проектирования сооружений, правилами технической эксплуатации оборудования или заданием на проектирование с учетом в необходимых случаях рихтовки оборудования в процессе эксплуатации.

Проверку соблюдения условия s su s производят при разработке типовых и индивидуальных проектов в составе расчетов сооружения вовзаимодействии с основанием после соответствующих расчетов конструкций сооружения по прочности, устойчивости и трещиностойкости.

5.5.48. Предельные значения совместной деформации основания и сооружения по условиям прочности, устойчивости и трещиностойкости конструкций su f должны устанавливаться при проектировании на основе расчета сооружения во взаимодействии с основанием.

Значение допускается не устанавливать для сооружений значительной жесткости и прочности (например, зданий башенного типа, домен), а также для сооружений, в конструкциях которых не возникают усилия от неравномерных осадок основания (например, различного рода шарнирных систем).

5.5.49. При разработке типовых проектов сооружений на основе значений su s и su f следует, как правило, устанавливать следующие критерии допустимости применения этих проектов, упрощающие расчет оснований по деформациям при их привязке к местным грунтовым условиям:

а) предельные значения степени изменчивости сжимаемости грунтов a Е основания, соответствующие различным значениям среднего модуля деформации грунтов в пределах плана сооружения или средней осадки основания ;

б) предельную неравномерность деформаций основания , соответствующую нулевой жесткости сооружения;

в) перечень грунтов с указанием их простейших характеристик свойств, а также характера напластований, при наличии которых не требуется выполнять расчет оснований по деформациям.

Примечания

1. Степень изменчивости сжимаемости основания a Е определяют отношением наибольшего значения приведенного по глубине модуля деформации грунтов основания в пределах плана сооружения к наименьшему значению.

2. Среднее значение модуля деформации грунтов основания в пределах плана сооружения определяют как средневзвешенное с учетом изменения сжимаемости грунтов по глубине и в плане сооружения.

5.5.50. Предельные значения деформаций оснований допускается принимать согласно приложению Е , если конструкции сооружения не рассчитаны на усилия, возникающие в них при взаимодействии с основанием и в задании на проектирование не установлены значения su s (см. 5.5.46 , 5.5.47 ).

5.5.51. В проектах сооружений, расчетная осадка которых превышает 8 см, следует, как правило, предусматривать соответствующий строительный подъем сооружения, а также мероприятия, не допускающие изменений проектных уклонов вводов и выпусков инженерных коммуникаций и обеспечивающие сохранность коммуникаций в местах их пересечения со стенами сооружения.

5.5.52. Расчет деформаций основания допускается не выполнять, если среднее давление под фундаментами проектируемого сооружения не превышает расчетное сопротивление грунтов основания (см. 5.5.8 — 5.5.25 ) и выполняется одно из следующих условий:

а) степень изменчивости сжимаемости основания меньше предельной (по 5.5.49, а);

б) инженерно-геологические условия площадки строительства соответствуют области применения типового проекта (по 5.5.49, в);

в) грунтовые условия площадки строительства сооружений, перечисленных в таблице 5.9, относятся к одному из вариантов, указанных в этой таблице.

Таблица 5 .9

Сооружения

Варианты грунтовых условий

1. Производственные здания

Одноэтажные с несущими конструкциями, малочувствительными к неравномерным осадкам (например, стальной или железобетонный каркас на отдельных фундаментах при шарнирном опирании ферм, ригелей), и с мостовыми кранами грузоподъемностью до 50 т включительно.

Многоэтажные до 6 этажей включительно с сеткой колонн не более 6 ´ 9 м

1. Крупнообломочные грунты при содержании заполнителя менее 40 %

2. Пески любой крупности, кроме пылеватых, плотные и средней плотности

3. Пески любой крупности, только плотные

4. Пески любой крупности, только средней плотности при коэффициенте пористости e 0,65

5. Супеси при e 0,65, суглинки при e 0,85 и глины при e 0,95, если диапазон изменения коэффициента пористости этих грунтов на площадке не превышает 0,2, a IL 0,5

2. Жилые и общественные здания

Прямоугольной формы в плане без перепадов по высоте с полным каркасом и бескаркасные с несущими стенами из кирпича, крупных блоков или панелей:

а) протяженные многосекционные высотой до 9 этажей включительно;

б) несблокированные башенного типа высотой до 14 этажей включительно

6. Пески, кроме пылеватых при e 0,7 в сочетании с глинистыми грунтами при e < 0,5 и IL < 0,5 независимо от порядка их залегания

Примечания

1. Таблицей допускается пользоваться для сооружений, в которых площади отдельных фундаментов под несущие конструкции отличаются не более чем в два раза, а также для сооружений иного назначения при аналогичных конструкциях и нагрузках.

2 Таблица не распространяется на производственные здания с нагрузками на полы свыше 20 кПа.

5.6. Расчет оснований по несущей способности

5.6.1. Целью расчета оснований по несущей способности является обеспечение прочности и устойчивости оснований, а также недопущение сдвига фундамента по подошве и его опрокидывания. Принимаемая в расчете схема разрушения основания (при достижении им предельного состояния) должна быть как статически, так и кинематически возможна для данного воздействия и конструкции фундамента или сооружения.

5.6.2. Расчет оснований по несущей способности производят исходя из условия

, (5.25)

где F расчетная нагрузка на основание, кН, определяемая в соответствии с подразделом 5.2;

Fu сила предельного сопротивления основания, кН;

g с — коэффициент условий работы, принимаемый:

для песков, кроме пылеватых ……………………………………………………………………. 1,0

для песков пылеватых, а также глинистых грунтов в

стабилизированном состоянии …………………………………………………………………. 0,9

для глинистых грунтов в нестабилизированном состоянии ……………………….. 0,85

для скальных грунтов:

невыветрелых и слабовыветрелых ……………………………………………………………. 1,0

выветрелых ………………………………………………………………………………………………. 0,9

сильновыветрелых ……………………………………………………………………………………. 0,8

g n — коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый равным 1,2; 1,15 и 1,10 соответственно для сооружений I , II и III уровней ответственности.

Примечание — В случае неоднородных грунтов средневзвешенное значение g с принимают в пределах толщины b + 0,1 b (но не более 0,5 b ) под подошвой фундамента, где b сторона фундамента, м, в направлении которой предполагается потеря устойчивости, а b = 4 м.

5.6.3. Вертикальную составляющую силу предельного сопротивления основания Nu кН, сложенного скальными грунтами, независимо от глубины заложения фундамента вычисляют по формуле

, (5.26)

где Rc расчетное значение предела прочности на одноосное сжатие скального грунта, кПа;

b ´ и l ´ — соответственно приведенные ширина и длина фундамента, м, вычисляемые по формулам:

= b — 2 eb; l ´ = l — 2 е l (5.27)

здесь eb и е l соответственно эксцентриситеты приложения равнодействующей нагрузок в направлении поперечной и продольной осей фундамента, м.

5.6.4. Сила предельного сопротивления основания, сложенного дисперсными грунтами в стабилизированном состоянии, должна определяться исходя из условия, что соотношение между нормальными σ и касательными t напряжениями по всем поверхностям скольжения, соответствующее предельному состоянию основания, подчиняется зависимости

t = σ tg j 1 + c1, (5.28)

где j 1 , и c 1 — соответственно расчетные значения угла внутреннего трения и удельного сцепления грунта (подраздел 5.3).

5.6.5. Сила предельного сопротивления основания, сложенного медленно уплотняющимися водонасыщенными глинистыми, органоминеральными и органическими грунтами (при степени влажности Sr 0,85 и коэффициенте консолидации cv ≤ 107 см2/год), должна определяться с учетом возможного нестабилизированного состояния грунтов основания за счет избыточного давления в поровой воде и. При этом соотношение между нормальными σ и касательными t напряжениями принимают по зависимости

t = ( σ — u ) tg j + c1 , (5.29)

где j и c — соответствуют стабилизированному состоянию грунтов основания и определяются по результатам консолидированного среза ( ГОСТ 12248 и ГОСТ 20276).

Избыточное давление в поровой воде допускается определять методами фильтрационной консолидации грунтов с учетом скорости приложения нагрузки на основание.

При соответствующем обосновании (высокие темпы возведения сооружения или нагружения его эксплуатационными нагрузками, отсутствие в основании дренирующих слоев грунта или дренирующих устройств) допускается в запас надежности принимать j = 0, а c — соответствующим нестабилизированному состоянию грунтов основания и равным прочности грунта по результатам неконсолидированного среза си( ГОСТ 12248 и ГОСТ 20276) (см. 5.6.14).

5.6.6. При проверке несущей способности основания фундамента следует учитывать, что потеря устойчивости может происходить по следующим возможным вариантам (в зависимости от соотношения вертикальной и горизонтальной составляющих равнодействующей, а также значения эксцентриситета):

— плоский сдвиг по подошве;

— глубинный сдвиг;

— смешанный сдвиг (плоский сдвиг по части подошвы и глубинный сдвиг по поверхности, охватывающей оставшуюся часть подошвы).

Необходимо учитывать форму фундамента и характер его подошвы, наличие связей фундамента с другими элементами сооружения, напластование и свойства грунтов основания.

Проверку устойчивости основания отдельного фундамента следует производить с учетом работы основания всего сооружения в целом.

5.6.7. Расчет оснований по несущей способности в общем случае следует выполнять методами теории предельного равновесия, основанными на поиске наиболее опасной поверхности скольжения и обеспечивающими равенство сдвигающих и удерживающих сил. Возможные поверхности скольжения, отделяющие сдвигаемый массив грунта от неподвижного, могут быть приняты круглоцилиндрическими, ломаными, в виде логарифмической спирали и другой формы.

5.6.8. Возможные поверхности скольжения могут полностью или частично совпадать с выраженными ослабленными поверхностями в грунтовом массиве или пересекать слои слабых грунтов; при их выборе необходимо учитывать ограничения на перемещения грунта, вытекающие из конструктивных особенностей сооружения. При расчете должны учитываться различные сочетания нагрузок, отвечающие как периоду строительства, так и периоду эксплуатации сооружения.

5.6.9. Для каждой возможной поверхности скольжения вычисляют предельную нагрузку. При этом используют соотношения между вертикальными, горизонтальными и моментными компонентами нагрузки, которые ожидаются в момент потери устойчивости, и описывают нагрузку одним параметром. Этот параметр определяется из условия равновесия сил (в проекции на заданную ось) или моментов (относительно заданной оси). В качестве предельной нагрузки принимают минимальное значение.

5.6.10. В число рассматриваемых при определении равновесия сил включают вертикальные, горизонтальные и моментные нагрузки от сооружения, вес грунта, фильтрационные силы, силы трения и сцепления по выбранной поверхности скольжения, активное и (или) пассивное давление грунта на сдвигаемую часть грунтового массива вне поверхности скольжения.

5.6.11. Вертикальную составляющую силы предельного сопротивления Nu кН, основания, сложенного дисперсными грунтами в стабилизированном состоянии, допускается определять по формуле ( 5.30), если фундамент имеет плоскую подошву и грунты основания ниже подошвы однородны до глубины не менее ее ширины, а в случае различной вертикальной пригрузки с разных сторон фундамента интенсивность большей из них не превышает 0,5 R ( R — расчетное сопротивление грунта основания, определяемое в соответствии с 5.5.8 — 5.5.25)

, (5.30)

где b ´ и l ´ — то же, что и в формуле ( 5.27), при этом буквой b обозначена сторона фундамента, в направлении которой предполагается потеря устойчивости основания;

N g , N q Nc безразмерные коэффициенты несущей способности, определяемые по таблице 5.10 в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта j 1 и угла наклона к вертикали δ равнодействующей внешней нагрузки на основание F в уровне подошвы фундамента;

g и g ´1 — расчетные значения удельного веса грунтов, кН/м3, находящихся в пределах возможной призмы выпирания соответственно ниже и выше подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяют с учетом взвешивающего действия воды для грунтов, находящихся выше водоупора);

с1 — расчетное значение удельного сцепления грунта, кПа;

d — глубина заложения фундамента, м (в случае неодинаковой вертикальной пригрузки с разных сторон фундамента принимают значение d соответствующее наименьшей пригрузке, например, со стороны подвала);

ξ g , ξ q , ξ c — коэффициенты формы фундамента, определяемые по формулам:

ξ g = 1 — 0,25 / η, ξ q = 1 + 1,5 / η; ξ c = 1 + 0,3 / η, (5.31)

здесь η = l / b

l и b соответственно длина и ширина подошвы фундамента, м, принимаемые в случае внецентренного приложения равнодействующей нагрузки равными приведенным значениям l ´ и b ´ определяемым по формуле ( 5.27).

Если η = l / b < 1, в формулах ( 5.31) следует принимать η = 1.

Таблица 5.10

Угол внутреннего трения грунта j 1 , град.

Обозначение коэффициентов

Коэффициенты несущей способности N g Nq и Nc при углах наклона к вертикали равнодействующей внешней нагрузки δ, град., равных

N g

Nq

Nc

N g

δ ´ = 4,9

Nq

Nc

N g

δ ´ = 9,8

Nq

Nc

N g

δ ´ = 14,5

Nq

Nc

N g

δ ´ = 18,9

Nq

Nc

N g

δ ´ = 22,9

Nq

Nc

N g

δ ´ = 26,5

Nq

Nc

N g

δ ´ = 29,8

Nq

Nc

N g

4 , 30

δ ´ = 32,7

Nq

Nc

N g

δ ´ = 35,2

Nq

Nc

Примечания

1. При промежуточных значениях j 1 и δ коэффициенты N g Nq и Nc допускается определять интерполяцией.

2. В фигурных скобках приведены значения коэффициентов несущей способности, соответствующие предельному значению угла наклона нагрузки δ´ , исходя из условия ( 5.33 ).

Угол наклона к вертикали равнодействующей внешней нагрузки на основание определяют из условия

tg δ = Fh / Fv, (5.32)

где Fh и Fv соответственно горизонтальная и вертикальная составляющие внешней нагрузки F на основание в уровне подошвы фундамента, кН.

Расчет по формуле ( 5.30) допускается выполнять, если соблюдается условие

tg δ < sin j 1 . (5.33)

Примечания

1. При использовании формулы ( 5.30) в случае неодинаковой пригрузки с разных сторон фундамента в составе горизонтальных нагрузок следует учитывать активное давление грунта.

2. Если условие ( 5.33) не выполняется, следует производить расчет фундамента на сдвиг по подошве ( 5.6.12).

3. При соотношении сторон фундамента η > 5 фундамент рассматривается как ленточный и коэффициенты ξ g , ξ q и ξ c принимают равными единице.

  • часть 1
  • часть 2
  • часть 3
  • часть 4