Rambler's Top100

ТСН 22-301-98 Пермской области Скачать Предварительный просмотр

Скачать

Предварительный просмотр

(отсутствуют изображения, таблицы и формулы)

Система нормативных документов в строительстве

ТЕРРИТОРИАЛЬНЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ
ПЕРМСКОЙ ОБЛАСТИ

ЗДАНИЯ НА ПОДРАБАТЫВАЕМЫХ ТЕРРИТОРИЯХ ВЕРХНЕКАМСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ КАЛИЙНЫХ СОЛЕЙ. НАЗНАЧЕНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ МЕР ЗАЩИТЫ

ТСН 22-301 -98
ПЕРМСКОЙ ОБЛАСТИ

издание официальное

Администрация Пермской области

Пермь 1998




ПРЕДИСЛОВИЕ

1. Разработаны ОАО "Всероссийский научно-исследовательский и проектный институт Галургии" (г.С.-Петербург).
2. Внесены управлением Государственного архитектурно-строительного надзора администрации Пермской области.
3. Приняты и введены в действие приказом Главного управления архитектуры и градостроительства администрации Пермской области от 31.08.98 № 23.


Настоящий нормативный документ не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения администрации Пермской области


СОДЕРЖАНИЕ

1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ
3 ОПРЕДЕЛЕНИЯ
4 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
5 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЗДАНИЙ.
ОСОБЕННОСТИ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ ПОДРАБАТЫВАЕМЫХ ТЕРРИТОРИЙ
6 ПЛАНИРОВКА И ЗАСТРОЙКА ПОДРАБАТЫВАЕМЫХ ТЕРРИТОРИЙ
7 ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ.
ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ.
ОСНОВНЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ.
8 БЕСКАРКАСНЫЕ ЗДАНИЯ
КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ.
РАСЧЕТ БЕСКАРКАСНЫХ ЗДАНИЙ НА ВОЗДЕЙСТВИЕ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ ГРУНТА ОСНОВАНИЯ.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗОК НА ЛЕНТОЧНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ ОТ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ДЕФОРМАЦИЙ ГРУНТА ОСНОВАНИЯ.
ПРИМЕР РАСЧЕТА БЕСКАРКАСНОГО ЗДАНИЯ НА ЛЕНТОЧНЫХ ФУНДАМЕНТАХ
РАСЧЕТ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ С УЧЕТОМ ВЛИЯНИЯ ПОДРАБОТКИ
ПРИМЕР РАСЧЕТА БЕСКАРКАСНОГО ЗДАНИЯ НА СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТАХ
9 КАРКАСНЫЕ ЗДАНИЯ КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ КРИТЕРИИ РАСЧЕТА КАРКАСНЫХ ЗДАНИЙ НА ВОЗДЕЙСТВИЕ ПОДРАБОТКИ
РАСЧЕТ СВЯЗЕЙ-РАСПОРОК МЕЖДУ ОТДЕЛЬНО СТОЯЩИМИ ФУНДАМЕНТАМИ НА ЕСТЕСТВЕННОМ ОСНОВАНИИ
ПРИМЕР РАСЧЕТА КАРКАСНОГО ЗДАНИЯ НА СТОЛБЧАТЫХ ФУНДАМЕНТАХ
РАСЧЕТ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ КАРКАСНЫХ ЗДАНИЙ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА РЕЛАКСАЦИИ КАСАТЕЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ГРУНТЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА РЕЛАКСАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ СЖАТИЯ В ГРУНТЕ

ВВЕДЕНИЕ

Настоящий нормативный документ разработан с целью учета при проектировании зданий особенности процесса сдвижения земной поверхности на подрабатываемых территориях Верхнекамского месторождения калийных солей, который протекает длительное время.
Учет скорости деформации земной поверхности и релаксации напряжений в грунте на контакте с фундаментами, предусмотренный данным нормативным документом, позволяет снизить затраты на конструктивные меры защиты зданий от вредного влияния горных разработок.


ТЕРРИТОРИАЛЬНЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ ПЕРМСКОЙ ОБЛАСТИ

ЗДАНИЯ НА ПОДРАБАТЫВАЕМЫХ ТЕРРИТРИЯХ ВЕРХНЕКАМСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ КАЛИЙНЫХ СОЛЕЙ. НАЗНАЧЕНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ МЕР ЗАЩИТЫ.

Дата введения 1998-09-01

1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

1.1 Настоящие нормы распространяются на проектирование зданий, предназначенных для строительства на подрабатываемых территориях Верхнекамского месторождения калийных солей, где проводились, проводятся или намечаются к проведению горные разработки, при которых исключается возможность появления деформаций земной поверхности провального характера.
1.2 Положения настоящего документа являются обязательными, за исключением примеров расчета, положения которых являются справочными.

2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

В настоящих нормах использованы ссылки на следующие документы:
ГОСТ 12248-96 "Грунты. Методы лабораторного определения характеристик грунта и деформируемости".
ГОСТ 5180-84 "Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик".
СНиП 2.01.09-91 "Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и посадочных грунтах".
СНиП 2.02.01-83* "Основания зданий и сооружений".
СНиП 2.02.03-85 "Свайные фундаменты".
СНиП 2.03.01-84* "Бетонные и железобетонные конструкции".
"Положение о порядке выдачи разрешений на застройку площадей залегания полезных ископаемых", Руководящий документ Госгортехнадзора России РД-07-105-96.
"Руководство по проектированию зданий и сооружений на подрабатываемых территориях. Часть II. Промышленные и гражданские здания", М., Стройиздат, 1986.
"Руководство по проектированию конструкций панельных жилых зданий для особых грунтовых условий", М., Стройиздат, 1982.
"Инструкция по защите рудников от затопления и охране объектов на земной поверхности от вредного влияния подземных горных разработок в условиях Верхнекамского месторождения калийных солей", С.-Петербург, 1994.

3 ОПРЕДЕЛЕНИЯ

В настоящих территориальных строительных нормах применены следующие термины, и их определения:
Мульда сдвижения земной поверхности - участок земной поверхности, подвергшийся сдвижению под влиянием подземных разработок.
Главные оси мульды сдвижения - вертикальные сечения мульды по простиранию и вкрест простирания (по падению) пласта, проходящие через точки земной поверхности с максимальным оседанием.
Оседание - вертикальная составляющая вектора сдвижения точки земной поверхности.
Горизонтальное сдвижение - горизонтальная составляющая вектора сдвижения точки земной поверхности.
Наклон интервалов в мульде сдвижения - вертикальная деформация земной поверхности, определяемая как отношение разности оседания двух соседних точек мульды к расстоянию между ними.
Кривизна мульды сдвижения - вертикальная деформация земной поверхности, определяемая как отношение наклонов двух соседних интервалов мульды к полусумме длин этих интервалов.
Радиус кривизны мульды сдвижения - величина, обратная кривизне мульды сдвижения.
Относительные горизонтальные деформации растяжения или сжатия - отношение изменения длины интервала в горизонтальной плоскости к его первоначальной длине.
Скорость деформации земной поверхности - изменение деформации земной поверхности в единицу времени.
Подработка объекта - выемка полезного ископаемого, оказывающая влияние на объект.
Подрабатываемая территория - территория, подвергающаяся влиянию подземных горных разработок.
Предохранительный целик - часть залежи полезного ископаемого, оставленная в недрах в целях предотвращения опасности влияния горных разработок на объекты.
Провал - участок земной поверхности, подвергшийся обрушению под влиянием подземных горных выработок.

4 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

4.1 Проектирование зданий для строительства в зоне вредного влияния горных разработок должно производится в соответствии с настоящими нормами, действующими главами СНиП и с учетом требований "Положения о порядке выдачи разрешений на застройку площадей залегания полезных ископаемых".
4.2 Застройка территории залегания калийных солей допускается только на основе горногеологического обоснования.
4.3 Прогноз ожидаемых (вероятных) деформаций земной поверхности с указанием возможности возникновения провалов и воронок на застраиваемой территории производится научной частью ОАО Всероссийский научно-исследовательский и проектный институт галургии или АО Галургия и отражается в горногеологическом обосновании строительства.
4.4 Необходимые меры защиты зданий, возводимых на подрабатываемых территориях, назначаются специалистами по защите зданий и сооружений от влияния подземных горных разработок научной части ОАО Всероссийский научно-исследовательский и проектный институт галургии на стадии разработки горногеологического обоснования строительства.
4.5 Строительство зданий в зоне влияния горных разработок, где возникают деформации земной поверхности, допускается, если предусмотренные горнотехнические и строительные мероприятия обеспечивают нормальную эксплуатацию зданий как во время подработки, так и после нее.
4.6 Прочность, устойчивость и эксплуатационная пригодность зданий, возводимых на подрабатываемой территории, должна быть обеспечена:
рациональным расположением зданий относительно мульды сдвижения;
уменьшением деформаций земной поверхности с помощью горнотехнических мероприятий;
применением в зданиях специальных строительных мер защиты.
Применение указанных мер защиты не исключает появления в несущих и ограждающих конструкциях зданий деформаций и трещин, допускаемых по условиям эксплуатации и устраняемых ремонтом.
4.7 Проекты зданий, разработанные для обычных условий строительства, не допускается применять для строительства на подрабатываемых территориях без проверки расчетом и переработки их в соответствии с требованиями настоящих норм.
4.8 Проектами зданий в случаях, устанавливаемых проектной организацией, на период активной стадии процесса сдвижения следует предусматривать выполнение работ, связанных с инструментальными наблюдениями за деформациями земной поверхности и зданий.
4.9 К проекту здания следует прилагать специальный паспорт, в котором необходимо указать:
краткое описание конструктивной схемы здания;
данные о физико-механических характеристиках грунтов основания;
данные о величинах деформаций земной поверхности;
указания об инструментальных наблюдениях за деформациями земной поверхности и здания (п. 4.8);
данные о результатах инструментальных наблюдений при сдаче здания в эксплуатацию;
данные о предусматриваемых мерах защиты, осуществляемых в период строительства и эксплуатации;
указания о способах выравнивания здания.
Паспорт должен постоянно находиться в эксплуатирующей и проектной организациях.
4.10 В состав проектной документации необходимо включать раздел "Техническая эксплуатация здания" (ТЭ), предусматривающий предотвращение нарушения эксплуатационной пригодности здания в период срока службы, а также обеспечение бесперебойной работы инженерного оборудования.
Раздел ТЭ должен содержать указания: о приемке в эксплуатацию законченного строительством здания; о проведении систематических осмотров несущих и ограждающих конструкций; о систематическом контроле за состоянием водонесущих внутренних и наружных сетей и водосодержащих сооружений; о наблюдениях за влажностью грунтов основания в помещениях с мокрым технологическим процессом и в местах ввода и выпусков коммуникаций; о выполнении, в случае необходимости, работ по выравниванию здания и его ремонту.

5. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЗДАНИЙ

5.1 В качестве исходных данных при проектировании зданий на подрабатываемых территориях следует принимать максимальные ожидаемые (при имеющихся календарных планах развития горных работ) или вероятные (при отсутствии календарных планов горных
работ) величины сдвижений и деформаций земной поверхности в направлениях падения и простирания пласта.
5.2 Ожидаемые (вероятные) сдвижения и деформации земной поверхности подразделяются на следующие виды:
а) оседание ?, мм;
б) относительная горизонтальная деформация растяжения или сжатия ?, мм/м;
в) наклон i, мм/м;
г) кривизна (выпуклости, вогнутости) К, 1/км, или радиус кривизны R=1/К, км;
д) горизонтальное сдвижение ?, мм,
е) скорость изменения относительной горизонтальной деформации растяжения (сжатия) , 1/мес;
ж) скорость изменения кривизны земной поверхности , 1/м-мес;
з) скорость изменения наклона земной поверхности , 1/мес.
5.3 Расчет ожидаемых (вероятных) деформаций земной поверхности производится горными инженерами-маркшейдерами по методике, изложенной в "Инструкции по защите рудников от затопления и охране объектов земной поверхности от вредного влияния подземных горных разработок в условиях Верхнекамского месторождения калийных солей", С.-П., 1994 г.
5.4 В зависимости от максимальных величин деформаций земной поверхности подрабатываемые территории разделяются на четыре группы (табл.1).
5.5 Расчетные значения деформаций земной поверхности, учитываемые при расчете зданий как факторы нагрузки, определяются умножением ожидаемых (вероятных) значений деформаций на соответствующие коэффициенты n , принимаемые по табл. 2.
5.6 При расчете конструкций здания на воздействие деформаций земной поверхности следует вводить коэффициенты условий работы m, учитывающие осреднение деформаций по длине (ширине) здания. Коэффициенты условий работы определяются до табл. 3.
5.7 Расчетное перемещение любой точки основания относительно соответствующей центральной оси здания или его отсека (рис. 1) следует определять па формулам:
от кривизны земной поверхности
/1/
от горизонтальных деформаций (растяжения, сжатия)
/2/



Рис. 1. Схемы к расчету перемещений точек земной поверхности при подработке, вызванных кривизной земной поверхности (а) и под воздействием горизонтальных деформаций (б)

Таблица 1


Деформации земной поверхности
Группа территории
Относительная горизонталь ная деформация рястяжения или сжатия
Кривизна

Наклон

?, мм/м
(10-3, 1/мес.
К, 1/км (R, км)
10-6, 1/м.мес
i, мм/м
( 10-3, 1/мес
I
12 ? ? > 8
0,3 ? < 1
1(1) ? K(R)< 0,33(3)
10 ? <30
20 ? i >10
0,5 ? <1,5
II
8 ? ? >5
0,1 ? < 0,3
0,33(3) ? K(R)< 0,14(7)
3 ? <10
10 ? i >7
0,1 ? < 0,5
III
5 ? ? >3
0,01 ? <0,1
0,14(7) ?(R)< 0,08(12)
1 ? <3
7 ? i >5
0,01 ? < 0,1
IV
3 ? ? >0
<0,01
0,08(12) ? K(R)< 0,05(20)
? 1
5 ? i >0
? 0,01


Таблица 2

Вид деформации земной поверхности
коэффициенты

обозначение
величина
Оседание ?
n?
1,1 (0,9)
Горизонтальное сдвижение ?
n?
1,1 (0,9)
Относительная горизонтальная деформация рас тяжения или сжатия ?
n?
1,2 (0,8)
Скорость относительной горизонтальной дефор мации растяжения или сжатия
n
1,2 (0,8)
Наклон i
ni
1,2 (0,8)
Кривизна К

1,4 (0,6)

Примечание. Коэффициенты n меньше единицы следует учитывать при расчете зданий на одновременное действие деформаций земной поверхности двух и более видов, когда уменьшение значения деформаций какого-либо вида может ухудшить условия работы конструкций


Таблица 3


Коэффициенты условий работы m
Вид деформации земной поверхности
Обозна
По длинe здания l, м

чение
менее 15
15-30
более 30
Относительная горизонтальная де
m?
1,0
0,85
0,70
формация растяжения или сжатия




Скорость относительной горизон
m
1,0
0,85
0,70
тальной деформации растяжения или




сжатия




Наклон
mi
1,0
0,85
0,70
Кривизна К

1,0
0,70
0,55

Примечание: 1. Для круглого в плане здания за l принимается его внешний диаметр.
2. Для здания (сооружения) башенного типа при l<15 м следует принимать mi = 1,5.
3. Для подкрановых путей мостовых кранов, имеющих длину 60 м, следует принимать mi = 0,5.

где х - расстояние от рассматриваемой точки основания до центральной оси здания или его отсека.
Примечание: При расчете по формуле /2/ в продольной раме каркасного здания или его отсека положение центральной оси следует принимать в середине блока жесткости независимо от расположения блока жесткости относительно оси симметрии. Расчетный угол наклона в любой точке основания ik , вызванный деформациями земной поверхности, следует определять по формуле
/З/
Особенности инженерно-геологических изысканий подрабатываемых территорий
5.8 Полевым инженерно-геологическим изысканиям площадки строительства должны предшествовать сбор и тщательное изучение материалов об инженерно- и горно-геологических условиях района строительства на основании архивных данных и материалов натурного обследования.
5.9 При оценке грунтов основания следует учитывать, что с точки зрения воздействия подработки на здание неблагоприятными являются площадки строительства со скальными, крупнообломочными, плотными глинистыми грунтами с высокими или повышенными жесткостными свойствами. Предпочтение следует отдавать площадкам строительства с более слабыми грунтами в основании зданий, если они обладают достаточной несущей способностью.
5.10 Гидрогеологические условия площадки строительства с высоким уровнем грунтовых вод, наличием рек, водоемов должны оцениваться с учетом оседания земной поверхности вследствие чего существующий относительно неё уровень вод может повыситься, что может привести к затоплению зданий, подземных сооружений, траншей, санитарно-технических коммуникаций, к заболачиванию подработанного участка или активизации оползневых явлений.
5.11 При оценке гидрологических условий площадки строительства необходимо учитывать возможное изменение режима и направления стока поверхностных и ливневых вод от оседаний земной поверхности, вызванных подработкой.
5.12 Материалы инженерных изысканий должны дополнительно содержать:
-оценку возможных изменений физико-механических свойств грунтов вследствие изменения гидрогеологических условий;
- сведения о старых горных выработках (место расположения, контуры пустот, вмещающие породы);
- результаты испытаний грунтов основания по методикам, изложенным в приложениях 1 и 2.

6 ПЛАНИРОВКА И ЗАСТРОЙКА ПОДРАБАТЫВАЕМЫХ ТЕРРИТОРИЙ

6.1 Застройка территории залегания калийных солей допускается после получения в органах Госгортехнадзора России и территориальных подразделений Роскомнедр разрешения на застройку площадей залегания полезных ископаемых.
6.2 Выбор площадок должен производиться с учетом ожидаемых (вероятных) деформаций земной поверхности, должен быть обоснован технико-экономическим анализом затрат на защитные мероприятия и на вынос строительства на территории, под которыми:
а) нет залежи калийных солей;
б) залегают непромышленные запасы;
в) залежь выработана, процесс деформаций земной поверхности закончился и после стабилизации деформаций возможность возникновения воронок и провалов исключается;
г) подработка ожидается после окончания срока амортизации проектируемых объектов.
6.3 Непригодным к застройке считаются участки, на которых:
а) по прогнозу деформации земной поверхности превышают величины для I группы территорий;
б) возможно образование провалов, затопление грунтовыми водами, образование оползней, выходы тектонических нарушений;
в) деформации земной поверхности не поддаются прогнозированию,
г) расположены подземные хранилища-могильники нерадиоактивных токсичных или радиоактивных отходов.
6.4 Картографический материал, необходимый для разработки проектов застройки подрабатываемых территорий, должен содержать:
а) контуры площадей залегания балансовых и забалансовых запасов полезного ископаемого;
б) план сети разведочных скважин;
в) план площади застройки с изолиниями развития деформаций во времени;
г) контуры площадей территорий различных групп по величинам деформаций земной поверхности;
д) контуры предохранительных целиков;
ж) контуры площадей, где процесс деформаций земной поверхности закончился;
з) зоны образовавшихся и возможных провалов;
и) зоны возможных затоплений грунтовыми и паводковыми водами.
6.5 При планировке и застройке жилых районов на подрабатываемых территориях должны учитываться сочетания горногеологических и градостроительных условий.
6.6 Размещение функциональных зон и элементов жилого района по группам подрабатываемых территорий приведено в табл. 4.
Участки, не пригодные для строительства, следует отводить под полосы озеленения, скверы, парки и зоны отдыха.




Таблица 4

Функциональные зоны и элементы жилого района
Целесообразное размещение по группам подрабатываемых территорий
1. Участки школ и детских учреждений
IV, III
2. Участки учреждений и предприятий об
IV, III
служивания культурно-бытового назначе

ния микрорайона и жилого района

3. Участки коммунально-хозяйственного на
IV, III, II
значения микрорайона и жилого района

4. Общественные здания (независимо от
IV, III
этажности)

5. Спортивные сооружения
IV
6. Участки под жилыми зданиями с этажно

стью: 5
IV, III, II, I
9
IV, III, II, I
7. Магистральные улицы общегородского и
IV, III
районного значения

8. Жилые улицы и проезды
IV, III, II, I

6.7 Типовые проекты зданий одной серии должны разрабатываться с таким расчетом, чтобы в них содержались варианты зданий с разными по количеству и протяженности отсеками, обеспечивающими застройку в различных горногеологических условиях и на возможно большем диапазоне групп территорий.
6.8 При разработке проектов планировки и застройки городов и поселков, оси здания, а также сетку улиц следует ориентировать параллельно главным осям мульды сдвижения, располагая продольные стороны зданий в направлении действия минимальных деформаций земной поверхности.

7 ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Основные расчетные требования

7.1 Конструкции зданий, проектируемых для строительства на подрабатываемых территориях, рассчитываются по первой и второй группам предельных состояний.
Первая группа предельных состояний характеризуется потерей несущей способности или полной непригодностью здания к эксплуатации.
Вторая группа предельных состояний отражает состояние здания, при котором нарушается его нормальная эксплуатация.
7.2 При величинах ожидаемых деформаций земной поверхности ? ? 1 мм/м, R ? 20 км, i ? 3 мм/м меры защиты зданий, как правило, не требуются.
7.3 Расчет конструкций на особые сочетания нагрузок, состоящие из постоянных, длительных, возможных кратковременных нагрузок и воздействий от подработки, следует производить на наиболее неблагоприятные сочетания воздействий.
7.4 Возможными сочетаниями воздействий от подработки являются:
а) относительная горизонтальная деформация растяжения +? , кривизна выпуклости +К, наклон земной поверхности i ;
б) относительная горизонтальная деформация сжатия -? , кривизна вогнутости -К, наклон земной поверхности i.
7.5 Отдельные виды деформаций земной поверхности допускается не учитывать при расчете конструкций, если установлено, что усилия от таких деформации достаточно малы по сравнению с усилиями от других видов нагрузок и воздействий.
7.6 Расчет конструкций на воздействия от подработки должен производиться из условия совместной работы основания и сооружения.
7.7 Взаимодействие здания с основанием определяется с учетом реологических свойств грунта, проявляющихся в виде его ползучести и релаксации в нем напряжений:
- усилия в конструкциях здания от вертикальных деформаций земной поверхности определяется с учетом ползучести грунтов основания с использованием коэффициента жесткости сжатия длительно деформируемого основания;
- усилия в элементах фундаментной части здания от горизонтальных деформаций земной поверхности определяются в зависимости от скорости горизонтального перемещения грунта и его характеристик (угла внутреннего трения, удельного сцепления, параметров релаксации) с учетом следующих воздействий:
- сдвигающих сил по боковым поверхностям фундаментов;
- сдвигающих сил по подошве фундаментов или сил трения по шву скольжения,
-нормального давления сдвигающего грунта на лобовые поверхности фундаментов;
7.8 Выбор расчетной схемы здания должен производиться с учетом особенностей конструктивно-планировочного решения здания, характера и величин расчетных деформаций основания, степени точности исходных данных, требуемой точности расчета.
Расчетные схемы и область их применения приведены в "Руководстве по проектированию конструкций панельных жилых зданий для особых грунтовых условий" (М., Стройиздат, 1982).
7.9 Для оценки влияния деформации основания на работу здания допускается пользоваться критериями предельных величин деформаций конструкций и оснований, представленных в таблицах 6 и 14.
Надежность конструкции или здания в целом обеспечивается при условии
St ? S, /4/
где St и S - расчетная и предельная деформация конструкции или основания здания.

Основные конструктивные требования

7.10 Основной конструктивной мерой защиты зданий от неравномерных осадок и горизонтальных смещений основания является разрезка его на отсеки поперечными деформационными швами. При этом деформационные швы должны располагаться на границах планировочных секций.
7.11 В зависимости от назначения и условий работы здания могут проектироваться по жесткой, податливой или комбинированной конструктивным схемам.
При проектировании по жесткой конструктивной схеме помимо разрезки на отсеки предусматривается исключение возможности взаимного перемещения отдельных элементов несущих конструкций при деформациях основания путем: усиления несущих конструкций и объединения их в пространственно жесткие блоки; устройства фундаментных и поэтажных железобетонных поясов, фундаментных связей-распорок, фундаментов в виде сплошных железобетонных плит, перекрестных балок, балок-стенок и т.п.
При проектировании зданий по податливой конструктивной схеме предусматривается приспособление конструкций к неравномерным деформациям основания. С этой целью производится: разделение зданий на отсеки с устройством между ними деформационных швов; устройство швов скольжения в фундаментных конструкциях;
шарнирных и шарнирно-подвижных сопряжений; снижение жесткости колонн и несущих стен и т.п.
Проектирование зданий по комбинированной конструктивной схеме содержит мероприятия по жесткой и податливой конструктивных схем.
7.12 Если подработка зданий ожидается после 25 лет их эксплуатации, при проектировании этих объектов может быть применен сокращенный комплекс строительных мер защиты (разделение зданий на отсеки деформационными швами, защита фундаментноподвальной части от воздействия горизонтальных деформаций, устройство ниш для установки домкратов).
При этом проектом должны быть предусмотрены дополнительные меры защиты, выполняемые за 5-10 лет до развития максимальных расчетных деформаций земной поверхности, эти меры должны быть простыми в осуществлении и устанавливаться с учетом фактических деформаций земной поверхности и здания.
7.13 При разделении зданий на отсеки необходимо учитывать их конфигурацию в плане, отдавая предпочтение простой форме. Высоту здания в пределах отсека рекомендуется принимать одинаковой. Длина отсека принимается по расчету в зависимости от расчетных величин деформаций земной поверхности и принятой конструктивной схемы здания.
7.14 Деформационные швы должны разделять смежные отсеки здания по всей высоте, включая кровлю и фундаменты.
Фундаменты под несущие стены в зоне деформационных швов устраиваются сплошными. С целью уменьшения ширины деформационного шва допускается применение прерывистых фундаментов типа "клавиш".
Ширина зазора деформационного шва должна удовлетворять условиям:
на уровне подошвы фундамента ан
; /5/
на уровне карниза ав
/6
где Lo- расстояние между центрами смежных отсеков бескаркасных зданий и каркасных зданий с фундаментами, соединенными связями-распорками или расстояние между центрами блоков жесткости каркасных зданий с несвязанными фундаментами (рис. 2);
Н - высота здания от подошвы фундамента (для свайных фундаментов с низким ростверком от подошвы ростверка) до карниза;
- расчетный крен здания (отсека) от подработки, определяемый по формуле:
/7/


Pиc. 2. Схемы для определения размеров деформационного шва между отсеками

Заделка деформационного шва по наружным стенам не должна препятствовать свободным горизонтальным перемещениям и наклонам соседних отсеков здания.
7.15 При проектировании зданий следует предусмотреть меры, направленные на уменьшение дополнительных нагрузок на заглубленную в грунт часть здания. Дополнительные нагрузки следует уменьшать следующим образом: минимально допустимой глубиной заложения фундаментов; устройством швов скольжения; устройством грунтовых подушек на основаниях, сложенных практически несжимаемыми грунтами (скальные, крупноблочные и др.); рациональной планировкой подвалов, которые следует предусматривать под всей площадью отсека на одном уровне, отделяя местные заглубления конструкций фундаментов швами скольжения.
Коэффициенты трения по шву скольжения следует принимать в соответствии с табл. 5.

Таблица 5

Материалы заполнения шва скольжения
Расход материала, кг/м2
Коэффициент трения
Два слоя пергамина с прослойкой:


молотого графита
0,5
0,2
шипаной слюды
1,0
0,3
инертной пыли
1,0
0,4
Два слоя полиэтиленовой пленки с прослойкой графита
0,4
0,15

Примечание: Бетонная поверхность под швом скольжения должна быть тщательно выровнена и зажелезнена. Отклонения по вертикали допускаются не более 5 мм на 1 м длины шва.
7.16 Конструкции фундаментов, расположенные над швом скольжения, должны быть связаны между собой железобетонными фундаментными поясами, фундаментными плитами или связямираспорками: в свайных фундаментах роль пояса должен выполнять ленточный ростверк, а для кустов свай - связи-распорки между плитами ростверка. Связи-распорки могут соединять фундаменты в продольном и поперечном направлениях.
7.17 Шахты лифтов должны проектироваться с учетом наклонов, вызываемых деформациями земной поверхности.
В случаях, когда расчетные отклонения стен шахт от вертикальной плоскости превышают допустимые, установленные государственными стандартами, проектами следует предусматривать возможность регулирования положения лифтовой шахты.
7.18 В зданиях, проектируемых с учетом возможности их выравнивания, следует предусматривать ниши или проемы, необходимые для размещения выравнивающих устройств.

8 БЕСКАРКАСНЫЕ ЗДАНИЯ
Конструктивные решения

8.1 Бескаркасные здания на подрабатываемых территориях следует проектировать по жестким или комбинированным конструктивным схемам:
с поперечными и продольными несущими стенами и с перекрытиями, опирающимися на несущие стены по контуру или трем сторонам;
с продольными несущими стенами и с перекрытиями, опирающимися на несущие стены по двум сторонам;
с поперечными несущими стенами и с перекрытиями, опирающимися на несущие стены по двум сторонам.
Надземная часть бескаркасных зданий, как правило, проектируется по жесткой конструктивной схеме.
8.2 Несущие стены зданий следует располагать, как правило, симметрично относительно продольной и поперечной осей здания и обеспечивать, по возможности, равномерное распределение жесткостей по длине и ширине здания.
Поперечные стены следует проектировать сквозными на всю ширину здания. В случае, если по планировочным требованиям нарушается сквозное расположение поперечных стен, необходимо предусмотреть устройство их связи с внутренней продольной стеной, которое должно обеспечивать совместную работу продольных и поперечных стен как единой перекрестной системы. При этом смещения поперечных стен допускается на величину (в осях) не более 0,6м.
Величина смещения продольных стен допускается не более 1,8 м, при этом место излома продольных стен должно быть связано с поперечными несущими стенами.
8.3 Основной конструктивной мерой защиты бескаркасных зданий является разрезка их на отсеки деформационными швами и усиление фундаментной части здания.
8.4 Деформационные швы в бескаркасных зданиях должны проектироваться в виде парных поперечных стен. Толщина стен олжна отвечать теплотехническим требованиям, предъявляемым к зданиям в зависимости от расчетной температуры наружного воздуха.
8.5 Усиление фундаментной части здания осуществляется устройством замкнутых фундаментного и цокольного поясов по всем наружным и внутренним стенам.
В панельных зданиях допускается совмещение фундаментного и цокольного поясов с конструкциями цокольных железобетонных панелей.
8.6 При больших усилиях в фундаментной части здания под цокольным и фундаментным железобетонными поясами устраивается шов скольжения. Необходимость устройства шва скольжения определяется расчетом.
8.7 Надземная часть бескаркасных зданий при необходимости усиливается следующими конструктивными мерами:
устройством поэтажных замкнутых железобетонных и армокаменных поясов, располагаемых в уровне перемычек или перекрытий в крупноблочных и кирпичных зданиях;
соединением всех элементов крупнопанельных зданий в пространственную системы и их усилением.
8.8 При устройстве в надфундаментной части здания с лоджиями поэтажных поясов допускается смещать участки продольных стен на расстояние не более 1,5 м с закладкой стенового и фундаментного поясов в плоскости стены, а также по контуру лоджии. В качестве прямолинейных стеновых поясов допускается использовать конструкции перекрытий над лоджиями с соответствующим их усилением. Одна из стен лоджий должна быть, как правило, продолжением поперечной стены здания.
Балконы и эркеры следуют устраивать на консольном выносе перекрытий.
8.9 Опорные части балок, прогонов, лестничных площадок и плит перекрытий должны быть заанкерены в стены. Связь перекрытий со стенами должна осуществляться сварными сетками (каркасами), укладываемыми в продольных швах, или применением анкерных связей по монтажным петлям. Глубина опирания панелей перекрытий и покрытий на несущие стены панельных зданий должна быть не менее 12 см.
Панели перекрытий соединяются между собой и с несущими стенами с заливкой шва между панелями цементным раствором марки 100.
8.10 В каменных зданиях углы и пересечения стен следует армировать сетками с ячейками размером 7х7 см из арматуры диаметром 4-6 мм, укладываемых в горизонтальных швах по высоте через 1 м и заделываемыми в каждую сторону от пересечения осей стен на 1,2-1,5м.
8.11 Конструкции, ослабленные дымовыми и вентиляционными каналами, штрабами и нишами, должны быть усилены дополнительным армированием в соответствии с расчетом или конструктивными требованиями.
8.12 Для выравнивания зданий домкратами в их подземной части предусматриваются:
ниши для домкратов в углах и пересечениях стен и под осями простенков, временно заложенные кирпичной кладкой на глиняном растворе;
распределительный железобетонный пояс по верху ниш, железобетонные плиты или распределительный пояс по низу ниш для восприятия сосредоточенных нагрузок от домкратов;
горизонтальный шов скольжения под верхним распределительным поясом для обеспечения возможности отрыва конструкций здания от фундаментов при выравнивании.
8.13 Проектом должны предусматриваться мероприятия, обеспечивающие нормальную эксплуатацию трубопроводов в том числе и при выравнивании здания (применение компенсационных устройств для стояков, крепление разводящих трубопроводов к элементам здания, расположенным над швом скольжения).
8.14 Фундаменты здания или отсека должны, как правило, закладываться на одном уровне. При заложении фундаментов отсека на разных отметках фундаментный пояс следует выполнять на отметке менее заглубленного фундамента, часть фундамента, расположенная ниже пояса, отделяется швом скольжения.
Расчет бескаркасных зданий на воздействие вертикальных деформаций грунта основания
8.15 В соответствии с п. 7.9 конструктивные меры защиты здания от вертикальных деформаций грунта основания не требуется при условии
fn ? fпр. , /8/
где fn -наибольшая относительная разность осадок основания фундаментов, вызванная подработкой,
fn =nк mk /9/
nк и mk - коэффициенты, принимаемые по табл. 2 и 3,
L - длина здания;
R - радиус кривизны земной поверхности;
fnp. - предельное значение относительной разности осадок, принимается по приложению 4 СНиП 2.02.01-83, представленное в табл.6.

Таблица 6


Относительная
Здания
разность осадок,


fпр.
1. Одноэтажные и многоэтажные гражданские

здания с полным каркасом

железобетонным
0,002
стальным
0,004
2. Многоэтажные бескаркасные здания с несу

щими стенами из:

крупных панелей
0,0016
крупных блоков или кирпичной кладки без
0,002
армирования

то же, с армированием, в том числе с устройством железобетонных поясов
0,0024

8.16 При fп > fnp. необходимо уменьшение длины здания или разделение его деформационными швам на отсеки такой длины, при которой условие п. 8.15 удовлетворяется.
8.17 В том случае, если уменьшить длину здания или разделить его на отсеки не представляется возможным, необходимо рассчитать здание на воздействие кривизны земной поверхности по методике, изложенной в "Руководстве по проектированию зданий и сооружений на подрабатываемых территориях. Часть II. Промышленные и гражданские здания" (Стройиздат, М., 1986), с учетом ползучести грунта основания.
При этом длительный коэффициент жесткости грунта основания Сt определяется по рекомендациям приложения II СНиП 2.01.09-91 по формуле
/10/
где С - коэффициент жесткости линейно-деформируемого основания, определяемый с учетом распределительных свойств грунта основания;
nt - функция, характеризующая длительность деформирования основания.
Определение нагрузок на ленточные фундаменты от горизонтальных деформаций грунта основания.
8.18 Конструктивные меры защиты ленточных фундаментов от горизонтальных перемещений грунта не требуются при условии, когда относительные деформации грунта основания ? ?1 мм/м.
8.19 Суммарные нагрузки на ленточный фундамент жесткой конструкции, вызванные горизонтальными деформациями грунта основания (рис 3), определяются по формуле
N = Nт + Nт.п + Nб + Nд /11/
где Nт - нагрузка от сил трения сдвигающегося грунта в продольном направлении по подошве рассчитываемого фундамента,
Nт..п - нагрузка от сил трения по подошве фундаментов, примыкающих к расчетному;
Nб - нагрузка, вызываемая силами трения грунта по боковым поверхностям контакта рассчитываемого фундамента с грунтом,
Nд - нагрузка, вызванная нормальным давлением сдвигающегося грунта на фундаменты, примыкающие к расчетному.
8.20 Нагрузка Nт по подошве ленточных фундаментов в направлении их продольной оси определяется в зависимости от эпюры распределения касательных напряжений по подошве (рис. 3 в, г) по формулам:
при Хпр >l на участке l ? x ? 0
; /12/
при Хпр =l на участке l ? x ? 0
/13/
при xпр < l на участке l ? x ? xпр
/14/
на участке xпр ? x ? 0
/15/



Рис. 3. Нагрузки на заглубленную часть жесткого фундамента от воздействия деформаций в зоне растяжения
а) план фундамента с эпюрами нагрузок: l - полудлина отсека здания, L - полуширина отсека; б) разрез; в), г) эпюры ,, ; д), е), ж) эпюры нагрузок Nm, Nб, Nm.п(Ng)

В формулах /12/ - /15/:
l - половина длины здания (отсека)
b - ширина подошвы фундамента;
х - расстояние от оси здания (отсека) до сечения, в котором определяется усилие;
- предельное сопротивление грунта сдвигу
=P tg ? + C /16/
Р - среднее нормативное удельное давление под подошвой рассчитываемого фундамента;
? и C - угол внутреннего трения и удельное сцепление грунта;
xпр - расстояние от середины здания (отсека) до точки под подошвой фундамента, в которой касательные напряжения достигают предельного сопротивления грунта сдвигу,
/17/
и - касательные напряжения под подошвой фундамента соответственно в крайней по длине здания точке и расположенной на расстоянии х от его оси
/18/
/19/
0,8 - коэффициент, учитывающий собственные деформации конструкций фундамента, при деформациях сжатия земной поверхности принимается равным единице;
- коэффициенты перегрузки и условия работы, принимаемые по таблицам 2 и 3;
Кп - коэффициент жесткости основания при сдвиге грунта под подошвой фундамента
/20/
, - коэффициенты формы фундамента, принимаемые по таблице 7 в зависимости от соотношения сторон подошвы фундамента а/в, где а - сторона фундамента в направлений сдвижения грунта;

Таблица 7

а/в
5
3
2
1,5
1
0,66
0,5
0,33
0,2

1,22
1,13
1,09
1,07
1,06
1,07
1,09
1,13
1,22

0,53
0,53
0,53
0,53
0,5
0,45
0,42
0,37
0,29

Е0 - модуль деформации грунта;
F - площадь подошвы фундамента, в расчет принимается для ленточных фундаментов значение F ? 10 м2, для плитных фундаментов значение F ? 100 м2;
? - коэффициент Пуассона грунта, который допускается принимать по таблице 8;

Таблица 8

Наименование грунта
Консистенция грунта
Величина коэффициента Пуассона, ?
Глины и суглинки
Твердые и полутвердые
0,1-0,15

Тугопластичные
0,2 - 0,25
Глины и суглинки
Мягкопластичные и текуче пластичные
0,3 - 0,4

Текучие
0,45 - 0,5
Супеси
Твердые и полутвердые
0,15-0,2

Тугопластичные
0,25 - 0,3
Пески

0,2-0,25

- максимальная скорость относительной горизонтальной деформации грунта основания, 1/сутки;
Р - коэффициент релаксации касательных напряжений в грунте основания, определяется из испытаний грунта по методике, изложенной в приложении 1; для песчаных и глинистых грунтов допускается принимать значения ?=0,01, 1/сутки;
е - основание натурального логарифма;
t - время от начала подработки, сутки.
8.21 Нагрузка от сил трения по подошве фундаментов, примыкающих к расчетному, определяется по формуле
/21/
где n - количество фундаментов, примыкающих к расчетному, на участке от l до х;
Nт..п i - нагрузка от фундамента i-й примыкающей стены
Nт.пi=0,5Fni ( /22/
Fni - площадь подошвы i-го фундамента, примыкающего к расчетному;
-касательное напряжение под подошвой l-го фундамента примыкающей стены, определяется но формуле /19/, в которой за х принимается расстояние от середины зда ния (отсека) до продольной оси примыкающего фунда мента,
? /23/
-предельное сопротивление грунта сдвигу под подошвой фундамента примыкающей стены, определяется по формуле/16/.
8.22 Нагрузка от трения грунта по боковой поверхности рассчитываемого фундамента определяется по формулам: при xб.пр > l на участке l ? x ? 0
; /24/
при xб.пр =l на участке l ? x ? 0
/25/
при xб.пр < l на участке l ? x ? xб.пр
/26/
то же, на участке xб.пр ? x ? 0
/27/
где h - величина заглубления фундамента, если фундамент заглублен в грунт с двух сторон на одинаковую величину h то формулы /24/ - /27/ имеют множитель 2; если величины заглубления разные, то значения Nб вычисляются для каждой боковой поверхности и затем суммируются;
хб.пр - расстояние от середины здания (отсека) до точки на боковой поверхности фундамента, в которой касательные напряжения достигают предельного сопротивления грунта сдвигу,
/28/
?б.пр - предельное сопротивление сдвигу грунта засыпки по боковой поверхности фундамента
/29/
- удельный вес грунта засыпки;
и Сз - угол внутреннего трения и удельное сцепление грунта засыпки, принимаются по табл. 9;

Таблица 9

Плотность грунта, кг/м3
Влажность, %
tg
Удельное сцепление грунта обратной засыпки кПа, при продолжительности эксплуатации здания до подработки, лет






1
2
3
4
6
8
10
>10

10
0,938
33
35
36
36
37
38
38
41
1650
20
0,548
13
13
13
14
14
14
14
15

30
0,238
9
9
9
9
9
9
9
10

10
0,918
47
50
52
52
53
54
54
60
1750
20
0,528
19
20
20
21
21
21
21
21

30
0,338
13
13
13
14
14
14
14
15

10
0,848
68
72
74
75
78
79
79
87
1850
20
0,508
29
30
31
32
32
33
33
36

30
0,218
16
16
17
17
17
17
18
19

10
0,798
90
96
100
102
104
105
106
106
1950
20
0,448
45
47
49
50
51
52
52
57

30
0,198
24
25
26
26
27
27
27
30

Примечание 5. Промежуточные значения по вертикали и горизонтали определяются путем линейной интерполяции.
Кб - коэффициент жесткости грунта засыпки при сдвиге по боковой поверхности фундамента
/30/
Ез - модуль боковой деформации грунта обратной засыпки
Е3 = m /31/
m - коэффициент, учитывающим влияние изменяющихся по глубине деформативных свойств грунтового массива, ограниченного сверху горизонтальной незагруженной дневной поверхностью; определяется по графику рис. 4, где hg - расстояние от верха фундамента до равнодействующей бокового давления сдвигающего грунта;


Рис. 4. Зависимость изменения коэффициента m от глубины грунтового массива hg

- модуль вертикальной деформации грунта обратной засыпки, принимаемый по табл. 10;
FБ - площадь контакта грунта засыпки с боковой поверхностью фундамента, в расчет принимается значение Fg ? 10м2;

Таблица 10
Плотность грунта, кг/м3
Влажность, %
Модуль вертикальной деформации грунта обратной засыпки, , МПа, при продолжитель ности эксплуатации здания до подработки, лет


1
2
3
4
6
8
10
>10

10
6,3
7,6
8
8,4
8,8
9,1
9,1
9,1
1650
20
3,6
4,3
4,6
4,8
5
5,2
5,2
5,2

30
1,4
1,7
1,8
1,9
2
2
2
2

10
0,8
9,6
10,2
10,6
11,2
11,5
11,5
11,5
1750
20
5,6
6,7
7,1
7,4
7,8
8,1
8,1
8,1

30
1,7
2
2
2,2
2,4
2,4
2,4
2,4

10
13,2
15,8
16,8
17,6
18,5
19,0
19,0
19,0
1850
20
7
8,4
8,9
9,3
9,8
10,0
10,0
10,0

30
2,5
3,0
3,2
3,3
3,5
3,6
3,6
3,6

10
22,8
27,4
29,0
30,3
31,9
32,8
32,8
32,8
1950
20
9,8
11,8
12,4
13,0
13,7
14,1
14,1
14,1

30
3,6
4,3
4,6
4,8
5
5,2
5,2
5,2

Примечание. Промежуточные значения по вертикали и горизонтали допускается определять путем линейной интерполяции.
и - коэффициенты, определяемые по табл.7, в зависимости от соотношения сторон боковой поверхности фундамента а/в, где а - длина стороны боковой поверхности фундамента в направлении сдвижения грунта, в = h;
и - касательные напряжения по боковой поверхности фундамента соответственно в крайней по длине фундамента точке и в точке, расположенной на расстоянии х от его середины
/32/
/33/
Остальные обозначения те же, что и в п. 5.20
8.23 Нагрузка, вызванная нормальным давлением сдвигающегося грунта на фундаменты, примыкающие к расчетному
, /34/
где n - количество фундаментов, примыкающих к расчетному, на участке между рассматриваемым сечением продольного фундамента и его концом;
Ngi - нагрузка от бокового давления грунта на фундамент i-ой примыкающей стены
Ngi = 0,5 Fgi ?gi, /35/
Fgi - площадь контакта с грунтом боковой поверхности i-го фундамента, примыкающему к расчетному, со стороны надвигающегося грунта;
?gi - нормальное давление грунта на боковую поверхность i-го фундамента, примыкающего к расчетному
/36/
Сбi -коэффициент жесткости сжатия грунта i-го фундамента, примыкающего к расчетному,
/37/
Er - приведенный модуль боковой деформации грунта
; /38/
Еб - модуль боковой деформации фунта ненарушенного сложения
Еб = n m Е0; /39/
n - коэффициент, учитывающий анизотропность механиче ских свойств грунта при боковом и вертикальном давле нии за счет особенностей природного сложения, прини мается равным 0,75;
m и Ез - то же, что в формуле /31/;
dз - средняя ширина пазухи между фундаментом и стенкой котлована, при отсутствии данных о ширине пазухи до пускается принимать dз = 0,4 м для наружных и dз = 0,2 м для внутренних фундаментов;
Di - условная длина зоны бокового обжатая грунта
Di= hi tg(45? +???) /40/
hi - заглубление фундамента со стороны надвигающегося грунта;
хi - расстояние от середины здания (отсека) до боковой по верхности i-го фундамента, примыкающего к расчетному;
? - коэффициент релаксации напряжений при сжатии грунта; определяется испытанием грунта по методике, изложенной в приложении 2, для песчаных и глинистых грунтов допускается принимать ? = 0,02, 1/сутки;
е-?t- функция основания натурального логарифма;
?пр - предельное напряжение сжатия на боковой поверхности фундамента от пассивного давления грунта
?пр = ?i [0,5 hi ? tg2(45? +???)+ 2С tg(45? +???)], /41/
?i - понижающий коэффициент, равный отношению расстояния в свету между фундаментами Li со стороны подвигающегося грунта к длине призмы выпирания,
; /42/
при ?i > 1 принимается ?i = 1. Остальные обозначения те же, что и в п. 8.20.
8.24 Шов скольжения в фундаментно-подвальной части здания устраивается при условии
N > Nп, /43/
где N - наибольшая нагрузка, действующая на фундаменты, оп ределяемая по формуле /11/;
Nп - суммарная продольная нагрузка от сил трения по шву скольжения фундамента с наибольшим значением N
, /44/
- нагрузка от сил трения по шву скольжения при сдвиге фундаментов вдоль пояса рассчитываемой стены;
- нагрузка от сил трения при сдвиге фундаментов по шву
скольжения под примыкающими стенами и передающая ся на железобетонный пояс под рассчитываемой стеной.
Нагрузка в любом сечении х железобетонного пояса, расположенного над швом скольжения рассчитываемой стены, определяется по формуле
, /45/
m1 - коэффициент условий работы, учитывающий неполной развитие силы трения по шву скольжения, принимается по графику рис.5 в зависимости от длины отсека;
Р0 - вертикальная нормативная нагрузка в уровне шва скольжения продольного фундамента;
f - коэффициент трения по шву скольжения, принимаемый по табл. 5.



Рис. 5. График коэффициента условий работы m1, учитывающего неполное развитие сил трения по шву скольжения

Нагрузка в любом сечении х рассматриваемого пояса от сдвига фундаментов под примыкающими стенами, определяется по формуле
, /46/
где - коэффициент условий работы, учитывающий неполное
развитие силы трения по шву скольжения, принимается по таблице 11;

Таблица 11

Количество фундаментов на участке от 0,5L до х
Коэффициент условий работы
Количество фундаментов на участке от 0,5L до х
Коэффициент условий работы,
1
1
4
0,6
2
0,85
5
0,5
3
0,70
6
0,4

lп- длина стены, примыкающей к рассчитываемой;
- максимальная сила трения по шву скольжения под i-ой примыкающей стеной, приложенная перпендикулярно поясу и определяемая по формуле
/47/
n - число примыкающих стен на участке (l - х); Ро - вертикальная нормативная нагрузка в уровне шва скольжения под i-ой примыкающей стеной; f- коэффициент трения по шву скольжения, принимаемый по табл. 5.

Пример расчета бескаркасного здания на ленточных фундаментах
Исходные данные

Здание пятиэтажное прямоугольной формы, кирпичное, длиной L = 72 м, шириной В = 18 м, высотой Н = 15 м с подвалом; фундаменты ленточные из сборных железобетонных блоков с шириной подошвы по осям 1?7 в = 1,0 м, по осям А?В b = 0,8 м; погонная нагрузка по подошве фундаментов составляет по осям А, Б, В 200 кН; 1,7-230 кН; 2?6 - 260 кН (рис.6).



Рис. 6. План исечение ленточных фундаментов бескаркасного здания

Грунты в основании - суглинки, характеризующиеся следующими физико-механическими свойствами:
плотность грунта - ? = 95 т/м3;
удельное сцепление грунта - С = 39 кПа;
угол внутреннего трения - ? = 24°;
модуль деформации грунта - Ео = 25 МПа;
коэффициент Пуассона ? = 0,35;
коэффициент релаксации касательных напряжений в грунте ? = 0,01,1/сутки;
коэффициент релаксации напряжений сжатия грунта ? = 0,02, 1/сутки.
Ожидаемые величины деформаций земной поверхности:
наклон земной поверхности - i = 7,9•10-3;
радиус кривизны выпуклости земной поверхности - R = 4,5 км;
относительные горизонтальные деформации растяжения земной поверхности - ? = 2,6•10-3 мм/м;
скорость изменения относительной горизонтальной деформации земной поверхности - = 0,0033•10-3,1/сутки;
время от начала до конца подработки здания t = 10 лет (3600 суток);
направление сдвижения земной поверхности - вдоль здания.

Определение длины отсека здания

В соответствии с п. 8.15 по формуле /8/ проверяем условие, при котором применение конструктивных мер защиты бескаркасного здания от вертикальных деформаций грунта основания не требуется
fп ? fпр
Относительная разность осадок основания фундаментов, вызванная подработкой, определяется по формуле /9/

Предельное значение относительной разности осадок фундаментов бескаркасного кирпичного здания принимаем по табл.6, fпp = 0,002.
fn = 0,0028 > fпp.=0,002
Условие /8/ не выполняется, поэтому требуются конструктивные меры зашиты здания от воздействия вертикальных деформаций грунта основания.
В качестве конструктивной меры принимаем разрезку здания деформационными швами на два отсека кратных длине секции 36 метров.
Повторно проверяем условие /8/ при длине деформационного отсека L = 36 м

fn = 0,0014 < fпp = 0,002
условие /8/ выполнено.
Определяет ширину зазоров деформационного шва между отсеками здания:
на уровне подошвы фундамента по формуле /5/
= 1,2 ( 0,7 ( 2,6 ( 10-3 ( 36 ( 103 = 78,6 мм;
на уровне карниза по формулам /6/ и / 7/


расстояние от подошвы фундамента до карниза здания
Н= 15+2,5= 17,5м,
ав ? 78,6 + 0,0056 • 17,5 • 103 = 177 мм.
Для принятой длины отсека здания определяем необходимость применения конструктивных мер защиты фундаментно-подвальной части здания от воздействия горизонтальных деформаций грунта основания. Ожидаемые горизонтальные деформации грунта основания ? = 2,6•10-3 > 1•10-3, поэтому в соответствии с п. 8.18 требуется расчет ленточных фундаментов на воздействие горизонтальных перемещений грунта основания.

Определение нагрузок на ленточные фундаменты

Вначале выполняем расчет нагрузок на ленточный фундамент по оси А.
Определяем нагрузку от трения грунта в продольном направлении по подошве фундамента.
По формуле /16/ определяем значение предельного сопротивления грунта сдвигу по подошве фундамента
?пр = Ptg ? + С = 250 tg 24° + 39 = 150 кН/м2.
Вычисляем значение коэффициента жесткости основания при сдвиге грунта под подошвой фундамента по формуле /20/

площадь подошвы фундамента под продольной стеной по оси А
F = а х b = (36 + 1)/2 • 0,8 = 14,8 м2, т.к. значение F >10 м2, принимаем в расчет F= 10 м2.
Из таблицы 7 при а/в = 18,5 / 0,8 = 23 > 5 находим ?z = 1,22,
?y = 0,53; по таблице 8 принимаем ? = 0,35.
kH/м3
По формуле /17/ определяем значение

при t=10 лет (3600 суток) и ?=0,01 1/сутки = 0

В соответствии с п.8.20 при Хпр = 77 > l = 0,5•37 = 18,5 м нагрузку от сил трения по подошве фундамента определяем по формуле /12/
;
касательные напряжения по подошве фундамента на расстоянии х и / от середины отсека здания определяем по формулам /19/ и /18/


=1,95 l=1,95•18,5 =36,1 кН/м2.
Определяем нагрузку в сечениях ленточного фундамента от трения грунта в продольном направлении подошвы фундамента А:
для сечения 1-1 при х = 12 м
=1,95•12=23,4кН/м2,

для сечения 2-2 при х = 6 м
=1,95(6=11,7кН/м2,

для сечения 3-3 при х = 0

Определяем нагрузку на ленточный фундамент по оси А от трения грунта по подошве примыкающих фундаментов.
По формуле /19/ рассчитываем касательные напряжения под подошвами фундаментов примыкающих стен
?т.п.i=1,95х;
для фундаментов, примыкающих по осям 1 и 7 при х = 18 м
?т.п.1 = ?т.п.7 = 1,95 • 18 = 35,2 кН/м2;
для фундаментов, примыкающих по осям 2 и 6 при х = 12 м
?т.п.2 = ?т.п.6 = 1,95 • 12 = 23,5 кН/М2;
для фундаментов, примыкающих по осям 3 и 5 при х = 6 м
?т.п.3 =?т.п.5 =1,95 • 6=11,8кН/м2;
Определяем предельное сопротивление сдвигу грунта под подошвой фундаментов примыкающих стен по формуле /16/:
для фундаментов, расположенных по осям 1, 7
?п.пр = Р tg ? + С = 230 tg 24° + 39 = 141 кН/м2.
для фундаментов, расположенных по осям 2-6
?п.пр = 260 tg 24° + 39 = 155 кН/м2.
Сравнение касательных напряжений с их предельными значениями показывает, что условие /23/ удовлетворяется
?т.п.i < ?п.пр
Вычисляем площадь подошвы фундаментов примыкающих стен Fпi=(9-0,8)•1,0=8,2м2
Определяем нагрузку от фундамента i-ой примыкающий стены по формуле /22/:
для фундаментов, примыкающих по осям 1 и 7
Nт.п.1 = Nт.п.7 = 0,5 Fп1,7 ?т.п.1,7 = 0,5 ( 8,2 ( 352 = 145 кН;
для фундаментов, примыкающих по осям 2 и 6
Nт.п.2= Nт.п.6= 0,5 ( 8,2 ( 23,5 = 96 кН;
для фундаментов, примыкающих по осям 3 и 5.
Nт.п.3= Nт.п.5 = 0,5 ( 8,2 ( 11,8 = 43 кН.
Определяем нагрузку от трения грунта по подошве фундаментов примыкающих стен в сечениях ленточного фундамента по формуле/21 /
;
в сечения 1-1 Nт.п = Nт.п1 = 145 кН;
в сечении 2-2 Nт.п = Nт.п1 + Nт.п2 = 145 + 96 = 241 кН;
в сечении 3-3 Nт.п = Nт.п1 + Nт.п2 + Nт.п3 = 145 + 96 + 48 = 289 кН. Определяем нагрузку от трения грунта по боковым поверхностям ленточного фундамента.
Заглубление фундамента в грунт с наружной стороны знания h1 = 2,4 м, со стороны подвала h2 = 0,55 м.
В соответствии с п. 8.22 расчет производим для каждой из сторон фундамента с последующим суммированием усилий.
Грунт обратной засыпки при плотности 1850 кг/м3, влажности 20%, времени эксплуатации до подработки 10 лет характеризуется следующими данными (табл. 9): tg ?3 = 0,508; ?3 = 27°; Сз = 36 кПа. Для мягкопластичного суглинка засыпки по табл. 8 принимаем ? = 0,3.
Предельное сопротивление сдвигу грунта засыпки по боковой поверхности фундамента определяем по формуле /29/:
при h1 = 2,4 м

при h2 = 0,55

Коэффициент жесткости грунта засыпки при сдвиге по боковой поверхности фундамента определяем по формуле /30/

Модуль боковой деформации грунта обратной засыпки определяем по формуле /31/
,
значения коэффициента m определяем по граф. рис. 4 для
hg1 = 2/3 • h1 = 2/3 ( 2,4 = 1,6 м и hg2 = 2/3 • h2 = 2/3 • 0,55 = 0,37 м, соответственно m1 = 1,0, m2 = 0,25; модуль вертикальной деформации грунта обратной засыпки принимаем по табл. 10 для грунта плотностью 1,85 т/м3 с влажностью 20% и продолжительности эксплуатации здания до подработки 10 лет, = 10 МПа:
при h1= 2,4м Ез1= 1,0(10 МПа =10 МПа;
при h2 = 0,55 м Ез2 = 0,25 • 10 МПа = 2,5 МПа;
площадь контакта грунта засыпки с боковой поверхностью фундамента
при h1 = 2,4 м F1 = (36 + 1)/2 • 2,4 = 44,4 > 10 м2,
в расчет принимаем F1= 10 м2;
при h2 = 0,55 м F 2= (36 - 1,0 • 6 )/2 • 0,55 = 8,25 < 10 м2
в расчет принимаем F2 = 8,25 м2;
значения коэффициентов ?zб и ?хв определяем по табл. 7 по соотношению длины фундамента а к заглублению h,
при h1 = 2,4 м
?zб =1,22, ?хв = 0,53
при h2 = 0,55 м
?zб =1,22, ?хв = 0,53
при h1 = 2,4 м

при h2 = 0,55 м

По формуле /28/определяем

при t= 10 лет =0;
при h1 = 2,4 м

при h2 = 0,55 м

Значение xб.пр больше половины длины отсека здания l = 0,5 • 37 = 18,5 м, поэтому в соответствии с п. 8.22 расчет усилий от трения по боковой поверхности фундамента производим по формуле /24/

Касательные напряжения по боковой поверхности фундамента, расположенной на расстоянии х от середины отсека здания и в крайней по длине фундамента точке, определяем по формулам /33/ и /32/:
при h1 = 2,4 м

при t= 10 лет= 0,

х = l, ?б.l1 = 0,78 • l = 0,78 • 18,5 = 14,4 кН/м2;
при h2 = 0,55 м

x = l, ?б.l2 = 0,2 • l = 0,2 • 18,5 = 3,7 кН/м2;
Нагрузка от трения грунта по боковой поверхности фундамента
по оси А:
в сечении 1-1 при х=12м

h1=2,4м, ?б.x1 =0,78 (12= 9,4 кН/м2;

h2=0,55 м, ?б.x2 = 0,2 ( 12 = 2,4 кН/м2;

= + = 177 + 8,4 = 185 кН;
в сечении 2-2 при х = 6 м

h1=2,4м, ?б.x1 =0,78 (6= 4,7 кН/м2;


= + = 279 + 13,5 = 293 кН;

в сечении 3-3 при х = 0
h1=2,4м, ?б.x1 =0,78 (0= 0 кН/м2;

h2=0,55 м, ?б.x2 = 0,2 ( 0 = 0 кН/м2;
;
= + = 314 +15,3 = 329 кН.
Определяем нагрузку от давления сдвигающегося грунта на фундаменты, примыкающие к расчетному.
Находим площадь контакта с грунтом боковой поверхности фундамента при деформациях растяжения земной поверхности
Fgi = 0,55 (9 - 0,8) = 4,51 м2.
По формуле /39/ определяем модуль боковой деформации грунта
Еб = n(m(E0
коэффициент n = 0,75; значение коэффициента m определяем по граф. рис. 4 при h = 2/3 • 0,55 = 0,37 м, m = 0,25.
Е = 0,75 • 0,25 • 25 = 4,69 МПа.
Модуль боковой деформации обратной засыпки определялся по формуле /31/ для h = 0,55 м при определении сил трения по боковой поверхности фундамента
Ез = m = 0,25 • 10 = 2,5 МПа.
Определяем условную длину зоны бокового обжатия грунта по формуле /40/

Средняя ширина пазухи между фундаментом и стенкой котлована
dз = 0,2 м.
Приведенный модуль боковой деформации грунта определяем по формуле /38/

Коэффициент жесткости сжатия грунта определяем по формуле /37/
кН/м3
Нормальное давление грунта на боковую поверхность i-го фундамента, примыкающего к расчетному, определяем по формуле /36/
;
при t= 10 лет = 0,

Давление на фундаменты, примыкающие по осям 1-7:
при х = 17,5 м ?g1,7 = 0,51 ( 17,5 = 8,9 кН/м2;
при х= 11,5м ?g2,6 =0,51 ( 11,5=5,9 кН/м2;
при х = 5,5 м ?g3,5 = 0,51 ( 5,5 = 2,8 кН/м2 .
Предельное напряжение сжатия на боковой поверхности фундамента oт пассивного давления грунта определяем по формуле /41 /
?пр = ?i [0,5 hi ? tg2(45? +???)+ 2С tg(45? +???)],
значение коэффициента ?i определяем по формуле /42/

принимаем ?i = 1,
?пр = ?i [0,5 (1,95(0,55 tg2(45? +24???)+ 2(39 tg(45? +24???)] = 133 кН/м2.
Сравнение напряжений грунта на боковой поверхности примыкающих фундаментов с их предельным значением показывает, что условие /36/ удовлетворяется
?gi Нагрузка от бокового давления грунта на i-ой примыкающий фундамент по осям 1-7 определяем по формуле /35/
Ngi = 0,5 Fgi ?gi;
N1 = N7 = 0,5 • 4,51 • 8,9 = 20 кН,
N2 = N6 = 0,5 • 4,51 • 5,9=13,ЗкН,
N3 = N5 = 0,5 • 4,51 • 2,8 = 6,3 кН
Нагрузку от давления грунта на примыкающие фундаменты в сечениях ленточного фундамента по оси А, определяем по формуле /34/
,
в сечении 1-1 Ng = N1 = 20 кН;
в сечении 2-2 Ng = N1 + N2 = 20 + 13,3 = 33,3 кН,
в сечении 3-3 Ng = N1 + N2 + N3 = 20 + 13,3 + 6,3 = 39,6 кН
Суммарную нагрузку, действующую на рассчитываемый фундамент, определяем по формуле /11/
N = Nт + Nт.п + Nб + Nд /11/
в сечении 1-1
N = 155 +145 +185 +29= 505 кН,
в сечении 2-2
N = 239 + 241 + 293 + 33 = 806 кН;
в сечении 3-3
N= 267 + 289 + 329 + 40 = 925 кН
Аналогично рассчитываются и другие ленточные фундаменты в пределах деформационного отсека. Значения растягивающих нагрузок по сечениям ленточных фундаментов сведены в таблицу.

Сечение
Значения растягивающих нагрузок, кН
фундаментов

Nт.п

Ng
N
1-1
155
145
185
20
505
2-2
239
241
293
33
806
3-3
267
289
329
40
925
4-4
155
290
17
40
502
5-5
239
480
27
66
812
6-6
267
578
31
80
956

Определяем возможность снижения растягивающих нагрузок в фундаментах устройством шва скольжения.
Находим из сводной таблицы фундамент с наибольшим значением нагрузки.
Из таблицы видно, что наибольшая нагрузка N = 956 кН действует в фундаменте по оси Б. В соответствии с п. 8.24 для этого фундамента определяем наибольшую нагрузку, возникающую в нем при устройстве шва скольжения.
Шов скольжения устраиваем под цокольным железобетонным поясом из двух слоев пергамина с прослойкой щипаной слюды. Вертикальная нормативная нагрузка Ро на уровне шва скольжения составляет для фундаментов по оси Б - 190, по осям 1,7 - 220, по осям 2-6 - 250 кН/п.м.
Нагрузку от сил трения по шву скольжения по длине фундаментов определяем по формуле /45/
,
коэффициент условий работы m1 определяем по графику рис. 5, для длины отсека L = 36 м m1 = 0,65; коэффициент трения принимаем по табл. 5 f = 0,3;
= 0,65 • 190 • 0,3 (18 - 0) = 666,9 кН .
Силу трения под i-ой примыкающей стеной определяем по формуле /47/
;
для фундаментов, расположенных по осям 1,7.
= 0,3 • 220 = 66 кН/м;
для фундаментов по осям 2?6
= 0,3 • 250 = 75 кН/м.
Максимальную нагрузку от сдвига фундаментов под примыкающими стенами определяем по формуле /46/
;
коэффициент условий работы принимаем по табл. 11, для количества стен на участке (l - х) равной 3 = 0,7; длина стены, примыкающей к расчетной, расположенной по оси Б,
lп = 2 (9 - 0,4) = 17,2м;
= 0,7 ( 0,5 ( 17,2 (66 + 2 ( 75) = 1300 кН .
Суммарную продольную нагрузку растяжения в среднем сечении фундамента от сил трения по шву скольжения определяем по формуле /44/
,
= 666,9+ 1300 = 1966,9 кН.
Проверяем условие /43/
N=956<=1966,9кН
Условие /43/ не удовлетворяется, следовательно, устройство шва скольжения не снимает действующую на фундамент нагрузку.
Горизонтальная нагрузка в ленточных фундаментах воспринимается замкнутыми по периметру здания цокольным и фундаментным железобетонными поясами.

Расчет свайных фундаментов с учетом влияния подработки

8.25 Свайные фундаменты при сдвижение грунта основания рассчитываются:
по несущей способности грунта;
по прочности материала свай;
по прочности материала ростверка
8.26 Несущая способность свай по грунту рассчитывается на сочетания, при которых в них возникают максимальные сжимающие нагрузки с учетом дополнительных нагрузок сжатия от искривления основания, наклона и ветровой нагрузки. Расчет производится по формуле
/48/
где Nз - расчетная вертикальная нагрузка от веса отсека здания, кН;
n - общее число свай;
?N - дополнительная вертикальная нагрузка на сваю от искривления основания (рис. 7), кН
,