15.3.1. Учет сейсмических сил

при проектировании фундаментов и подпорных стенок

Оценка интенсивности сейсмического воздействия рас­смотрена в п. 4.5. Учет воздействий интенсивностью 7...9 баллов на сооружения рассматривается в курсах строительной механи­ки и архитектуры, где даются также методы определения нагру­зок при сейсмических воздействиях. При проектировании фунда­ментов задача сводится к обеспечению их устойчивости во время землетрясения для исключения нарушений работы надземных конструкций. В связи с этим фундаменты, наряду с обычным расчетом по второй группе предельных состояний (по деформа­циям), в обязательном порядке рассчитывают по первой группе предельных состояний на устойчивость, особенно на сдвиг по подошве или вместе с массивом грунта. При расчете учитывают силу сейсмического воздействия на надземные конструкции и силы инерции, действующие на фундамент при землетрясении.

Учет сейсмических воздействий отражается главным образом на расчете подпорных стенок и стен подвальных помещений. При расчете подпорных стенок учитывают раздельно инерцион­ное сейсмическое давление грунта и давление, вызванное изме­нением напряженного состояния среды при прохождении в ней сейсмических волн.

Активное Ца. с и пассивное Ц_а. с давления сыпучего грунта на подпорные стенки с учетом сейсмического воздействия на него определяют по формулам . .'

где До — коэффициент сейсмичности (принимается при интенсивности 7 бал­лов, равным 0,025, при 8 баллах — 0,05, при 9 баллах — 0,1); cpi — расчетный угол внутреннего трения грунта при расчете по устойчивости; о"_а и а_р—соответ­ственно активное и пассивное давление грунта при статическом состоянии.

Дополнительные горизонтальные нормальные вк и касатель­ные %н напряжения, возникающие в грунте при прохождении сейсмических волн, находят из выражений:

(15.20)

где у — удельный вес грунта; С_р, С_$—скорости распространения соответ­ственно продольных и поперечных сейсмических воли в грунте, определяе­мые экспериментально; Т_о — преобладающий период сейсмических колебаний (обычно принимают Го — 0,5 с).

13 В. И. Далматов 385

Кроме того, при расчете учитывают сейсмические нагрузки, прикладываемые как инерционные силы к самой подпорной стенке. Их определяют по формуле

(15.21)

где Qk — вес элемента сооружения, отнесенный к точке k; m_x — коэффициент, изменяющийся от 1 до 1,5 в зависимости от класса сооружения; $4]ik — произведение коэффициента динамичности и коэффициента, учитывающего форму колебаний (для подпорных стенок принимают р°т)^ = 1,5).

Подпорные стенки не рекомендуется делать большой высоты.

Вопрос о применении анкеров для удержания подпорных сте­нок не изучен в достаточной степени. При прохождении сейсми­ческой волны и длинных анкерных тягах могут возникнуть су­щественные дополнительные усилия, а после ее прохождения тяги могут ослабнуть, что отразится на положении подпорной стенки. Для исключения этого целесообразно по окончании сей­смического воздействия своевременно производить дополнитель­ное натяжение ослабевших анкерных тяг.

15.3.2. Конструктивные особенности фундаментов

При проектировании фундаментов для строительства в сейсмических районах приходится учитывать некоторые особен­ности их работы в условиях сейсмического воздействия. Во из­бежание нарушения частоты собственных колебаний однородных конструкций фундаменты отдельного сооружения или отсека зда­ния закладывают на одну и ту же глубину. Как исключение до­пускается устройство уступа подошвы фундаментов 1 : 2 в ме­стах переходов от глубоко заложенных фундаментов одного отсека к фундаментам другого отсека, имеющим меньшую глу­бину заложения. В фундаментах и стенах подвалов из крупных блоков делают перевязку кладки на глубину не менее 1/3 вы­соты блока. Для исключения подвижки здания по обрезу фунда­ментов гидроизоляцию стен выполняют из слоя цементного рас­твора. Применение гидроизоляции на битумной или иной пла­стичной основе не допускается.

Поскольку при прохождении сейсмической волны поверх­ность грунта может испытывать растяжение в том или ином на­правлении, целесообразно колонны каркасных зданий распола­гать на сплошных фундаментных плитах, перекрестных ленточ­ных фундаментах или соединять фундаменты и свайные рост­верки железобетонными вставками (рис. 15.5), которые исклю­чали бы подвижку фундаментов относительно друг друга. При сборных ленточных фундаментах под стены по их обрезу устраи­вают армированный пояс, работающий на растяжение.

к-А

ж

ж

Рис. 15.5. Устройство отдельных фунда­ментов с связевыми вставками

План

П

П

₌₄

П

_п

При применении свайных фун­даментов стремятся опереть ниж­ние концы свай на плотные грун­ты, а непрерывный ростверк располагать на одной и той же глубине в каждом отдельном от­секе. Для восприятия возникаю­щих горизонтальных сейсмиче­ских сил сваи прочно заделывают в ростверке,

Особенно неблагоприятными грунтами в основании являются насыщенные водой пески, находящиеся в рыхлом состоянии. Такие пески при сейсмическом воздействии могут разжижаться, что будет сопровождаться провальной осадкой фундаментов.. В связи с этим рыхлые пески нецелесообразно использовать в качестве основания без предварительного их уплотнения вибри­рованием, песчаными сваями или иным способом.

Слабые пылевато-глинистые грунты, находящиеся в текучем и текучепластичиом состоянии, также должны быть качественно улучшены (уплотнены, закреплены, частично заменены на уплот­ненный песок и т, п.).

Проектирование фундаментов и надземных конструкций с учетом сейсмических воздействий гарантирует устойчивость со­оружения при землетрясении.

16. УСИЛЕНИЕ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ И ИЗМЕНЕНИЕ УСЛОЖНИ РАБОТЫ ГРУНТОВ В ОСНОВАНИИ

16.1. Причины, обусловливающие

необходимость усиления оснований

и фундаментов

При реконструкции предприятий, связанной с их техни­ческим перевооружением, при капитальном ремонте зданий, про­кладке подземных коммуникаций, возведении новых фундамен­тов около существующих сооружений, а также при развиваю­щейся во времени недопустимой осадке возникает необходи­мость в оценке степени обеспечения фундаментами дальнейшей

13*

387

нормальной экспуатации сооружений, а в соответствующих слу­чаях — в усилении и переустройстве фундаментов. Основными причинами, приводящими к этому, являются: увеличение на­грузки на фундаменты, разрушение кладки фундамента или сни­жение его гидроизолирующих качеств, ухудшение условий устойчивости оснований и увеличение деформативности грунтов, непрерывное развитие недопустимых перемещений.

16.1.1. Увеличение нагрузки на фундаменты

При реконструкции предприятий, капитальном ремонте и надстройке зданий, как правило, возрастает нагрузка на фун­даменты. В результате давление по их подошве становится больше расчетного сопротивления, принятого при проектирова­нии фундаментов. Однако грунты под существующими фунда­ментами с течением времени уплотнились и могут нести допол­нительную нагрузку, поэтому далеко не во всех случаях тре­буется принимать меры по усилению основания.

К сожалению, взять образцы грунта из-под фундамента или испытать грунт на месте обычно затруднительно. По опыту же возведения надстроек зданий во многих городах расчетное дав­ление на уплотненные грунты часто можно принять до 40 % большим. Конечно, увеличение нагрузки по возможности рас­пределяют равномерно на все фундаменты. Такое решение при­нимают при отсутствии видимых деформаций (трещин) в не-'сущих конструкциях. В связи с этим при увеличении нагрузки на фундаменты необходимо обследовать конструкции для уста­новления их состояния. При хорошем состоянии конструкций, включая фундаменты, допускается передача повышенного дав­ления на уплотнившиеся грунты основания, в необходимых слу­чаях производится расчет дополнительных осадок. Последние, как правило, не должны превышать 30...40 % предельно допу­стимых осадок при новом строительстве.

Таким образом, при повышении нагрузки на фундаменты в отношении работы грунтов в основании во многих случаях все обстоит благополучно, что нельзя сказать о работе самого фун­дамента как конструкции. Наиболее неблагоприятно изменение работы железобетонных фундаментов, получающих изгиб. Такие конструкции должны быть проверены с учетом изменения проч­ности бетона за период эксплуатации.