Ф.10.4. Как нормируются значения деформаций оснований?

Расчет оснований по деформациям производится из условия совместной работы сооружения и основания. При этом совместная деформация оценивается следующими расчетными показателями, величины которых не должны превышать их нормируемых значений (см. Ф.5.6, Ф.5.7):

  абсолютной осадкой основания отдельного фундамента s;

  средней осадкой основания сооружения ;

  относительной неравномерностью осадок двух фундаментов  s/L;

  креном фундамента или сооружения в целом i;

  относительными прогибом или выгибом f/L   отношением стрелы прогиба или выгиба к длине однозначно изгибаемого участка сооружения;

  кривизной изгибаемого участка сооружения 1/R;

  относительным углом закручивания сооружения ;

  горизонтальным перемещением фундамента u.

Средняя осадка определяется по формуле

где s_i   абсолютная осадка i-го фундамента с площадью подошвы A_i.

Ф.10.5. Как определяются нормируемые (предельные) значения деформации основания?

Предельные значения деформации основания определяются с использованием таблицы прил.4 СНиП [1], где приведены рекомендуемые значения: относительной разности осадок  s/L, средней осадки основания и крена фундамента i. Эти значения получены на основании многолетних наблюдений за деформациями зданий и сооружений с различной конструктивной схемой (см. также вопрос Ф.10.7).

Ф.10.6. Зависит ли величина предельной деформации основания от грунтовых условий?

Предельные деформации основания не зависят от грунтовых условий строительной площадки, а зависят только от конструкции здания или сооружения и его фундаментов. Чем выше жесткость здания, тем выше допускаемые предельные значения деформаций основания. Если для производственных и жилых зданий с полным каркасом максимальная осадка равна 8 см, то для сооружений элеваторов из железобетонных конструкций на монолитной плите средняя осадка равна 40 см. Это объясняется тем, что элеваторы и дымовые трубы обладают большой способностью перераспределять усилия, возникающие при неравномерной деформации основания.

Ф.10.7. Как проектировать здание или сооружение, если неизвестно предельное значение деформации основания?

Согласно п.6 примечаний к таблице СНиП [1] (прил.4), где приведены предельные значения деформации основания, допускается принимать предельные значения деформаций основания на основе опыта проектирования, строительства и эксплуатации зданий и сооружений.

Ф.10.8. Почему в таблице прил.4 сНиП [1] для элеваторов и дымовых труб не нормируется величина относительной разности осадок?

Это объясняется тем, что фундаментами подобных сооружений являются, как правило, сплошные железобетонные плиты, которые могут получить при неравномерном загружении и неоднородном основании только крен или равномерную осадку.

Ф.10.9. Какие методы рекомендуются для расчета осадок фундаментов?

Расчет деформации основания может быть выполнен с использованием как аналитических, так и численных методов расчета. К аналитическим методам относятся:

  метод элементарного послойного суммирования. Методика расчета изложена в прил.2 СНиП [1];

  метод эквивалентного слоя грунта Н.А.Цытовича (см. ч.1, М.9.5; М.9.15);

  метод линейно-деформируемого слоя.

Численные методы расчета основаны на использовании линейных или нелинейных решений теории упругости и теории пластичности (см. также Ф.6.6).

Ф.10.10. Как рассчитать осадку основания методом послойного суммирования?

Осадка основания s с использованием расчетной схемы в виде линейно-деформируемого полупространства определяется методом послойного суммирования по формуле

где   безразмерный коэффициент, принимаемый равным 0,8;  среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней z_i-1и нижней zi границах слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента; h_i и E_i  соответственно толщина и модуль деформации i-го слоя грунта; n  число слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания.

При этом распределение вертикальных нормальных напряжений по глубине основания принимается в соответствии со схемой, приведенной на рис.Ф.10.10.

Рис.Ф.10.10. Схема распределения вертикальных напряжений: DL  отметка планировки; NL  отметка поверхности природного рельефа; FL  отметка подошвы фундамента;WL  уровень подземных вод; ВС - нижняя граница сжимаемой толщи

Дополнительные вертикальные напряжения на глубине z от подошвы фундамента  _zp  по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, определяются по формуле

где   коэффициент, принимаемый в зависимости от формы подошвы фундамента и относительной глубины ; p₀ дополнительное вертикальное давление на основание, определяемое из выражения ; p  среднее давление под подошвой фундамента;  вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента (при планировке срезкой принимается =  _d, при отсутствии планировки и планировке подсыпкой =  _dn, где   удельный вес грунта, расположенного выше подошвы; d и d_n  глубина заложения фундамента соответственно от уровня планировки DL и природного рельефа NL.

При подсчете осадок основание разбивается на отдельные элементарные слои, сжатие которых определяется от дополнительного вертикального нормального напряжения  zp, действующего по оси фундамента в середине рассматриваемого слоя.

Суммирование по формуле проводится в пределах сжимаемой толщи основания Hc, нижняя граница которой определяется равенством  _zp=0,2 _zg. Если найденная нижняя граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации E  5МПа, то нижняя граница сжимаемой толщи определяется исходя из условия  _zp=0,1 _zg (см.также М.9.5-9.10 и [1]).