2. Проектирование оснований Общие указания

2.1. Проектирование оснований является неотъемлемой составной час­тью проектирования сооружения в целом. Статическая схема сооружения конструктивное и объемно-планировочное решение плановая и высотная привязки должны приниматься с учетом результатов инженерных изыска­ний на площадке строительства и технически возможных решений фунда­ментов.

2.2(2.1). 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 пп. 2.290-2.295(2.67-2.71) применяемых при необходимости уменьшения влияния деформаций основания на эксплуа­тационную пригодность сооружений.

2.3(2.2). Основания должны рассчитываться по двум группам предель­ных состояний по первой - по несущей способности по второй - по дефо­рмациям.

Основания рассчитываются по деформациям во всех случаях и по не­сущей способности - в случаях указанных в п. 2.259(2.3).

В расчетах оснований следует учитывать совместное действие силовых факторов и неблагоприятных влияний внешней среды (например влияние поверхностных или подземных вод на физико-механические свойства гру­нтов).

2.4. К первой группе предельных состояний оснований относятся по­теря устойчивости формы и положения хрупкое вязкое или иного харак­тера разрушение резонансные колебания чрезмерные пластические де­формации или деформации неустановившейся ползучести.

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

2.5. Сооружение и его основание должны рассматриваться в единстве т.е. должно учитываться взаимодействие сооружения со сжимаемым ос­нованием. Поскольку основание лишь косвенно влияет на условия эксплу­атации сооружения состояние основание можно считать предельным лишь в случае если оно влечет за собой одно из предельных состояний со­оружения.

2.6. Целью расчета оснований по предельным состояниям является выбор технического решения фундаментов обеспечивающего невозмож­ность достижения основанием предельных состояний указанных в п. 2.4. При этом должны учитываться не только нагрузки от проектируемого со­оружения но также возможное изменение физико-механических свойств грунтов 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.

2.7. При проектировании необходимо учитывать что потеря несущей способности основания как правило приводит конструкции сооружения в предельное состояние первой группы. При этом предельные состояния основания и конструкций сооружения совпадают. Деформации же осно­вания могут привести конструкции сооружения в предельные состояния как второй так и первой группы поэтому предельные деформации осно­вания могут лимитироваться как прочностью устойчивостью и трещинос­тойкостью конструкций так и архитектурными эксплуатационно-бытовы­ми и технологическими требованиями предъявляемыми к сооружению или размещенному в нем оборудованию.

2.8(2.4). 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 применения в процессе строительства и эксплуатации сооружения и т.д.). Рекомендуется учитывать пространст­венную работу конструкций геометрическую и физическую нелиней­ность анизотропность пластические и реологические свойства материала и грунтов.

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

2.9. Расчетная схема системы сооружение - основание или фундамент - основание представляет собой совокупность упрощающих предложений относительно геометрической схемы конструкции свойств материалов и грунтов характера взаимодействия конструкции с основанием и схемати­зации возможных предельных состояний.

Одно и то же сооружение может иметь разную расчетную схему в за­висимости от вида предельного состояния цели расчета вида учитывае­мых воздействий и разработанности методов расчета.

2.10. Для расчета деформаций оснований используется преимущест­венно расчетная схема основания в виде линейно-деформируемой среды полупространства с условным ограничением глубины сжимаемой толщи или слоя конечной толщины (см. п. 2.173(2.40).

Развитие деформаций основания во времени (консолидационное упло­тнение ползучесть) а также анизотропию прочностных и деформацион­ных характеристик следует как правило учитывать при расчете основа­ний сложенных водонасыщенными пылевато-глинистыми грунтами и илами.

2.11. Для расчета конструкций сооружений на сжимаемом основании помимо упомянутых схем могут применяться расчетные схемы характе­ризуемые коэффициентом постели или коэффициентом жесткости в ка­честве которых принимается отношение давления (нагрузки) на основание к его расчетной осадке. Такие характеристики удобны при необходимости учета неоднородности грунтов основания в том числе вызванной нерав­номерным замачиванием просадочных грунтов при расчете сооружений на подрабатываемых территориях и т.д.

2.12. В расчетах конструкций пространственно жестких сооружений во взаимодействии со сжимаемым основанием рекомендуется учитывать не­линейность деформирования грунтов. При этом допускается использовать упрощенные методы в которых фундаменты сооружения заменяются не­линейно-деформирующимися опорами. Зависимость осадки таких опор от давления р рекомендуется принимать в виде

(1)

где - расчетная осадка опоры при давлении [( - расчетное соп­ротивление основания определяемое по указаниям пп. 2.174-2.204(2.41-2.48)]

- предельное сопротивление основания - давление на основание со­ответствующее исчерпанию его несущей способности [см. пп. 2.261-2.228(2.57-2.65)].

Расчет конструкций сооружений во взаимодействии с нелинейно-де­формирующимся основанием выполняется с применением ЭВМ.

Пример выбора расчетной схемы системы сооружение - основание.

Каркасно-панельное здание повышенной этажности проектируемое на площадке где в верхней зоне основания залегают пылеватые пески и суглинки с модулем деформации Е=15-20 МПа подстилаемые известня­ками с модулем деформации Е=120 МПа имеет фундамент в виде короб­чатой железобетонной плиты (рис. 1 а)

Рис. 1. К выбору расчетной схемы «здание - основание»»

а - здание повышенной этажности с фундаментами в виде сплошной пли­ты на основании с переменной сжимаемостью по глубине б - протяжен­ное здание с ленточными фундаментами на основании с переменной сжи­маемостью в плане

При расчете несущих конструкций здания на ветровые нагрузки в ка­честве расчетной схемы в данном случае принимается многоэтажная ра­ма с жесткой заделкой стоек в уровне верха фундаментной плиты. Для оп­ределения усилий в фундаментной конструкции расчетная схема прини­мается в виде плиты конечной жесткости на линейно-деформируемом слое. При вычислении крена плиты ее жесткость можно принять бесконе­чно большой. При определении средней осадки плиты а также при расче­те несущей способности основания допускается пренебречь жесткостью плиты и считать давление на основание распределенным по линейному за­кону.

Для расчета конструкций протяженного крупнопанельного жилого до­ма имеющего в основании напластование грунтов с ярко выраженной не­равномерной сжимаемостью (рис. 1 б) целесообразно принять расчет­ную схему в виде равномерно загруженной балки конечной жесткости на основании с переменным коэффициентом жесткости.