Основные требования к расчету

6.4.13 Конструкции зданий и сооружений, проектируемых на просадочных грунтах, следует рассчитывать в соответствии с ГОСТ Р 54257 по двум группам предельных состояний: первой - по несущей способности; второй - по деформациям.

При этом должны учитываться предельные состояния, вызванные нагрузками на конструкции от здания и сооружения, а также вследствие изменения физико-механических характеристик и развития неравномерных деформаций просадочных грунтов в основании в виде их просадок и горизонтальных перемещений.

6.4.14 Расчет конструкций на особые сочетания нагрузок, состоящие из постоянных, длительных, возможных кратковременных нагрузок и воздействий от просадки грунтов, следует производить на наиболее неблагоприятные сочетания воздействий (6.4.15-6.4.17), возникающих при аварийном замачивании сверху из линейных, ограниченных в плане источников замачивания или площадных, а также при подъеме уровня подземных вод. В случае применения методов и фундаментов, обеспечивающих полную прорезку просадочной толщи: свайных фундаментов, уплотненных, закрепленных, армированных массивов, или фундаментов глубокого заложения следует учитывать дополнительные нагрузки на них от сил отрицательного трения.

6.4.15 Напряженно-деформированное состояние конструкций зданий и сооружений, проектируемых для строительства на просадочных грунтах, должно определяться на основе их совместных расчетов с основанием.

При выборе расчетных схем деформирования основания и выполнении расчетов допускается применять один из следующих методов:

а) с использованием математического моделирования с помощью компьютерных лицензированных программ, позволяющих моделировать просадочные деформации грунтового массива и учитывать взаимодействие фундаментной конструкции с деформирующимся основанием, в том числе свайным;

б) с использованием замкнутых решений и эмпирических формул, основанных на результатах экспериментальных исследований, прошедших проверку в практике проектирования и рекомендованных нормативными документами.

6.4.16 При математическом моделировании следует использовать корректные расчетные схемы и модели определения напряжений и деформаций (МКЭ, МКР, МГЭ), опытные и расчетные данные о распространении воды в просадочных грунтах из линейных, площадных и других источников замачивания, данные о физико-механических характеристиках грунтов и их изменения в результате наложения полей влажности и напряжений. Моделировать просадочные деформации от собственного веса грунта следует в увлажненном массиве грунта, в пределах которого вертикальные напряжения превышают начальное просадочное давление и относительная просадочность превышает 0,01. Размеры и конфигурацию увлажненного массива грунта, в пределах которого моделируются просадки при замачивании грунтов из линейных и площадных источников замачивания допускается определять по рисунку 6.2 с учетом данных приложения И (И.5).

При этом просадки следует учитывать при замачивании грунтов из линейных и площадных источников замачивания, шириной не менее, соответственно, 1 и 2 м.

Численное моделирование просадок в увлажненном массиве грунта при действующих в нем напряжениях от собственного веса грунтов, нагрузки фундаментов, веса планировочных насыпей и других нагрузок в первом приближении допускается двумя возможными путями:

сопоставительным расчетом напряженно-деформированного состояния массива просадочного грунта с его модулем деформации при природной влажности и в водонасыщенном состоянии (по аналогии с определением просадочности при испытании по методу двух кривых);

заданием в расчетной схеме массива водонасыщенного просадочного грунта объемных деформаций, соответствующих объемным деформациям ожидаемой просадки.

6.4.17 При использовании для определения напряженно-деформируемого состояния оснований, а также конструкций зданий и сооружений, замкнутых решений и эмпирических формул для расчетов оснований по первой и второй группам предельных состояний допускается применять условные расчетные схемы замачивания грунтов и развития просадочных деформаций (рисунок 6.2), основанные на результатах полевых крупномасштабных исследований и регламентированных действующими нормативными документами.

6.4.18 При выборе схем деформаций основания в результате локального замачивания просадочных грунтов необходимо рассматривать, как правило, два основных случая расположения источника замачивания: первый - под серединой здания или сооружения; второй - под торцом здания и сооружения (рисунки 6.3, 6.4).

6.4.19 В грунтовых условиях I типа по просадочности расчетную схему вертикальных перемещений оснований с неустраненной или частично устраненной просадочностью грунтов в верхней деформируемой зоне (см. рисунок 6.1) следует принимать с учетом просадки грунтов при совместном воздействии внешней нагрузки, передаваемой фундаментами здания или сооружения, и собственного веса грунтов, а также изменения их физико-механических характеристик ниже зоны и принимать в виде основания переменной жесткости (с участками неравномерной просадки в зонах замачивания грунтов). Длину участков (см. рисунок 6.3) основания переменной жесткости следует определять в зависимости от глубины заложения фундаментов, глубины расположения источника замачивания, зоны просадки грунта , величины угла растекания воды в стороны и других факторов по приложению И.

Схему изменения жесткости основания при местном его замачивании допускается принимать по линейному закону от минимального до максимального С значений коэффициентов жесткости (см. рисунок 6.3). Значения коэффициентов и С определяются согласно приложению И.

6.4.20 Здания и сооружения, проектируемые для строительства в грунтовых условиях II типа по просадочности, следует рассчитывать при наиболее неблагоприятном расположении просадочной воронки по отношению к зданию или сооружению (см. рисунки 6.2, 6.3):

а) под серединой здания или сооружения при с кривизной вогнутости и относительными горизонтальными деформациями сжатия минус в средней части воронки и кривизной выпуклости и относительными горизонтальными деформациями растяжения плюс на краях воронки;

б) под зданием и сооружением при с кривизной вогнутости и относительными горизонтальными деформациями сжатия минус ;

в) под торцом здания или сооружения с кривизной выпуклости и относительными горизонтальными деформациями растяжения плюс .

Примечание - При просадке грунта от собственного веса при см горизонтальные деформации земной поверхности в расчетах конструкций зданий и сооружений, относящихся к III уровню ответственности, допускается не учитывать.

1648 × 1008 пикс.     Открыть в новом окне

6.4.21 Отдельные виды деформаций земной поверхности (горизонтальные перемещения, наклоны и др.) при расчете конструкций допускается не учитывать, если установлено, что усилия от таких деформаций достаточно малы по сравнению с усилиями от других (основных) видов нагрузок и воздействий.

6.4.22 Расчетные схемы деформаций зданий и сооружений, используемые для определения усилий и деформаций в их конструкциях, должны отражать с требуемой степенью точности действительные условия работы зданий и сооружений и особенности их взаимодействия с основанием. В необходимых случаях они должны учитывать: пространственную работу, геометрическую и физическую нелинейность, а также ползучесть материалов конструкций.

Нелинейные факторы работы строительных конструкций необходимо учитывать комплексно: физическую и конструктивную нелинейность; переменный характер нагружения и др. Без достоверной оценки степени влияния отдельных факторов на величину усилий в конструкциях односторонний учет какого-либо одного фактора не допускается.

1910 × 1070 пикс.     Открыть в новом окне

6.4.23 Конструкции следует рассчитывать на воздействия от просадки грунтов и изменения их физико-механических характеристик, исходя из условия совместной работы основания здания либо сооружения.

В зависимости от значений нормальных и касательных напряжений, действующих на контакте основания с фундаментом, модель основания допускается принимать в виде:

а) линейно-упругой системы;

б) нелинейно-неупругой системы, отражающей нелинейную связь между деформациями и нагрузками на основание в стабилизированном состоянии грунта, различие в деформационных свойствах основания при нагружении и разгрузке, нарушении контакта между фундаментом и основанием;

в) реологической системы, отражающей деформационные свойства основания для различных моментов времени в течение строительного и эксплуатационного периодов (в нестабилизированном состоянии грунта).

Деформационные свойства основания на контакте с фундаментами допускается определять с применением одного коэффициента жесткости основания при сжатии - С, а при одновременном учете вертикальных и горизонтальных деформаций дополнительно с применением коэффициента жесткости основания, при сдвиге - G, определяемых согласно приложению И.

6.4.24 При определении усилий в конструкциях зданий и сооружений от воздействия просадок грунтов от собственного веса величиной м необходимо:

а) выполнять расчет на совместное воздействие вертикальных (просадок , относительных разностей их и др.) и горизонтальных перемещений, принимая при этом в качестве расчетных суммарные усилия, возникающие одновременно в конструкциях от этих перемещений;

б) при наличии данных, согласно которым отдельные виды деформаций поверхности основания достигают своих максимальных значений, одновременно вызывая в конструкциях усилия одного знака (усилия складываются) два усилия от этих видов деформаций суммировать по формуле (6.4) и три усилия по формуле (6.5):

где , , - усилия от различных видов деформаций поверхности основания (например, вертикальных и горизонтальных перемещений при просадке, а также от сейсмики, оползней и т.п.).

6.4.25 Расчетные схемы зданий и сооружений, используемые для определения усилий и деформаций в их конструкциях должны отражать с целесообразной степенью точности действительные условия работы зданий и сооружений и особенности их взаимодействия с основанием. В необходимых случаях они должны учитывать пространственную работу, геометрическую и физическую нелинейность, а также ползучесть материалов конструкций.

Нелинейные факторы работы строительных конструкций необходимо учитывать комплексно: физическую и конструктивную нелинейность, переменный характер нагружения и др. Без достоверной оценки степени влияния отдельных факторов на величину усилий в конструкциях односторонний учет какого-либо одного фактора не допускается.

При невозможности учета указанных выше нелинейных факторов, следует применять инженерные методики, основанные на использовании численных методов расчета конструкций зданий и сооружений, и оценки напряженно-деформируемого состояния грунтовых оснований. Указанные методики основаны на использовании "контактных моделей" - для описания взаимодействия конструкций и основания, и методов строительной механики - для определения усилий в конструкциях.

6.4.26 Для выбора модели основания следует произвести расчет с использованием модели основания в виде линейно-упругой системы.

Если полученные в результате этого расчета значения нормальных р и касательных напряжений на отдельных участках контакта основания с фундаментом удовлетворяют условиям

р > 1,5R на участке ;

или на участке ,

то расчет допускается производить с использованием линейно-упругой системы.

В формуле (6.6)

- начальное нормальное давление на основание от сооружения, действующие до появления просадки;