Коэффициент условий работы фундамента
Обновлено: 01.05.2024
ОСНОВАНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
Soil bases of buildings and structures
Дата введения 2017-07-01
Предисловие
Сведения о своде правил
1 ИСПОЛНИТЕЛИ - Научно-исследовательский, проектно-изыскательский и конструкторско-технологический институт оснований и подземных сооружений им.Н.М.Герсеванова (НИИОСП им.Н.М.Герсеванова) - институт АО "НИЦ "Строительство"
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"
3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом градостроительной деятельности и архитектуры Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации (Минстрой России)
В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в установленном порядке. Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте разработчика (Минстрой России) в сети Интернет
Изменения N 1, 2, 3, 4 внесены изготовителем базы данных по тексту М.: Стандартинформ, 2019; М.: Стандартинформ, 2020; М.: ФГБУ "РСТ", 2022
Введение
Настоящий документ содержит указания по проектированию оснований зданий и сооружений, в том числе подземных, возводимых в различных природных условиях, для различных видов строительства.
Разработаны НИИОСП им.Н.М.Герсеванова - институтом ОАО "НИЦ "Строительство" (д-р техн. наук , д-р техн. наук Е.А.Сорочан, канд. техн. наук И.В.Колыбин - руководители темы; д-р техн. наук Б.В.Бахолдин, д-р техн. наук А.А.Григорян, д-р техн. наук П.А.Коновалов, д-р техн. наук В.И.Крутов, д-р техн. наук Н.С.Никифорова, д-р техн. наук Л.Р.Ставницер, д-р техн. наук В.И.Шейнин; канд. техн. наук А.Г.Алексеев, канд. техн. наук Г.И.Бондаренко, канд. техн. наук В.Г.Буданов, канд. техн. наук A.M.Дзагов, канд. техн. наук Ф.Ф.Зехниев, канд. техн. наук М.Н.Ибрагимов, канд. техн. наук О.И.Игнатова, канд. техн. наук О.Н.Исаев, канд. техн. наук В.А.Ковалев, канд. техн. наук В.К.Когай, канд. техн. наук М.М.Кузнецов, канд. техн. наук И.Г.Ладыженский, канд. техн. наук , канд. техн. наук Д.Е.Разводовский, канд. техн. наук В.В.Семкин, канд. техн. наук А.Н.Труфанов, канд. техн. наук В.Г.Федоровский, канд. техн. наук М.Л.Холмянский, канд. техн. наук А.В.Шапошников, канд. техн. наук Р.Ф.Шарафутдинов, канд. техн. наук О.А.Шулятьев; инж. Д.А.Внуков, инж. А.Б.Мещанский, инж. О.А.Мозгачева, инж. А.Б.Патрикеев, инж. А.И.Харичкин).
Изменение N 1 к СП 22.13330.2016 разработано АО "НИЦ "Строительство" - НИИОСП им.Н.М.Герсеванова (руководитель темы - канд. техн. наук И.В.Колыбин; исполнители - канд. техн. наук Буданов, канд. техн. наук В.А.Ковалев, канд. техн. наук И.Г.Ладыженский, канд. техн. наук Д.Е.Разводовский, канд. техн. наук А.Н.Труфанов, канд. техн. наук О.А.Шулятьев, канд. техн. наук С.О.Шулятьев; инж. А.Б.Патрикеев).
Изменение N 2 разработано авторским коллективом АО "НИЦ "Строительство" - НИИОСП им.Н.М.Герсеванова (канд. техн. наук И.В.Колыбин, канд. техн. наук Д.Е.Разводовский - руководители разработки; канд. техн. наук А.Г.Алексеев, канд. техн. наук В.А.Ковалев, канд. техн. наук В.В.Семкин, канд. техн. наук А.Н.Труфанов, канд. техн. наук А.В.Шапошников, инж. А.Б.Патрикеев).
Изменение N 3 разработано авторским коллективом АО "НИЦ "Строительство" - НИИОСП им.Н.М.Герсеванова (канд. техн. наук И.В.Колыбин, канд. техн. наук Д.Е.Разводовский - руководители разработки; канд. техн. наук В.А.Ковалев, канд. техн. наук М.Л.Холмянский, канд. техн. наук Р.Ф.Шарафутдинов, А.Б.Патрикеев).
Изменение N 4 разработано авторским коллективом АО "НИЦ "Строительство" - НИИОСП им.Н.М.Герсеванова (канд. техн. наук И.В.Колыбин, канд. техн. наук Д.Е.Разводовский - руководители разработки; д-р техн. наук В.И.Шейнин; канд. техн. наук В.А.Ковалев, канд. техн. наук А.Г.Алексеев, канд. техн. наук О.Н.Исаев, канд. техн. наук И.К.Попсуенко, канд. техн. наук А.В.Скориков, канд. техн. наук А.Н.Труфанов, канд. техн. наук О.А.Шулятьев, канд. техн. наук С.О.Шулятьев, А.Б.Патрикеев, В.С.Поспехов).
1 Область применения
Настоящий свод правил распространяется на проектирование оснований вновь строящихся и реконструируемых зданий и сооружений в котлованах, траншеях и открытых выработках, а также на подземные сооружения, возводимые закрытым способом, в части оценки их влияния на окружающую застройку.
Примечание - Далее вместо термина "здания и сооружения" используется термин "сооружения", в число которых входят также подземные сооружения, в том числе устраиваемые закрытым способом.
Настоящий свод правил не распространяется на проектирование оснований гидротехнических сооружений, дорог, аэродромных покрытий, сооружений, возводимых на вечномерзлых грунтах, а также оснований глубоких опор и фундаментов машин с динамическими нагрузками.
2 Нормативные ссылки
В настоящем своде правил приведены ссылки на следующие документы:
ГОСТ 5180-2015 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик
ГОСТ 12248.1-2020 Грунты. Определение характеристик прочности методом одноплоскостного среза
ГОСТ 12248.2-2020 Грунты. Определение характеристик прочности методом одноосного сжатия
ГОСТ 12248.3-2020 Грунты. Определение характеристик прочности и деформируемости методом трехосного сжатия
ГОСТ 12248.4-2020 Грунты. Определение характеристик деформируемости методом компрессионного сжатия
ГОСТ 12536-2014 Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава
ГОСТ 17177-94 Материалы и изделия строительные теплоизоляционные. Методы испытаний
ГОСТ 19912-2012 Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием
ГОСТ 20276.1-2020 Грунты. Методы испытания штампом
ГОСТ 20276.2-2020 Грунты. Метод испытания радиальным прессиометром
ГОСТ 20276.4-2020 Грунты. Метод среза целиков грунта
ГОСТ 20276.5-2020 Грунты. Метод вращательного среза
ГОСТ 20276.6-2020 Грунты. Метод испытания лопастным прессиометром
ГОСТ 20276.7-2020 Грунты. Метод испытания прессиометром с секторным приложением нагрузки
ГОСТ 20522-2012 Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний
ГОСТ 21153.2-84 Породы горные. Методы определения предела прочности при одноосном сжатии
ГОСТ 23740-2016 Грунты. Методы определения содержания органических веществ
ГОСТ 24846-2019 Грунты. Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений
ГОСТ 24847-2017 Грунты. Методы определения глубины сезонного промерзания
ГОСТ 25584-2016 Грунты. Методы лабораторного определения коэффициента фильтрации
ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения
ГОСТ 30416-2020 Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения
ГОСТ 30672-2019 Грунты. Полевые испытания. Общие положения
ГОСТ EN 826-2011 Изделия теплоизоляционные, применяемые в строительстве. Методы определения характеристик сжатия
ГОСТ EN 12087-2011 Изделия теплоизоляционные, применяемые в строительстве. Методы определения водопоглощения при длительном погружении
СП 14.13330.2018 "СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах"
СП 15.13330.2020 "СНиП II-22-81* Каменные и армокаменные конструкции"
СП 21.13330.2012 "СНиП 2.01.09-91 Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах" (с изменением N 1)
СП 24.13330.2011 "СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты" (с изменениями N 1, N 2, N 3)
СП 25.13330.2020 "СНиП 2.02.04-88 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах"
СП 26.13330.2012 "СНиП 2.02.05-87 Фундаменты машин с динамическими нагрузками" (с изменением N 1)
СП 28.13330.2017 "СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии" (с изменениями N 1, N 2)
СП 31.13330.2012 "СНиП 2.04.02-84* Водоснабжение. Наружные сети и сооружения" (с изменениями N 1, N 2, N 3, N 4, N 5)
СП 32.13330.2018 "СНиП 2.04.03-85 Канализация. Наружные сети и сооружения" (с изменением N 1)
СП 45.13330.2017 "СНиП 3.02.01-87 Земляные сооружения, основания и фундаменты" (с изменениями N 1, N 2)
СП 47.13330.2016 "СНиП 11-02-96 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения" (с изменением N 1)
СП 48.13330.2019 "СНиП 12-01-2004 Организация строительства"
СП 63.13330.2018 "СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения" (с изменением N 1)
СП 70.13330.2012 "СНиП 3.03.01-87 Несущие и ограждающие конструкции" (с изменениями N 1, N 3, N 4)
СП 71.13330.2017 "СНиП 3.04.01-87 Изоляционные и отделочные покрытия" (с изменением N 1)
СП 100.13330.2016 "СНиП 2.06.03-85 Мелиоративные системы и сооружения" (с изменением N 1)
СП 103.13330.2012 "СНиП 2.06.14-85 Защита горных выработок от подземных и поверхностных вод"
СП 116.13330.2012 "СНиП 22-02-2003 Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения" (с изменением N 1)
Перед вводом данных в программу ФОК-Комплекс я стараюсь придерживать такого порядка действия:
1. Определяюсь с отметками, прорисовываю расположения фундаментов, ниже приведен пример:
2. Вычисляю расчетное сопротивление грунта (вручную или по программе), для того что бы проверить совпадает ли данное значение с результатом в программе ФОК Комплекс, ниже приведен пример:
СП 22.13330.2011 Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*
Определение расчетного сопротивления грунта основания
5.6.7 При расчете деформаций основания фундаментов с использованием расчетных схем, указанных в 5.6.6, среднее давление под подошвой фундамента р не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания R, определяемого по формуле
(5.7)
где gс1и gс2- коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице 5.4;
k - коэффициент, принимаемый равным единице, если прочностные характеристики грунта (jII и сII) определены непосредственными испытаниями, и k=1,1, если они приняты по таблицам приложения Б;
b - ширина подошвы фундамента, м (при бетонной или щебеночной подготовке толщиной hnдопускается увеличивать bна 2hn);
gII - осредненное (см. 5.6.10) расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м 3 ;
g'II - то же, для грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/м 3 ;
сII - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента (см. 5.6.10), кПа;
d1 - глубина заложения фундаментов, м, бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле (5.8). При плитных фундаментах за d1принимают наименьшую глубину от подошвы плиты до уровня планировки;
db - глубина подвала, расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом глубиной свыше 2 м принимают равным 2 м);
здесь hs - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;
hcf - толщина конструкции пола подвала, м;
gcf - расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м 3 .
При бетонной или щебеночной подготовке толщиной hn допускается увеличивать d1 на hn.
Примечания:
- Формулу (5.7) допускается применять при любой форме фундаментов в плане. Если подошва фундамента имеет форму круга или правильного многоугольника площадью А, значение bпринимают равным .
- Расчетные значения удельного веса грунтов и материала пола подвала, входящие в формулу (7) допускается принимать равными их нормативным значениям.
- Расчетное сопротивление грунта при соответствующем обосновании может быть увеличено, если конструкция фундамента улучшает условия его совместной работы с основанием, например, фундаменты прерывистые, щелевые, с промежуточной подготовкой и др.
- Для фундаментных плит с угловыми вырезами расчетное сопротивление грунта основания допускается увеличивать, применяя коэффициент kd по таблице 5.6.
- Если d1>d (d- глубина заложения фундамента от уровня планировки), в формуле (5.7) принимают d1 = dи db = 0.
- Расчетное сопротивления грунтов основания R, определяемое по формулам (В.1) и (В.2) с учетом значений R0 таблиц B.1-В.10 приложения В, допускается применять для предварительного назначения размеров фундаментов в соответствии с указаниями разделов 5-6.
Исходные данные
Основание фундаментом являются - Супесь лессовидная просадочная низкопористая твердая (ИГЭ 2)
сII= 0,6 т/м 2 ; d1 = 2,30 м + 0,10 м * 2,00 т/м 3 / 1,653 т/м 3 = 2,30 м + 0,121 м = 2,421 м;
R = (1,25 х 1,00) / 1,00 * [0,78 * 1,00 * 3,00 м * 1,800 т/м 3 + 4,11 * 2,421 м * 1,653 т/м 3 +
+ (4,11 – 1,00) * 1,05 м * 1,653 т/м 3 + 6,67 * 0,6 т/м 2 ] = 1,25 * (4,212 т/м 2 + 16,44786243 т/м 2 +
+ 5,3978715 т/м 2 + 4,002 т/м 2 ) =37,5746674125 т/м 2 .
Расчетное сопротивление грунта определяется согласно СНиП 2.02.01-83
'Основания зданий и сооружений' по формуле 7:
ВВЕДЕННЫЕ ДАННЫЕ:
Ширина подошвы фундамента b= 3 м
Глубина заложения фундамента d= 3.35 м
Гибкая конструктивная схема здания
Длина здания L= 0 м
Высота здания H= 0 м
Здание с подвалом - фундамент под наружную стену (колонну)
Толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала hs= 2.3 м
Толщина конструкции пола подвала hcf= 0.15 м
Удельный вес материала пола подвала ycf= 2.2 тс/м3
Тип грунта: пылевато-глинистые, а также крупнообломочные с пылевато-глинистым заполнителем с
показателем текучести грунта или заполнителя IL
Угол внутреннего трения Fi= 25 град.
Удельное сцепление С= 0.6 тс/м2
Fi и С определены непосредственными испытаниями
Осредненный удельный вес грунтов, залегающих
выше подошвы фундамента y21= 1.653 тс/м3
ниже подошвы фундамента y2= 1.8 тс/м3
ВЫЧИСЛЕННЫЕ ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ ДАННЫЕ:
Отношение длины к высоте здания L/H= 0.00
Коэффициент условий работы Yc1= 1.25
Коэффициент условий работы Yc2= 1
Коэффициент k= 1
Коэффициент kz= 1.00
Коэффициент My= 0.78
Коэффициент Mq= 4.11
Коэффициент Mc= 6.67
Глубина заложения фундамента, или приведенная глубина для зданий с подвалом d1= 2.50 м
Глубина подвала db= 0.90 м
R= (Yc1 * Yc2 / k) * (My * kz * b * y2 + Mq * d1 * y21 + (Mq - 1) * db * y21 + Mc * C) =
= ( 1.25 *1.00/ 1 )*( 0.78 *1.00* 3 *1.80+ 4.11 *2.50*1.65+( 4.11 -1)*0.90*1.65+ 6.67 *0.60)= 37.28 тс/м2
РАСЧЕТНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ГРУНТА R= 37.28 тс/м2
Данные предварительные вычисления позволяют по результатам программы ФОК Комплекс проверить правильно ли были введены исходные данные, проверяя совпадает ли осадка, расчетное сопротивление грунта (разброс до 15% вполне допустимо). Теперь рассмотрим небольшой многоэтажный медицинский центр, в котором необходимо сделать расчет ленточного и столбчатого фундаментов.
Исходные данные примера расчета ленточного фундамента
Площадка строительства характеризуется следующими атмосферно-климатическими воздействиями и нагрузками:
- вес снегового покрова (расчетное значение) - 240 кг/м 2 ;
- давление ветра — 38 кг/м 2 ;
основанием является грунт II категории по сейсмическим свойствам.
площадка строительства — 7 баллов.
Значение характеристик грунтов засыпки, уплотненных согласно нормативным документам с коэффициентом уплотнения не менее 0,95 от их плотности в природном сложении, допускается устанавливать по характеристикам тех же грунтов в природном залегании.
Нагрузки на столбчатые и ленточные фундаменты получены из программы ПК ЛИРА 10.4.
Ниже выдержки из некоторых таблиц исходных данных.
Производим расчет, по результатам расчета начальное просадочное давление во всех слоях просадочного грунта не превышает давления на основание, вводим характеристики грунта при полном водонасыщении в таб.2.1 и 2.3, кроме того под фундаментами выполняем песчаную подушку из песка средней крупности.
Выводы
По результатам расчета ленточного и столбчатого фундаментов, расчетное сопротивление грунта R = 18,56 т/м 2 .
Среднее давление под подошвой фундаментов не превышает 14,79т/м2, что меньше расчетного сопротивления грунта R = 18,59т/м 2 .
Начальное просадочное давление во всех слоях просадочного грунта не превышает давления на основание, в расчете приняты характеристики грунтов при полном водонасыщении.
Максимальные деформации фундаментов составляют S = 0,065м, что не превышает установленных значений по приложению 4.[2] Su = 0,08м.
Относительные деформации фундаментов составляют Sdel =0,0007, что не превышает установленных значений по приложению 4.[2] Sudel = 0,002.
Расчетное сопротивление грунта основания
Возможность применения решений теории упругости при расчете вертикальных деформаций обоснована Н.М. Герсевановым. Однако такой подход справедлив в пределах таких нагрузок, при которых наблюдается линейная зависимость между напряжениями и деформациями.
Запроектированные согласно зависимости (8.29) фундаменты во многих случаях получаются неэкономичными из-за недоиспользования несущей способности грунтов, особенно песчаных, а также глинистых (твердой, полутвердой и тугопластичной консистенции) даже в линейной стадии деформирования. В связи с этим СНиП 2.02.01—83* «Основания зданий и сооружений» рекомендует ограничивать среднее давление под подошвой фундамента расчетным сопротивлением грунта основания R , что позволяет рассчитывать осадки фундаментов по линейной зависимости между напряжениями и деформациями. Таким образом, при расчете оснований по деформациям необходимо, чтобы удовлетворялось условие
где Р — среднее давление по подошве фундамента; R — расчетное сопротивление грунта основания.
СНиП 2.02.01—83* рекомендует следующую формулу для определения расчетного сопротивления грунта основания:
где γ с1 и γ с2 — коэффициенты условий работы соответственно грунтового основания и сооружения во взаимодействии с основанием, принимаемые по табл. 8.3 ; k — коэффициент надежности, принимаемый при определении прочностных характеристик грунта непосредственными испытаниями, k = 1,0; при использовании табличных расчетных значений грунтов k = 1,1; k z — коэффициент, принимаемый равным при ширине подошвы фундамента b ≤10 м, k z = 1,0; при b ≥10м — k z = Z 0 /b + 0,2 (здесь Z 0 = 8 м); M γ ; M q , М с — коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения несущего слоя грунта ; b - ширина подошвы фундамента, м;
Таблица 8.3. Значения коэффициентов условий работы γ с1 и γ с2
при отношении длины сооружения (отсека) к его высоте L/H, равном
Крупнообломочные с песчаным
заполнителем и песчаные, кроме мелких и пылеватых
Пески мелкие
Пески пылеватые:
- маловлажные и влажные
- насыщенные водой
Глинистые, а также крупнообломочные
с глинистым заполнителем с
показателем текучести грунта или заполнителя:
J L ≤ 0,25
0,25≤ J L J L > 0,5
1,1
1,1
1,0
1. Конструкции сооружений с жесткой конструктивной схемой приспособлены к восприятию усилий от деформаций оснований.
2. Для зданий с гибкой конструктивной схемой γ с2 принимается равным 1.
3. При промежуточных значениях L/H коэффициент γ с2 определяется по интерполяции.
Таблица 8.4. Значения коэффициентов M γ , M q , М с
| φ | M γ | М q | М с | φ | M γ | М q | М с |
| 0,00 | 1,00 | 3,14 | 23 | 0,69 | 3,65 | 6,24 | |
| 1 | 0,01 | 1,06 | 3,23 | 24 | 0,72 | 3,87 | 6,45 |
| 2 | 0,03 | 1,12 | 3,32 | 25 | 0,78 | 4,11 | 6,67 |
| 3 | 0,04 | 1,18 | 3,41 | 26 | 0,84 | 4,37 | 6,90 |
| 4 | 0,06 | 1,25 | 3,51 | 27 | 0,91 | 4,64 | 7,14 |
| 5 | 0,08 | 1,32 | 3,61 | 28 | 0,98 | 4,93 | 7,40 |
| 6 | 0,80 | 1,39 | 3,71 | 29 | 1,06 | 5,25 | 7,67 |
| 7 | 0,12 | 1,47 | 3,82 | 30 | 1,15 | 5,59 | 7,95 |
| 8 | 0,14 | 1,55 | 3,93 | 31 | 1,24 | 5,95 | 8,24 |
| 9 | 0,16 | 1,64 | 4,05 | 32 | 1,34 | 6,34 | 8,55 |
| 10 | 0,18 | 1,73 | 4,17 | 33 | 1,44 | 6,76 | 8,88 |
| 11 | 0,21 | 1,83 | 4,29 | 34 | 1,55 | 7,22 | 9,22 |
| 12 | 0,23 | 1,94 | 4,42 | 35 | 1,68 | 7,71 | 9,58 |
| 13 | 0,26 | 2,05 | 4,55 | 36 | 1,81 | 8,24 | 9,97 |
| 14 | 0,29 | 2,17 | 4,69 | 37 | 1,95 | 8,81 | 10,37 |
| 15 | 0,32 | 2,30 | 4,84 | 38 | 2,11 | 9,44 | 10,80 |
| 16 | 0,36 | 2,43 | 4,94 | 39 | 2,28 | 10,11 | 11,25 |
| 17 | 0,39 | 2,57 | 5,15 | 40 | 2,46 | 10,85 | 11,73 |
| 18 | 0,43 | 2,73 | 5,31 | 41 | 2,66 | 11,64 | 12,24 |
| 19 | 0,47 | 2,89 | 5,48 | 42 | 2,88 | 12,51 | 12,79 |
| 20 | 0,51 | 3,06 | 5,66 | 43 | 3,12 | 13,46 | 13,37 |
| 21 | 0,56 | 3,24 | 5,84 | 44 | 3,38 | 14,50 | 13,98 |
| 22 | 0,61 | 3,44 | 6,04 | 45 | 3,66 | 15,64 | 14,64 |
γ II и γ' II — осредненный расчетный удельный вес грунтов, залегающих соответственно ниже подошвы фундамента и в пределах глубины заложения фундамента, кН/м3 (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды); d 1 — глубина заложения фундамента от пола подвала; при отсутствии пола подвала — от планированной поверхности, м; d b — глубина подвала, считая от планировочной отметки, но не более 2 м (при ширине подвала В > 20 м принимается db = 0); c II — расчетное значение удельного сцепления несущего слоя грунта, кПа (индекс II означает, что расчет ведется по второй группе предельных состояний).
Формула (8.38) базируется на решении Н.П. Пузыревского, позволяющем определить давление на основание, при котором в массиве под краями фундамента образуются зоны предельного равновесия. Тем не менее формула (8.38) отличается по своей структуре от решения Н.П. Пузыревского дополнительными коэффициентами ( γ с1 и γ с2 ), которые повышают надежность расчетов и позволяют учесть соответственно влияние прочностных и деформационных свойств грунтов на формирование зон предельного равновесия под подошвой фундамента и жесткости возводимого сооружения.
Введенный в формулу (8.38) дополнительный член, равный ( M q - 1), позволяет учесть действие бытовой пригрузки грунта. При разработке котлована в известной мере сохраняется напряженное состояние грунта, обусловленное действием бытового давления грунта. При этом увеличивается предельное давление, при котором зоны местного нарушения под краем фундамента достигают величины, равной 0,25 ширины фундамента. Однако остаточное напряженное состояние зависит от глубины вскрываемого котлована и его ширины. Тогда с увеличением глубины котлована, т.е. с возрастанием бытовой нагрузки, в рассматриваемом слое будет большее остаточное давление.
Согласно формуле (8.38) расчетное сопротивление грунта основания определяется для несущего слоя, где залегает подошва фундамента. Иногда на глубине Z под несущим слоем залегает менее прочный грунт ( рис. 8.8 ), в котором могут развиваться пластические деформации. В этом случае рекомендуется проверять напряжения, передаваемые на кровлю слабого грунта по условию
где σ zp — дополнительное вертикальное напряжение; σ zg — напряжение от собственного веса грунта; R z — расчетное сопротивление грунта на глубине кровли слабого грунта z .
Рис. 8.8. Схема условного фундамента
Величина R z определяется по формуле (8.38), при этом коэффициенты условий работы γ с1 и γ с2 и надежности k , а также М γ , M q , М с находят применительно к слою слабого грунта.
Значения b z и d z определяют для условного фундамента АВСД , опирающегося на слабый грунт.
В этом случае принимают, что σ zp действует по подошве условного фундамента АВСД ( см. рис. 8.8 ), тогда площадь его подошвы
где N — нагрузка, передаваемая на обрез фундамента.
Зная площадь подошвы условного фундамента, можно определить его ширину по формуле
где а = (l- b)/2 (l и b — размеры проектируемого фундамента).
Определив по формуле (8.38) величину R z , проверяют условие (8.39). При его удовлетворении зоны сдвигов не играют существенной роли в величине развивающейся осадки. В противном случае необходимо принять большие размеры подошвы фундамента, при которых условие (8.39) удовлетворяется.
Условные расчетные сопротивления грунтов основания Rо
Для назначения предварительных размеров фундаментов зданий и сооружений используются условные расчетные сопротивления грунтов основания Rо, которые приведены в табл. 8.5 - 8.8.
Примеры
Пример 8.2. Определить условное расчетное сопротивление песка мелкого, если известно: природная влажность ω = 0,07; природная плотность ρ = 1,87 т/м3, плотность твердых частиц ρ S = 2,67 т/м3.
Несущая способность основания
Несущая способность грунтов оснований оценивается совместно с фундаментами и наземными конструкциями. Целью расчетов по несущей способности является обеспечение прочности и устойчивости грунтов основания, а также недопущение сдвига фундамента по подошве и его опрокидывания.
Нарушение нормальной эксплуатации сооружений может произойти не только из-за накопления чрезмерных осадок, но также вследствие нарушения прочности основания при действии на фундамент значительных вертикальных и горизонтальных нагрузок. Таким образом, предельная нагрузка, которую способен выдержать грунт без разрушения, называется несущей способностью грунта .
На несущую способность основания влияют следующие факторы (по М.В. Малышеву, 1994):
- вид нагрузки — вертикальная или наклонная, с горизонтальной составляющей;
- эксцентричность приложения внешней нагрузки относительно центра тяжести площади подошвы фундамента;
- размеры подошвы фундамента;
- форма подошвы фундамента — прямоугольник, квадрат, круг, ленточный фундамент;
- заглубление фундамента в грунт относительно дневной поверхности;
- горизонтальность или уклон по отношению к горизонту плоскости подошвы фундамента (для фундаментов, воспринимающих сдвигающее усилие);
- горизонтальность или уклон по отношению к горизонту дневной поверхности основания вокруг фундамента в пределах области, в которой возможно выпирание грунта из-под фундамента;
- однородность грунтов основания, наличие горизонта подземных вод;
- темп нагружения и другие факторы.
Согласно СНиП 2.02.01—83* несущая способность основания считается обеспеченной при выполнении условия:
где F — равнодействующая расчетной нагрузки на основание; γ с — коэффициент условий работы, принимается по табл. 8.12 ; F u — сила предельного сопротивления (равнодействующая предельной нагрузки) основания; γ n — коэффициент надежности по назначению сооружения, принимается равным 1,2; 1,15; 1,10 для сооружений I, II и III классов соответственно.
Таблица 8.12. Значения коэффициента условий работы (СНиП 2.02.01—83*)
| Вид грунта | γ с |
| Пески пылеватые, глинистые грунты в стабилизированном состоянии | 0,9 |
| Пески (кроме пылеватых) | 1,0 |
| Глинистые грунты в нестабилизированном состоянии | 0,85 |
| Скальный грунт: невыветрелый и слабовыветрелый выветрелый сильновыветрелый | 1,0 0,9 0,8 |
Расчет оснований по несущей способности производится в следующих случаях (по СНиП 2.02.01—83*):
- на основание передаются значительные горизонтальные нагрузки, в том числе систематические (дымовые трубы, башни, подпорные стены, устои и т.п.) ( рис. 8.12 а, б );
- сооружение расположено на откосе или вблизи откоса ( рис. 8.12 в, г );
- основание сложено водонасыщенными глинистыми грунтами при степени влажности S r > 0,5 ( рис. 8.12, д );
- при действии на фундамент выдергивающей нагрузкой;
- основание сложено скальными грунтами;
- при проверке устойчивости естественных склонов ( см. рис. 8.12 е ).
Рис. 8.12. Случаи, при которых необходим расчет грунтов по несущей способности:
а — дымовые трубы, башни; б — подпорные стены; в — здания или сооружения на откосе; г — вблизи откоса; д — неглубокое заложение; е — потеря устойчивости; γ— поверхность скольжения грунта при потере устойчивости
В настоящее время для определения вертикальной составляющей N u силы предельного сопротивления (несущей способности) основания, сложенного нескальными грунтами в стабилизированном состоянии, используют обобщенную формулу
где b' и l' — соответственно приведенные ширина и длина подошвы фундамента, вычисляемые по формулам
где е b и е l — эксцентриситеты приложения равнодействующей нагрузок ( рис. 8.13 ); N γ , N q , N c — безразмерные коэффициенты несущей способности, определяемые по табл. 8.13 в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта I и угла наклона к вертикальной S равнодействующей внешней нагрузки F на основание b уровня подошвы фундамента ( рис. 8.14 ); γ 1 и γ' I — расчетный удельный вес грунтов, залегающих в пределах призмы выпирания соответственно ниже и выше подошвы фундамента (при наличии подземных вод учитывается взвешивающее действие воды); d — глубина заложения фундамента, причем при неодинаковой вертикальной пригрузке с разных сторон фундамента значение d принимают соответствующим наименьшей пригрузки ( см. рис. 8.14,а );
ζ γ , ζ q , ζ c — коэффициенты формы фундамента, определяемые по формулам:
Если η < 1, то в формулах (8.61) η принимается равным 1; при η >5 фундамент рассматривается как работающий в условиях плоской задачи, тогда
Таблица 8.13 Коэффициенты несущей способности N γ , N q , N c
внутреннего
трения φ I , град.
циент
N q
N c
1,00
5,14
N q
N c
1,57
6,49
1,26
2,93
N q
N c
2,47
8,34
2,16
6,57
1,60
3,38
N q
N c
3,94
10,98
3,45
9,13
2,84
6,88
2,06
3,94
N q
N c
5,56
12,53
5,56
12,53
4,64
10,02
,64
7,26
2,69
4,65
N q
N c
9,17
17,53
9,17
17,53
7,65
14,26
6,13
10,99
4,58
7,68
3,60
5,58
N q
N c
18,40
30,14
15,63
25,34
12,94
20,68
10,37
16,23
7,96
12,05
5,67
8,09
4,95
6,85
N q
N c
33,30
46,12
27,86
38,36
22,77
31,09
18,12
24,45
13,94
18,48
10,24
13,19
7,04
8,63
N q
N c
64,19
73,31
52,71
61,63
42,37
49,31
33,26
38,45
25,39
29,07
18,70
21,10
13,11
14,43
10,45
11,27
N q
N c
134,87
133,87
108,2
107,2
85,16
84,66
65,58
64,58
49,26
48,26
35,93
34,93
25,24
24,24
16,82
15,82
16,42
15,82
Примечание .
1. Для промежуточных значений φ I и δ коэффииценты определяются по интерполяции.
2. В фигурных скобках приведены значения коэффициентов несущей способности, соответствующие предельному знаечнию угла наклона нагрузки, исходя из условия tg δ
Рис. 8.13. Схема к определению приведенных размеров подошвы фундамента:
а — прямоугольный фундамент при действии момента в направлении меньшей стороны поперечной оси; б — то же, в направлении большей стороны (продольной оси); в — то же, в двух направлениях; г — круглый фундамент
Рис. 8.14. Схема к расчету оснований по несущей способности
Угол наклона к вертикали δ равнодействующей нагрузки, прикладываемой к основанию ( см. рис. 8.14 ), определяют из соотношения:
где F h и F v — соответственно горизонтальная и вертикальная составляющие нагрузки, действующей на основание в уровне подошвы фундамента . Расчет оснований по формуле (8.59) допускается выполнять, если соблюдается условие (8.46). В случае невыполнения данного условия (8.46), необходимо производить расчет фундамента на сдвиг по подошве.
Для оснований, сложенных скальными грунтами, вертикальная составляющая силы предельного сопротивления N u вычисляется по формуле
где R c — расчетное значение предела прочности на одноосное сжатие скального грунта; b' и l' — то же, что в формулах (8.59), (8.60).
Пример 8.6. Рассчитать по несущей способности основание фундамента опоры акведука
Пример 8.6. Рассчитать по несущей способности основание фундамента опоры акведука (сооружение II класса). Глубина заложения фундамента d = 1,6 м, размеры подошвы фундамента l х b = 2,4x1,8 м. Нагрузки на уровне подошвы фундамента F v = 880 кН; F h = 140 кН; М = 160 кН·м. Характеристики грунта основания для расчета по несущей способности: удельный вес грунта γ I = 18,2 кН/м3, удельное сцепление С I = 12 кПа, угол внутреннего грения φ I = 20°.
СВОД ПРАВИЛ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СТРОИТЕЛЬСТВУ
Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений
Design and construction of soil bases and foundations for buildings and structures
1 РАЗРАБОТАН Научно-исследовательским, проектно-изыскательским и конструкторско-технологическим институтом оснований и подземных сооружений им. Н.М.Герсеванова (НИИОСП) - филиалом ФГУП "НИЦ "Строительство"
ВНЕСЕН Управлением технического нормирования, стандартизации и сертификации в строительстве и ЖКХ Госстроя России
3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
ВНЕСЕНЫ: правки на основании информации об опечатках, опубликованной в Информационном Бюллетене о нормативной, методической и типовой проектной документации N 8, 2008 г.; информации об опечатках, опубликованной в Информационном Бюллетене о нормативной, методической и типовой проектной документации N 8, 2010 г.
Правки внесены изготовителем базы данных
Введение
Свод правил по проектированию и устройству оснований и фундаментов зданий и сооружений разработан в развитие обязательных положений и требований СНиП 2.02.01-83* и СНиП 3.02.01-87.
Свод правил содержит рекомендации по проектированию и устройству оснований и фундаментов зданий и сооружений, в том числе подземных и заглубленных, возводимых в различных инженерно-геологических условиях, для различных видов строительства.
Разработан НИИОСП им. Н.М.Герсеванова - филиалом ФГУП НИЦ "Строительство" (доктора техн. наук В.А.Ильичев и Е.А.Сорочан - руководители темы; доктора техн. наук: Б.В.Бахолдин, А.А.Григорян, П.А.Коновалов, В.И.Крутов, В.О.Орлов, В.П.Петрухин, Л.Р.Ставницер, В.И.Шейнин; кандидаты техн. наук: Ю.А.Багдасаров, Г.И.Бондаренко, В.Г.Буданов, Ю.А.Грачев, Ф.Ф.Зехниев, М.Н.Ибрагимов, О.И.Игнатова, И.В.Колыбин, Н.С.Никифорова, B.C.Поляков, В.Г.Федоровский, М.Л.Холмянский; инженеры: Я.М.Бобровский, Б.Ф.Кисин, А.Б.Мещанский); ГУП Мосгипронисельстрой (д-р техн. наук B.C.Сажин).
1 Область применения
Настоящий Свод правил (далее - СП) распространяется на основания и фундаменты вновь строящихся и реконструируемых зданий и сооружений*, возводимых в открытых котлованах.
* Далее вместо термина "здания и сооружения" используется термин "сооружения", в число которых входят также подземные сооружения.
Настоящий СП не распространяется на проектирование и устройство оснований и фундаментов гидротехнических сооружений, опор мостов и труб под насыпями дорог, аэродромных покрытий, сооружений, возводимых на вечномерзлых грунтах, свайных фундаментов, а также оснований глубоких опор и фундаментов машин с динамическими нагрузками.
2 Нормативные ссылки
В настоящем Своде правил приведены ссылки на следующие нормативные документы:
СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах
СНиП II-22-81* Каменные и армокаменные конструкции
СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия
СНиП 2.01.09-91 Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах
СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений
СНиП 2.02.02-85* Основания гидротехнических сооружений
СНиП 2.02.04-88 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах
СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии
СНиП 2.04.02-84* Водоснабжение. Наружные сети и сооружения
СНиП 2.04.03-85 Канализация. Наружные сети и сооружения
СНиП 2.06.03-85 Мелиоративные системы и сооружения
СНиП 2.06.14-85 Защита горных выработок от подземных и поверхностных вод
СНиП 2.06.15-85 Инженерная защита территории от затопления и подтопления
СНиП 3.02.01-87 Земляные сооружения, основания и фундаменты
СНиП 3.03.01-87 Несущие и ограждающие конструкции
СНиП 3.04.01-87 Изоляционные и отделочные покрытия
СНиП 3.05.05-84 Технологическое оборудование и технологические трубопроводы
СНиП 3.07.03-85* Мелиоративные системы и сооружения
СНиП 11-02-96 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения
СНиП 12-01-2004 Организация строительства
СНиП 23-01-99* Строительная климатология
СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения
СП 11-102-97 Инженерно-экологические изыскания для строительства
СП 11-104-97 Инженерно-геодезические изыскания для строительства
СП 11-105-97 Инженерно-геологические изыскания для строительства (ч.I-III)
ГОСТ 5180-84 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик
ГОСТ 12536-79 Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) состава
ГОСТ 19912-2001 Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием
ГОСТ 20276-99 Грунты. Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости
ГОСТ 20522-96 Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний
ГОСТ 22733-2002 Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности
ГОСТ 23061-90 Грунты. Методы радиоизотопных измерений плотности и влажности
ГОСТ 23161-78 Грунты. Метод лабораторного определения характеристик просадочности
ГОСТ 24143-80 Грунты. Методы лабораторного определения характеристик набухания и усадки
ГОСТ 24846-81 Грунты. Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений
ГОСТ 25100-95 Грунты. Классификация
ГОСТ 25192-82 Бетоны. Классификация и общие технические требования
ГОСТ 27751-88 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету
ГОСТ 30416-96 Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения
ГОСТ 30672-99 Грунты. Полевые испытания. Общие положения
3 Определения
Определения основных терминов приведены в приложении А.
4 Общие положения
4.1 Основания и фундаменты должны проектироваться на основе и с учетом:
а) результатов инженерных изысканий для строительства;
б) сведений о сейсмичности района строительства;
в) данных, характеризующих назначение, конструктивные и технологические особенности сооружения и условия его эксплуатации;
г) нагрузок, действующих на фундаменты;
д) окружающей застройки и влияния на нее вновь строящихся сооружений;
е) экологических требований (раздел 15);
ж) технико-экономического сравнения возможных вариантов проектных решений для выбора наиболее экономичного и надежного проектного решения, обеспечивающего наиболее полное использование прочностных и деформационных характеристик грунтов и физико-механических свойств материалов фундаментов и других подземных конструкций.
4.2 При проектировании должны быть предусмотрены решения, обеспечивающие надежность, долговечность и экономичность сооружений на всех стадиях строительства и эксплуатации.
При разработке проектов производства работ и организации строительства должны выполняться требования по обеспечению надежности конструкций на всех стадиях их возведения.
4.3 Работы по проектированию следует вести в соответствии с техническим заданием на проектирование и необходимыми исходными данными (4.1). Порядок разработки проектной документации изложен в приложении Б.
4.4 При проектировании следует учитывать уровень ответственности сооружения в соответствии с ГОСТ 27751: I - повышенный, II - нормальный, III - пониженный.
4.5 Инженерные изыскания для строительства, проектирование оснований и фундаментов и их устройство должны выполняться организациями, имеющими лицензии на эти виды работ.
4.6 Инженерные изыскания для строительства должны проводиться в соответствии с требованиями СНиП 11-02, СП 11-102, СП 11-104, СП 11-105, государственных стандартов и других нормативных документов по инженерным изысканиям и исследованиям грунтов для строительства.
Наименование грунтов оснований в описаниях результатов изысканий и в проектной документации следует принимать по ГОСТ 25100.
4.7 Результаты инженерных изысканий должны содержать данные, необходимые для выбора типа основания, фундаментов и подземных сооружений и проведения их расчетов по предельным состояниям с учетом прогноза возможных изменений (в процессе строительства и эксплуатации) инженерно-геологических условий площадки строительства и свойств грунтов, а также вида и объема инженерных мероприятий по ее освоению.
Проектирование без соответствующего инженерно-геологического, а также инженерно-экологического обоснований или при их недостаточности не допускается.
Примечание - При строительстве в условиях существующей застройки инженерные изыскания следует предусматривать не только для вновь строящихся сооружений, но и для окружающей застройки, попадающей в зону их влияния.
4.8 Конструктивное решение проектируемого сооружения и условия последующей его эксплуатации необходимы для выбора типа фундамента, учета влияния конструкций на работу основания, а также на окружающую застройку, для уточнения требований к допускаемым деформациям и т.д.
Читайте также: