Вы можете открыть актуальную версию документа прямо сейчас.
Если вы являетесь пользователем интернет-версии системы ГАРАНТ, вы можете открыть этот документ прямо сейчас или запросить по Горячей линии в системе.
Вход
- Главная
- Строительные нормы и правила СНиП 2.02.01-83* "Основания зданий и сооружений" (утв. постановлением Госстроя СССР от 5 декабря 1983 г. N 311)
- Приложение 2 (обязательное). Расчет деформаций оснований
Приложение 2 (обязательное). Расчет деформаций оснований
Приложение 2
Обязательное
Расчет деформаций оснований*
Определение осадки
1. Осадка основания s с использованием расчетной схемы в виде линейно-деформируемого полупространства (п.2.40) определяется методом послойного суммирования по формуле
При этом распределение вертикальных нормальных** напряжений по глубине основания принимается в соответствии со схемой, приведенной на рис.1.
Примечание. При значительной глубине заложения фундаментов расчет осадки рекомендуется производить с использованием расчетных схем, учитывающих разуплотнение грунта вследствие разработки котлована.
2. Дополнительные вертикальные напряжения на глубине z от подошвы фундамента: сигма_zp - по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, и сигма_zp,c - по вертикали, проходящей через угловую точку прямоугольного фундамента, определяются по формулам:
сигма = альфа p ; (2)
й zp 0
сигма = альфа p / 4, (3)
zp,c 0
где альфа - коэффициент, принимаемый по табл.1 в зависимости
от формы подошвы фундамента, соотношения сторон
прямоугольного фундамента и относительной глубины,
равной: кси = 2z/b - при определении сигма_zp и
кси = z/b - при определении сигма_zp,c;
p_0 = р - сигма_zg,0 - дополнительное вертикальное давление на основание
(для фундаментов шириной b> = 10 м принимается p_0
= р);
р - среднее давление под подошвой фундамента;
сигма_zg,0 - вертикальное напряжение от собственного веса
грунта на уровне подошвы фундамента (при
планировке срезкой принимается сигма_zg,0 =
гамма_d , при отсутствии планировки и планировке
подсыпкой сигма_zg,0 = гамма d_n, где гамма' -
удельный вес грунта, расположенного выше подошвы,
d и d_ n - обозначены на рис. 1).
Таблица 1
Коэффициент альфа
|
дзета = 2z/b |
Коэффициент альфа для фундаментов | |||||||
| круг- лых |
прямоугольных с соотношением сторон эта = l/b, равным |
ленточ- ных (эта >= 10) |
||||||
| 1,0 | 1,4 | 1,8 | 2,4 | 3,2 | 5 | |||
| 0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8 3,2 3,6 4,0 4,4 4,8 5,2 5,6 6,0 6,4 6,8 7,2 7,6 8,0 8,4 8,8 9,2 9,6 10,0 10,4 10,8 11,2 11,6 12,0 Пр фундам 2. многоу фундам 3. опреде |
1,000 0,949 0,756 0,547 0,390 0,285 0,214 0,165 0,130 0,106 0,087 0,073 0,062 0,053 0,046 0,040 0,036 0,031 0,028 0,024 0,022 0,021 0,019 0,017 0,016 0,015 0,014 0,013 0,012 0,011 0,010 мечани нта, l Для ольник нтов р Для яется |
1,000 0,960 0,800 0,606 0,449 0,336 0,257 0,201 0,160 0,131 0,108 0,091 0,077 0,067 0,058 0,051 0,045 0,040 0,036 0,032 0,029 0,026 0,024 0,022 0,020 0,019 0,017 0,016 0,015 0,014 0,013 : 1. - длина фундам с площ диусом ромежут о интер |
1,000 0,972 0,848 0,682 0,532 0,414 0,325 0,260 0,210 0,173 0,145 0,123 0,105 0,091 0,079 0,070 0,062 0,055 0,049 0,044 0,040 0,037 0,033 0,031 0,028 0,026 0,024 0,022 0,021 0,020 0,018 табл. фундаме нтов, дью A, = кв.к чных з оляции. |
1,000 0,975 0,866 0,717 0,578 0,463 0,374 0,304 0,251 0,209 0,176 0,150 0,130 0,113 0,099 0,087 0,077 0,064 0,062 0,056 0,051 0,046 0,042 0,039 0,036 0,033 0,031 0,029 0,027 0,025 0,023 обозн та. имеющих начения рень (A ачений |
1,000 0,976 0,876 0,739 0,612 0,505 0,419 0,349 0,294 0,250 0,214 0,185 0,161 0,141 0,124 0,110 0,099 0,088 0,080 0,072 0,066 0,060 0,055 0,051 0,047 0,043 0,040 0,037 0,035 0,033 0,031 чено: подош альфа п пи). кси и |
1,000 0,977 0,879 0,749 0,629 0,530 0,449 0,383 0,329 0,285 0,248 0,218 0,192 0,170 0,152 0,136 0,122 0,110 0,100 0,091 0,084 0,077 0,071 0,065 0,060 0,056 0,052 0,049 0,045 0,042 0,040 - ши у в инимают эта к |
1,000 0,977 0,881 0,754 0,639 0,545 0,470 0,410 0,360 0,319 0,285 0,255 0,230 0,208 0,189 0,173 0,158 0,145 0,133 0,123 0,113 0,105 0,098 0,091 0,085 0,079 0,074 0,069 0,065 0,061 0,058 ина ил орме п я как д эффицие |
1,000 0,977 0,881 0,755 0,642 0,550 0,477 0,420 0,374 0,337 0,306 0,280 0,258 0,239 0,223 0,208 0,196 0,185 0,175 0,166 0,158 0,150 0,143 0,137 0,132 0,126 0,122 0,117 0,113 0,109 0,106 диаметр авильного я круглых т альфа |
3. Дополнительные вертикальные напряжения сигма_zp,a на глубине z пo вертикали, проходящей через произвольную точку A (в пределах или за пределами рассматриваемого фундамента с дополнительным давлением по подошве, равным р_0), определяются алгебраическим суммированием напряжений сигма_zp,cj в угловых точках четырех фиктивных фундаментов (рис.2) по формуле
4
сигма = сумма сигма . (4)
zp,a i=1 zp,cj
4. Дополнительные вертикальные напряжения сигма_zp,nf на глубине z по вертикали, проходящей через центр рассчитываемого фундамента, с учетом влияния соседних фундаментов или нагрузок на прилегающие площади определяются по формуле
k
сигма = сигма + сумма сигма , (5)
zp,nf zp i=1 zp,ai
где k - число влияющих фундаментов.
5. Вертикальное напряжение от собственного веса грунта сигма_zg на границе слоя, расположенного на глубине z от подошвы фундамента, определяется по формуле
n
сигма = гамма'd + сумма гамма h , (6)
zp n i=1 i i
где гамма' - удельный вес грунта, расположенного выше подошвы
фундамента;
d_n - обозначение - см.рис.1;
гамма_i и h_i - соответственно удельный вес и толщина i-го слоя грунта.
Удельный вес грунтов, залегающих ниже уровня подземных вод, но выше водоупора, должен приниматься с учетом взвешивающего действия воды.
При определении сигма_zg в водоупорном слое следует учитывать давление столба воды, расположенного выше рассматриваемой глубины.
6. Нижняя граница сжимаемой толщи основания принимается на глубине z = Н_c, где выполняется условие сигма_zp = 0,2 сигма_zg (здесь сигма_zp - дополнительное вертикальное напряжение на глубине z = Н_c по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, определяемое в соответствии с указаниями пп.2 и 4; сигма_zg - вертикальное напряжение от собственного веса грунта, определяемое в соответствии с п.5).
Если найденная по указанному выше условию нижняя граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации Е < 5 МПа (50 кгс/см2) или такой слой залегает непосредственно ниже глубины z = Н_c, нижняя граница сжимаемой толщи определяется исходя из условия сигма_zp = 0,1 сигма_z_g.
7. Осадка основания с использованием расчетной схемы линейно деформируемого слоя (см. п.2.40 и рис.3) определяется по формуле
pbk k k
c n i - i-1
s = ------ сумма -------------, (7)
k i=1 E
m i
где р - среднее давление под подошвой фундамента (для фундаментов
шириной b < 10 м принимается p = p_0 - см. п.2);
b - ширина прямоугольного или диаметр круглого фундамента;
k_c и k_m - коэффициенты, принимаемые по табл.2 и 3;
n - число слоев, различающихся по сжимаемости в пределах
расчетной толщины слоя H, определяемой в соответствии с
указаниями п.8;
k_i и k_i-1 - коэффициенты, определяемые по табл.4 в зависимости от
формы фундамента, соотношения сторон прямоугольного
фундамента и относительной глубины, на которой
расположены подошва и кровля i-го слоя соответственно
дзета = 2z /b и дзета = 2z /b;
i i i-1 i-1
Е_i - модуль деформации i-го слоя грунта.
Примечание. Формула (7) служит для определения средней осадки основания, загруженного равномерно распределенной по ограниченной площади нагрузкой. Эту формулу допускается применять для определения осадки жестких фундаментов.
Таблица 2
Коэффициент k_c
/-----------------------------------------------------------------------\
| Относительная толщина слоя | Коэффициент k_с |
| дзета' = 2Н/b | |
|-----------------------------------+-----------------------------------|
| 0 < дзета'<= 0,5 | 1,5 |
| 0,5 < дзета'<= 1 | 1,4 |
| 1 < дзета'<= 2 | 1,3 |
| 2 < дзета'<= 3 | 1,2 |
| 3 < дзета'<= 5 | 1,1 |
| дзета'> 5 | 1,0 |
\-----------------------------------------------------------------------/
8. Толщина линейно-деформируемого слоя Н (рис.3) в случае, оговоренном в п. 2.40а, принимается до кровли грунта с модулем деформации Е >= 100 МПа (1000 кгс/см(2), а при ширине (диаметре) фундамента b >= 10 м и среднем значении модуля деформации грунтов основания Е >= 10 МПа (100 кгс/см(2) вычисляется по формуле
Н = (Н + пси b)k , (8)
0 p
где H_0 и пси - принимаются соответственно равными для оснований,
сложенных: пылевато-глинистыми грунтами 9 м и 0,15;
песчаными грунтами - 6 м и 0,1;
k_p - коэффициент, принимаемый равным: k_p = 0,8 при среднем
давлении под подошвой фундамента р = 100 кПа (1
кгс/см2); k_p = 1,2 при р = 500 кПа (5 кгс/см2), а
при промежуточных значениях - по интерполяции.
Таблица 3
Коэффициент k_m
| Среднее значение модуля деформации грунта основания Е, МПа (кгс/см(2) |
Значения коэффициента k_m при ширине фундамента b, м, равной |
||
| b < 10 | 10 <= b <= 15 | b > 15 | |
| Е < 10(100) Е >= 10(100) |
1 1 |
1 1,35 |
1 1,5 |
Таблица 4
Коэффициент k
|
дзета = 2z/b |
Коэффициент k для фундаментов | |||||||
| круглых | прямоугольных с соотношением сторон эта = l/b, равным |
ленточных (эта >= 10) |
||||||
| 1 | 1,4 | 1,8 | 2,4 | 3,2 | 5 | |||
| 0,0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8 3,2 3,6 4,0 4,4 4,8 5,2 5,6 6,0 6,4 6,8 7,2 7,6 8,0 8,4 8,8 9,2 9,6 10,0 11,0 12,0 Примеч опреде |
0,000 0,090 0,179 0,266 0,348 0,411 0,461 0,501 0,532 0,558 0,579 0,596 0,611 0,624 0,635 0,645 0,653 0,661 0,668 0,674 0,679 0,684 0,689 0,693 0,697 0,700 0,705 0,720 ние. Пр яется по |
0,000 0,100 0,200 0,299 0,380 0,446 0,499 0,542 0,577 0,606 0,630 0,650 0,668 0,683 0,697 0,708 0,719 0,728 0,736 0,744 0,751 0,757 0,762 0,768 0,772 0,777 0,786 0,794 проме интерпо |
0,000 0,100 0,200 0,300 0,394 0,472 0,538 0,592 0,637 0,676 0,708 0,735 0,759 0,780 0,798 0,814 0,828 0,841 0,852 0,863 0,872 0,881 0,888 0,896 0,902 0,908 0,922 0,933 уточных яции. |
0,000 0,100 0,200 0,300 0,397 0,482 0,556 0,618 0,671 0,717 0,756 0,789 0,819 0,844 0,867 0,887 0,904 0,920 0,935 0,948 0,960 0,970 0,980 0,989 0,998 1,005 1,022 1,037 значен |
0,000 0,100 0,200 0,300 0,397 0,486 0,565 0,635 0,696 0,750 0,796 0,837 0,873 0,904 0,933 0,958 0,980 1,000 1,019 1,036 1,051 1,065 1,078 1,089 1,100 1,110 1,132 1,151 ях дзет |
0,000 0,100 0,200 0,300 0,397 0,486 0,567 0,640 0,707 0,768 0,820 0,867 0,908 0,948 0,981 1,011 1,041 1,065 1,088 1,109 1,128 1,146 1,162 1,178 1,192 1,205 1,233 1,257 и э |
0,000 0,100 0,200 0,300 0,397 0,486 0,567 0,640 0,709 0,772 0,830 0,883 0,932 0,977 1,018 1,056 1,090 1,122 1,152 1,180 1,205 1,229 1,251 1,272 1,291 1,309 1,349 1,384 а коэ |
0,000 0,104 0,208 0,311 0,412 0,511 0,605 0,687 0,763 0,831 0,892 0,949 1,001 1,050 1,095 1,138 1,178 1,215 1,251 1,285 1,316 1,347 1,376 1,404 1,431 1,456 1,506 1,550 фициент k |
Если основание сложено пылевато-глинистыми и песчаными грунтами, значение Н определяется по формуле
H = H + h /3, (9)
s cl
где H_s - толщина слоя, вычисленная по формуле (8) в предположении, что
основание сложено только песчаными грунтами;
h_cl - суммарная толщина слоев пылевато-глинистых грунтов в пределах
от подошвы фундамента до глубины, равной Н_cl - значению Н,
вычисленному по формуле (8) в предположении, что основание
сложено только пылевато-глинистыми грунтами.
Значение H, вычисленное по формулам (8) и (9), должно быть увеличено на толщину слоя грунта с модулем деформации Е < 10 МПа (100 кгс/см(2), если этот слой расположен ниже H и толщина его не превышает 0,2H. При большей толщине слоя такого грунта, а также если вышележащие слои имеют модуль деформации Е < 10 МПа (100 кгс/см(2), расчет деформаций основания выполняется по расчетной схеме линейно деформируемого полупространства.
Определение крена фундамента
9. Крен фундамента i при действии внецентренной нагрузки определяется по формуле
2
1 - ню Ne
i = -------- k -------, (10)
Ek e 3
m (a/2)
где Е и ню - соответственно модуль деформации и коэффициент Пуассона
грунта основания (значение ню принимается по п.10); в
случае неоднородного основания значения Е и ню принимаются
средними в пределах сжимаемой толщи в соответствии с
указаниями п.11;
k_e - коэффициент, принимаемый по табл.5;
N - вертикальная составляющая равнодействующей всех нагрузок на
фундамент в уровне его подошвы;
е - эксцентриситет;
а - диаметр круглого или сторона прямоугольного фундамента, в
направлении которой действует момент; для фундамента с
подошвой в форме правильного многоугольника площадью A
принимается а = 2кв. корень (A/пи);
k_m - коэффициент, учитываемый при расчете крена фундаментов по
схеме линейно деформируемого слоя (п.2.40б) при а >= 10 м и
Е >= 10 МПа (100 кгс/см(2) и принимаемый по табл.3.
10. Коэффициент Пуассона ню принимается равным для грунтов: крупнообломочных - 0,27; песков и супесей - 0,30; суглинков - 0,35; глин - 0,42.
11. Средние (в пределах сжимаемой толщи Н_с или толщины слоев Н)
значения модуля деформации и коэффициента Пуассона грунтов основания
_ _
(Е и ню) определяются по формулам:
_ n n
Е = сумма A /сумма (A /E ); (11)
i=1 i i=1 i i
_ n
ню = сумма ню h /H, (12)
i=1 i i
где A_i - площадь эпюры вертикальных напряжений от единичного
давления под подошвой фундамента в пределах i-го слоя
грунта; для схемы полупространства допускается принимать
Ai = сигма_zp,i h_i (см. п.1), для схемы слоя - Ai= k_i -
k_i-1 (см. п.7);
Ei, ню_i, h_i - соответственно модуль деформации, коэффициент Пуассона и
толщина i-го слоя грунта;
Н - расчетная толщина слоя, определяемая по п.8;
n - число слоев, отличающихся значениями Е и ню в пределах
сжимаемой толщи Н_с или толщины слоя Н.
Определение просадок грунтов основания
12. Просадка грунтов s_sl основания при увеличении их влажности вследствие замачивания сверху больших площадей (см. пп.3.2 и 3.5), а также замачивания снизу при подъеме уровня подземных вод определяется по формуле
n
s = сумма эпсилон h k (13)
sl i=1 sl,i i sl,i,
где эпсилон_sl,i - относительная просадочность i-го слоя грунта,
определяемая в соответствии с указаниями п.13;
h_i - толщина i-го слоя;
k_sl,i - коэффициент, определяемый в соответствии с указаниями
п.14;
n - число слоев, на которое разбита зона просадки h_sl,
принимаемая в соответствии с указаниями п.16.
13. Относительная просадочность грунта эпсилон_sl определяется на основе испытаний образцов грунта на сжатие без возможности бокового расширения по формуле
h - h
n,p sat,p
эпсилон = -----------------, (14)
sl h
n,g
где h_n,p и h_sat,p - высота образца соответственно природной влажности
и после его полного водонасыщения (w = w_sat) при
давлении р, равном вертикальному напряжению на
рассматриваемой глубине от внешней нагрузки и
собственного веса грунта р = сигма_zp + сигма_zg -
при определении просадки грунта в верхней зоне
просадки; при определении просадки грунта в нижней
зоне просадки также учитывается дополнительная
нагрузка от сил негативного трения (см. пп.3.4 и
3.8);
h_n,g - высота того же образца природной влажности при р =
сигма_zg.
Относительная просадочность грунта при его неполном водонасыщении (w_sl <= w < w_sat) - эпсилон'_sl определяется по формуле
w - w w - w
sat sl
эпсилон' = 0,01 ----------- + эпсилон ----------, (15)
sl w - w sl w - w
sat sl sat sl
где w - влажность грунта;
w_sat - влажность, соответствующая полному водонасыщению грунта;
w_sl - начальная просадочная влажность (п.3.3);
эпсилон_sl - относительная просадочность грунта при его полном
водонасыщении, определяемая по формуле (14).
14*. Коэффициент k_sl,i, входящий в формулу (13):
при b >= 12 м - принимается равным 1 для всех слоев грунта в пределах зоны просадки;
при b >= 3 м - вычисляется по формуле
k = 0,5 + 1,5(p - р )/р , (16)
sl,i sl,i 0
где р - среднее давление под подошвой фундамента, кПа (кгс/см2);
p_sl,i - начальное просадочное давление грунта i-го слоя, кПа
(кгс/см(2)), определяемое в соответствии с указаниями п.15;
p_0 - давление, равное 100 кПа (1 кгс/см(2));
при 3 м < b < 12 м - определяется по интерполяции между значениями
k_sl,i, полученными при b = 3 м и b = 12 м.
При определении просадки грунта от собственного веса следует принимать k_sl = 1 при Н_sl <= 15 м и k_sl = 1,25 при Н_sl >= 20 м, при промежуточных значениях H_sl коэффициент k_sl определяется по интерполяции.
15. За начальное просадочное давление р_sl принимается давление, соответствующее:
при лабораторных испытаниях грунтов в компрессионных приборах - давлению, при котором относительная просадочность эпсилон_sl равна 0,01;
при полевых испытаниях штампами предварительно замоченных грунтов - давлению, равному пределу пропорциональности на графике "нагрузка-осадка";
при замачивании грунтов в опытных котлованах - вертикальному напряжению от собственного веса грунта на глубине, начиная с которой происходит просадка грунта от собственного веса.
16. Толщина зоны просадки h_sl принимается равной (рис.4):
h_sl= h_sl,p - толщине верхней зоны просадки при определении просадки
грунта от внешней нагрузки s_sl,p