Приложение И (рекомендуемое). Расчет деформаций и коэффициентов жесткости оснований на просадочных грунтах

Приложение И
(рекомендуемое)

Расчет деформаций и коэффициентов жесткости оснований на просадочных грунтах

I тип грунтовых условий по просадочности

И.1 Просадка грунтов основания при интенсивном замачивании сверху на больших площадях, а также при подъеме уровня подземных вод определяется по формуле

, (И.1)

где - относительная просадочность i-го слоя грунта, определяемая при его полном водонасыщении по ГОСТ 23161;

- толщина i-го слоя грунта, см;

- коэффициент, определяемый в соответствий с указаниями И.2;

n - число слоев, на которые разбиты зоны просадки грунтов и , (см. рисунок 5.1).

При расчете просадок грунтов по формуле (И.1):

учитываются только слои грунта, имеющие относительную просадочность , а слои грунта имеющие исключаются из рассмотрения;

просадочную толщу и зоны просадки и следует разбивать на отдельные слои в соответствии с литологическим разрезом толщиной не более 2 м, в пределах которых изменение суммарных вертикальных напряжений () не должны превышать 200 кПа.

И.2 Коэффициент входящий в формулу (И.1), при ширине фундамента м принимается равным единице для всех слоев грунта в пределах зоны просадки; при м вычисляется по формуле:

, (И.2)

где p - среднее давление по подошве фундамента, кПа;

- начальное просадочное давление i-го слоя, кПа, принимаемое равным давлению , при котором относительная просадочность ;

- давление, равное 100 кПа.

При определяется интерполяцией.

При определении просадки грунта от собственного веса следует принимать .

И.3 При устранении просадочных свойств грунтов в пределах только верхней части деформируемого слоя путем уплотнения тяжелыми трамбовками или устройства грунтовой подушки из суглинков или глины с созданием маловодопроницаемого экрана относительную просадочность ниже залегающего просадочного грунта принимают при неполном водонасыщении () и определяют по формуле

, (И.3)

где w - влажность грунта в природном залегании (эта и последующие влажности в долях единицы);

- влажность, соответствующая полному водонасыщению грунта;

- начальная просадочная влажность;

- относительная просадочность при полном водонасыщении грунта.

И.4 Толщина деформационной зоны просадки принимается равной (см. рисунок 6.1) толщине слоя грунта от подошвы фундамента до глубины, на которой суммарные вертикальные напряжения , или глубине, где значения .

И.5 Длина участка , м, (см. рисунок 6.3), на котором просадка грунта в пределах верхней деформируемой зоны от нагрузки фундамента изменяется от нуля до ее полной величины, принимается равной:

, (И.4)

где - толщина зоны, м, водонасыщенного грунта от дна источника замачивания до нижней границы зоны ;

- коэффициент, учитывающий увеличение (или уменьшение) угла распространения воды в стороны от границы источника замачивания, вследствие слоистости грунтов основания и принимаемый равным для:

однородных толщ грунтов ;

неоднородных в случаях залегания:

сверху грунтов с меньшим коэффициентом фильтрации, в том числе при устройстве маловодопроницаемого экрана , а с большим ;

при многослойных (более трех слоев) ;

- угол распространения воды в стороны от источника замачивания, принимаемый равным для: лессовидных супесей и лессов 35°;

лессовидных суглинков 50°; а в случаях уплотнения их тяжелыми трамбовками или укаткой в грунтовых подушках с повышающим коэффициентом соответственно 1,5 и 1,3.

И.6 Коэффициенты жесткости основания, принимаемого в виде линейно-деформируемого полупространства, определяются по нижеприведенным формулам в случаях выполнения фундаментов на:

а) грунтах естественного сложения при:

природной влажности:

, (И.5)

полном водонасыщении под источником замачивания в пределах деформируемой зоны :

, (И.6)

б) уплотненных просадочных грунтах в пределах всей деформируемой зоны при их:

природной влажности:

, (И.7)

полном водонасыщении уплотненных и подстилающих их грунтов:

, (И.8)

в) уплотненных просадочных грунтах в пределах только верхней части деформируемой зоны на глубину при:

природной влажности:

, (И.9)

полном водонасыщении уплотненных, просадочных и подстилающих их грунтов:

, (И.10)

г) на участках по пункту а-в длиной при изменении осадок и просадок при увлажнении грунтов основания по линейному закону,

, (И.11)

где C и - коэффициенты жесткости оснований на грунтах естественного сложения, соответственно, при природной влажности и полном водонасыщении, кПа/м;

и - то же, на уплотненных просадочных грунтах в пределах всей деформируемой зоны , соответственно, при природной влажности и полном водонасыщении;

и - то же, на уплотненных просадочных грунтах только в верхней части деформируемой зоны , соответственно, при природной влажности и полном водонасыщении;

р - среднее давление по подошве фундамента, кПа;

s - осадка фундамента, м, на просадочном грунте естественного сложения при природной влажности, вычисляемая по СП 22.13330;

- просадка фундамента, м, на грунте естественного сложения вычисляемая по формуле (И.1);

и - осадка фундамента, м, на уплотненном грунте на глубину соответственно при его природной влажности и полном водонасыщении;

и - осадка фундамента, м, на уплотненном грунте в пределах верхней части деформационной зоны соответственно при его природной влажности и полном водонасыщении;

- просадка фундамента, м, ниже уплотненного грунта в верхней части деформируемой зоны;

и - соответственно осадка и просадка фундамента, м, на участке а в точке, расположенной на расстоянии х от края источника замачивания.

Примечание - При применении свайных фундаментов с полной прорезкой просадочных грунтов I типа по просадочности расчеты конструкций зданий и сооружений III уровня ответственности на возможные просадки грунтов допускается не выполнять.

II тип грунтовых условий по просадочности

И.7 Расчет оснований и конструкций зданий и сооружений на просадочных грунтах, относящихся к II типу грунтовых условий, а также I типа в случаях, когда при выполнении планировочной насыпи I тип переходит во II тип следует выполнять на максимальные величины просадки грунтов от собственного веса, проявляющиеся при прогнозируемом источнике интенсивного замачивания шириной или возможные величины просадок , возникающие при ширине источника замачивания , но принимаемой не менее 2 м.

Максимальные величины просадки грунтов от собственного веса вычисляются по формуле (И.1), в которой коэффициент принимается равным , а относительная просадочность в случае устройства маловодопроницаемого экрана под зданием и сооружением определяется по формуле (И.3).

Возможную просадку грунта от собственного веса при прогнозируемом замачивании грунта основания сверху малых площадей определяемой по формуле

. (И.12)

И.8 Величина просадки от собственного веса грунта в различных точках кривой развития (на участках r) определяется по формуле (см. рисунки 6.2 и 6.4)

, (И.13)

где х - расстояние, м, от центра замачиваемой площади (при ) или начала горизонтального участка В просадки грунта (при ) до точки, в которой определяется величина просадки (при );

r - расчетная длина, м, криволинейного участка просадки грунта от собственного веса, определяемая по формуле

, (И.14)

здесь - величина просадочной толщи, м, от дна источника замачивания до нижней ее границы;

и - то же, что и в формуле (И.4).

И.9 Относительные разности просадок оснований фундаментов от собственного веса грунтов определяются по формулам для зданий и сооружений:

а) с жесткой конструктивной схемой

, (И.15)

б) податливой конструкции

, (И.16)

где и - соответственно средние просадки, см, противоположных торцов здания или сооружения, либо отдельных их блоков, разрезанных осадочными швами, вычисляемые с учетом И.7 и И.8;

- коэффициент условий работы, учитывающий совместную работу здания и сооружения с его основанием и принимаемый равным

при L > r, (И.17)

при ;

L - ширина, м, здания или сооружения либо отдельных их блоков;

r - то же, что и в формуле (И.14);

и - средние просадки, м, соответственно фундаментов 1 и 2 зданий и сооружений податливой конструкции;

l - расстояние, м, между фундаментами 1 и 2.

- коэффициент, принимаемый равным единице.

И.10 Относительная величина кренов зданий и сооружений жесткой конструктивной схемы определяется по формуле (И.15), а абсолютные значения, см, по формуле

, (И.18)

где - высота, см, здания или сооружения от подошвы фундамента до верхней их точки.

И.11 Относительная величина крена отдельных фундаментов зданий и сооружений податливой конструкции вычисляется по формуле (И.15), в которой и и - просадки двух противоположно расположенных точек (торцов) фундамента с расстояниями между ними, равной его ширине или длине.

Абсолютные значения кренов определяются по формуле (И.18), в которой - высота от подошвы фундамента до рассматриваемой точки столба или стены.

И.12 Условный радиус кривизны просадочной воронки в случае замачивания грунта сверху из линейного источника (при м), используемый иногда при предварительных расчетах конструкций зданий и сооружений, определяется по формуле

, (И.19)

где r и - то же, что и в формуле (И.13)

- коэффициент, принимаемый равным , м.

И.13 Величина горизонтальных перемещений , см, на поверхности грунта на расстоянии х при просадке от собственного веса, вызванной замачиванием грунта по И.7, на криволинейных участках r, просадки его (см. рисунки 6.2 и 6.4), определяется по формуле

, (И.20)

где - величина относительных горизонтальных деформаций, принимаемая равной

, (И.21)

- расчетная полудлина, м, криволинейного участка просадки грунта (см. рисунки 6.2 и 6.4), принимаемая равной ;

х - то же, что и в формуле (И.13).

И.14 Дополнительную осадку и зону дополнительного сжатия подстилающих просадочную толщу водонасыщенных (Sr > 0,9) глинистых и песчаных грунтов следует определять по требованиям СП 22.13330.

Дополнительную осадку маловлажных глинистых грунтов и структурно-связанных пылеватых и мелких песков допускается вычислять по формуле

, (И.22)

где и - средние вертикальные напряжения в i-м слое грунта от его собственного веса соответственно при природной влажности и полном водонасыщении в пределах зоны ;

- толщина i-гo слоя грунта, на которые разбита зона ;

- средние вертикальные дополнительные напряжения в i-м слое грунта в водонасыщенном состоянии в пределах зоны (см. рисунок 1);

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Имеется в виду "рисунок 6.1"

и - модули деформации i-гo слоя подстилающего непросадочного грунта в пределах зоны соответственно при полном водонасыщении и природной влажности.

Примечания

1 В формуле (И.22) первое слагаемое (в скобках) представляет собой дополнительную осадку, происходящую за счет снижения модуля деформации подстилающего грунта при его водонасыщении, а второе - при повышении на подстилающий слой дополнительных напряжений от: равномерно распределенной нагрузки от здания или сооружения; нагрузок на полы первого (подвального) этажа; веса планировочной насыпи; собственного веса просадочного грунта при повышении его влажности и плотности вследствие уплотнения; устройства свай и других факторов.

2 За нижнюю границу зоны дополнительного сжатия , принимают минимальную глубину, получаемую по требованиям СП 22.13330, или до слоя грунта, имеющего модуль деформации в водонасыщенном состоянии МПа.

И.15 При II типе грунтовых условий по просадочности коэффициент жесткости С основания, принимаемого в виде линейно-деформируемого полупространства, в случаях устранения просадок в верхней зоне уплотнением или прорезкой ее сваями, определяется по формулам:

а) при полном устранении просадочных свойств грунтов в пределах всей просадочной толщи по 6.3.1, а и влажности:

уплотненного грунта

, (И.23)

соответствующей полному водонасыщению

; (И.24)

б) при полной прорезке просадочных грунтов свайными фундаментами и влажности грунтов основания соответствующей:

природному состоянию

, (И.25)

полному водонасыщению

; (И.26)

в) при частичном устранении просадочных свойств грунтов от их собственного веса для каркасных одноэтажных зданий и сооружений податливой конструкции II и III уровней ответственности и влажности:

уплотненного грунта

, (И.27)

соответствующей полному водонасыщению

, (И.28)

г) на участках по а-б длиной r, при изменении от максимального значения при природной влажности до полного водонасыщения

, (И.29)

где обозначения коэффициентов жесткости С, осадок s, просадок , дополнительных осадок подстилающего слоя соответствуют содержанию данного пункта.

Примечания

1 Расчеты конструкций на неравномерные просадочные деформации допускается не выполнять при проектировании зданий и сооружений II уровня ответственности при суммарных расчетных деформациях фундаментов () меньших их предельной величины, принятой в проекте, а при отсутствии подобных требований - по СП 22.13330, а для зданий и сооружений III уровня ответственности при .

2 Дополнительную осадку подстилающих просадочную толщу грунтов при расчетах конструкций зданий и сооружений I и II уровней ответственности следует, как правило, учитывать в случаях, когда выполняется одно из следующих условий:

а) коэффициент изменчивости сжимаемости подстилающих грунтов в естественном сложении или при их водонасыщении при среднем значении модуля деформации МПа или при МПа;

б) дополнительная нагрузка на подстилающие грунты под пятном застройки кПа при коэффициенте изменчивости ее или при кПа и . Подобные случаи обычно имеют место при:

расположении зданий и сооружений на холмистых и косогорных участках с устройством планировочных насыпей переменной толщины, а также с частичной срезкой грунтов естественного рельефа;

различной высоте зданий и сооружений, в том числе и отдельных блоков, отрезанных осадочными швами;

местных нагрузках на полы первого этажа от складирования сыпучих и других материалов, наличии фундаментов технологического оборудования на площади шириной не менее и под влиянием других факторов.

3 При суммарных величинах просадок и дополнительных осадок подстилающих грунтов см на криволинейных участках r изменение коэффициентов жесткости принимается по косинусоиде, описываемой формулой (И.13), а при см коэффициенты жесткости допускается принимать по линейной зависимости (рисунок 6.4).

4 Коэффициенты жесткости G линейно деформируемого основания при сдвиге следует определять исходя из горизонтальных перемещений и поверхности основания от действия среднего касательного напряжения под подошвой фундамента.