СНиП 2.01.09-91 ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ НА ПОДРАБАТЫВАЕМЫХ ТЕРРИТОРИЯХ И ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТАХ - Определение коэффициентов жесткости оснований зданий и сооружений основания, сложенные непросадочными грунтами, при сжатии Приложение 11

ПРИЛОЖЕНИЕ 11

Рекомендуемое

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ЖЕСТКОСТИ ОСНОВАНИЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ ОСНОВАНИЯ, СЛОЖЕННЫЕ НЕПРОСАДОЧНЫМИ ГРУНТАМИ, ПРИ СЖАТИИ

1. Коэффициенты жесткости, используемые для оценки напряженно-деформированного состояния конструкций зданий и сооружений в предположе­нии линейной деформируемости грунтов, опреде­ляются исходя из осадок основания от действия среднего давления под подошвой фундамента.

Расчет осадок основания следует, как правило, выполнять, применяя расчетную схему основания в виде линейно-деформируемого полупростран­ства с условным ограничением глубины сжимаемой толщи или линейно-деформируемого слоя в соот­ветствии со СНиП 2.02.01-83 и указаниями настоя­щего приложения.

За расчетное состояние грунтов по влажности принимается установившееся значение влажности, равное природной влажности w, если w³w_p, и влажность на границе раскатывания w_p , если w<w_p.

2. При определении коэффициентов жесткости основания следует учитывать .форму и размеры по­дошвы фундамента, неоднородность геологического строения основания и, в необходимых случаях, рас­пределительные свойства грунтов.

Форму и размеры подошвы фундамента следует учитывать при определении вертикальных нормаль­ных напряжении по глубине основания согласно требованиям   обязательного   приложения   2 СНиП 2.02.01-83.

Неоднородность геологического строения основа­ния следует учитывать определением осадок в точ­ках под подошвой фундамента на расчетных верти­калях геологического разреза, выбираемых в зави­симости от характера напластований, наличия линз, включений и т. п. (черт. 1 настоящего приложения). По выбранным вертикалям следует назначать рас­четные слои в пределах сжимаемой толщи основа­ния.

Распределительные свойства грунтов основания следует учитывать определением переменного коэф­фициента жесткости исходя из раздельного учета уп­ругих и остаточных осадок.

3. Остаточные осадки основания следует опреде­лять в случаях, когда

p>s_zg                                                      (1)

где р - среднее давление (нормальное контакт­ное напряжение) под подошвой фунда­мента, не превышающее расчетного сопро­тивления грунта основания;

      s_zg - вертикальное нормальное напряжение на уровне подошвы фундамента от собствен­ного веса вышележащих грунтов.

Если p£s_zg , остаточные осадки не определяют.

4. При определении остаточных осадок основания по всем расчетным вертикалям следует принимать такое же распределение дополнительных напряже­ний по глубине, как и для вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента.

Остаточная осадках s_pl использованием расчетной схемы основания в виде линейно-деформируемого

Черт. 1. Геологический разрез неоднородного основания

полупространства определяется методом послойно­го суммирования по формуле

                                               (2)

где b- безразмерный коэффициент, равный 0,8;

s_zp,i - среднее значение дополнительного верти­кального нормального напряжения в i-ом слое грунта по вертикали, проходя­щей через центр подошвы фундамента;

h_i - толщина i-го слоя грунта;

E_pl,i - модуль остаточных деформаций i-то слоя грунта, определяемый в соответствии с рекомендуемым приложением 12;

n  - число слоев, на которое разбита сжимае­мая толща основания.

При этом распределение вертикальных нормаль­ных напряжений по глубине основания следует при­нимать в соответствии с обязательным приложени­ем 2 СНиП 2.02.01-83.

5. Упругие осадки основания по расчетным вер­тикалям следует определять с учетом неравномер­ного   распределения вертикальных нормальных напряжений по горизонтальным сечениям сжимае­мой толщи основания. Значения этих напряжений на глубине по вертикали, проходящей через произ­вольную точку в пределах или за пределами рас­сматриваемого фундамента, следует определять ме­тодом угловых точек (см. обязательное приложе­ние 2 СНиП 2.02.01-83) или с использованием фор­мул, по которым производится распределение нап­ряжений в линейно-деформируемом полупростран­стве от действия нагрузки на поверхность основа­ния.

Упругую осадку основания  s_el по расчетной верти­кали следует определять по формуле

                                           (3)

где s'_zp,i - среднее значение дополнительного вер­тикального нормального напряжения в i-ом слое грунта по рассматриваемой вер­тикали;

      E_el,i - модуль упругих деформаций i-го слоя грунта, определяемый в соответствии с рекомендуемым приложением 12.

6. При использовании расчетной схемы основания в виде линейно-деформируемого слоя остаточные и упругие осадки основания допускается определять по формулам (2) и (3) настоящего приложения, в которых глубина сжимаемой толщи принимается равной толщине линейно-деформируемого слоя.

7. Коэффициент жесткости основания С по рас­сматриваемой вертикали определяется по формуле

                                                  (4)

где s - полная осадка основания по рассматрива­емой вертикали, определяемая по форму­ле

s=s_pl+s_el                                                  (5)

Промежуточные значения коэффициента жест­кости на участках поверхности основания между расчетными вертикалями следует определять ин­терполяцией.

8. При определении коэффициентов жесткости основания допускается не учитывать распредели­тельные свойства грунта, если соблюдается усло­вие

                                                 (6)

В этом случае при определении упругих осадок основания по формуле (3) настоящего приложения значения напряжений s'_zp,i по всем рассматриваемым вертикалям в пределах подошвы фундамента следу­ет принимать одинаковыми и равными напряжени­ям s_zp,i, по вертикали, проходящей через центр по­дошвы фундамента. Остаточные осадки следует оп­ределять по формуле (2) настоящего приложения.

9. В случае, когда значения нормальных контакт­ных напряжений  на отдельных участках подошвы фундамента, полученные при расчете конструкции на линейно-деформируемом основании с исполь­зованием величин коэффициентов жесткости по формуле (4) настоящего приложения, не удовлет­воряют условиям (3) п. 4.27, необходимо учиты­вать нелинейную зависимость осадки основания от давления (нормального контактного напряжения) , черт. 2 настоящего приложения.

При возрастании давления на поверхность осно­вания следует принимать для расчетов гиперболи­ческую зависимость между осадкой и давлением, при уменьшении давления - линейную зависимость. Допускается применять и другие виды зависи­мостей осадка (давление), которые проверены экс­периментальным путем и опытом проектирования и эксплуатации зданий и сооружений.

Черт. 2. Расчетная зависимость между осадкой и давлением (нормальным контактным напряжением) для нелинейно-деформируемого основания

10. Осадку s поверхности основания при возрас­тающем давлении р' следует определять по форму­ле

                                                  (7)

где  - приведенная осадка, определяемая по фор­муле

                                               (8)

здесь s' - полная осадка основания по рассматривае­мой вертикали, определяемая по формуле (5) настоящего приложения при давле­нии p';

р' - среднее давление под подошвой фунда­мента, не превышающее расчетного сопро­тивления грунта основания R, определяе­мого в соответствии со СНиП 2.02.01-83;

p_u - предельное сопротивление грунта основа­ния, определяемое в соответствии со СНиП 2.02.01-83.

Осадку s поверхности основания при уменьше­нии давления (разгрузке) следует определять по формуле

                             (9)

где s_a - осадка при давлении р_a, с которого нача­лась разгрузка (точка а на кривой нагружения, см. черт. 2 настоящего приложе­ния) ;

s'_el  - упругая осадка основания при давлении р', определяемая по формуле (3) настоя­щего приложения.      '

11. Коэффициенты жесткости нелинейно-дефор­мируемого основания следует определять по форму­лам:

касательный (действительный) С_k при нагружении

C_k = tga₁ ;                                               (10)

      секущий (средний) С_c при нагружении

C_c= tga₂                                                                (11)

 касательный  C_pk  при разгрузке

C_pk = tga₃                                              (12)

 секущий  C_pc при разгрузке

С_pc= tga₄                                               (13)

Значения касательных коэффициентов жесткости следует использовать при расчетах конструкций на нелинейно-деформируемом основании при ступенча­том нагружении (шаговый метод), значения секу­щих коэффициентов жесткости - при фиксирован­ном значении нагрузки (метод секущих или метод последовательного уточнения жесткостей).

12. При зависимостях между осадкой и давлени­ем по формулам (7) и (9) настоящего приложения значения коэффициентов жесткости следует опреде­лять по формулам:

касательный (действительный) С_k при нагружении

                                                (14)

секущий (средний) С_c при нагружении

                                                    (15)

касательный С_pk при разгрузке

                                              (16)

секущий С_pc при разгрузке

                                      (17)

где р_u, s,, p', s'_el, s_a, p_a - те же, что в формулах (7) - (9) настоящего при­ложения;

а - точка на кривой нагружения, от которой началась разгрузка (черт. 2 настоя­щего приложения); b- точка на прямой разгрузки, по которой определяется секущий     коэффициент жесткости (см. черт. 2 нас­тоящего приложения); p_b - давление, при котором оп­ределяется секущий коэф­фициент жесткости при разгрузке.