Указания по проектированию фундаментной части гражданских зданий на оползнеопасных склонах
(одобрены Протоколом НИИСК Госстроя СССР от 19.06.1990 № 5)
Одобрены Протоколом НИИСК Госстроя СССР от 19 июня 1990 г. № 5
УКАЗАНИЯ
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ФУНДАМЕНТНОЙ ЧАСТИ ГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИЙ НА ОПОЛЗНЕОПАСНЫХ СКЛОНАХ
Одобрены секцией № 2 НТС НИИСК Госстроя СССР. Протокол № 5 от 19 июня 1990 г.
Настоящие указания составлены в дополнение и развитие действующих строительных норм и правил, РСН 333-83 и распространяются на проектирование фундаментной части гражданских зданий на оползнеопасных склонах.
Содержат конструктивные решения и расчет противооползневых фундаментов для гражданских зданий в оползнеопасных районах.
Предназначаются для инженерно-технических работников, проектных и строительных организаций.
Разработаны в НИИСК Госстроя СССР кандидатами техн. наук В.Г. Абросимовым (разд. 1, 2, 3, 4, 5), Н.С. Метелюком (разд. 1, 3.1, 4.1) и инж. Г.Г. Куценко (разд. 3.2).
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Настоящие указания составлены в дополнение и развитие СНиП 2.03.01-84, СНиП 2.02.03-85, СНиП 1.02.07-87, РСН 333-83 и распространяются на проектирование фундаментной части гражданских зданий на оползнеопасных склонах.
1.2. При проектировании фундаментной части гражданских зданий на оползнеопасных склонах, кроме настоящего документа, следует руководствоваться СНиП 2.03.11-85, СНиП 1.02.07-87, СНиП II-7-81, СНиП 2.03.01-84, СНиП 2.02.03-85 и «Рекомендациями по комплексным мерам защиты зданий и сооружений на оползнеопасных склонах» /К.: НИИСК, 1989. — 296 с./.
1.3. Конструктивные решения фундаментной части гражданских зданий должны выбираться в зависимости от назначения проектируемого здания, характера и величин действующих нагрузок, топографических и инженерно-геологических условий площадки строительства и других факторов.
1.4. Фундаментная часть гражданских зданий на оползнеопасных склонах должна служить, как правило, удерживающим или поддерживающим противооползневым сооружением.
При назначении типа фундаментов следует иметь в виду, что фундаменты, служащие удерживающим противооползневым сооружением (удерживающие противооползневые фундаменты), обладают большей надежностью по сравнению с фундаментами, которые служат поддерживающим противооползневым сооружением (поддерживающие противооползневые фундаменты).
Примечания: 1. К удерживающим противооползневым фундаментам относятся такие, которые включают опоры глубокого заложения, заглубленные в устойчивый грунт, обеспечивающие возможность восприятия нагрузки от вышележащих конструкций и от оползневого давления смещающихся или стремящихся сместиться грунтовых масс за счет реактивного сопротивления устойчивого грунта по наружной поверхности опор глубокого заложения, а также не допускающие продавливания и переползания грунта оползневого массива через них.
2. К поддерживающим противооползневым фундаментам относятся такие, которые увеличивают устойчивость склона полностью или во многом за счет действия своей массы, а также (при их наличии) напрягаемых анкеров.
2. ИНЖЕНЕРНЫЕ ИЗЫСКАНИЯ
2.1. Фундаментная часть гражданских зданий должна проектироваться на основании тщательно проведенных комплексных топографических, инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий, а также исследований физико-механических свойств грунтов площадки строительства согласно рабочей программе в объеме, предусмотренном СНиП 1.02.07-87, СНиП 2.02.03-85, настоящим разделом указаний и другими документами, регламентирующими порядок и объем инженерных изысканий на оползнеопасных склонах.
2.2. Инженерные изыскания, проводимые для определения коэффициентов устойчивости склона и величин оползневого давления, должны выполняться с получением достоверных данных по геологическому строению и гидрогеологическим условиям оползнеопасного склона и прилегающих к нему участков, а также физико-механических свойств грунтов природного сложения и нарушенной структуры при естественной влажности и в условиях полного водонасыщения в рассматриваемый момент времени и с учетом их возможных изменений в будущем.
2.3. В комплекс инженерных изысканий, проводимых на оползнеопасных участках для обоснования проектных решений по фундаментной части гражданских зданий, должны входить:
топогеодезические изыскания, в результате выполнения которых должно быть создано высотно-плановое съемочное обоснование, получены топографические планы оползнеопасного участка в масштабе 1:1000 или 1:500, на основе которых должны быть вынесены в натуру все запроектированные разведочные выработки, точки геологических и геофизических опробований и точки стационарных наблюдательных станций;
инженерно-геологические изыскания, включающие инженерно-геологическую рекогносцировку, инженерно-геологическую съемку, инженерно-геологическую разведку, определение физико-механических свойств грунтов (включая их трещиностойкость), сейсмичность района и площадки строительства;
гидрогеологические изыскания, проводимые с целью получения данных о существующих и возможных в будущем уровнях подземных вод, гидравлических градиентах, коэффициентах фильтрации, агрессивности подземных вод, а также о направлении движения, режиме и скорости фильтрации подземных вод;
натурные испытания опор глубокого заложения, а также фрагментов и моделей фундаментов.
Примечание. Оползнеопасным считается участок, в пределах которого может произойти перемещение грунта оползневого массива.
2.4. В результате проведения инженерно-геологических изысканий на склонах с фиксированной поверхностью скольжения должен быть построен топографический план этой поверхности в масштабе, соответствующем масштабу топографического плана оползнеопасного участка.
При нескольких возможных фиксированных поверхностях скольжения тоже строятся их топографические планы.
2.5. Значения сдвиговых характеристик \phi и c, используемых при определении коэффициента устойчивости и величины оползневого давления, должны быть определены, как правило, по результатам натурных сдвиговых испытаний, проводимых в зоне контакта грунта оползня с подстилающей толщей, при грунтах природной влажности и при полном водонасыщении грунтов или по материалам топографической съемки оползших участков путем обратных расчетов.
2.6. Для глинистых грунтов должно быть определено лабораторным путем сцепление структурных и водно-коллоидных связей, или порог ползучести этих грунтов при сдвиге.
2.7. Глубину бурения скважин в нескальных грунтах следует назначать ниже проектной глубины пят опор глубокого заложения не менее чем на 5 м при вертикальной вдавливающей нагрузке на опору до 3000 кН и не менее чем на 10 м — при нагрузке на опору свыше 3000 кН.
При опирании или заделке опор глубокого заложения в скальные грунты глубина скважин должна быть не менее чем на 1 м ниже пят опор. При наличии в этих грунтах прослоек нескального грунта или других местных ослаблений количество и глубина скважин должны назначаться по программе изыскательных работ, исходя из особенностей инженерно-геологических условий строительной площадки.
3. КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ ФУНДАМЕНТНОЙ ЧАСТИ ГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИЙ НА ОПОЛЗНЕОПАСНЫХ СКЛОНАХ
3.1. Конструктивные решения удерживающих противооползневых фундаментов
3.1.1. Удерживающие противооползневые фундаменты (УПФ) должны включать в качестве основных конструкций, передающих нагрузку на основание, опоры глубокого заложения.
3.1.2. Опоры глубокого заложения должны прорезать оползневой массив, быть заглублены в устойчивый грунт и объединены в единую систему ростверком или конструкциями первого снизу этажа здания.
3.1.3. Фундаментная часть должна воспринимать нагрузку, передающуюся от здания, и обеспечивать возможность восприятия оползневого давления смещающихся или способных сместиться грунтовых масс за счет реактивного сопротивления устойчивого грунта по наружным поверхностям опор глубокого заложения, а также не допускать продавливания и переползания грунта оползневого массива через них.
3.1.4. В зависимости от характера сопряжения опор с ростверком или конструкциями первого снизу этажа здания их разделяют на жесткие — при защемлении опор с объединяющей их в единую систему конструкции и податливые — при шарнирном сопряжении опор с объединяющей их в единую систему конструкцией.
3.1.5. Сопряжения опор глубокого заложения с вышележащими конструкциями следует выбирать в зависимости от характера и величин действующих нагрузок, мощности оползневого массива, физико-механических характеристик устойчивого грунта, конструкций опор и количества их рядов в направлении действия оползневого давления.
Для уменьшения максимальных значений изгибающих моментов в опорах и их горизонтальных перемещений следует применять жесткое сопряжение их с вышележащими конструкциями.
Для уменьшения отрицательного воздействия на здания горизонтальных составляющих сейсмических сил при землетрясениях следует устраивать шарнирные сопряжения опор глубокого заложения с вышележащими конструкциями.
3.1.6. Количество опор глубокого заложения в фундаменте должно быть минимальным, исходя из возможности восприятия ими нагрузок и непродавливания между ними грунта оползневого массива.
3.1.7. Ростверк, объединяющий в единую систему опоры глубокого заложения, может быть выполнен в виде железобетонных монолитных перекрестных лент, сплошной шины, горизонтальной фермы, замкнутой рамы, наклонного балочного.
3.1.8. Конструкции первого снизу этажа здания, объединяющие в единую систему опоры глубокого заложения, могут быть выполнены в виде железобетонных пространственно-рамной системы, плитно-рамной системы, плоских рам, объединенных связями-распорками, перекрестных балок.
3.1.9. Пространственно-рамные системы выполняются в виде железобетонных монолитных верхнего и нижнего пояса и стоек, пространство между которыми заполняется сборными бетонными блоками стен подвала.
3.1.10. Плитно-рамная система выполняется в виде монолитных железобетонных плит верхнего и нижнего пояса и стоек, пространство между которыми заполняется сборными бетонными блоками стен подвала.
3.1.11. Плоские рамы выполняются в виде сборных железобетонных элементов, объединенных сверху и снизу сборными железобетонными связями-распорками, пространство между которыми заполняется блоками стен подвала.
3.1.12. Перекрестные балки выполняются в виде монолитных, сборных и сборно-монолитных железобетонных элементов.
3.1.13. Все элементы ростверка и железобетонных конструкций первого снизу этажа здания, объединяющие опоры глубокого заложения в единую систему, должны иметь жесткие узлы сопряжения между собой.
3.1.14. Вертикальную вдавливающую нагрузку к опорам глубокого заложения, имеющим шарнирное сопряжение с вышележащими конструкциями, следует при возможности прикладывать с эксцентриситетом, удаленным от геометрического центра опоры в противоположном направлении действия оползневого давления (это позволяет уменьшить максимальные значения изгибающих моментов в опорах).
Такой эксцентриситет может создаваться за счет выполнения в верхних частях опор глубокого заложения консолей, уменьшения сечения опор в месте их соединения с вышележащими конструкциями, смещения геометрических осей надростверковых конструкций относительно геометрических осей опор.
3.2. Конструктивные решения опор глубокого заложения удерживающих противооползневых фундаментов
3.2.1 Опоры глубокого заложения (ОГЗ) удерживающих противооползневых фундаментов следует, как правило, изготавливать:
с сосредоточенным армированием — максимально возможной концентрацией продольной рабочей арматуры в зонах наибольших сжимающих и растягивающих усилий поперечных сечений опор;
с неравномерным армированием по длине отводов опор — частично оборванными стержнями арматурных каркасов в соответствии с эпюрами действующих усилий и материалов.
3.2.2 Опоры глубокого заложения УПФ следует устраивать в виде:
буронабивных, буроопускных или винтовдавливаемых железобетонных свай (рис. 1);
секущихся буронабивных железобетонных свай, объединенных в единую конструкцию (рис. 2);
набивных железобетонных опор прямоугольного, таврового, двутаврового и коробчатого сечения (рис. 3);
железобетонных опускных колодцев.
Рис. 1. Поперечные сечения буронабивных, буроопускных и винтовдавливаемых ОГЗ
а — сосредоточенное несимметричное армирование; б — сосредоточенное симметричное армирование; в — сосредоточенное несимметричное армирование с преднапрягаемой арматурой; г — сосредоточенное несимметричное армирование и полость в растянутой зоне бетона
Рис. 2. Поперечные сечения ОГЗ из двух секущихся буронабивных свай
а — сосредоточенное несимметричное армирование; б — сосредоточенное несимметричное армирование с преднапрягаемой арматурой
Рис. 3. Поперечные сечения ОГЗ
а — прямоугольное с сосредоточенным армированием; б — то же, с преднапрягаемой арматурой; в — тавровое с сосредоточенным несимметричным армированием; г — то же, с преднапрягаемой арматурой; д — двутавровое с сосредоточенным несимметричным армированием; е — то же, с преднапрягаемой арматурой
Кроме того, опоры глубокого заложения УПФ следует при наличии возможности устраивать:
с наружными размерами сечений, увеличивающимися сверху вниз, при увеличивающихся сверху вниз значениях изгибающих моментов (рис. 4);
с наружными размерами сечений, вначале увеличивающимися, а затем уменьшающимися сверху вниз, при увеличивающихся вначале, а затем уменьшающихся сверху вниз значениях изгибающих моментов и устойчивом нескальном грунте (рис. 5);
с изменяющейся сверху вниз формой и площадью поперечных сечений при изменяющихся значениях изгибающих моментов так, как указано в предыдущих подпунктах (рис. 6).
Рис. 4. ОГЗ с увеличивающимися сверху вниз размерами поперечных сечений
а — буронабивные, буроопускные или винтовдавливаемые; б — прямоугольные; в — тавровые; 1 — ОГЗ; 2 — оползневой массив; 3 — поверхность скольжения; 4 — устойчивый грунт
Рис. 5. ОГЗ с увеличивающимися вначале, а затем уменьшающимися сверху вниз размерами поперечных сечений
а — буронабивные, буроопускные или винтовдавливаемые; б — прямоугольные; в — тавровые; 1 — 4 см. на рис. 4
Рис. 6. ОГЗ с изменяющейся сверху вниз площадью и формой поперечных сечений
а — из секущихся буронабивных свай; — прямоугольно-тавровая; в — буронабивная с разветвленным стволом в скальном грунте; г — из секущихся буронабивных свай, с двутавровым сечением в скальном грунте; 1 — 3 см. на рис. 4; 4, 5 — соответственно устойчивый нескальный и скальный грунт
3.2.3. Расстояние от края конструкции, которая объединяет ОГЗ в единую систему, до наружной поверхности опоры (с учетом ее допустимого возможного отклонения) должно быть не менее 50 мм, а глубина заделки опоры в ростверк — не менее 100 мм.
3.2.4. Длина заделки арматуры ОГЗ в конструкцию, которая объединяет их в единую систему, при жестком сопряжении определяется расчетом по СНиП 2.03.01-84 и должна составлять не менее 25 da max (da max — максимальный диаметр заделываемой продольной рабочей арматуры опоры), а при шарнирном сопряжении должна составлять от 150 до 250 мм.
3.2.5. При выборе типа и геометрии сечений, вида и процента армирования ОГЗ следует исходить из нагрузок, действующих на фундамент в условиях строительства и эксплуатации, конструкции вышележащей части здания, инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства, имеющегося оборудования и опыта строительства.
3.2.6. При назначении наружных размеров предпочтение следует отдавать ОГЗ с большими высотами поперечных сечений в местах действия максимальных изгибающих моментов в опорах.
3.2.7. В железобетонных ОГЗ следует применять бетон классов B12,5; B15 и B20, продольную ненапрягаемую арматуру из стали классов А-III, Ат-IIIс, Ат-IVс (в качестве исключения возможно применение и стали класса А-II), продольную напрягаемую арматуру из стали классов А-III, А-IIIв, Ат-IIIс, Ат-IVс, А-IV и А-V, поперечную и монтажную арматуру из стали класса А-I.
3.2.8. Защитный слой бетона для рабочей ненапрягаемой арматуры в монолитных железобетонных ОГЗ должен составлять не менее 50 мм, а в сборных — 30 мм.
Толщина защитного слоя бетона для рабочей напрягаемой, поперечной, распределительной и конструктивной арматуры должна назначаться в соответствии с требованиями СНиП 2.03.01-84.
3.2.9. Глубина заделки ОГЗ в устойчивом грунте определяется расчетом и должна составлять не менее 4 м при устойчивом нескальном и 2 м при устойчивом скальном грунтах.
3.3. Конструктивные решения поддерживающих противооползневых фундаментов
3.3.1. Поддерживающие противооползневые фундаменты (ППФ) можно устраивать в той части оползневого склона, где вертикальные силы создают удерживающие силы, большие, чем сдвигающие, по возможным поверхностям скольжения.
3.3.2. ППФ могут быть выполнены в виде: пространственно-рамного фундамента (ПРФ); плитно-рамного фундамента; перекрестных балок; наклонных балочных.
3.3.3. ПРФ выполняется в виде монолитных железобетонных верхнего и нижнего пояса и стоек, пространство между которыми заполняется сборными бетонными блоками стен подвала.
3.3.4. Плитно-рамный фундамент выполняется в виде монолитных железобетонных плит, верхнего и нижнего пояса и стоек, пространство между которыми заполняется сборными бетонными блоками стен подвала.
3.3.5. Перекрестно-балочный фундамент выполняется в виде горизонтальных монолитных, сборных и сборно-монолитных железобетонных элементов.
3.3.6. Наклонно-балочный фундамент выполняется в виде наклонных монолитных железобетонных элементов, ориентированных вдоль склона и объединяющих их в единую систему горизонтальных сборных или монолитных железобетонных элементов.
3.3.7. Все железобетонные элементы поддерживающих противооползневых фундаментов должны иметь жесткие узлы сопряжения между собой (исключение составляют места деформационных швов).
3.3.8. Поддерживающие противооползневые фундаменты могут иметь вертикальные или наклонные анкеры, закрепленные в устойчивом грунте с предварительным контролируемым натяжением.
3.3.9. Конструкция и расположение анкеров должны обеспечивать возможность их контролируемого натяжения в процессе строительства и эксплуатации здания.
4. РАСЧЕТ УДЕРЖИВАЮЩИХ ПРОТИВООПОЛЗНЕВЫХ ФУНДАМЕНТОВ
4.1. Основные положения расчета
4.1.1. Расчет удерживающих противооползневых фундаментов УПФ по предельным состояниям первой группы (по прочности и устойчивости) следует производить на действие расчетных нагрузок и воздействий. При этом следует использовать характеристики материалов и грунтов для предельных состояний первой группы.
4.1.2. Расчет по прочности железобетонных конструкций УПФ следует производить по СНиП 2.03.01-84, а буронабивных, буроопускных и винтовдавливаемых свай по «Рекомендациям по комплексным мерам защиты зданий и сооружений на оползнеопасных склонах» (разд. 6) /К.: НИИСК, 1989. — 296 с./.
4.1.3. Расчет УПФ по предельным состояниям второй группы (по моменту появления и ширине раскрытия трещин и деформациям) следует производить на действие нормативных нагрузок и воздействий. При этом следует использовать характеристики материалов и грунтов для предельных состояний второй группы.
Примечание. Расчет УПФ на действие нормативных нагрузок и воздействий может не производиться, если при усилиях от расчетных нагрузок и воздействий ширина раскрытия трещин и деформации в конструкциях окажутся меньше допустимых.
4.1.4. Расчет по определению момента появления трещин и ширине их раскрытия и жесткости буронабивных, буроопускных и винтовдавливаемых свай следует производить по «Рекомендациям по комплексным мерам защиты зданий и сооружений на оползнеопасных склонах» (разд. 6) /К.: НИИСК, 1989. — 296 с./, а остальных железобетонных конструкций по СНиП 2.03.01-84.
4.1.5 Расчет УПФ производится, исходя из следующих предпосылок:
железобетонные опоры глубокого заложения обладают переменной по их длине жесткостью, зависящей от размеров сечения, класса бетона по прочности, действующих усилий, продольного армирования и фактора времени;
грунт представляет собой упруго-пластичную среду, характеризуемую горизонтальным коэффициентом жесткости основания, увеличивающимся в начальном положении с глубиной от дневной поверхности грунта по линейному закону и зависящим от вида и характеристик грунта и горизонтальных перемещений опор на участках, на которые они разбиваются при расчете;
реактивные сопротивления грунта основания зависят от горизонтальных коэффициентов жесткости основания, поперечных сечений, горизонтальных перемещений опор и приложены по средине участков, на которые ОГЗ разбиты при расчете.
4.1.6 Усилия в опорах глубокого заложения и их деформации определяем по формулам:
y_{ij\tau} = y_{oj\tau} + \theta_{oj\tau}x_{ij} + M_{oj\tau}x_{ij}^{2}2B_{icj\tau} + Q_{oj\tau}x_{ij}^{3}6B_{icj\tau} + \sum_{i = 1}^{n} Q_{irj\tau}(x_{ij} - a_{irj})^{3}6B_{icj\tau} ; (1)
\theta_{ij\tau} = \theta_{oj\tau} + M_{oj\tau}x_{ij}B_{icj\tau} + Q_{oj\tau}x_{ij}^{2}2B_{icj\tau} + \sum_{i = 1}^{n} Q_{irj\tau}(x_{ij} - a_{irj})^{2}2B_{icj\tau} ; (2)
M_{ij\tau} = M_{oj\tau} + Q_{oj\tau}x_{ij} + \sum_{i = 1}^{n} Q_{irj\tau}(x_{ij} - a_{irj}) ; (3)
Q_{ij\tau} = Q_{oj\tau} + \sum_{i = 1}^{n} Q_{irj\tau} , (4)
где y_{ij\tau} , \theta_{ij\tau} , M_{ij\tau} , Q_{ij\tau} — соответственно горизонтальное перемещение, угол поворота, изгибающий момент и поперечная сила в рассматриваемой i-й точке опоры j-го ряда в момент времени \tau (рис. 7 - 10); y_{oj\tau} , \theta_{oj\tau} , M_{oj\tau} , Q_{oj\tau} — то же, в уровне поверхности грунта, создающего реактивное сопротивление; Bicj — средняя изгибная жесткость опоры от точки приложения сосредоточенного усилия или равнодействующей реактивного сопротивления грунта до рассматриваемой i-й точки опоры j-го ряда в момент времени \tau ; Q_{irj\tau} — равнодействующая реактивного сопротивления грунта на i-м участке опоры j-го ряда в момент времени \tau ; xij и airj — расстояние по вертикальной оси X от начала координат соответственно до точки, для которой определяется y_{ij\tau} , \theta_{ij\tau} и M_{ij\tau} , и точки приложения Q_{irj\tau} .
Рис. 7. Двухрядный УПФ при шарнирном сопряжении ОГЗ с вышележащими конструкциями
а — схема деформации; б — эпюра изгибающих моментов; в — эпюра поперечных сил; г — эпюра продольных сил
Рис. 8. Двухрядный УПФ при жестком сопряжении ОГЗ с вышележащими конструкциями
а — схема деформации; б — эпюра изгибающих моментов; в — эпюра поперечных сил; г — эпюра продольных сил
Рис. 9. Трехрядный УПФ при шарнирном сопряжении ОГЗ с вышележащими конструкциями
а — схема деформации; б — эпюра изгибающих моментов; в — эпюра поперечных сил; г — эпюра продольных сил
Рис. 10. Трехрядный УПФ при жестком сопряжении ОГЗ с вышележащими конструкциями
а — схема деформаций; б — эпюра изгибающих моментов; в — эпюра поперечных сил; г — эпюра продольных сил
Величину Q_{irj\tau} определяем в предположении поступательного перемещения i-го участка опоры j-го ряда вдоль оси Y по формуле
Q_{irj\tau} = l_{ij}b_{ipj}y_{icj\tau}K_{irj\tau} , (5)
где lij — длина i-го участка опоры j-го ряда; bipj — условная расчетная ширина на i-м участке опоры j-го ряда, принимаемая равной:
при dij <= 0,8 м — bipj = 1,5dij + 0,6 м;
при dij >= 0,8 м — bipj = dij + 10 м, но не более шага опор в ряду (dij — больший размер на i-м участке опоры j-го ряда в поперечном направлении действия горизонтальной нагрузки); y_{icj\tau} — горизонтальное перемещение по средине i-го участка опоры j-го ряда в момент времени \tau ; K_{irj\tau} — горизонтальный коэффициент жесткости основания по средине i-го участка опоры j-го ряда в момент времени \tau , подставляемый в первоначальный расчет в предположении того, что все y_{icj\tau} равны 1 см, и определяемый по приложению 1 к СНиП 2.02.03-85 при \gamma_{c} = 3,0 или результатам испытаний.
Величину B_{icj\tau} определяем по формуле
B_{icj\tau} = \sum_{i = 1}^{n} B_{ij\tau}l_{ij}l_{j} , (6)
где B_{ij\tau} — жесткость по средине i-го участка опоры j-го ряда в момент времени \tau ; lj — расстояние в опоре j-го ряда от точки приложения Q_{oj\tau} или Q_{irj\tau} до точки, для которой определяем y_{ij\tau} , или \theta_{ij\tau} .
Величины B_{ij\tau} , подставляемые в первоначальный расчет, определяем при моменте появления нормальных трещин на i-м участке опоры j-го ряда Mcrcij по формуле
B_{ij\tau} = M_{crcij}h_{oij}(\epsilon_{scrcij\tau} + \epsilon_{bcrcij\tau}) , (7)
где hoij — расстояние от центра тяжести наиболее растянутого (наименее сжатого) i-го арматурного стержня опоры j-го ряда до плоскости, перпендикулярной плоскости изгиба и проходящей через наиболее сжатое (наименее растянутое) волокно бетона опоры; \epsilon_{scrcij\tau} и \epsilon_{bcrcij\tau} — относительная деформация соответственно наиболее растянутого (наименее сжатого) арматурного стержня и наиболее сжатого (наименее растянутого) волокна бетона при моменте образования нормальных трещин на i-м участке опоры j-го ряда в момент времени \tau .
Величины K_{irj\tau} , подставляемые в следующие за первым расчеты, определяем по формуле
K_{irj\tau} = K_{irj\tau 1} \sqrt[1,8]{y_{i\text{с}j\tau,n - 1}} , (8)
где K_{irj\tau 1} — горизонтальный коэффициент жесткости основания по средине i-го участка опоры j-го ряда в момент времени \tau при y_{icj\tau} = 1\text{см} ; y_{i\text{с}j\tau,n - 1} — горизонтальное перемещение i-го участка опора j-го ряда в момент времени \tau , найденное при предыдущем расчете.
4.1.7 Расчет удерживающего противооползневого фундамента рекомендуется производить в такой последовательности:
определяются перемещения y_{icj\tau} в зависимости от начальных параметров, нагрузки и горизонтальных перемещений вышележащих участков, на которых действует реактивное сопротивление грунта;
составляются в зависимости от вида грунта, окружающего нижние части опор (нижние части опор те, в пределах которых действует боковое реактивное сопротивление грунта), системы уравнений, в которые должны входить уравнения о равенстве горизонтальных перемещений голов опор всех рядов;
находятся величины y_{icj\tau} и N_{ij\tau} ( N_{ij\tau} — продольное усилие на i-м участке опоры j-го ряда в момент времени \tau );
вычисляются величины Q_{ij\tau} и M_{ij\tau} ;
по найденным значениям M_{ij\tau} и N_{ij\tau} определяем новые значения жесткостей отдельных участков опор, а по найденным значениям y_{icj\tau} — величин K_{irj\tau} ;
подставляются найденные значения B_{ij\tau} и K_{irj\tau} , составляются и вновь решаются системы уравнений, находятся новые значения y_{icj\tau} , Q_{ij\tau} , M_{ij\tau} и N_{ij\tau} ;
расчет ведем до тех пор, пока не выполняется условие
\frac{M_{jmax,n} - M_{jmax,n - 1}}{M_{jmax,n}} \leq 0,05 , (9)
где Mj max,n и Mj max,n-1 — максимальный изгибающий момент в опоре j-го ряда, найденный соответственно при последнем и предшествующем ему расчете.
Вычисленную левую часть условия (9) настоящих указаний принимаем по абсолютной величине, т.е. независимо от полученного в ней знака.
4.1.8 Составляя системы уравнений, следует иметь в виду, что:
количество уравнений должно быть равно количеству неизвестных начальных параметров;
при направлении координатных осей x и y соответственно вертикально вниз и влево от геометрического центра головы первой со стороны бокового давления грунта опоры положительными будут направления горизонтальных перемещений, поперечных сил, давления и реактивного сопротивления грунта (реактивные сопротивления грунта на участках противоположны по знаку перемещениям этих участков), совпадающие с направлением оси y, углы поворота по часовой стрелке, изгибающие моменты против часовой стрелки, продольные растягивающие усилия;
начиная с поверхности грунта, создающего реактивное сопротивление, горизонтальные перемещения точек опор выражаются через начальные параметры, перемещения вышележащих точек (для первой точки опоры в пределах грунта, создающего реактивное сопротивление, только через начальные параметры), получая таким образом систему уравнений, в которую в качестве неизвестных будут входить только начальные параметры;
количество неизвестных начальных параметров будет равно 3n — 1, где n — число рядов опор в направлении действия оползневого давления;
если опора не соприкасается в пределах устойчивого грунта со скальным грунтом, то в уровне ее пяты изгибающий момент и поперечная сила равны нулю;
если опора опирается на скальный грунт, то в уровне ее пяты изгибающий момент и горизонтальное перемещение равны нулю;
если опора заделана в скалу, то в уровне поверхности скалы перемещение и угол поворота равны нулю.
4.1.9 Устойчивость удерживающего противооползневого фундамента можно считать обеспеченной при соблюдении условия
y_{oj\tau} \leq 5\text{см} . (10)
4.1.10. Продольные и поперечные деформации самих конструкций, объединяющих опоры глубокого заложения в единую систему, от возникающих в них усилий в расчетах не учитываются ввиду их малости, т.е. расчеты ведутся в предположении абсолютной жесткости этих конструкций.
4.2. Фундаменты, имеющие шарнирные сопряжения с опорами глубокого заложения
4.2.1. В удерживающих противооползневых фундаментах, у которых опоры глубокого заложения имеют шарнирные сопряжения с вышележащими конструкциями, объединяющими их в единую систему, неизвестными начальными параметрами будут: горизонтальные перемещения опор глубокого заложения в уровне поверхности грунта, создающего реактивное сопротивление y_{oj\tau} ; углы поворота ОГЗ в этом же уровне; горизонтальные усилия, приложенные к головам опор от конструкций, с которыми они имеют шарнирные сопряжения и которые объединяют их в единую систему Q_{pj\tau} .
4.2.2. Количество неизвестных Q_{pj\tau} будет на одно меньше, чем количество рядов опор в направлении действия оползневого давления: при двух рядах опор Q_{p2\tau} = - Q_{p1\tau} (здесь и в дальнейшем счет рядам ведем со стороны действия оползневого давления); при трех рядах опор Q_{p2\tau} + Q_{p3\tau} = - Q_{p1\tau} .
4.3. Фундаменты, имеющие жесткие сопряжения с опорами глубокого заложения
4.3.1. В удерживающих противооползневых фундаментах, у которых опоры глубокого заложения имеют жесткие сопряжения с вышележащими конструкциями, объединяющими их в единую систему, неизвестными начальными параметрами будут: горизонтальные перемещения y_{oj\tau} ; угол поворота конструкции, объединяющей опоры глубокого заложения в единую систему \theta_{p\tau} ; изгибающие моменты в опорах в местах их жесткого сопряжения M_{pj\tau} ; горизонтальные усилия Q_{pj\tau} ; вертикальные усилия в опорах в уровне поверхности грунта, создающего реактивное сопротивление N_{oj\tau} .
4.3.2. Количество неизвестных M_{pj\tau} будет на одно меньше, чем количество рядов опор в направлении действия оползневого давления: при двух рядах опор M_{p2\tau} = - M_{p1\tau} ; при трех рядах опор M_{p1\tau} и M_{p3\tau} , а M_{p2\tau} представляется в виде суммы моментов от оползневого давления и усилий N_{o1\tau} , N_{o3\tau} , M_{p1\tau} и M_{p3\tau} .
4.3.3. Количество неизвестных N_{oj\tau} будет на два меньше, чем количество опор в направлении действия горизонтальной нагрузки: при двух рядах опор N_{o1\tau} = - N_{o2\tau} и N_{o1\tau} = - 2M_{p1\tau}c_{12} , где c12 — расстояние между продольными осями опор первого и второго рядов; при трех рядах опор N_{o1\tau} = - N_{o3\tau} , а N_{o2\tau} = 0 .
5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТНОЙ ЧАСТИ ГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИЙ НА ОПОЛЗНЕОПАСНЫХ СКЛОНАХ
5.1. Проект фундаментной части разрабатывается после статического расчета и разработки всех конструкций и элементов здания на основе результатов инженерных изысканий и задания на проектирование.
5.2 Проект фундаментной части гражданского здания на оползнеопасном склоне должен содержать:
инженерные изыскания на площадке строительства — план участка до начала строительства и после его завершения, инженерно-геологические и гидрогеологические изыскания;
план фундаментов и вертикальные разрезы по нему с указанием грунтов основания, необходимых размеров, отметок;
чертежи всех типов опор глубокого заложения и объединяющей их в единую систему конструкции с указанием расчетных схем нагрузок для предельных состояний первой и второй групп в виде значений сосредоточенных и распределенных вертикальных и горизонтальных сил и изгибающих моментов с указанием вида и длительности их действия;
требования к материалам конструкций и их расходу;
проект организации строительства (ПОС), в котором должен быть указан порядок производства работ;
проект организованного отвода воды с территории объекта и оползнеопасного участка на период строительства и эксплуатации;
расчетно-пояснительную записку с технико-экономическим обоснованием выбора проектных решений (должна храниться в архиве проектной организации) и технологии производства работ (должна храниться в архиве строительной организации);
проект организации работ (ПОР) и проект производства работ (ППР).
5.3. Фундаментная часть должна обеспечивать возможность восприятия нагрузок всего оползневого давления с необходимым коэффициентом устойчивости запаса склона и нагрузок от вышележащих конструкций.
5.4 Рекомендуется следующий порядок проектирования фундаментной части гражданских зданий на оползнеопасных склонах:
по инженерным изысканиям и расчетам устойчивости склона и величины оползневого давления определяют пласт (пласты) устойчивого грунта, воспринимающего нагрузку;
выбирается тип здания и место его расположения на склоне;
определяют максимальное расстояние между опорами глубокого заложения из условия непродавливания грунта оползневого массива между ними;
определяют необходимое число опор глубокого заложения из условий восприятия грунтом основания вертикальных нагрузок и непродавливания грунта оползневого массива между ними;
определяются расчетные для предельных состояний первой и второй групп нагрузки, действующие на фундамент с учетом воды и сейсмичности;
назначают размеры, класс бетона и армирование опор глубокого заложения и тип их сопряжения с вышележащими конструкциями;
производят расчет фундаментной части по предельным состояниям первой и второй групп;
составляется расчетно-пояснительная записка;
разрабатывается проект фундаментов.
5.5. Удерживающие и поддерживающие противооползневые фундаменты следует рассчитывать на максимальное боковое давление грунта, которое может возникнуть во время строительства и эксплуатации здания.
5.6. В случае наличия или возможности попадания в грунт, окружающий фундамент, агрессивных вод следует предусматривать мероприятия в соответствии с требованиями СНиП 2.03.11-85.
5.7. В фундаментах зданий I и II классов ответственности следует предусматривать установку контрольно-измерительной аппаратуры и устройств.
5.8. Расчет железобетонных опор глубокого заложения по моменту появления и ширине раскрытия трещин можно не производить в случае отсутствия воздействия на них агрессивной среды.
5.9. Расчет заанкеренных поддерживающих противооползневых фундаментов следует производить с учетом смещения их голов вследствие упругих деформаций металлоконструкций и упруго-пластичных смещений их пят в устойчивом грунте.
5.10. Случайные (не поддающиеся учету) деформации анкеров за счет зазоров в узлах сочленения следует ликвидировать монтажным контролируемым усилием.
Деформации анкеров за счет реологических свойств устойчивого грунта следует при возможности ликвидировать дополнительным контролируемым усилием. В противном случае эти деформации должны быть учтены при расчетах.
5.11. Для металлоконструкций постоянных анкеров должна быть предусмотрена антикоррозийная защита.
Антикоррозийная защита также необходима для металлических прутков временных анкеров, диаметр которых составляет 8 мм и менее.
5.12. Антикоррозийная защита должна быть стойкой к веществам, растворенным в воде, бактериям, блуждающим токам, а также к механическим воздействиям, возникающим при транспортировке и установке анкера. Она должна быть достаточно эластичной, чтобы деформироваться с анкерной тягой в процессе натяжения и эксплуатации анкера.
СПИСОК ИНСТРУКТИВНО-НОРМАТИВНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ, НА КОТОРУЮ ДАНЫ ССЫЛКИ В НАСТОЯЩИХ УКАЗАНИЯХ
| СНиП 2.03.01-84 | Бетонные и железобетонные конструкции / Госстрой СССР. — М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985. — 79 с. |
| СНиП 1.02.07-87 | Инженерные изыскания для строительства / Госстрой СССР, ГУГК СССР. — М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988. — 104 с. |
| СНиП 1.02.03-85 Свайные фундаменты / Госстрой СССР. — М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. — 48 с. | |
| СНиП 2.03.11-85 | Защита строительных конструкций от коррозии. — М.: ЦИТП Госстроя СССР, — 1986. — 48 с. |
| СНиП II-7-81 | Нормы проектирования. Глава 7. Строительство в сейсмических районах. — М.: Стройиздат, 1982. — 48 с. |
| РСН 333-83 | Инструкция по проектированию освоения и инженерной защиты оползнеопасных территорий населенных пунктов и народнохозяйственных объектов Украинской ССР / Госстрой УССР. — К.: УкрНИИНТИ, 1983. — 20 с. |
| УДК 624.131.543 |
|---|