Взаимодействие между грунтом и конструкцией
G.1 Фундаменты мелкого заложения
G.1.1 Общие положения
(1) Взаимодействие между грунтом, фундаментом и надземной конструкцией должно быть учтено в расчетах. Распределение контактного давления на фундаменты и усилия в колоннах зависят от относительных осадок.
(2) В общем случае проблема может быть решена, если гарантировано, что перемещения и соответствующие реакции грунта и конструкции являются совместимыми.
(3) Хотя указанный выше общий метод является достаточным, существуют многие несовершенства вследствие влияния истории нагружения и ползучести. По этой причине выбираются различные уровни расчета, зависящие от степени идеализации механических моделей.
(4) Если надземная конструкция рассматривается как податливая, тогда передаваемые нагрузки не зависят от относительных осадок, потому что конструкция не имеет достаточной жесткости. В этом случае нагрузки не остаются больше неизвестными, и проблема ограничивается расчетом фундамента на деформирующемся грунте.
(5) Если надземная конструкция рассматривается как жесткая, тогда неизвестные нагрузки на фундаменты могут быть определены при условии, что осадки должны находиться на одном уровне. Должно быть подтверждено, что эта жесткость существует до того как предельное состояние будет достигнуто.
(6) Имеется еще одна упрощенная модель, в случае если фундаментная система может быть принята как жесткая или несущий грунт очень жесткий. В обоих случаях относительные осадки могут быть проигнорированы и изменения нагрузок, передаваемых на грунт, не требуется.
(7) Для оценки примерной жесткости конструктивной системы может быть сделано сравнение комбинированной жесткости фундамента, надземных рамных элементов и поперечных стен с жесткостью грунта. Эта относительная жесткость KR определяет, следует ли рассматривать фундамент или конструктивную систему как жесткую или как податливую. Следующая формула может быть применена для конструкций зданий:
KR = (EJ)s/(El3), (G.1)
где (EJ)s — приближенное значение жесткости при изгибе на единицу ширины рассматриваемой конструкции здания, определяемое суммированием жесткости при изгибе фундамента, каждого рамного элемента и каждой поперечной стены;
E — модуль деформации грунта;
l — длина фундамента.
Относительная жесткость более 0,5 указывает на жесткую конструктивную систему.
G.1.2 Уровни расчета
(1) Для целей проектирования допускаются следующие уровни расчета:
Уровень 0. При данном уровне может быть принято линейное распределение контактного давления.
Следующие предпосылки должны быть выполнены:
— контактное давление не превышает расчетных значений как для предельных состояний по эксплуатационной пригодности, так и для предельных состояний по несущей способности;
— в предельном состоянии по эксплуатационной пригодности на конструктивную систему не влияют осадки или ожидаемые относительные осадки незначительны;
— в предельном состоянии по несущей способности конструктивная система имеет достаточную способность к пластической деформации, так что различия в осадках не влияют на результат расчета.
Уровень 1. Может быть определено контактное давление с учетом относительной жесткости фундамента и грунта и оценены окончательные деформации при проверке их нахождения в допустимых пределах.
Следующие предпосылки должны быть выполнены:
— имеется достаточный опыт для того чтобы показать, что на эксплуатационную пригодность конструкции вряд ли повлияют деформации грунта;
— в предельном состоянии по несущей способности конструктивная система имеет достаточно пластичное поведение.
Уровень 2. При данном уровне расчета рассматривается влияние деформаций грунта на надземную конструкцию. Конструкция рассчитывается при вынужденной деформации фундаментов для того чтобы уточнить значения нагрузок, приложенных к фундаментам. Если получающиеся уточнения значительны (т. е. более |10| %), тогда должен быть применен уровень расчета 3.
Уровень 3. Это полностью интерактивная процедура, учитывающая конструкцию, фундаменты и грунт.
G.2 Свайные фундаменты
(1) Если свайный ростверк является жестким, линейное изменение осадок отдельных свай может быть принято как зависящее от поворота свайного ростверка. Если этот поворот равен нулю или может быть проигнорирован, может быть принята из условий равновесия равная осадка всех свай. Неизвестные нагрузки на сваи и осадки групп могут быть рассчитаны.
(2) Однако, при свайном поле возникает взаимодействие не только между отдельными сваями, но и между плитой и сваями, и простого подхода к решению данной проблемы нет.
(3) Реакция группы свай на горизонтальные нагрузки, как правило, зависит не только от боковой жесткости окружающего грунта и свай, но и от их осевой жесткости (например, боковая нагрузка на группу свай вызывает растяжение и сжатие в крайних сваях).
Приложение Н
(справочное)
Общие эффекты второго порядка в конструкциях