Расчет оснований на просадочных грунтах по деформациям

3.43(3.7). Расчет оснований, сложенных просадочными грунтами, про­изводится в соответствии с требованиями разд. 2.

При этом деформации основания определяются суммированием осадок и просадок. Осадки основания определяются без учета просадочных свойств грунтов исходя из деформационных характеристик грунтов природной или установившейся влажности, а просадки - в соответствии с требованиями пп. 3.2-3.9 (3.2-3.5).

3.44. При расчете по деформациям оснований, сложенных просадочными грунтами, наряду с осадкой грунта от нагрузки фундаментов должны учитываться следующие виды совместных деформаций от просадки грунтов:

абсолютная просадка отдельного фундамента ;

средняя просадка основания здания ;

относительная неравномерность просадок: двух соседних фунда­ментов (перекос), т.е. разность просадок отдельных точек фундаментов, отнесенная к расстоянию между ними;

крен при просадке фундамента или здания в целом , т.е. отношение разности просадок крайних точек фундамента к его ширине или длине;

относительный прогиб при просадке (отношение стрелы прогиба к длине изгибаемого участка сооружения).

При просадке грунтов от собственного веса дополнительно должны рассматриваться:

горизонтальные перемещения грунта в основании ;

наклон поверхности грунта в основании ;

кривизна поверхности грунта в основании .

Примечание. Приведенные величины деформаций оснований на просадочных грунтах допускается определять без учета совместной работы здания с основанием, и перераспределения нагрузок при неравномерных просадках грунта.

3.45. Просадки грунтов должны определяться расчетом, учитывающим тип грунтовых условий по п. 3.7 (3.6), вид возможного замачивания по п. 3.2(3.2), планировку территории по п. 3.9(3.5) и другие факторы.

На площадках с грунтовыми условиями I типа по просадочности определяются только просадки от совместного воздействия нагрузки фундаме­нтов и собственного веса грунта с учетом веса планировочной насыпи в пределах деформируемой зоны. На площадках с грунтовыми условиями II типа определяются просадки от совместного действия нагрузки фундаме­нтов и собственного веса грунта в пределах деформируемой зоны, а также просадки, возникающие в нижней части просадочной толщи от собственного веса грунта с учетом веса планировочной насыпи.

При расчете просадок от собственного веса грунта на площадках с гру­нтовыми условиями II типа по просадочности должны определяться:

максимальная величина просадки грунта при полном промачива­нии всей просадочной толщи вследствие замачивания сверху на площади шириной не менее величины просадочной толщи грунта или при подъеме уровня подземных вод;

величина просадки грунта при замачивании площади шириной менее величины просадочной толщи ()или установившемся значении влажности, если полное замачивание толщи невозможно.

3.46. Расчет оснований на просадочных грунтах по деформации произ­водится исходя из условия

(121)

где s - величина совместной деформации основания и здания или сооружения, определяемая расчетом по указаниям разд. 2 как для обычных непросадочных грунтов с деформационными характеристиками, соответствующими природной или установившейся влажности;

- величина деформации основания, вызванная просадкой грунта;

- предельно допустимая величина совместной деформации основа­ния и сооружения, устанавливаемая по указаниям пп. 2.248-2.256 (2.51-2.55).

За деформацию входящую в условие (121), может приниматься лю­бая из рассматриваемых деформация, приведенных в п. 3.44.

3.47. Просадка грунта основания, разность просадок и крены отдельных фундаментов должны рассматриваться с учетом неравномерного ув­лажнения просадочных грунтов вследствие распространения воды в стороны от источника замачивания при наиболее неблагоприятном располо­жении его по отношению к рассчитываемым фундаментам.

3.48(3.11). Требования расчета оснований по деформациям в грунтовых условиях I типа считаются удовлетворенными, если в пределах всей просадочной толщи сумма вертикальных напряжений от внешней нагрузки и от собственного веса грунта не превышает начального просадочного давления .

3.49. Расчет оснований на просадочных грунтах по деформациям производится в следующей последовательности:

в соответствии с требованиями разд. 2 определяется абсолютная величина средней или максимальной осадки фундаментов и ее неравномерность;

по аналогии с указанным выше вычисляются возможные величины аб­солютных, средних или максимальных просадок фундаментов и соответствующая их неравномерность;

определяются суммарные величины деформаций оснований (осадка и просадка);

устанавливаются предельно допустимые деформации основания для проектируемого здания или сооружения;

если суммарные величины деформаций не превышают допустимых для данного здания или сооружения, фундаменты проектируются на естес­твенном основании;

если суммарные величины деформаций основания превышают преде­льно допустимые значения, применяются мероприятия, указанные в п. 3.74(3.12) по снижению возможных величин просадок грунта, либо здания и сооружения рассчитываются на возможные неравномерные деформации основания.

3.50(12 прил. 2). Просадка грунтов основания при увеличении их влажности вследствие замачивания сверху больших площадей [см. пп. 3.2 (3.2) и 3.9(3.5)], а также замачивания снизу при подъеме уровня подземных вод определяется по формуле

(122(13 прил. 2))

где - относительная просадочность i-го слоя грунта, определяемая в соответствии с указаниями п. 3.51 (13 прил. 2);

-толщина i-го слоя;

- коэффициент, определяемый по указаниям п. 3.52 (14 прил. 2);

п - число слоев, на которое разбита зона просадки , принимаемая в соответствии с указаниями п. 3.56 (16 прил. 2).

3.51(13 прил. 2). Относительная просадочность грунта определяется на основе испытаний образцов грунта на сжатие без возможности бокового расширения по формуле

(123(14 прил. 2))

где - высота образца соответственно природной влажности и после его полного водонасыщения () при давлении р, равном вертикальному напряжению на рассматриваемой глубине от внешней нагруз­ки и собственного веса грунта - при определении просадки грунта в верхней зоне просадки; при определении просад­ки грунта в нижней зоне просадки также учитывается до­полнительная нагрузка от сил негативного трения;

- высота того же образца природной влажности при .

Относительная просадочность грунта при его неполном водонасыщении (определяется по формуле

(124(15 прил. 2))

где - влажность грунта;

- влажность, соответствующая полному водонасыщению грунта;

- начальная просадочная влажность п. 3.3 (3.3);

- относительная просадочность грунта при его полном водонасыще­нии, определяемая по формуле (123(14 прил. 2)).

Примечание. При начальной просадочной влажности меньше природной в формуле 124(15 прил. 2) вместо принимается .

Конечная влажность грунта после его замачивания определяется на основе экспериментальных исследований. При отсутствии таких материалов конечную влажность просадочного грунта допускается прини­мать:

при невозможности замачивания равной природной влажности , если или влажности на границе раскатывания , если ;

при замачивании через маловодопроницаемый экран из уплотненно­го лессового грунта равной 1,2;

в пределах зоны капиллярного водонасыщения значение - изменя­ющимся по линейному закону от до .

3.52(14 прил. 2). Коэффициент входящий в формулу (122(13 прил. 2)):

при м - принимается равным 1 для всех слоев грунта в пределах зоны просадки;

при м - вычисляется по формуле

(125(16 прил. 2))

где р - среднее давление под подошвой фундамента, кПа (кгс/см²);

- начальное просадочное давление грунта 1-го слоя, кПа (кгс/см²), определяемое в соответствии с указаниями п. 3.5(15 прил. 2);

- давление, равное 100 кПа (1 кгс/см²);

при 3 м<b<12 м - определяется по интерполяции между значениями , полученными при b=3 м и b==12 м.

3.53(15 прил. 2). За начальное просадочное давление принимается давление, соответствующее:

при лабораторных испытаниях грунтов в компрессионных приборах - давлению, при котором относительная просадочность равна ;

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.

3.54(16 прил. 2). Толщина зоны просадки принимается равной [рис. 42 (4 прил. 2)1:

- толщине верхней зоны просадочной толщи при определении просадки грунта от внешней нагрузки по п. 3.8(3.4), при этом ни­жняя граница указанной зоны соответствует глубине, где [рис. 42, а, б (4, а, б прил. 2)] или глубине, где значение минимально, если [рис. 42 (4 прил. 2) - толщине ни­жней зоны просадки при определении просадки грунта от собственного веса (пп. 3.8, 3.9(3.4, 3.5)), т.е. начиная с глубины , где или значение минимально, если и до нижней границы просадочной толщи.

3.55. При отсутствии величины начального просадочного давления су­ммирование по формуле (122) (13 прил. 2) производится до глубины, на которой относительная просадочность от давления равняется .

Рис. 42 (4 прил. 2). Схемы к расчету просадок основания

а - просадка грунта от собственного веса отсутствует (не превышает 5 см); возможна только просадка от внешней нагрузки в верхней зоне просадочной толщи (I тип грунтовых условий); б. в. г - возможна просадка от собственного веса в нижней зоне просадочной толщи начиная с глубины (II тип грунтовых условий); б - верхняя и нижняя зоны просадки не сливаются, имеется нейтральная зона ; в - верхняя и нижняя зоны просадки сливаются: г - просадка от внешней нагрузки отсутствует; 1 - вертикальные напряжения от собственного веса грунта ; 2—суммарные вертикальные напряжения от внешней нагрузки и со­бственного веса грунта ; 3 - изменение с глубиной начального просадочного давления ;

3.56. Для расчета просадки грунта от нагрузки фундамента просадочная толща разбивается на отдельные слои в соответствии с литологическим разрезом (рис. 43) и горизонтами определения . При этом толщи­на каждого слоя должна быть не более 2 м, изменение суммарного напря­жения в пределах каждого слоя не должно превышать 200 кПа (2 кгс/см²), а количество слоев должно быть не менее 2.

При расчете просадок оснований фундаментов по формуле (122) (13 прил. 2) учитываются только слои грунта, относительная просадочность которых при фактическом напряжении .В случае если относительная просадочность отдельных слоев грунта, входящих в деформируемую зону, ,они исключаются из расчета.

3.57. Среднее напряжение в середине каждого i-го слоя определяет­ся как сумма дополнительного давления от нагрузки фундамента и собственного веса грунта .Распределение дополнительного напряжения от нагрузки фундамента в толще просадочного грунта прини­мается по теории линейно деформируемого полупространства в соответс­твии с рекомендациями п. 2.213 (2 прил. 2).

3.58. .В целях упрощения расчетов просадок фундаментов для зданий и сооружений III класса допускается принимать: и>а равной влажности при , при и при и относительную просадочность при неполном водонасыщении определять по формуле

.

3.59. Просадка основания фундамента, разность просадок и крены отдельных фундаментов, находящихся в зоне проявления неравномерных просадок за счет распространения воды в стороны от источника замачива­ния, должны определяться с учетом ограниченного замачивания нижней зоны основания в пределах глубины (рис. 44), равной

(126)

где d - глубина заложения фундамента от планировочной отметки;

- деформируемая зона, определяемая в соответствий с требованиями п. 3.8 (3.4);

- глубина расположения источника замачивания от поверхности пла­нировки;

- расстояние от края источника замачивания до рассматриваемой то­чки:

- коэффициент, учитывающий возможное увеличение угла распрост­ранения воды в стороны вследствие слоистости грунтов основания;

- угол распространения воды в стороны от источника замачивания, принимаемый равным для лессовидных супесей и лессов 35°, а для лессовидных суглинков 50°.

Длина участка , на котором может проявляться неравномерная просадка грунта, определяется по формуле

(127)

3.60. Коэффициент mg для однородных толщ лессовых грунтов прини­мается равным 1, а для неоднородных - определяется в зависимости от ха­рактера напластования грунтов и соотношения коэффициентов фильтрации отдельных слоев грунта в пределах замоченной толщи и принимается для случаев, показанных на рис. 45: б)-; в)-; г)-; д)-.

3.61. Разность просадок основания под отдельными точками ленточного фундамента на участке длиной определяется по формуле

(128)

Разность просадок фундаментов в пределах расположения источника замачивания на ширине , (см. рис. 44), а также за пределами зоны распространения влажности принимается равной нулю.

3.62. Крен отдельно стоящего фундамента вследствие просадки грунта определяется отношением разности просадки краев фундамента Ф.1 или Ф-2, вычисляемой с учетом неравномерного распространения замачивания в основании фундамента в пределах глубин от до и от до (см. рис. 44), к ширине b подошвы фундамента в направлении крена.

Рис. 43. Расчетная схема распределения напряжений в