Законодательная база Российской Федерации

"ПРОЕКТИРОВАНИЕ И УСТРОЙСТВО ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ. СП 50-101-2004" (утв. Госстроем РФ)

5.1.1 Проектирование оснований включает обоснованный расчетом выбор:

- типа основания (естественное или искусственное);

- типа, конструкции, материала и размеров фундаментов (мелкого или глубокого заложения; ленточные, столбчатые, плитные и др.; железобетонные, бетонные, бутобетонные и др.);

- мероприятий, указанных в подразделе 5.8, применяемых при необходимости уменьшения влияния деформаций оснований на эксплуатационную пригодность сооружений.

5.1.2 Основания должны рассчитываться по двум группам предельных состояний: первой - по несущей способности и второй - по деформациям.

К первой группе предельных состояний относятся состояния, приводящие сооружение и основание к полной непригодности к эксплуатации (потеря устойчивости формы и положения; хрупкое, вязкое или иного характера разрушение; резонансные колебания; чрезмерные пластические деформации или деформации неустановившейся ползучести и т.п.).

Ко второй группе предельных состояний относятся состояния, затрудняющие нормальную эксплуатацию сооружения или снижающие его долговечность вследствие недопустимых перемещений (осадок, подъемов, прогибов, кренов, углов поворота, колебаний, трещин и т.п.).

Основания рассчитывают по деформациям во всех случаях, за исключением указанных в 5.5.52, а по несущей способности - в случаях, указанных в 5.1.3.

5.1.3 Расчет оснований по несущей способности должен производиться в случаях, если:

а) на основание передаются значительные горизонтальные нагрузки (подпорные стены, фундаменты распорных конструкций и т.п.), в том числе сейсмические;

б) сооружение расположено на откосе или вблизи откоса;

в) основание сложено дисперсными грунтами, указанными в 5.6.5;

г) основание сложено скальными грунтами.

Расчет оснований по несущей способности в случаях, перечисленных в подпунктах "а" и "б", допускается не производить, если конструктивными мероприятиями обеспечена невозможность смещения проектируемого фундамента.

Если проектом предусматривается возможность возведения сооружения непосредственно после устройства фундаментов до обратной засыпки грунтом пазух котлованов, следует производить проверку несущей способности основания, учитывая нагрузки, действующие в процессе строительства.

5.1.4 Сооружение и его основание должны рассматриваться в единстве, т.е. должно учитываться взаимодействие сооружения с основанием. Для совместного расчета сооружения и основания могут быть использованы аналитические, численные и другие методы.

5.1.5 Целью расчета оснований по предельным состояниям является выбор технического решения фундаментов, обеспечивающего невозможность достижения основанием предельных состояний, указанных в 5.1.2. При этом должны учитываться не только нагрузки от проектируемого сооружения, но также возможное неблагоприятное влияние внешней среды, приводящее к изменению физико-механических свойств грунтов (например, под влиянием поверхностных или подземных вод, климатических факторов, различного вила тепловых источников и т.д.). К изменению влажности особенно чувствительны просадочные, набухающие и засоленные грунты, к изменению температурного режима - набухающие и пучинистые грунты.

5.1.6 Расчетная схема системы "сооружение-основание" или "фундамент-основание" должна выбираться с учетом наиболее существенных факторов, определяющих напряженное состояние и деформации основания и конструкций сооружения (статической схемы сооружения, особенностей его возведения, характера грунтовых напластований, свойств грунтов основания, возможности их изменения в процессе строительства и эксплуатации сооружения и т.д.). Рекомендуется учитывать пространственную работу конструкций, геометрическую и физическую нелинейность, анизотропность, пластические и реологические свойства материалов и грунтов, развитие областей пластических деформаций под фундаментом.

Допускается использовать вероятностные методы расчета, учитывающие статистическую неоднородность оснований, случайную природу нагрузок, воздействий и свойств материалов конструкций.

5.1.7 Результаты инженерно-геологических изысканий, излагаемые и отчете, должны содержать сведения:

- о местоположении территории предполагаемого строительства, ее рельефе, климатических и сейсмических условиях и о ранее выполненных инженерных изысканиях;

- об инженерно-геологическом строении площадки строительства с описанием в стратиграфической последовательности напластований грунтов, формы залегания грунтовых образований, их размеров в плане и по глубине, возраста, происхождения и классификационных наименований грунтов и с указанием выделенных инженерно-геологических элементов (ГОСТ 20522);

- о гидрогеологических условиях площадки с указанием наличия и толщины водоносных горизонтов и режима подземных вод, отметок появившихся и установившихся уровней подземных вод, амплитуды их сезонных и многолетних колебаний, расходов воды, сведений о фильтрационных характеристиках грунтов, а также сведений о химическом составе подземных вод и их агрессивности по отношению к материалам подземных конструкций;

- о наличии специфических грунтов (см. раздел 6);

- о наблюдаемых неблагоприятных геологических и инженерно-геологических процессах (карст, оползни, суффозия, горные подработки, температурные аномалии и др.);

- о физико-механических характеристиках грунтов;

- о возможном изменении гидрогеологических условий и физико-механических свойств грунтов в процессе строительства и эксплуатации сооружения.

5.1.8 В состав физико-механических характеристик грунтов входят:

- плотность грунта и его частиц и влажность (ГОСТ 5180 и ГОСТ 30416);

- коэффициент пористости;

- гранулометрический состав для крупнообломочных грунтов и песков (ГОСТ 12536);

- влажность на границах пластичности и текучести, число пластичности и показатель текучести для глинистых грунтов (ГОСТ 5180);

- угол внутреннего трения, удельное сцепление и модуль деформации грунтов (ГОСТ 12248, ГОСТ 20276, ГОСТ 30416 и ГОСТ 30672);

- временное сопротивление при одноосном сжатии, показатели размягчаемости и растворимости для скальных грунтов (ГОСТ 12248).

Для специфических грунтов, особенности проектирования оснований которых изложены в разделе 6, и при проектировании подземных сооружений (раздел 9) дополнительно должны быть определены характеристики, указанные в этих разделах. По специальному заданию дополнительно могут быть определены и другие необходимые для расчетов характеристики грунтов (например, реологические).

В отчете необходимо указывать применяемые методы лабораторных и полевых определений характеристик грунтов и методы обработки результатов исследований.

5.1.9 К отчету прилагают: колонки грунтовых выработок и инженерно-геологические разрезы с указанием на последних мест отбора проб грунтов и пунктов их полевых испытаний, а также уровней подземных вод; таблицы и ведомости показателей физико-механических характеристик грунтов, их нормативных и расчетных значений; а также графики полевых испытаний грунтов.

5.2.1 Нагрузки и воздействия на основания, передаваемые фундаментами сооружений, должны устанавливаться расчетом, как правило, исходя из рассмотрения совместной работы сооружения и основания.

Учитываемые при этом нагрузки и воздействия на сооружение или отдельные его элементы, коэффициенты надежности по нагрузке, а также возможные сочетания нагрузок должны приниматься согласно требованиям СНиП 2.01.07.

Нагрузки на основание допускается определять без учета их перераспределения надфундаментной конструкцией при расчете:

а) оснований сооружений III уровня ответственности;

б) общей устойчивости массива грунта основания совместно с сооружением;

в) средних значений деформаций основания;

г) деформаций основания в стадии привязки типового проекта к местным грунтовым условиям.

5.2.2 Все расчеты оснований должны производиться на расчетные значения нагрузок, которые определяют как произведение нормативных нагрузок на коэффициент надежности по нагрузке _f устанавливаемый в зависимости от группы предельного состояния.

Коэффициент надежности по нагрузке _f принимают при расчете оснований:

- по первой группе предельных состояний (по несущей способности) - по СНиП 2.01.07;

- по второй группе предельных состояний (по деформациям) - равным единице.

5.2.3 Расчет оснований по деформациям должен производиться на основное сочетание нагрузок; по несущей способности - на основное сочетание, а при наличии особых нагрузок и воздействий - на основное и особое сочетания.

При этом нагрузки на перекрытия и снеговые нагрузки, которые согласно СНиП 2.01.07 могут относиться как к длительным, так и к кратковременным, при расчете оснований по несущей способности считают кратковременными, а при расчете по деформациям - длительными. Нагрузки от подвижного подъемно-транспортного оборудования в обоих случаях считают кратковременными.

5.2.4 В расчетах оснований необходимо учитывать нагрузки от складируемого материала и оборудования, размещаемых вблизи фундаментов.

5.2.5 Усилия в конструкциях, вызываемые климатическими температурными воздействиями, при расчете оснований по деформациям не должны учитываться, если расстояние между температурно-осадочными швами не превышает значений, указанных в строительных нормах и правилах по проектированию соответствующих конструкций.

5.3.1 Основными параметрами механических свойств грунтов, определяющими несущую способность оснований и их деформации, являются прочностные и деформационные характеристики грунтов (угол внутреннего трения , удельное сцепление с и модуль деформации дисперсных грунтов Е, предел прочности на одноосное сжатие скальных грунтов R_c). Допускается применять другие параметры, характеризующие взаимодействие фундаментов с грунтом основания и установленные опытным путем (удельные силы пучения при промерзании, коэффициенты жесткости основания и пр.).

Примечание - Далее, за исключением специально оговоренных случаев, под термином "характеристики грунтов" понимают не только механические, но и физические характеристики грунтов, а также упомянутые в настоящем пункте параметры.

5.3.2 Характеристики грунтов природного сложения, а также искусственного происхождения должны определяться, как правило, на основе их непосредственных испытаний в полевых или лабораторных условиях с учетом возможного изменения влажности грунтов в процессе строительства и эксплуатации сооружений, так как для неполностью водонасыщенных (S_r < 0,8) глинистых грунтов и пылеватых песков, а также специфических грунтов возможно снижение их прочностных и деформационных характеристик вследствие повышения влажности. Для определения прочностных характеристик и с грунтов, для которых прогнозируется повышение влажности, образцы грунтов предварительно насыщают водой до значений влажности, соответствующих прогнозу. При определении модуля деформации в полевых условиях допускается проводить испытания грунта при природной влажности с последующей корректировкой полученного значения модуля деформации на основе компрессионных испытаний.

5.3.3 Достоверными методами определения деформационных характеристик дисперсных грунтов являются полевые испытания статическими нагрузками в шурфах, дудках или котлованах с помощью плоских горизонтальных штампов площадью 2500-5000 см2, а также в скважинах или в массиве с помощью винтовой лопасти-штампа площадью 600 см2 (ГОСТ 20276).

5.3.4 Модули деформации Е песчаных и глинистых грунтов, не обладающих выраженной анизотропией их свойств в горизонтальном и вертикальном направлениях, могут быть определены по испытаниям радиальными и лопастными прессиометрами в скважинах или массиве (ГОСТ 20276).

Для сооружений I уровня ответственности значения Е по данным прессиометрических испытаний должны уточняться на основе их сопоставления с результатами параллельно проводимых испытаний того же грунта штампами (см. 5.3.3). Для зданий и сооружений II и III уровней ответственности допускается определять значения Е только по испытаниям грунтов прессиометрами, используя корректировочные коэффициенты по ГОСТ 20276.

5.3.5 Модули деформации Е песков и глинистых грунтов могут быть определены методом статического зондирования, а песков (кроме пылеватых водонасыщенных) - методом динамического зондирования (ГОСТ 19912).

Для сооружений I и II уровней ответственности значения Е по данным зондирования должны уточняться на основе их сопоставления с результатами параллельно проводимых испытаний того же грунта штампами (см. 5.3.3). Для зданий и сооружений III уровня ответственности допускается определять значения С только по результатам зондирования, используя таблицы, приведенные в СП 11-105 (ч. I), или региональные таблицы, приведенные в территориальных строительных нормах.

5.3.6 В лабораторных условиях модули деформации глинистых грунтов могут быть определены в компрессионных приборах и приборах трехосного сжатия (ГОСТ 12248).

Для сооружений I и II уровней ответственности значения Е по лабораторным данным должны уточняться на основе их сопоставления с результатами параллельно проводимых испытаний того же грунта штампами (см. 5.3.3). Для сооружений III уровня ответственности допускается определять значения Е только по результатам компрессии, корректируя их с помощью повышающих коэффициентов т_k, приведенных в таблице 5.1. Эти коэффициенты распространяются на четвертичные глинистые грунты с показателем текучести 0 < I_L 1, при этом значения модуля деформации по компрессионным испытаниям следует вычислять в интервале давлений 0,1-0,2 МПа.

Таблица 5.1

Примечание - Для промежуточных значений е коэффициент т_k определяют интерполяцией.

5.3.7 Прочностные характеристики дисперсных грунтов (угол внутреннего трения фи и удельное сцепление с) могут быть получены путем испытаний грунтов лабораторными методами на срез или трехосное сжатие (ГОСТ 12248), а в полевых условиях - испытаниями на срез целиков грунта в шурфах или котлованах (ГОСТ 20276).

5.3.8 Для водонасыщенных глинистых грунтов с показателем текучести I_L > 0,5, органоминеральных и органических грунтов, для которых подготовка целиков для полевых испытаний или отбор образцов для .лабораторных испытаний затруднительны, прочностные характеристики для расчета оснований из этих грунтов в нестабилизированном состоянии могут быть определены полевым методом вращательного среза в скважинах или в массиве (ГОСТ 20276).

5.3.9 Значения и с песков и глинистых грунтов для сооружений II и III уровней ответственности могут быть определены полевыми методами поступательного и кольцевого среза в скважинах (ГОСТ 20276). При этом для сооружений II уровня ответственности полученные значения фи и с должны уточняться на основе их сопоставления с результатами параллельно проводимых испытаний того же грунта методами, указанными в 5.3.7.

5.3.10 Значения фи и с песков и глинистых грунтов могут быть определены методом статического зондирования, а песков (кроме пылеватых водонасыщенных) - методом динамического зондирования (ГОСТ 19912).

Для сооружений I и II уровней ответственности полученные зондированием значения j и с должны уточняться на основе их сопоставления с результатами параллельно проводимых испытаний того же грунта методами, указанными в 5.3.7. В остальных случаях допускается определять значения фи и с только по данным зондирования, используя таблицы, указанные в 5.3.5.

5.3.11 Указанные в 5.3.5, 5.3.6 методы определения модуля деформации и в 5.3.9, 5.3.10 методы определения прочностных характеристик допускается при соответствующем обосновании применять без параллельного проведения испытаний методами, указанными в 5.3.3 и 5.3.7, для сооружений II уровня ответственности (технически несложные сооружения, сооружения, малочувствительные к деформациям основания, и др.).

5.3.12 Предел прочности на одноосное сжатие скальных грунтов определяют в соответствии с ГОСТ 12248.

5.3.13 Нормативные и расчетные значения характеристик грунтов устанавливают на основе статистической обработки результатов испытаний по методике, изложенной в ГОСТ 20522.

5.3.14 Все расчеты оснований должны выполняться с использованием расчетных значений характеристик грунтов X, определяемых по формуле

X = X_n/_g,

(5.1)

где Х_n - нормативное значение данной характеристики;

_g - коэффициент надежности по грунту.

Коэффициент надежности по грунту при вычислении расчетных значений прочностных характеристик (удельного сцепления с, угла внутреннего трения фи дисперсных грунтов и предела прочности на одноосное сжатие скальных грунтов R_c, а также плотности грунта ) устанавливают в зависимости от изменчивости этих характеристик, числа определений и значения доверительной вероятности (ГОСТ 20522).

Для прочих характеристик грунта допускается принимать _g равным 1.

Примечание - Расчетное значение удельного веса грунта определяют умножением расчетного значения плотности грунта на ускорение свободного падения.

5.3.15 Доверительную вероятность расчетных значений характеристик грунтов а принимают равной при расчетах оснований по первой группе предельных состояний 0,95, по второй группе - 0,85.

При соответствующем обосновании для сооружений I уровня ответственности допускается принимать большую доверительную вероятность расчетных значений характеристик грунтов, чем указано выше.

Примечания

1 Расчетные значения характеристик грунтов, соответствующие различным значениям доверительной вероятности, должны приводиться в отчетах по инженерно-геологическим изысканиям.

2 Расчетные значения характеристик грунтов с, и для расчетов по несущей способности обозначают с_I, _I и _I а по деформациям - с_II, _II и _II.

5.3.16 Число определений характеристик грунтов, необходимое для вычисления их нормативных и расчетных значений, должно устанавливаться в зависимости от степени неоднородности грунтов основания, требуемой точности вычисления характеристики и уровня ответственности сооружения и указываться в программе исследований. Следует учитывать, что увеличение числа определений характеристик грунтов приводит к повышению их расчетных значений и следовательно к более экономичным проектным решениям.

Число одноименных частных определений для каждого выделенного на площадке инженерно-геологического или расчетного грунтового элемента (ГОСТ 20522) должно быть не менее десяти для физических характеристик и не менее шести - для механических характеристик. При определении модуля деформации по результатам испытаний грунтов в полевых условиях штампом допускается ограничиваться результатами трех испытаний (или двух, если они отклоняются от среднего не более чем на 25%).

5.3.17 Для предварительных расчетов оснований сооружений I и II уровней ответственности, а также для окончательных расчетов оснований сооружений III уровня ответственности и опор воздушных линий электропередачи независимо от их уровня ответственности допускается определять нормативные и расчетные значения прочностных и деформационных характеристик грунтов по таблицам в зависимости от их физических характеристик. При соответствующем обосновании допускается использовать таблицы для окончательных расчетов сооружений II уровня ответственности (технически несложные сооружения, сооружения, малочувствительные к деформациям основания, и др.).

Примечания

1 Нормативные значения угла внутреннего трения _n, удельного сцепления с_n и модуля деформации Е допускается принимать по таблицам приложения Г. Расчетные значения характеристик в этом случае принимают при следующих значениях коэффициента надежности по грунту:

в расчетах оснований по деформациям	_g = 1;
в расчетах оснований по несущей способности:
для удельного сцепления	_g(c) = 1,5;
для угла внутреннего трения песчаных грунтов	_g() = 1,1;
то же, глинистых грунтов	_g() = 1,15.

2 Для отдельных районов допускается вместо таблиц приложения Г пользоваться региональными таблицами характеристик грунтов, специфических для этих районов, приведенными в территориальных строительных нормах.

5.4.1 При проектировании оснований, фундаментов и подземных сооружений необходимо учитывать гидрогеологические условия площадки и возможность их изменения в процессе строительства и эксплуатации сооружения, а именно:

- естественные сезонные и многолетние колебания уровня подземных вод;

- техногенные изменения уровня подземных вод и возможность образования верховодки;

- высоту зоны капиллярного поднятия в глинистых грунтах над уровнем подземных вод;

- степень агрессивности подземных вод по отношению к материалам подземных конструкций и коррозионную активность грунтов на основе данных инженерных изысканий с учетом технологических особенностей производства.

5.4.2 Для оценки воздействия сооружения на подземные воды необходимо выполнение прогноза изменения гидрогеологических условий как для стадии строительства, так и для стадии эксплуатации. При этом указанный прогноз должен проводиться как для застраиваемой, так и для прилегающей территорий.

5.4.3 Прогноз изменения гидрогеологических условий должен выполняться для сооружений I и II уровней ответственности с использованием метода математического моделирования геофильтрации с учетом изменений факторов, участвующих в формировании многолетнего режима подземных вод.

5.4.4 При выполнении прогноза изменений гидрогеологических условий должны быть выявлены режимообразующие факторы, которые следует подразделять на региональные и локальные.

Региональные факторы включают: подпор подземных вод от каналов, рек и других водоемов, от утечек промышленных предприятий с большим потреблением воды, полей фильтрации, от инфильтрации утечек из крупных коллекторов; образование воронок депрессии в результате работы водозаборов подземных вод, дренажей, систем осушения тоннелей метро, карьеров и пр.

Локальные факторы включают: подпор подземных вод от эффекта барража подземных сооружений (в том числе свайных полей), от инфильтрации утечек из водонесущих коммуникаций; образование воронок депрессии от действия различных видов дренажей при строительстве и эксплуатации сооружений.

5.4.5 Для получения достоверных прогнозных оценок изменений гидрогеологических условий при проектировании сооружений I и II уровней ответственности следует использовать режимные наблюдения за подземными водами (на застраиваемой и прилегающей территориях), а также выполнять комплекс опытно-фильтрационных работ по определению фильтрационных параметров водоносных горизонтов.

5.4.6 Оценку возможных естественных сезонных и многолетних колебаний уровня подземных вод производят на основе данных многолетних режимных наблюдений по государственной стационарной сети с использованием результатов краткосрочных наблюдений, в том числе разовых замеров уровня подземных вод, выполняемых при инженерных изысканиях на площадке строительства.

5.4.7 Для разработки проектов сооружений и производства земляных работ необходимы данные о среднем многолетнем положении уровня подземных вод и их максимальном и минимальном уровнях за период наблюдений, а также о продолжительности стояния паводковых (весенних и летне-осенних) уровней подземных вод.

5.4.8 По характеру подтопления следует выделять естественно подтопляемые территории (с глубинами залегания уровня подземных вод менее 3 м) и техногенно подтопляемые.

Основными факторами подтопления являются: при строительстве - изменение условий поверхностного стока при вертикальной планировке территории, длительный разрыв между выполнением земляных и строительных работ; при эксплуатации - инфильтрация утечек, уменьшение испарения под зданиями и покрытиями и т.д.

5.4.9 По характеру техногенного воздействия застраиваемые территории подразделяют на: неподтопляемые, потенциально подтопляемые и осушаемые.

Неподтопляемые территории - территории, на которых вследствие благоприятных природных условий (наличие проницаемых грунтов большой толщины, глубокое положение уровня подземных вод, дренированность территории) и благоприятных техногенных условий (отсутствие или незначительные утечки из коммуникаций, незначительный барражный эффект) не происходит заметного увеличения влажности грунтов основания и повышения уровня подземных вод.

Потенциально подтопляемые территории - территории, на которых вследствие неблагоприятных природных и техногенных условий в результате их строительного освоения или в период эксплуатации возможно повышение уровня подземных вод, вызывающее нарушение условий нормальной эксплуатации сооружений, что требует проведения защитных мероприятий и устройства дренажей.

Осушаемые территории - территории, на которых происходит понижение уровня подземных вод в результате действия водоотлива в период строительства и действия дренажей в период эксплуатации сооружения, что вызывает оседание земной поверхности и может явиться причиной деформаций сооружений.

5.4.10 Степень потенциальной подтопляемости территории определяют на основе прогноза изменения гидрогеологических условий с учетом инженерно-геологических условий площадки строительства и прилегающих территорий, конструктивных и технологических особенностей проектируемых и существующих сооружений, в том числе инженерных сетей.

5.4.11 Для сооружений I и II уровней ответственности при соответствующем обосновании выполняют количественный прогноз изменения уровня подземных вод с учетом техногенных факторов на основе специальных комплексных исследований, включающих не менее годового цикла стационарных наблюдений за режимом подземных вод. В случае необходимости для выполнения указанных исследований помимо изыскательских должны привлекаться в качестве соисполнителей специализированные организации.

5.4.12 При прогнозировании понижения уровня подземных вод следует учитывать возможность возникновения дополнительных осадок территории в зоне развития депрессионной воронки и возведенных на ней сооружений вследствие увеличения давления от собственного веса грунта. С учетом этого прогноза следует устанавливать режим водопонижения, рекомендовать сроки строительства и этапность освоения площади застройки, а также определять необходимость проведения защитных мероприятий, направленных на уменьшение зоны влияния строительного водопонижения и включающих как локальную защиту сооружений, так и защиту всей территории (устройство противофильтрационных завес и экранов, замораживание или инъекционное закрепление грунта и т.д.).

5.4.13 При подъеме уровня подземных вод следует учитывать возможность развития дополнительных осадок основания вследствие возможного ухудшения деформационных характеристик грунтов при их водонасыщении и изменения напряженного состояния сжимаемой толщи в результате гидростатического и гидродинамического взвешивания.

5.4.14 При строительстве подземных сооружений следует учитывать возможность возникновения барражного эффекта, который проявляется в подъеме уровня подземных вод перед преградой. Для количественной оценки барражного эффекта и обоснования защитных мер необходимо выполнять прогноз, используя методы математического моделирования.

5.4.15 Техногенное изменение уровня подземных вод на застраиваемой территории зависит от типа функционального использования территории: промышленные зоны, селитебные зоны с плотной, смешанной и низкоплотной застройкой, территории, занятые парками и лесами, и др.

Значение инфильтрационного питания грунтовой толщи W, мм/год, определяют по формуле

где m - степень закрытости территории непроницаемыми покрытиями (асфальт, крыши и т.д.);

W_ест - инфильтрационное питание, обусловленное естественным фоном инфильтрации, мм/год;

W_тех - инфильтрационное питание, обусловленное техногенными факторами, мм/год.

Инфильтрационное питание Wтех зависит от водопотребления по функциональным зонам.

Потери водопотребления, участвующие в формировании питания подземных вод, на территории селитебных районов составляют в среднем 3,6% суммарного водопотребления. Для промышленных зон эти потери зависят от характера производства и продолжительности эксплуатации и составляют от 4 до 6% расхода воды.

5.4.16 Для сооружений I и II уровней ответственности количественный прогноз изменений гидрогеологических условий территории устанавливают для выполнения следующих расчетов:

- расчета водопритоков в котлован;

- оценки устойчивости основания и откосов котлована, а также возможности проявления суффозионных процессов;

- обоснования необходимости устройства противофильтрационной завесы и ее глубины;

- оценки влияния дренажа на прилегающие территории с определением размеров депрессионной кривой;

- оценки барражного эффекта;

- расчета давления подземных вод на подошву фундамента;

- оценки водопритоков к дренажу и определение зоны его влияния;

- оценки высоты зоны капиллярного водонасыщения.

5.4.17 Возможность прорыва напорными водами вышележащего водоупорного глинистого слоя грунта, подстилаемого слоем грунта с напорными водами, проверяют по условию

_w H_0 _II h_0,

(5.3)

где _w - удельный вес воды, кН/м3;

Н_0 - высота напора воды, отсчитываемая от подошвы проверяемого водоупорного слоя до максимального уровня подземных вод, м;

_II - расчетное значение удельного веса грунта проверяемого слоя, кН/м3;

h_0 - расстояние от дна котлована до подошвы проверяемого слоя грунта, м.

Если условие не удовлетворяется, необходимо предусмотреть в проекте искусственное понижение напора водоносного слоя (откачка или устройство самоизливающихся скважин). Искусственное снижение напора подземных вод должно быть предусмотрено на срок, в течение которого сооружение приобретет достаточную массу и прочность, обеспечивающие восприятие нагрузки от напора подземных вод, но не ранее окончания работ по обратной засыпке грунта в пазухи котлована.

5.4.18 При проектировании фундаментов и подземных сооружений ниже пьезометрического уровня напорных подземных вод необходимо рассчитывать их давление и предусматривать мероприятия, предупреждающие их прорыв в котлованы, вспучивание дна котлована и всплытие сооружения.

При заложении фундаментов, а также подземных сооружений ниже пьезометрического уровня подземных вод следует учитывать следующие случаи:

- заглубление в грунт, подстилаемый водоносным слоем с напорными водами, когда возможен прорыв подземных вод в котлован, выпор грунтов основания, подъем полов и т.п.; в этом случае следует предусматривать мероприятия, снижающие напор (например, откачку воды из скважины), или увеличивать пригрузку на залегающий в основании грунт;

- заглубление в грунт водоносного слоя, когда возможны разрыхление грунтов, размывы, коррозия и другие повреждения фундаментов; в этом случае кроме снижения напора может предусматриваться также закрепление грунтов.

5.4.19 Если при прогнозируемом уровне подземных вод возможно ухудшение физико-механических свойств грунтов основания, развитие неблагоприятных геологических и инженерно-геологических процессов, нарушение условий нормальной эксплуатации подземных помещений и т.п., в проекте должны предусматриваться соответствующие защитные мероприятия, в частности:

- гидроизоляция подземных конструкций;

- мероприятия, ограничивающие подъем уровня подземных вод, исключающие утечки из водонесущих коммуникаций и т.п. (дренаж, противофильтрационные завесы, устройство специальных каналов для коммуникаций и т.д.);

- мероприятия, препятствующие механической или химической суффозии грунтов (шпунтовое ограждение, закрепление грунтов);

- устройство стационарной сети наблюдательных скважин для контроля развития процесса подтопления, своевременное устранение утечек из водонесущих коммуникаций и т.д.

Выбор одного или комплекса указанных мероприятий должен производиться на основе технико-экономического анализа с учетом прогнозируемого уровня подземных вод, конструктивных и технологических особенностей, уровня ответственности и расчетного срока эксплуатации проектируемого сооружения, надежности и стоимости водозащитных мероприятий и т.п.

В необходимых случаях на стадии строительства и эксплуатации сооружения следует осуществлять гидрогеологический мониторинг для контроля возможного процесса подтопления или осушения, своевременного предотвращения утечек из водонесущих коммуникаций, прекращения или уменьшения объема откачек и т.д.

5.4.20 Если подземные воды или промышленные стоки агрессивны по отношению к материалам заглубленных конструкций или могут повысить коррозийную активность грунтов, должны предусматриваться антикоррозионные мероприятия в соответствии с требованиями СНиП 2.03.11.

5.5.8 При расчете деформаций основания с использованием расчетной схемы, указанной в 5.5.7, среднее давление под подошвой фундамента р не должно превышать расчетное сопротивление грунта основания R, определяемое по формуле

(5.5)

где _с1 и _с2 - коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице 5.2;

k - коэффициент, принимаемый равным единице, если прочностные характеристики грунта (j и с) определены непосредственными испытаниями, и k = 1,1, если они приняты по таблицам приложения Г;

М_, М_q, М_с - коэффициенты, принимаемые по таблице 5.3;

k_z - коэффициент, принимаемый равным единице при b < 10 м; k_z = z_0/b + 0,2 при b 10 м (здесь z_0 = 8 м);

b - ширина подошвы фундамента, м (при бетонной или щебеночной подготовке толщиной h_n допускается увеличивать b на 2h_n);

_II - осредненное (см. 5.5.11) расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м3;

'_II - то же, для грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/м3;

с_II - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента (см. 5.5.11), кПа;

d_1 - глубина заложения фундаментов, м, бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле (5.6). При плитных фундаментах за d_1принимают наименьшее расстояние от подошвы плиты до уровня планировки;

d_b - глубина подвала, расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом глубиной свыше 2 м принимают равным 2 м);

(5.6)

здесь h_s - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;

h_cf - толщина конструкции пола подвала, м;

g_cf - расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м3;

При бетонной или щебеночной подготовке толщиной h_n допускается увеличивать d_1 на h_n.

Примечания

1 Формулу (5.5) допускается применять при любой форме фундаментов в плане. Если подошва фундамента имеет форму круга или правильного многоугольника площадью А, значение b принимают равным .

2 Расчетные значения удельного веса грунтов и материала пола подвала, входящие в формулу (5.5), допускается принимать равными их нормативным значениям.

3 Расчетное сопротивление грунта при соответствующем обосновании может быть увеличено, если конструкция фундамента улучшает условия его совместной работы с основанием, например, фундаменты прерывистые, щелевые, с промежуточной подготовкой и др.

4 Для фундаментных плит с угловыми вырезами расчетное сопротивление грунта основания допускается увеличивать, применяя коэффициент k_d по таблице 5.4.

5 Если d_1 > d (d - глубина заложения фундамента от уровня планировки), в формуле (5.5) принимают d_1 = d и d_b = 0.

Таблица 5.2

Грунты	Коэффициент _с1	Коэффициент _с2 для сооружений с жесткой конструктивной схемой при отношении длины сооружения или его отсека к высоте L/H, равном
		4 и более	1,5 и менее
Крупнообломочные с песчаным заполнителем и пески, кроме мелких и пылеватых	1,4	1,2	1,4
Пески мелкие	1,3	1,1	1,3
Пески пылеватые:
маловлажные и влажные	1,25	1,0	1,2
насыщенные водой	1,1	1,0	1,2
Глинистые, а также крупнообломочные с глинистым заполнителем с показателем текучести грунта или заполнителя I_L 0,25	1,25	1,0	1,1
То же, при 0,25 < I_L 0,5	1,2	1,0	1,1
То же, при I_L > 0,5	1,0	1,0	1,0

Примечания

1 К сооружениям с жесткой конструктивной схемой относят сооружения, конструкции которых специально приспособлены к восприятию усилий от деформации оснований, в том числе за счет мероприятий, указанных в подразделе 5.8.

2 Для зданий с гибкой конструктивной схемой значение коэффициента _с2 принимают равным единице.

3 При промежуточных значениях L/H коэффициент _с2 определяют интерполяцией.

4 Для рыхлых песков _с1 и _с2 принимают равными единице.

Таблица 5.3

Угол внутреннего трения _II, град.	Коэффициенты			Угол внутреннего трения _II, град.	Коэффициенты
	M_	M_q	M_c		M_	M_q	M_c
0	0	1,00	3,14	23	0,69	3,65	6,24
1	0,01	1,06	3,23	24	0,72	3,87	6,45
2	0,03	1,12	3,32	25	0,78	4,11	6,67
3	0,04	1,18	3,41	26	0,84	4,37	6,90
4	0,06	1,25	3,51	27	0,91	4,64	7,14
5	0,08	1,32	3,61	28	0,98	4,93	7,40
6	0,10	1,39	3,71	29	1,06	5,25	7,67
7	0,12	1,47	3,82	30	1,15	5,59	7,95
8	0,14	1,55	3,93	31	1,24	5,95	8,24
9	0,16	1,64	4,05	32	1,34	6,34	8,55
10	0,18	1,73	4,17	33	1,44	6,76	8,88
11	0,21	1,83	4,29	34	1,55	7,22	9,22
12	0,23	1,94	4,42	35	1,68	7,71	9,58
13	0,26	2,05	4,55	36	1,81	8,24	9,97
14	0,29	2,17	4,69	37	1,95	8,81	10,37
15	0,32	2,30	4,84	38	2,11	9,44	10,80
16	0,36	2,43	4,99	39	2,28	10,11	11,25
17	0,39	2,57	5,15	40	2,46	10,85	11,73
18	0,43	2,73	5,31	41	2,66	11,64	12,24
19	0,47	2,89	5,48	42	2,88	12,51	12,79
20	0,51	3,06	5,66	43	3,12	13,46	13,37
21	0,56	3,24	5,84	44	3,38	14,50	13,98
22	0,61	3,44	6,04	45	3,66	15,64	14,64

5.5.9 Определение расчетного сопротивления оснований R, сложенных рыхлыми песками, должно выполняться на основе специальных исследований. Значение R, найденное для рыхлых песков по формуле (5.5) при _с1 = 1 и _с2 = 1 или по указаниям 5.5.13, должно уточняться по результатам испытаний штампа (не менее трех). Размеры и форма штампа должны быть близкими к форме и размерам проектируемого фундамента, но не менее 0,5 м2.

5.5.10 Значение R вычисляют на глубине заложения фундамента, определяемой от уровня планировки срезкой или подсыпкой; в последнем случае в проекте должно быть оговорено требование об устройстве насыпи до приложения полной нагрузки на фундаменты.

Допускается принимать глубину заложения фундамента от пола подвала менее 0,5 м, если удовлетворяется расчет по несущей способности.

5.5.11 Расчетные значения _II, с_II, и _II определяют при доверительной вероятности , принимаемой для расчетов по II предельному состоянию равной 0,85. Указанные характеристики находят для слоя грунта толщиной z ниже подошвы фундамента: z = b/2 при b < 10 м и z = z_1 + 0,1b при b 10 м (здесь z_1 = 4 м).

Если толща грунтов, расположенных ниже подошвы фундаментов или выше ее, неоднородна по глубине, то принимают средневзвешенные значения ее характеристик.

5.5.12 При назначении коэффициента условий работы _с2 в формуле (5.5) следует иметь в виду, что к числу зданий и сооружений с жесткой конструктивной схемой относятся:

- здания панельные, блочные и кирпичные, в которых междуэтажные перекрытия опираются по всему контуру на поперечные и продольные стены или только на поперечные несущие стены при малом их шаге;

- сооружения типа башен, силосных корпусов, дымовых труб, домен и др.

5.5.13 Предварительные размеры фундаментов назначают по конструктивным соображениям или исходя из табличных значений расчетного сопротивления грунтов основания R_0 в соответствии с приложением Д. Значениями R_0 допускается также пользоваться для окончательного назначения размеров фундаментов сооружений III уровня ответственности, если основание сложено горизонтальными (уклон не более 0,1), выдержанными по толщине слоями грунта, сжимаемость которых не изменяется и пределах глубины, равной двойной ширине наибольшего фундамента, считая от его подошвы.

5.5.14 Расчетное сопротивление R основания, сложенного крупнообломочными грунтами, вычисляют по формуле (5.5) на основе результатов непосредственных определений прочностных характеристик грунтов.

Если содержание заполнителя превышает 40%, значение R для крупнообломочных грунтов допускается определять по характеристикам заполнителя.

5.5.15 Расчетное сопротивление грунтов основания R в случае их уплотнения или устройства грунтовых подушек должно определяться исходя из задаваемых проектом расчетных значений физико-механических характеристик уплотненных грунтов.

5.5.16 Для ленточных фундаментов, когда ширина типовых сборных железобетонных плит совпадает с шириной, полученной по расчету, могут быть применены плиты с угловыми вырезами.

5.5.17 Ленточные фундаменты могут проектироваться с прерывистой укладкой плит (прерывистые фундаменты).

Расчетное сопротивление грунтов основания R для прерывистых фундаментов определяют как для ленточных фундаментов по указаниям 5.5.8-5.5.11 с повышением значения R коэффициентом k_d, принимаемым по таблице 5.4.

Таблица 5.4

Вид фундаментных плит	Коэффициент k_d для грунтов
	пески (кроме рыхлых) при коэффициенте пористости е
	е 0,5	е = 0,6	е 0,7
	глинистые при показателе текучести I_L
	I_L 0	I_L = 0,25	I_L 0,5
Прямоугольные	1,3	1,15	1,0
С угловыми вырезами	1,3	1,15	1,15

Примечания

1 При промежуточных значениях е и I_L коэффициент k_d определяют интерполяцией.

2 Для плит с угловыми вырезами коэффициент k_d учитывает повышение R в соответствии с примечанием 4 к 5.5.8.

5.5.18 Прерывистые фундаменты с повышением расчетного сопротивления основания не рекомендуются:

- в грунтовых условиях I типа по просадочности при отсутствии поверхностного уплотнения грунта в пределах деформируемой зоны;

- при сейсмичности 7 баллов и более.

5.5.19 При устройстве прерывистых фундаментов также могут применяться плиты с угловыми вырезами за исключением следующих случаев:

- при залегании под подошвой фундаментов рыхлых песков;

- при сейсмичности района 7 баллов и более (в этом случае можно применять плиты с угловыми вырезами, укладывая их в виде непрерывной ленты);

- при неравномерном напластовании грунтов в пределах сооружения;

- при залегании ниже подошвы фундаментов глинистых грунтов с показателем текучести I_L > 0,5.

5.5.20 При совпадении ширины типовой сборной железобетонной плиты с шириной фундамента, полученной по расчету, плиты прямоугольной формы и с угловыми вырезами укладывают в виде непрерывной ленты. В этом случае расчетное сопротивление грунта основания R, вычисленное по формуле (5.5), может быть повышено в соответствии с рекомендациями 5.5.24.

При несовпадении ширины фундамента, полученной по расчету, с шириной типовой сборной плиты, проектируют прерывистые фундаменты. Для прерывистых фундаментов, проектируемых с повышением расчетного сопротивления основания, вычисленного по формуле (5.5), коэффициент повышения не должен быть больше значений, приведенных в таблице 5.4, а для плит прямоугольной формы, кроме того, не должен быть больше коэффициента k'_d приведенного в таблице 5.5.

Таблица 5.5

5.5.21 Для фундаментов с промежуточной подготовкой переменной жесткости расчетное сопротивление грунта основания под бетонной частью определяют по формуле (5.5). При этом расчетное сопротивление грунта основания под бетонной частью фундамента принимают не менее 2R.

5.5.22 Расчет осадки ленточных с угловыми вырезами и прерывистых фундаментов производят как расчет сплошного ленточного фундамента на среднее давление, отнесенное к общей площади фундамента, включая промежутки между плитами и угловые вырезы.

5.5.23 При увеличении нагрузок на основание существующих сооружений (например, при реконструкции) расчетное сопротивление грунтов основания должно приниматься в соответствии с данными об их физико-механических свойствах с учетом типа и состояния фундаментов и надфундаментных конструкций сооружения, продолжительностью его эксплуатации, ожидаемых дополнительных осадок при увеличении нагрузок на фундаменты и их влияния на примыкающие сооружения (см. подраздел 5.7).

5.5.24 Расчетное сопротивление грунта основания R, вычисленное по формуле (5.5), может быть повышено в зависимости от соотношения расчетной осадки основания s (при давлении р, равном R) и предельной осадки s_u (5.5.46-5.5.50).

Рекомендуется принимать следующие значения повышенного расчетного сопротивления R_n:

а) при s 0,4s_u R_n = 1,2R;

б) при s 0,7s_u R_n = R;

в) при 0,7s_u > s > 0,4s_u R_n определяют интерполяцией.

При соответствующем обосновании допускается при s 0,4s_u принимать R_n = 1,3R.

Указанное повышение давления не должно вызывать деформации основания свыше 80% предельных и превышать значение давления из условия расчета основания по несущей способности в соответствии с требованиями подраздела 5.6.

5.5.25 При наличии в пределах сжимаемой толщи основания на глубине z от подошвы фундамента слоя грунта меньшей прочности, чем прочность грунта вышележащих слоев, размеры фундамента должны назначаться такими, чтобы для суммарного напряжения a_z обеспечивалось условие

_z = (_zp - _z) + _zg R_z,

(5.7)

где _zp, _z и _zg- вертикальные напряжения в грунте на глубине z от подошвы фундамента (см. 5.5.31), кПа;

R_z - расчетное сопротивление грунта пониженной прочности, кПа, на глубине z, вычисленное по формуле (5.5) для условного фундамента шириной b_z, м, равной:

(5.8)

где A_z = N/ _zp; a = (l - b/2),

здесь N - вертикальная нагрузка на основание от фундамента;

l и b - соответственно длина и ширина фундамента.

5.5.26 Давление на грунт у края подошвы внецентренно нагруженного фундамента (вычисленное в предположении линейного распределения давления под подошвой фундамента при нагрузках, принимаемых для расчета оснований по деформациям), как правило, должно определяться с учетом заглубления фундамента в грунт и жесткости надфундаментных конструкций. Краевое давление при действии изгибающего момента вдоль каждой оси фундамента не должно превышать 1,2R и в угловой точке - 1,5R (здесь R - расчетное сопротивление грунта основания, определяемое в соответствии с требованиями 5.5.8-5.5.25).

5.5.27 При расчете внецентренно нагруженных фундаментов эпюры давлений могут быть трапециевидные и треугольные, в том числе укороченной длины, обозначающие краевой отрыв подошвы фундамента от грунта при относительном эксцентриситете равнодействующей е более l/6 (рисунок 5.1).

а-г - при отсутствии нагрузок на полы; д-з - при сплошной равномерно распределенной нагрузке интенсивностью q; a и д - при центральной нагрузке; б и е - при эксцентриситете нагрузки е < l/6; в и ж - при е = l/6; г и з - при е > l/6 (с частичным отрывом фундамента от грунта)

Рисунок 5.1 - Эпюры давлений по подошве фундаментов при центральной и внецентренной нагрузках

Для фундаментов колонн зданий, оборудованных мостовыми кранами грузоподъемностью 75 т и выше, а также для фундаментов колонн открытых крановых эстакад при кранах грузоподъемностью свыше 15 т, для сооружений башенного типа (труб, домен и других), а также для всех видов сооружений при расчетном сопротивлении грунта основания R < 150 кПа размеры фундаментов рекомендуется назначать такими, чтобы эпюра давлений была трапециевидной, с отношением краевых давлений p_min/p_max > 0,25.

В остальных случаях для фундаментов зданий с мостовыми кранами допускается треугольная эпюра с относительным эксцентриситетом равнодействующей е, равным l/6.

Для фундаментов бескрановых зданий с подвесным транспортным оборудованием допускается треугольная эпюра давлений с нулевой ординатой на расстоянии не более 1/4 длины подошвы фундамента, что соответствует относительному эксцентриситету равнодействующей е не более l/4.

Требования, ограничивающие допустимый эксцентриситет, относятся к любым основным сочетаниям нагрузок.

Примечание - При значительных моментных нагрузках с целью уменьшения краевых давлений рекомендуется применение фундаментов с анкерами.

5.5.28 Краевые давления р, кПа, определяют по формулам:

при относительном эксцентриситете е/l < 1/6

p = N/A + _mt d ± M/W;

(5.9)

при относительном эксцентриситете е/l > 1/6

р = 2(N + _mt dlb)/(3bC_0),

(5.10)

где N - сумма вертикальных нагрузок, действующих на основание, кроме веса фундамента и грунта на его обрезах, и определяемых для случая расчета основания по деформациям, кН;

А - площадь подошвы фундамента, м2;

_mt- средневзвешенное значение удельных весов тела фундамента, грунта и пола, расположенных над подошвой фундамента; принимают равным 20 кН/м3;

d - глубина заложения фундамента, м;

М - момент от равнодействующей всех нагрузок, действующих по подошве фундамента, найденных с учетом заглубления фундамента в грунте и перераспределяющего влияния верхних конструкций или без этого учета, кН·м;

W - момент сопротивления площади подошвы фундамента, м3;

С_0 - расстояние от точки приложения равнодействующей до края фундамента по его оси, м, определяемое по формуле

С_0 = l/2 - M/(N+ _mt dlb);

(5.11)

е - эксцентриситет нагрузки по подошве фундамента, м, определяемый по формуле

e = M/(N + _mt dlb).

(5.12)

5.5.29 При наличии моментов М_х и М_y действующих в двух направлениях, параллельных осям х и у прямоугольного фундамента, наибольшее давление в угловой точке р_max, кПа, определяют по формуле

p_max= N/A + _mt d + М_х/W_x + М_y/W_y,

(5.13)

где N, A, _mt, W - то же, что и в формуле (5.9).

5.5.30 При наличии на полах сплошной равномерно распределенной нагрузки интенсивностью q краевые и средние эпюры давления по подошве следует увеличивать на нагрузку q (см. рисунок 5.1).

Нагрузку на полы промышленных зданий q допускается принимать равной 20 кПа, если в технологическом задании на проектирование не указывается большее значение этой нагрузки.

5.6.1 Целью расчета оснований по несущей способности является обеспечение прочности и устойчивости оснований, а также недопущение сдвига фундамента по подошве и его опрокидывания. Принимаемая в расчете схема разрушения основания (при достижении им предельного состояния) должна быть как статически, так и кинематически возможна для данного воздействия и конструкции фундамента или сооружения.

5.6.2 Расчет оснований по несущей способности производят исходя из условия

(5.25)

где F - расчетная нагрузка на основание, кН, определяемая в соответствии с подразделом 5.2;

F_u - сила предельного сопротивления основания, кН;

_gс - коэффициент условий работы, принимаемый:

_n - коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый равным 1,2; 1,15 и 1,10 соответственно для сооружений I, II и III уровней ответственности.

Примечание - В случае неоднородных грунтов средневзвешенное значение _с принимают в пределах толщины b_1 + 0,1b (но не более 0,5b) под подошвой фундамента, где b - сторона фундамента, м, в направлении которой предполагается потеря устойчивости, а b_1 = 4 м.

5.6.3 Вертикальную составляющую силу предельного сопротивления основания N_u, кН, сложенного скальными грунтами, независимо от глубины заложения фундамента вычисляют по формуле

где R_c - расчетное значение предела прочности на одноосное сжатие скального грунта, кПа;

b' и l' - соответственно приведенные ширина и длина фундамента, м, вычисляемые по формулам:

здесь е_b и е_l - соответственно эксцентриситеты приложения равнодействующей нагрузок в направлении поперечной и продольной осей фундамента, м.

5.6.4 Сила предельного сопротивления основания, сложенного дисперсными грунтами в стабилизированном состоянии, должна определяться исходя из условия, что соотношение между нормальными и касательными напряжениями по всем поверхностям скольжения, соответствующее предельному состоянию основания, подчиняется зависимости

= tg_I + c_I,

(5.28)

где _I и c_I - соответственно расчетные значения угла внутреннего трения и удельного сцепления грунта (подраздел 5.3).

5.6.5 Сила предельного сопротивления основания, сложенного медленно уплотняющимися водонасыщенными глинистыми, органо-минеральными и органическими грунтами (при степени влажности S_r 0,85 и коэффициенте консолидации c_v 10(7) см2/год), должна определяться с учетом возможного нестабилизированного состояния грунтов основания за счет избыточного давления в поровой воде и. При этом соотношение между нормальными и касательными напряжениями принимают по зависимости

= ( - u)tg_I+ c_I,

(5.29)

где _I и c_I - соответствуют стабилизированному состоянию грунтов основания и определяются по результатам консолидированного среза (ГОСТ 12248 и ГОСТ 20276).

Избыточное давление в поровой воде допускается определять методами фильтрационной консолидации грунтов с учетом скорости приложения нагрузки на основание.

При соответствующем обосновании (высокие темпы возведения сооружения или нагружения его эксплуатационными нагрузками, отсутствие в основании дренирующих слоев грунта или дренирующих устройств) допускается в запас надежности принимать _I = 0, а c_I - соответствующим нестабилизированному состоянию грунтов основания и равным прочности грунта по результатам неконсолидированного среза с_u (ГОСТ 12248 и ГОСТ 20276) (см. 5.6.14).

5.6.6 При проверке несущей способности основания фундамента следует учитывать, что потеря устойчивости может происходить по следующим возможным вариантам (в зависимости от соотношения вертикальной и горизонтальной составляющих равнодействующей, а также значения эксцентриситета):

- плоский сдвиг по подошве;

- глубинный сдвиг;

- смешанный сдвиг (плоский сдвиг по части подошвы и глубинный сдвиг по поверхности, охватывающей оставшуюся часть подошвы).

Необходимо учитывать форму фундамента и характер его подошвы, наличие связей фундамента с другими элементами сооружения, напластование и свойства грунтов основания.

Проверку устойчивости основания отдельного фундамента следует производить с учетом работы основания всего сооружения в целом.

5.6.7 Расчет оснований по несущей способности в общем случае следует выполнять методами теории предельного равновесия, основанными на поиске наиболее опасной поверхности скольжения и обеспечивающими равенство сдвигающих и удерживающих сил. Возможные поверхности скольжения, отделяющие сдвигаемый массив грунта от неподвижного, могут быть приняты круглоцилиндрическими, ломаными, в виде логарифмической спирали и другой формы.

5.6.8 Возможные поверхности скольжения могут полностью или частично совпадать с выраженными ослабленными поверхностями в грунтовом массиве или пересекать слои слабых грунтов; при их выборе необходимо учитывать ограничения на перемещения грунта, вытекающие из конструктивных особенностей сооружения. При расчете должны учитываться различные сочетания нагрузок, отвечающие как периоду строительства, так и периоду эксплуатации сооружения.

5.6.9 Для каждой возможной поверхности скольжения вычисляют предельную нагрузку. При этом используют соотношения между вертикальными, горизонтальными и моментными компонентами нагрузки, которые ожидаются в момент потери устойчивости, и описывают нагрузку одним параметром. Этот параметр определяется из условия равновесия сил (в проекции на заданную ось) или моментов (относительно заданной оси). В качестве предельной нагрузки принимают минимальное значение.

5.6.10 В число рассматриваемых при определении равновесия сил включают вертикальные, горизонтальные и моментные нагрузки от сооружения, вес грунта, фильтрационные силы, силы трения и сцепления по выбранной поверхности скольжения, активное и (или) пассивное давление грунта на сдвигаемую часть грунтового массива вне поверхности скольжения.

5.6.11 Вертикальную составляющую силы предельного сопротивления N_u, кН, основания, сложенного дисперсными грунтами в стабилизированном состоянии, допускается определять по формуле (5.30), если фундамент имеет плоскую подошву и грунты основания ниже подошвы однородны до глубины не менее ее ширины, а в случае различной вертикальной пригрузки с разных сторон фундамента интенсивность большей из них не превышает 0,5R (R - расчетное сопротивление грунта основания, определяемое в соответствии с 5.5.8-5.5.25)

(5.30)

где b' и l' - то же, что и в формуле (5.27), при этом буквой b обозначена сторона фундамента, в направлении которой предполагается потеря устойчивости основания;

N_, N_q, N_c- безразмерные коэффициенты несущей способности, определяемые по таблице 5.10 в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта _I и угла наклона к вертикали равнодействующей внешней нагрузки на основание F в уровне подошвы фундамента;

_I и '_I - расчетные значения удельного веса грунтов, кН/м3, находящихся в пределах возможной призмы выпирания соответственно ниже и выше подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяют с учетом взвешивающего действия воды для грунтов, находящихся выше водоупора);

с_I - расчетное значение удельного сцепления грунта, кПа;

d - глубина заложения фундамента, м (в случае неодинаковой вертикальной пригрузки с разных сторон фундамента принимают значение d, соответствующее наименьшей пригрузке, например, со стороны подвала);

_, _q, _c - коэффициенты формы фундамента, определяемые по формулам:

_ = 1 - 0,25/, _q= 1 + 1,5/; _c = 1 + 0,3/,

(5.31)

здесь = l/b;

l и b - соответственно длина и ширина подошвы фундамента, м, принимаемые в случае внецентренного приложения равнодействующей нагрузки равными приведенным значениям b' и l', определяемым по формуле (5.27).

Если = l/b < 1, в формулах (5.31) следует принимать = 1.

Таблица 5.10

Угол внутреннего трения грунта _I, град.	Обозначение коэффициентов	Коэффициенты несущей способности N_, N_q и N_c при углах наклона к вертикали равнодействующей внешней нагрузки , град., равных
		0	5	10	15	20	25	30	35	40	45
0	N_	0	-	-	-	-	-	-	-	-	-
	N_q	1,00
	N_c	5,14
5	N_	0,20		' = 4,9	-	-	-	-	-	-	-
	N_q	1,57
	N_c	6,49
10	N_	0,60	0,42		' = 9,8	-	-	-	-	-	-
	N_q	2,47	2,16
	N_c	8,34	6,57
15	N_	1,35	1,02	0,61		' = 14,5	-	-	-	-	-
	N_q	3,94	3,45	2,84
	N_c	10,98	9,13	6,88
20	N_	2,88	2,18	1,47	0,82		' = 18,9	-	-	-	-
	N_q	6,40	5,56	4,64	3,64
	N_c	14,84	12,53	10,02	7,26
25	N_	5,87	4,50	3,18	2,00	1,05		' = 22,9	-	-	-
	N_q	10,66	9,17	7,65	6,13	4,58
	N_c	20,72	17,53	14,26	10,99	7,68
30	N_	12,39	9,43	6,72	4,44	2,63	1,29		' = 26,5	-	-
	N_q	18,40	15,63	12,94	10,37	7,96	5,67
	N_c	30,14	25,34	20,68	16,23	12,05	8,09
35	N_	27,50	20,58	14,63	9,79	6,08	3,38		' = 29,8	-	-
	N_q	33,30	27,86	22,77	18,12	13,94	10,24
	N_c	46,12	38,36	31,09	24,45	18,48	13,19
40	N_	66,01	48,30	33,84	22,56	14,18	8,26	4,30		' = 32,7	-
	N_q	64,19	52,71	42,37	33,26	25,39	18,70	13,11
	N_c	75,31	61,63	49,31	38,45	29,07	21,10	14,43
45	N_	177,61	126,09	86,20	56,50	32,26	20,73	11,26	5,45		' = 35,2
	N_q	134,87	108,24	85,16	65,58	49,26	35,93	25,24	16,82
	N_c	133,87	107,23	84,16	64,58	48,26	34,93	24,24	15,82

Примечания

1 При промежуточных значениях _I и коэффициенты N_, N_q и N_c допускается определять интерполяцией.

2 В фигурных скобках приведены значения коэффициентов несущей способности, соответствующие предельному значению угла наклона нагрузки ', исходя из условия (5.33).

Угол наклона к вертикали равнодействующей внешней нагрузки на основание определяют из условия

tg = F_h/F_v,

(5.32)

где F_h и F_v - соответственно горизонтальная и вертикальная составляющие внешней нагрузки F на основание в уровне подошвы фундамента, кН.

Расчет по формуле (5.30) допускается выполнять, если соблюдается условие

tg < sin_I.

(5.33)

Примечания

1 При использовании формулы (5.30) в случае неодинаковой пригрузки с разных сторон фундамента в составе горизонтальных нагрузок следует учитывать активное давление грунта.

2 Если условие (5.33) не выполняется, следует производить расчет фундамента на сдвиг по подошве (5.6.12).

3 При соотношении сторон фундамента > 5 фундамент рассматривается как ленточный и коэффициенты _, _q и _c принимают равными единице.

5.6.12 Расчет фундамента на сдвиг по подошве производят исходя из условия

(5.34)

где F_s,a и F_s,r - суммы проекций на плоскость скольжения соответственно расчетных сдвигающих и удерживающих сил, кН, определяемых с учетом активного и пассивного давлений грунта на боковые грани фундамента, коэффициента трения подошвы фундамента по грунту, а также силы гидростатического противодавления (при уровне подземных вод выше подошвы фундамента);

_c и _n - то же, что и в формуле (5.25).

5.6.13 Расчет на плоский сдвиг по подошве производят при наличии горизонтальной составляющей нагрузки на фундамент в случаях:

- нарушения условия (5.33) применимости формулы (5.30);

- наличия слоя грунта с низкими значениями прочностных характеристик непосредственно под подошвой фундамента;

- в случаях, указанных в 5.6.14.

5.6.14 Предельное сопротивление основания (однородного ниже подошвы фундамента до глубины не менее 0,75b), сложенного медленно уплотняющимися водонасыщенными грунтами (5.6.5), допускается определять следующим образом.

а) вертикальную составляющую силы предельного сопротивления основания ленточного фундамента n_и, кН/м, - по формуле

n_и = b'[q + (1 +· - + cos)c_I],

(5.35)

где b' - то же, что и в формуле (5.26);

q - пригрузка с той стороны фундамента, в направлении которой действует горизонтальная составляющая нагрузки, кПа;

c_I = с_u - то же, что и в 5.6.5;

= 3,14;

- угол, рад, определяемый по формуле

= arcsin(f_h/b'c_I),

(5.36)

здесь f_h- горизонтальная составляющая расчетной нагрузки на 1 м длины фундамента с учетом активного давления грунта, кН/м.

Формулу (5.35) допускается использовать, если выполняется условие

б) силу предельного сопротивления основания прямоугольного (l < 3b) фундамента при действии на него вертикальной нагрузки допускается определять по формуле (5.30), полагая

_I = 0, _с = 1 + 0,11/ и с_I = с_и.

Во всех случаях, если на фундамент действуют горизонтальные нагрузки и основание сложено грунтами в нестабилизированном состоянии, следует производить расчет фундамента на сдвиг по подошве (5.6.12).

5.7.1 Техническое задание на проектирование оснований и фундаментов реконструируемых сооружений должно включать сведения о целях реконструкции (надстройка существующего сооружения, пристройка к нему новой части, устройство подземной части и т.п.), характеристику здания, уровень ответственности, нагрузки и другие данные, необходимые для проектирования.

5.7.2 Исходные данные должны также содержать отчет об инженерно-геологических изысканиях площадки строительства на момент реконструкции с результатами определений характеристик грунтов, в том числе полученными по испытаниям образцов, отобранных из-под подошвы фундаментов, и отчет с результатами обследования оснований, фундаментов и конструкций сооружения. Особое внимание должно уделяться прочностным характеристикам материалов, наличию в конструкциях разрушений, деформаций, трещин.

5.7.3 По полученным данным проверяют фактические давления на грунты основания под подошвой существующих фундаментов и устанавливают необходимость усиления основания. При выбранных способах усиления основания и конструкции фундаментов и подземной части здания должны быть рассчитаны на фактические нагрузки и воздействия, возникающие в результате реконструкции, а также в процессе строительства.

5.7.4 При проектировании усиления оснований и фундаментов необходимо учитывать состояние конструкций подземной и наземной частей, а также особенности производства работ по усилению оснований, фундаментов, подземной и наземной частей сооружения.

В проектах реконструируемых сооружений должны приниматься такие решения по устройству оснований и фундаментов, при которых максимально используются существующие конструкции фундаментов и свойства грунтов. Производство работ при реконструкции не должно приводить к возникновению недопустимых дополнительных осадок сооружения (см. 5.7.6).

5.7.5 Расчетное сопротивление грунта основания сооружения при его предстоящей надстройке определяют по формуле (5.5) с учетом требований 5.5.23. При усилении конструкции фундаментов железобетонной обоймой (рубашкой) толщиной до 10 см площадь подошвы рубашки при расчете основания не учитывают.

5.7.6 Дополнительная осадка основания реконструируемого сооружения, вызванная реконструкцией, не должна превышать предельной дополнительной осадки, которая устанавливается с учетом уровня ответственности сооружения и категории состояния его конструкций (приложение В).

5.7.7 Расчет конструкций фундаментов при реконструкции производят по двум группам предельных состояний:

а) первой группы - по прочности;

б) второй группы - по образованию и раскрытию трещин.

Расчеты фундаментов производят в соответствии с разделом 12.

5.7.8 При устройстве в реконструируемых сооружениях подземных сооружений (подвалов, тоннелей и т.п.) должны учитываться: дополнительное активное горизонтальное давление; уменьшение несущей способности фундаментов.

Если реконструкция вызывает увеличение нагрузок, необходимо оценивать несущую способность основания, особенно при наличии фундаментов с глубиной заложения менее 0,5 м.

5.7.9 При устройстве нового фундамента ниже существующего допустимая разность h отметок заложения соседних одиночных или ленточных фундаментов должна определяться по формуле (12.3).

5.7.10 При уширении фундаментов и подводке под сооружение нового железобетонного фундамента расчет фундаментов по прочности производят как для вновь возводимых в соответствии с подразделами 12.3 и 12.4.

5.7.11 При проектировании под реконструируемым сооружением сплошной плиты ее расчет производят в соответствии с подразделом 12.5.

5.7.12 При расположении реконструируемого сооружения рядом с существующими сооружениями следует производить проверку его влияния на эти сооружения.

5.7.13 Проектирование оснований и фундаментов при реконструкции должно вестись с учетом динамических воздействий от оборудования, установленного в зданиях, наземного и подземного транспорта, производства строительных работ и других источников на основе данных инструментальных измерений вибраций.

5.7.14 При реконструкции фундаментов производственных зданий с целью снижения вибраций необходимо проводить расчет колебаний для двух состояний сооружения - до реконструкции и после нее. Расчет колебаний до реконструкции должен давать результаты, согласующиеся с полученными в ходе вибрационного обследования экспериментальными данными. При необходимости осуществляют уточнение отдельных параметров или всей расчетной схемы.

5.8.1 Для выполнения требований расчета оснований по предельным состояниям, кроме возможности и целесообразности изменения размеров фундаментов в плане или глубины их заложения (включая прорезку грунтов со специфическими свойствами), введения дополнительных связей, ограничивающих перемещения фундаментов, применения других типов фундаментов, изменения нагрузок на основание и т.д., следует рассмотреть необходимость применения:

а) мероприятий по предохранению грунтов основания от ухудшения их свойств (5.8.2);

б) мероприятий, направленных на преобразование строительных свойств грунтов (5.8.3);

в) конструктивных мероприятий, уменьшающих чувствительность сооружений к деформациям основания (5.8.4);

г) выравнивания сооружений или отдельных их частей: стационарным, а также временным специальным оборудованием; выбуриванием грунта из-под подошвы фундаментов; регулируемым замачиванием.

При проектировании следует также учитывать возможность регулирования усилий в конструкциях сооружения, возникающих при его взаимодействии с основанием (5.8.5), а также регулирования напряженно-деформированного состояния грунта основания (5.8.7).

Выбор одного или комплекса мероприятий должен производиться с учетом требований 4.1.

5.8.2 К мероприятиям, предохраняющим грунты основания от ухудшения их строительных свойств, относятся:

а) водозащитные мероприятия на площадках, сложенных грунтами, чувствительными к изменению влажности (соответствующая компоновка генеральных планов, вертикальная планировка территории, обеспечивающая сток поверхностных вод, устройство дренажей, противофильтрационных завес и экранов, прокладка водопроводов в специальных каналах или размещение их на безопасных расстояниях от сооружений, контроль за возможными утечками воды и т.п.);

б) защита грунтов основания от химически активных жидкостей, способных привести к просадкам, набуханию, активизации карстовых явлений, повышению агрессивности подземных вод и т.п.;

в) ограничение источников внешних воздействий (например, вибраций);

г) предохранительные мероприятия, осуществляемые в процессе строительства сооружений (сохранение природной структуры и влажности грунтов, соблюдение технологии устройства оснований, фундаментов, подземных и наземных конструкций, не допускающей изменения принятой в проекте схемы и скорости передачи нагрузки на основание, особенно при наличии в основании медленно консолидирующихся грунтов и т.п.).

5.8.3 Преобразование строительных свойств грунтов основания (устройство искусственных оснований) достигается:

а) уплотнением грунтов (трамбованием тяжелыми трамбовками, устройством грунтовых свай, вытрамбовыванием котлованов под фундаменты, предварительным замачиванием грунтов, использованием энергии взрыва, глубинным гидровиброуплотнением, вибрационными машинами, катками и т.п.);

б) полной или частичной заменой в основании (в плане и по глубине) грунтов с неудовлетворительными свойствами подушками из песка, гравия, щебня и т.п.;

в) устройством насыпей (отсыпкой или гидронамывом);

г) закреплением грунтов (инъекционным, электрохимическим, буросмесительным, термическим и другими способами);

д) введением в грунт специальных добавок (например, засолением грунта или пропиткой его нефтепродуктами для ликвидации пучинистых свойств);

е) армированием грунта (введением специальных пленок, сеток и т.п.).

5.8.4 Конструктивные мероприятия, уменьшающие чувствительность сооружений к деформациям основания, включают:

а) рациональную компоновку сооружения в плане и по высоте;

б) повышение прочности и пространственной жесткости сооружений, достигаемое усилением конструкций, особенно конструкций фундаментно-подвальной части, в соответствии с результатами расчета сооружения во взаимодействии с основанием (введение дополнительных связей в каркасных конструкциях, устройство железобетонных или армокаменных поясов, разрезка сооружений на отсеки и т.п.);

в) увеличение податливости сооружений (если это позволяют технологические требования) за счет применения гибких или разрезных конструкций;

г) устройство приспособлений для выравнивания конструкций сооружения и рихтовки технологического оборудования.

Примечания

1 Габариты приближения к строительным конструкциям подвижного технологического оборудования (мостовых кранов, лифтов и т.п.) должны обеспечивать их нормальную эксплуатацию с учетом возможных деформаций основания.

2 Для обеспечения нормальной эксплуатации лифтов многоэтажных зданий лифтовые шахты необходимо проектировать с учетом крена сооружения.

5.8.5 К мероприятиям, позволяющим уменьшить усилия в конструкциях сооружения при взаимодействии его с основанием, относятся:

- размещение сооружения на площади застройки с учетом ее инженерно-геологического строения и возможных источников вредных влияний (линз слабых грунтов, старых горных выработок, карстовых полостей, внешних водоводов и т.п.);

- применение соответствующих конструкций фундаментов (фундаментов с малой боковой поверхностью на подрабатываемых территориях, при наличии в основании пучинистых грунтов и др.);

- засыпка пазух и устройство подушек под фундаментами из материалов, обладающих малым сцеплением и трением, применение специальных антифрикционных покрытий, отрывка временных компенсационных траншей для уменьшения усилий от горизонтальных деформаций оснований (например, в районах горных выработок);

- регулирование сроков замоноличивания стыков сборных и сборно-монолитных конструкций;

- обоснованная скорость и последовательность возведения отдельных частей сооружения;

- устройство разделительных стенок между существующими и возводимым сооружением.

5.8.6 В случаях, когда строительными мерами защиты и инженерной подготовки грунтов основания не исключаются деформации и крены сооружений, превышающие допустимые значения, основания следует проектировать с учетом мероприятий, снижающих осадки и крены, в том числе с применением выравнивания сооружения.

При проектировании сооружений с учетом возможности их выравнивания с помощью домкратов следует выполнять расчет конструкций на воздействие неравномерных деформаций основания в стадии выравнивания. Расчетом на выравнивание необходимо проверить несущую способность и устойчивость конструкций фундаментов подвальной части зданий, воспринимающих сосредоточенную нагрузку от выравнивающих устройств, и глубину заложения фундаментов, включая проверку на устойчивость основания при передаче на него давления от выравнивающих устройств.

5.8.7 Регулирование напряженно-деформированного состояния грунта основания с целью уменьшения его деформируемости или повышения несущей способности может быть выполнено созданием принудительной деформации грунтов или приложением постоянно действующего давления в грунте следующими способами:

- нагнетанием в ограниченный объем грунта твердеющего раствора (компенсационное нагнетание);

- деформацией путем устройства в грунте пневматических конструкций, способных расширяться в грунте;

- обжатием грунта атмосферным давлением (вакуумирование) и др.