Законодательная база Российской Федерации

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

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.