ДБН В. 1.1-5-2000 Ч.ІІ C.68
10 У відповідності з рекомендованими залежностями (пункт 9) між тиском і деформаціями основи загальні осідання без урахування деформацій просідання контактної поверхні основи під фундаментами визначаються за формулами:
осідання s поверхні основи при зростаючому тиску р
, (9)
де — приведене осідання (що встановлює параметри гіперболи), яке визначається за формулою
, (10)
тут s' = spl + sel - повне осідання основи по вертикалі, що розглядається, обчислене при тиску р';
р' — середній тиск під підошвою фундаменту, який дорівнює розрахунковому опору грунту основи R і визначається відповідно до СНіП 2.02.01 з урахуванням вологості грунтів під підошвою фундаменту;
рu - граничний опір грунту основи, який визначається у відповідності зі СнiП 2.02.01 з урахуванням вологості грунтів під підошвою фундаменту;
Осідання s поверхні основи при зменшенні тиску (розвантаженні) визначається за формулою
, (11)
де sa - осідання при тиску рa , з якого починається розвантаження ;
s'el - пружне осідання основи при тиску р'.
11 При використанні залежностей між осіданням і тиском за формулами (9) і (11) значення нелінійних коефіцієнтів жорсткості основи без урахування властивостей просідання грунтів слід визначати за формулами:
дотичний (дійсний) Сk при навантаженні
; (12)
січний (середній) Сc при навантаженні
; (13)
дотичний Сpk при розвантаженні
; (14)
січний Сps при розвантаженні
; (15)
ДБН В. 1.1-5-2000 Ч.ІІ С.69
де pu , s,, p', , sa , pa - такі самі, як і у формулах (9) - (11);
а - точка на кривій навантаження, від якої почалось розвантаження (рисунок 5.2);
b - точка на прямій розвантаження, за якою визначається січний коефіцієнт жорсткості ( рисунок 5.2);
Pb - тиск, за яким визначається січний коефіцієнт жорсткості при розвантаженні.
12 Значення нелінійних коефіцієнтів жорсткості основи з урахуванням властивостей просідання грунтів слід визначати за формулами (9) - (15), у яких:
- розрахунковий р' та граничний рu опори грунтів основи розраховуються з використанням розрахункових значень характеристик міцності грунтів у водонасиченому стані;
- повне осідання і просідання основи s' визначаються за формулою
s’ = spl - sel + ssl,p + sd , (16)
де spl , sel , ssl ,p , sd - ті самі, що і в формулах (1) і (8).
Коефіцієнти жорсткості основи при зсуві
13 Коефіцієнти жорсткості D лінійно-деформівної основи при зсуві слід визначати виходячи з горизонтальних переміщень u поверхні основи від дії середнього дотичного напруження т під підошвою фундаменту. Горизонтальні переміщення поверхні основи слід, як правило, визначати методами, що враховують обмежену глибину зони горизонтальних переміщень грунту.
Коефіцієнт жорсткості D при зсуві слід визначати за формулою
(17)
14 Коефіцієнт жорсткості нелінійно-деформівної основи при зсуві слід визначати виходячи з гіперболічної залежності між горизонтальним переміщенням та дотичним контактним напруженням при його збільшенні; при зменшенні напруження приймається лінійна залежність. Графік залежності між горизонтальним переміщенням u та дотичним напруженням г подібний до графіка на рисунку 5.2, де р і s слід замінити на τ і u.
Горизонтальне переміщення u поверхні основи при зростаючому дотичному напруженні τ слід визначати за формулою
, (18)
де — приведене горизонтальне переміщення, що визначається за формулою
, (19)
де u'- горизонтальне переміщення поверхні основи по вертикалі, що розглядається, при дії горизонтального напруження ??';
??u - граничний опір грунту основи зсуву по підошві фундаменту, що визначається згідно зі СНiП 2.02.01 і обчислюється з використанням розрахункових значень характеристик міцності грунтів при природній вологості або у водонасиченому стані у залежності від розташування джерела замочування ;
ДБН В. 1.1-5-2000 Ч.ІІ C.70
τ' - середнє дотичне напруження по підошві фундаменту, яке повинне задовольняти умову
??' ?? 0,5??u . (20)
Горизонтальне переміщення u поверхні основи при зменшенні дотичного напруження ?? (розвантаженні) слід визначати за формулою
(0 ?? ?? ?? ??a) , (21)
де иa - горизонтальне переміщення при дотичному напруженні ??a ;
- пружне горизонтальне переміщення поверхні основи при дотичному
напруженні ??’, що визначається за формулою
, (22)
де , s' - ті самі, що в формулах (10) і (11).
15 При залежності між горизонтальним переміщенням та дотичним напруженням за формулами (18) і (21) значення коефіцієнтів жорсткості при зсуві слід визначати за формулами:
дотичний (дійсний) Dk при навантаженні
, (23)
січний (середній) Dc при навантаженні
; (24)
дотичний Dpk при розвантаженні
; (25)
січний Dpc при розвантаженні
, (26)
де ??u , , u, ??’, ??a - такі самі, що в формулах (18) — (22);
а - точка на кривій навантаження, від якої почалось розвантаження;
b - точка на прямій розвантаження, для якої визначається січний коефіцієнт жорсткості;
τb, - дотичне напруження, за якого визначається січний коефіцієнт жорсткості при розвантаженні.
ДБН В. 1.1-5-2000 Ч.ІІ С.71
Визначення модулів деформації грунтів
16 Для визначення модулів повних Е і пружних Еel деформацій грунту за результатами польових випробувань грунту штампами або лабораторних компресійних випробувань зразків грунту слід одержати криву навантаження та криву розвантаження. При цьому розвантаження необхідно виконувати після досягнення стабілізації осідання від останнього ступеня навантаження. Розвантаження виконується тими самими ступенями, якими виконувалось навантаження, з досягненням необхідної стабілізації деформації.
а - осідання жорсткого штампа в шурфі; б - відносна деформація зразка в компресійному приладі; 1-крива навантаження ; 2 - крива розвантаження
Рисунок 5.3 - Графік залежності деформацій від тиску при випробуванні грунту статичним навантаженням
17 У випадку штампових випробувань модулі деформації Е та Еel допускається визначати за графіком залежності осідання штампу від навантаження на нього (рисунок 5.3 а) з використанням теорії пружності для лінійно-деформівного напівпростору за формулами
; (27)
, (28)
де ?? - коефіцієнт форми підошви штампу, який дорівнює 0,88 для квадрата і 0,89 - для кола;
р- середній тиск по підошві штампу: в межах прямолінійного відрізка залежності між s і р кривої навантаження (27), з якого починаєтся развантаження згідно з залежністю між sel і р (28);
А - площа підошви штампу;
v - коефіцієнт Пуассона грунту.
Модулі деформації, що визначені штамповими випробуваннями, враховують напруження від власної ваги грунту по глибині товщі та дійсні в межах деформівної зони під штампом.
18 При компресійних випробуваннях модулі повних і пружних деформацій грунту слід визначати з урахуванням напружень від його власної ваги, що діють на відмітках, де відібрані зразки грунту.
Через значення відносних деформацій для кривої навантаження (рисунок 5.3, б), що
ДБН В. 1.1-5-2000 Ч.ІІ C.72
отримані при компресійному випробуванні зразків, слід перейти до графіка залежності "тиск –
коефіцієнт пористості" (рисунок 5.4) згідно з формулою
ei = ei-1 - ( l + ei-1) εi , (29)
де ei, ei-1 - коефіцієнти пористості при значенні відносної деформації εi на і кроці додавання тиску pi ;
e0 - початковий коефіцієнт пористості, визначений при закладанні зразка в прилад.
Рисунок 5.4 - Графік залежності "тиск - коефіцієнт пористості" за результатами компресійних випробувань
Після отримання значень коефіцієнта пористості на кожному кроці випробувань слід за інтерполяцією отримати значення е для природного тиску грунту рz і діючого тиску рa (відповідно еz та ea )
, . (30)
Повний модуль деформації Е в інтервалі тисків від рz до рa згідно з рисунком 5.4 (тангенс кута нахилу відрізка АВ) визначається з формули
, (31)
де β - коeфіцієнт, який залежить від виду грунту.
Значення модуля пружних деформацій Е визначається за кривою розвантаження при компрессійному випробуванні зразка аналогічно визначенню Е.
19 Якщо при польових випробуваннях грунтів штампами або при компресійних випробуваннях зразків грунтів криві розвантаження не визначались, допускається приймати значення
Еel = 6Е . (32)
ДБН B.I.1-5-2000 Ч.ІІ С.73
ДОДАТОК 6
(обов'язковий)
ОСОБЛИВОСТІ ПРОЕКТУВАННЯ НА ОБВОДНЕНИХ ПРОСІДАЮЧИХ ГРУНТАХ
1 При проектуванні основ будинків і споруд слід враховувати особливості просідаючих грунтів, які знаходяться в водонасиченому стані, розташованих нижче мінімального довгочасного рівня підземних вод, які зазнають обводнення внаслідок сезонних та багаторічних коливань рівня підземних вод (у тому числі верховодки), формування нового підвищеного рівня довгочасного середнього рівня.
Характер і динаміка обводнення основ повинні встановлюватися на основі довгочасних гідрогеологічних прогнозів, що виконуються на стадії вишукувань з урахуванням як природних явищ, так і техногенних (антропогенних) процесів (зміна умов поверхневого стоку при вертикальному плануванні та виконанні земляних робіт, засипання природних дрен, втрати із водонесучих комунікацій у період їх експлуатації, витікання виробничих вод у будинках з мокрим технологічним процесом, зниження випаровування під будинками та асфальтованими територіями, баражні ефекти, поливання зелених насаджень тощо).
Підвищення рівня підземних вод, як правило, супроводжується розущільненням грунтів у результаті їх гідростатичного зважування, зниженням міцності, зміною коефіцієнтів пористості та фільтрації. При цьому вологість грунтів зростає у 2-3 рази, зчеплення знижується в середньому втричі, а кут внутрішнього тертя у 2-2,5 раза.
2 При нерівномірному заляганні покрівлі водоупору, виникненні тимчасових водонесучих горизонтів (верховодки) у виді лінз або прошарків, а також при локальному техногенному замочуванні рівень підземних вод може підвищуватись на окремих ділянках території, що забудовується, і утворювати куполи з локальними змінами (погіршеннями) будівельних властивостей грунтів та розвитком нерівномірних осідань будинків і споруд.
У випадках, які перераховані у пунктах 1 та 2, до обводнених слід відносити просідаючі грунти, що мають ступінь вологості Sr ?? 0,6.
3 Обводнені (водонасичені) просідаючі грунти із ступенем вологості Sr ?? 0,8 слід відносити до непросідаючих і сильностисливих. Внаслідок їх недоущільненості та неоднорідності в плані і за глибиною необхідно при проектуванні будинків і споруд враховувати ймовірність нерівномірних осідань фундаментів, величина яких може досягати значень, які перевищують нормативні.
4 Призначення розмірів підошв фундаментів потрібно проводити з розрахунку, щоб середній тиск по підошві не перевищував величини структурної міцності обводненого грунту, що за чисельністю дорівнює початковому тиску просідання або розрахунковому опору водонасиченого просідаючого грунту.
При проектуванні будинків і споруд на основах, які складені просідаючими грунтами природної вологості Sr??0,6, розрахунок ширин фундаментів повинен виконуватись за величиною початкового тиску просідання рsl , із умови
Pcp ?? Psl , (1)
а розрахунок конструкцій виконуватись з урахуванням впливів від просідання грунтів.
ДБН В. 1.1-5-2000 Ч.П C.74
При підйомі рівня підземних вод і підвищенні вологості грунтів основи до Sr ?? 0,8 ширину підошов призначають із умови (2), а розрахунок конструкцій виконується з урахуванням вказівок пункту 5
Рсер ?? R , (2)
де рсер - середній тиск по підошві фундаменту;
R - розрахунковий опір водонасиченого просідаючого грунту під підошвою фундаменту.
Величина розрахункового опору обводненого просідаючого грунту повинна обчислюватися за його фізико-механічними показниками, одержаними у польових або лабораторних випробуваннях при ступені вологості Sr ?? 0,8 згідно зі СНiП 2.02.01.
5 Модуль загальної деформації водонасичених лесових грунтів повинен визначатися на основі їх безпосередніх випробувань статичними навантаженнями у шурфах, дудках чи котлованах з допомогою плоских горизонтальних штампів площею 2500-5000 см2 , а також у свердловині або масиві з допомогою гвинтової лопаті-штампу площею 600 см2.
Модулі деформації можуть визначатися у польових умовах з допомогою пресіометрів у свердловинах і плоских вертикальних штампів (лопатевих пресіометрів) у свердловинах чи масиві, а також статичного зондування з наступним коригуванням одержаних дослідних даних. Коригування цих даних має виконуватися шляхом їх співставлення з результатами еталонних випробувань того самого грунту, які паралельно проводяться з допомогою плоских горизонтальних штампів, а при складності проведення останніх (великі глибини, високий рівень підземних вод тощо) - з результатами випробувань гвинтовою лопаттю-штампом.
Вказані випробування та їх співставлення обов'язкові при спорудженні будинків І і II груп капітальності; допускається коригування результатів випробувань грунтів пресіометрами або плоскими вертикальними штампами з допомогою емпіричних коефіцієнтів. Як правило, розрахункові величини загальних модулів деформації таких грунтів не перевищують 10 МПа.
6 При проектуванні будинків і споруд на обводнених просідаючих грунтах слід брати до уваги дуже низькі швидкості протікання їх осідань внаслідок слабкої водопроникності грунтів, яка характеризується коефіцієнтами фільтрації 10-5 – 10-7 см/с. Процес консолідації грунтів і стабілізації осідань об'єктів може продовжуватися протягом тривалого часу, який іноді досягає 2-5 років і більше.
Розрахунок тривалості консолідації основи повинен виконуватись з урахуванням швидкості докладання навантаження та анізотропії фільтраційних властивостей грунтів. При цьому допускається використовувати методи теорії лінійної консолідації грунтів.
