Внутренние усилия в сечении 6-6 вычисляются по формулам:
(74)
где рmax - ордината давления грунта по подошве стены; вычисляется по формулам (36) и (37) от расчетных нагрузок; р3 - ордината давления грунта на расстоянии b3 от правой грани подошвы.
При е < b/6
р3 = рmax - b3(рmax - pmin)/b. (75)
При е < b/6
р3 = (1 - b3/3с0)рmax, (75а)
где с0 = 0,5b - e.
Расчет днища щелевого паза производится, как расчет внецентренно растянутого элемента.
Примечание. При определении требуемой площади продольной арматуры в сечении 6-6 (из условия расчета щелевого паза) расчетное сопротивление арматурной стали на растяжение должно быть уменьшено путем введения коэффициента условия работы, равного 0,7.
Определение прогиба верха стены
6.23. Размер нижнего сечения вертикального элемента уголковой стены tн рекомендуется назначать не менее величины h0/15 (h0 - высота стены от ее верха до уровня сопряжения с плитой).
При определении прогиба стены при ее изгибе жесткость железобетонного элемента В допускается определять с учетом пластических свойств бетона и появления трещин в растянутой зоне элемента по формуле
В = ??EbIh, (76)
где Eb - начальный модуль упругости бетона на сжатие; Ih - момент инерции нижнего сечения стены; ?? - коэффициент, принимаемый равным 0,35 при длительном действии нагрузок и 0,5 - при кратковременном.
Горизонтальное перемещение верха стены ?? при наличии сплошной равномерно распределенной нагрузки на призме обрушения определяется по формуле
?? = (4Р?? + 15Рq) /120В, (77)
где Р?? и Рq - интенсивность горизонтального давления грунта на глубине h0 от нормативных нагрузок.
Предельный прогиб верха стены ?? не должен превышать величины h0/75.
Горизонтальное перемещение верха стены, вызванное креном подошвы, определяется по формуле
?? = 5М0h/b2Е, (77а)
где М0 - нормативный момент всех сил относительно центра тяжести подошвы стены; Е - модуль деформации грунта основания; h - высота стены; b - ширина подошвы фундамента (стена подвала).
7.РАСЧЕТ СТЕН ПОДВАЛОВ
7.1. За расчетную схему конструкций подвалов принимается поперечная рама, состоящая из стен, колонн и опирающихся на них элементов перекрытия (рис. 12).
Рис. 12. Расчетная схема поперечной рамы подвала
Рис. 13. Расчетная схема стены подвала (панельный вариант)
Рис. 14. Расчетная схема стены подвала (блочный вариант)
7.2. Расчет наружных стен подвалов производится из условия загружения подвала грунтом (симметричное загружение) и односторонней временной нагрузкой q.
7.3. Расчетные усилия в стенах подвала (рис. 13, 14) определяются в зависимости от величин реакции R на верхней опоре, которая вычисляется с учетом возможного перераспределения усилий от поворота (крена фундамента) и смещения стены при загружении подвала односторонней временной нагрузкой
R = R1 + R2,
где R1 и R2 - соответственно реакции от симметричного и одностороннего загружения.
7.4. При симметричном загружении подвала реакцию R1 следует определять по формуле
(78)
где Р??1 и Р??2 - интенсивности горизонтального давления грунта от собственного веса соответственно на глубине h1 и (h1+h2), определяются по формуле (1) при значениях ??, k1 и ??0, определяемых по формуле (6), k - коэффициент, учитывающий изменение реакции R1 за счет поворота фундамента
k = ??EbIhm2/Eb2h2, (79)
здесь ?? - коэффициент ?? = 6 для положительных значений М и Q; ?? = 3 - для их отрицательных значений, а также для М0 и Fsa (см. рис. 13);
m = (h2 + h3)/h2; (80)
где Eb - модуль упругости бетона; Е - модуль деформации грунта основания; b - ширина подошвы фундамента стены; Ih - момент инерции 1 м сечения стены, который допускается определять по приведенной толщине стены tred, определяемой по формуле
tred = (2t2 + t1)/3, (81)
где t1 - толщина стены в верхней части; t2 - то же, в нижней части (в уровне сопряжения с фундаментом); G1 - вес грунта на внешней стороне фундамента; е - эксцентриситет приложения силы G1 относительно центра тяжести подошвы фундамента; v1 и v2 - коэффициенты, учитывающие изменение толщины стены по высоте и принимаемые по табл. 8.
Таблица 8
|
t1/t2 |
1 |
0,7 |
0,6 |
0,5 |
0,4 |
0,3 |
|
v1 |
0,375 |
0,375 |
0,346 |
0,335 |
0,321 |
0,303 |
|
v2 |
0,1 |
0,092 |
0,088 |
0,083 |
0,076 |
0,069 |
7.5. При одностороннем загружении подвала временной нагрузкой реакцию R2 следует определять по формуле
R2 = Pqh2 (v1 + km/2)/(1 + k + k1) - G2ek/(1 + k + k1)(h2 + h3), (82)
где Рq - интенсивность горизонтального давления грунта от временной нагрузки, определяется по формуле (3) при ?? = tg2??0; G2 - вес временной нагрузки, определяется по формуле фундамента; k1 - коэффициент, учитывающий изменение реакции R2 за счет смещения перекрытия при одностороннем загружении подвала
k1 = k0ЕbIh/E??, (83)
здесь k0 - коэффициент, k = 4 - однопролетных подвалов; k = 3 - для двухпролетных; k = 2 - для трехпролетных; k = 0 - для подвалов с несмещаемым перекрытием; Е?? - модуль грунта засыпки, величину которого допускается определять по формуле
Е?? = (0,5 + 0,3h1)??1Е, (84)
где h1 - расстояние от уровня пола до низа перекрытия (значение в скобках принимается не больше единицы); ??1 = 0,7 - при засыпке грунтом основания; ??1 = 0,9 - то же, малосжимаемым грунтом; Е - модуль деформации грунта основания.
7.6. При наличии конструкций, препятствующих повороту фундамента (сплошная фундаментная плита, перекрестные ленты фундамента для внутреннего каркаса и т.п.), коэффициент k в формулах (78) и (82) следует принимать равным нулю, для конструкций, препятствующих смещению перекрытия подвала, а также при симметричном загружении подвала временной нагрузкой коэффициент k1 в формуле (82) следует принимать равным нулю.
7.7. Расчет устойчивости стен подвала против сдвига производится из условия (15) для значения ?? = 0.
Удерживающую силу Fsr следует определять по формуле (19), а сдвигающую силу Fsa в уровне подошвы фундамента по формуле
Fsa = -R + (P??1 + Р??3 +2Рq)(h2 + h3)/2, (85)
где Р??3 - интенсивность горизонтального давления грунта от собственного веса на глубине h.
7.8. Если устойчивость стен подвала против сдвига (условие 15) не обеспечивается принятыми размерами фундамента, необходимо предусматривать мероприятия, препятствующие сдвигу, например устройство распорок и др.
7.9. Расчет прочности грунтового основания производится из условия (26). В этом случае равнодействующая вертикального давления грунта Fv определяется при загружении временной нагрузкой пролета перекрытия подвала, примыкающего к стене, по формуле
Fv = G1 + G2 + G3 + G4, (86)
где G3 - вес фундамента и грунта на его уступах; G4 - вес конструкции подвала, грунта и временной нагрузки на перекрытия (с учетом расчетной грузовой площади).
7.10. При наличии мероприятий, препятствующих сдвигу фундамента, угол наклона равнодействующей внешней нагрузки к вертикали ??1 в уровне подошвы фундамента при расчете прочности грунтового основания принимается равным нулю.
7.11. Момент в уровне подошвы фундамента относительно оси, проходящей через центр тяжести подошвы фундамента, следует определять по формуле
М0 = -R(h2 +h3) + (2Р??1 + Р??3 + 3Рq)(h2 + h3)2/6-(G1 + G2)е. (87)
7.12. Расчетные усилия в стенах подвала определяются по следующим формулам:
пролетный момент на расстоянии ус от верхней опоры
Му = Qвус - [(P??1 + Pq) +(P??2 - Р??1)ус /3h2] /2; (88)
расстояние от верхней опоры до максимального пролетного момента
- (89)
поперечная сила в пролете на расстоянии ус от верхней опоры
Qy = Qв - ус[(P??1 + Рq)h2 + (Р??2 - Р??1)ус/2]/(P??2 - Р??1); (90)
поперечная сила в нижнем сечении стены
Qн = Qв - [(P??1 + Рq) + (P??2 - Р??1)/2]h2; (91)
изгибающий момент в нижнем сечении стены
Мн = Qвh2 - [(P??1 + Рq) + (P??2 - Р??1)/3]/2. (92)
В формулах (88)-(92) поперечная сила в верхнем сечении стены Qв = R.
7.13. При неполной эпюре интенсивности горизонтального давления грунта по высоте стены подвального помещения и несмещаемом перекрытии (см. рис. 14) реакция в уровне низа перекрытия R определяется по формуле
(93)
где
(94)
Мс - изгибающий момент на уровне перекрытия.
Сдвигающую силу Fsa и изгибающий момент М0 в уровне подошвы следует определять по формулам:
Fsa = - R + (P??3 + 2Рq)(h2 + h3)/2; (95)
М0 = -RH + Pqh2/2 + Р??3h2/6 - Ge + Mc. (96)
7.14. Расчетные усилия в конструктивных элементах подвала (ригелях, колоннах, плитах перекрытия, фундаментах и т.п.) следует определять по известным правилам строительной механики.
7.15. Расчет оснований при деформациях производит по п. 6.14.
7.16. Расчетное сопротивление грунта основания R, кПа, определяется по формуле
, (97)
где ??с1 и ??с2 - коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. 6; k = 1, если прочностные характеристики грунта (?? и с) определены непосредственными испытаниями, и k = 1,1, если они приняты по табл. 1-3 прил. 5; М??; Мq; Мс - коэффициенты, принимаемые по табл. 7; d - глубина заложения подошвы фундамента от пола подвала; dв - приведенная глубина подвала, dв = 2 м при ширине подвала меньше 20 м и dв = 0 - при ширине подвала больше 20 м.
8. РАСЧЕТ ПОДПОРНЫХ СТЕН И СТЕН ПОДВАЛОВ С УЧЕТОМ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ
8.1. Подпорные стены и стены подвалов в районах с сейсмичностью 7 и более баллов должны проектироваться с учетом требований главы СНиП II-7-81 "Строительство в сейсмических районах".
8.2. Интенсивность горизонтального давления грунта от собственного веса и от равномерно распределенной нагрузки q, расположенной на поверхности призмы обрушения, следует определять по формулам разд. 5, при этом коэффициент горизонтального давления грунта при сейсмическом воздействии ??* следует определять по формулам:
??* = cos2(?? - ?? - ??)cos (?? + ??)/cos ?? cos2?? cos(?? + ?? + ??)(1 + )2; (98)
z = sin (?? - ?? - ??)sin(?? + ??)/cos(?? + ?? + ??)cos(?? - ??), (99)
где ?? - угол отклонения от вертикали равнодействующей веса грунта и временной нагрузки с учетом сейсмического воздействия по формуле
?? = arctg (AK1). (100)
При расчете подпорных стен и стен подвалов произведение АК1 следует принимать равным 0,04, 0,08 и 0,16 при расчетной сейсмичности соответственно 7, 8 и 9 баллов.
8.3. Пассивное сопротивление грунта с учетом сейсмического воздействия E*r определяется по формуле
E*r = (1-АК1)Еr, (101)
где Er - пассивное сопротивление грунта без учета сейсмического воздействия.
8.4. Высота подпорных стен, выполненных из бетона, бутобетона или каменной кладки, при расчетной сейсмичности площадки 8 баллов не должна превышать 12 м, а при расчетной сейсмичности 9 баллов - 10 м.
Высота железобетонных подпорных стен не ограничивается.
8.5. При расположении оснований смежных секций подпорной стены в разных уровнях перепад от одной отметки основания до другой должен производиться уступами с отношением высоты к длине уступа не более 1??2.
8.6. При сооружении подпорных стен из вертикальных сборных элементов по верху стены следует предусматривать монолитный железобетонный пояс на всю длину секции.
8.7. Подпорные стены следует разделять сквозными вертикальными швами на секции длиной не более 15 м с учетом размещения каждой секции на однородных грунтах.
9. РАСЧЕТ ПОДПОРНЫХ СТЕН И СТЕН ПОДВАЛОВ НА СДВИГ В СЛОЖНЫХ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
9.1. В сложных инженерно-геологических условиях (при наличии слабых прослоек или ослабленных зон в грунте, наличии грунтовых вод и др.) и при значительных нагрузках на примыкающей к подвалу территории общая устойчивость стены должна быть подтверждена расчетом на сдвиг по круглоцилиндрической поверхности.
9.2. При расчете стен подвалов центр вращения принимается в точке пересечения стены и низа перекрытия подвала. Рассматривается устойчивость грунтового массива (вместе с конструкциями), ограниченного поверхностью земли, полом подвала, стеной и дугой некоторой окружности, проведенной из принятого центра вращения (рис. 15).
Рис. 15. Расчетная схема для определения устойчивости стены подвала против сдвига по круглоцилиндрическим поверхностям
9.3. Для расчета стен подвалов рассматриваемый участок разбивается параллельными отрезками: вертикальными (без учета сейсмичности) и направленными по угол ?? к вертикали (с учетом сейсмичности района).
Устойчивость против сдвига по рассматриваемой кривой считается обеспеченной, если при учете сейсмического воздействия и фильтрационного давления грунтовых вод удовлетворяется следующее условие:
(102)
знак "плюс" соответствует нисходящей, а знак "минус" - восходящей ветви кривой сдвига, gic и gwic - равнодействующие сил, действующих на подошву i-го элемента с учетом сейсмического воздействия:
, (103)
где gi - суммарная сила от веса грунта, веса стены и от нагрузки на поверхности в i-м элементе (с учетом взвешивающего веса грунта ниже уровня воды):
, (104)
gwi - вес воды в объеме между поверхностью грунтовых вод и основанием в i-м элементе; bi - ширина элемента по нормали к его границе, м; ??ic - угол между нормалью к подошве элемента и направлением действия силы:
??ic = ??i ?? ??, (105)
( ?? - угол между подошвой элемента и горизонталью, град. (при отсутствии сейсмического воздействия ??ic = ??i); ?? - угол наклона к вертикали равнодействующих gic и gwic, определяется по формуле (100); АК1 - коэффициенты сейсмичности участка строительства, принимаемые в соответствии с указаниями разд. 8; F - равнодействующая нагрузки от надземных конструкций; ??F - угол между нормалью к подошве и направлением равнодействующей нагрузки от надземных конструкций (при вертикальной нагрузке ??F= 0)
tg ??* = tg??1/kf; (106)
c* = с1/kf, (107)
где kf - коэффициент устойчивости
kf = kn/m, (108)
где kn - коэффициент надежности, принимаемый при отсутствии сейсмического воздействия не менее 1,2, при учете сейсмического воздействия - 1,5; m - коэффициент условий работы, принимаемый при отсутствии сейсмического воздействия 1, при учете сейсмического воздействия: для скальных крупно-обломочных и песчаных (кроме рыхлых) маловлажных грунтов, а также глинистых грунтов (с консистенцией IL??0,5) - 1,2; для песков рыхлых, насыщенных водой, и глинистых грунтов (с консистенцией IL?? 0,75) - 0,7; для остальных грунтов - 1; tg ??*F - значение tg ??* в подошве того элемента, в котором сила F пересекается с рассматриваемой круглоцилиндрической кривой.
