Территориальные строительные нормы пермской области здания на подрабатываемых территориях верхнекамского месторождения калийных солей. назначение строительных мер защиты

Еб = n m е₀; /39/

n - коэффициент, учитывающий анизотропность механиче ских свойств грунта при боковом и вертикальном давле нии за счет особенностей природного сложения, прини мается равным 0,75;

m и Ез - то же, что в формуле /31/;

dз - средняя ширина пазухи между фундаментом и стенкой котлована, при отсутствии данных о ширине пазухи до пускается принимать dз = 0,4 м для наружных и dз = 0,2 м для внутренних фундаментов;

di - условная длина зоны бокового обжатая грунта

Di= h_i tg(45° +^j¤₂) /40/

hi - заглубление фундамента со стороны надвигающегося грунта;

хi - расстояние от середины здания (отсека) до боковой по верхности i-го фундамента, примыкающего к расчетному;

a - коэффициент релаксации напряжений при сжатии грунта; определяется испытанием грунта по методике, изложенной в приложении 2, для песчаных и глинистых грунтов допускается принимать a = 0,02, 1/сутки;

е^-at- функция основания натурального логарифма;

s_пр - предельное напряжение сжатия на боковой поверхности фундамента от пассивного давления грунта

s_пр = x_i [0,5 h_i g tg²(45° +^j¤₂)+ 2С tg(45° +^j¤₂)], /41/

x_i - понижающий коэффициент, равный отношению расстояния в свету между фундаментами Li со стороны подвигающегося грунта к длине призмы выпирания,

; /42/

при x_i > 1 принимается x_i = 1. Остальные обозначения те же, что и в п. 8.20.

8.24 Шов скольжения в фундаментно-подвальной части здания устраивается при условии

N > N^п, /43/

где N - наибольшая нагрузка, действующая на фундаменты, оп ределяемая по формуле /11/;

N^п - суммарная продольная нагрузка от сил трения по шву скольжения фундамента с наибольшим значением N

, /44/

- нагрузка от сил трения по шву скольжения при сдвиге фундаментов вдоль пояса рассчитываемой стены;

- нагрузка от сил трения при сдвиге фундаментов по шву

скольжения под примыкающими стенами и передающая ся на железобетонный пояс под рассчитываемой стеной.

Нагрузка в любом сечении х железобетонного пояса, расположенного над швом скольжения рассчитываемой стены, определяется по формуле

, /45/

m₁ - коэффициент условий работы, учитывающий неполной развитие силы трения по шву скольжения, принимается по графику рис.5 в зависимости от длины отсека;

р₀ - вертикальная нормативная нагрузка в уровне шва скольжения продольного фундамента;

f - коэффициент трения по шву скольжения, принимаемый по табл. 5.

Рис. 5. График коэффициента условий работы m₁, учитывающего неполное развитие сил трения по шву скольжения

Нагрузка в любом сечении х рассматриваемого пояса от сдвига фундаментов под примыкающими стенами, определяется по формуле

, /46/

где - коэффициент условий работы, учитывающий неполное

развитие силы трения по шву скольжения, принимается по таблице 11;

Таблица 11

Количество фундаментов на участке от 0,5L до х

Коэффициент условий работы

Количество фундаментов на участке от 0,5L до х

Коэффициент условий работы,

1

1

4

0,6

2

0,85

5

0,5

3

0,70

6

0,4

l_п- длина стены, примыкающей к рассчитываемой;

- максимальная сила трения по шву скольжения под i-ой примыкающей стеной, приложенная перпендикулярно поясу и определяемая по формуле

/47/

n - число примыкающих стен на участке (l - х); Ро - вертикальная нормативная нагрузка в уровне шва скольжения под i-ой примыкающей стеной; f- коэффициент трения по шву скольжения, принимаемый по табл. 5.

Пример расчета бескаркасного здания на ленточных фундаментах

Исходные данные

Здание пятиэтажное прямоугольной формы, кирпичное, длиной L = 72 м, шириной В = 18 м, высотой Н = 15 м с подвалом; фундаменты ленточные из сборных железобетонных блоков с шириной подошвы по осям 1¸7 в = 1,0 м, по осям А¸В b = 0,8 м; погонная нагрузка по подошве фундаментов составляет по осям А, Б, В 200 кН; 1,7-230 кН; 2¸6 - 260 кН (рис.6).

Рис. 6. План исечение ленточных фундаментов бескаркасного здания

Грунты в основании - суглинки, характеризующиеся следующими физико-механическими свойствами:

плотность грунта - g = 95 т/м³;

удельное сцепление грунта - С = 39 кПа;

угол внутреннего трения - j = 24°;

модуль деформации грунта - Ео = 25 МПа;

коэффициент Пуассона m = 0,35;

коэффициент релаксации касательных напряжений в грунте b = 0,01,1/сутки;

коэффициент релаксации напряжений сжатия грунта a = 0,02, 1/сутки.

Ожидаемые величины деформаций земной поверхности:

наклон земной поверхности - i = 7,9•10^-3;

радиус кривизны выпуклости земной поверхности - R = 4,5 км;

относительные горизонтальные деформации растяжения земной поверхности - e = 2,6•10^-3 мм/м;

скорость изменения относительной горизонтальной деформации земной поверхности - = 0,0033•10^-3,1/сутки;

время от начала до конца подработки здания t = 10 лет (3600 суток);

направление сдвижения земной поверхности - вдоль здания.

Определение длины отсека здания

В соответствии с п. 8.15 по формуле /8/ проверяем условие, при котором применение конструктивных мер защиты бескаркасного здания от вертикальных деформаций грунта основания не требуется

fп £ fпр

Относительная разность осадок основания фундаментов, вызванная подработкой, определяется по формуле /9/

Предельное значение относительной разности осадок фундаментов бескаркасного кирпичного здания принимаем по табл.6, f_пp = 0,002.

fn = 0,0028 > f_пp.=0,002

Условие /8/ не выполняется, поэтому требуются конструктивные меры зашиты здания от воздействия вертикальных деформаций грунта основания.

В качестве конструктивной меры принимаем разрезку здания деформационными швами на два отсека кратных длине секции 36 метров.

Повторно проверяем условие /8/ при длине деформационного отсека L = 36 м

fn = 0,0014 < fпp = 0,002

условие /8/ выполнено.

Определяет ширину зазоров деформационного шва между отсеками здания:

на уровне подошвы фундамента по формуле /5/

= 1,2 · 0,7 · 2,6 · 10^-3 · 36 · 10³ = 78,6 мм;

на уровне карниза по формулам /6/ и / 7/

расстояние от подошвы фундамента до карниза здания

Н= 15+2,5= 17,5м,

а_в ³ 78,6 + 0,0056 • 17,5 • 10³ = 177 мм.

Для принятой длины отсека здания определяем необходимость применения конструктивных мер защиты фундаментно-подвальной части здания от воздействия горизонтальных деформаций грунта основания. Ожидаемые горизонтальные деформации грунта основания e = 2,6•10^-3 > 1•10^-3, поэтому в соответствии с п. 8.18 требуется расчет ленточных фундаментов на воздействие горизонтальных перемещений грунта основания.

Определение нагрузок на ленточные фундаменты

Вначале выполняем расчет нагрузок на ленточный фундамент по оси А.

Определяем нагрузку от трения грунта в продольном направлении по подошве фундамента.

По формуле /16/ определяем значение предельного сопротивления грунта сдвигу по подошве фундамента

t_пр = Ptg j + С = 250 tg 24° + 39 = 150 кН/м².

Вычисляем значение коэффициента жесткости основания при сдвиге грунта под подошвой фундамента по формуле /20/

площадь подошвы фундамента под продольной стеной по оси А

F = а х b = (36 + 1)/2 • 0,8 = 14,8 м², т.к. значение F >10 м², принимаем в расчет F= 10 м².

Из таблицы 7 при а/в = 18,5 / 0,8 = 23 > 5 находим w_z = 1,22,

w_y = 0,53; по таблице 8 принимаем m = 0,35.

kH/м³

По формуле /17/ определяем значение

при t=10 лет (3600 суток) и b=0,01 1/сутки = 0

В соответствии с п.8.20 при Хпр = 77 > l = 0,5•37 = 18,5 м нагрузку от сил трения по подошве фундамента определяем по формуле /12/

;

касательные напряжения по подошве фундамента на расстоянии х и / от середины отсека здания определяем по формулам /19/ и /18/

=1,95 l=1,95•18,5 =36,1 кН/м².

Определяем нагрузку в сечениях ленточного фундамента от трения грунта в продольном направлении подошвы фундамента А:

для сечения 1-1 при х = 12 м

=1,95•12=23,4кН/м²,

для сечения 2-2 при х = 6 м

=1,95·6=11,7кН/м²,

для сечения 3-3 при х = 0

Определяем нагрузку на ленточный фундамент по оси А от трения грунта по подошве примыкающих фундаментов.

По формуле /19/ рассчитываем касательные напряжения под подошвами фундаментов примыкающих стен

t_т.п.i=1,95х;

для фундаментов, примыкающих по осям 1 и 7 при х = 18 м

t_т.п.1 = t_т.п.7 = 1,95 • 18 = 35,2 кН/м²;

для фундаментов, примыкающих по осям 2 и 6 при х = 12 м

t_т.п.2 = t_т.п.6 = 1,95 • 12 = 23,5 кН/М²;

для фундаментов, примыкающих по осям 3 и 5 при х = 6 м

t_т.п.3 =t_т.п.5 =1,95 • 6=11,8кН/м²;

Определяем предельное сопротивление сдвигу грунта под подошвой фундаментов примыкающих стен по формуле /16/:

для фундаментов, расположенных по осям 1, 7

t_п.пр = Р tg j + С = 230 tg 24° + 39 = 141 кН/м².

для фундаментов, расположенных по осям 2-6

t_п.пр = 260 tg 24° + 39 = 155 кН/м².

Сравнение касательных напряжений с их предельными значениями показывает, что условие /23/ удовлетворяется

t_т.п.i ^< t_п.пр

Вычисляем площадь подошвы фундаментов примыкающих стен Fпi=(9-0,8)•1,0=8,2м²

Определяем нагрузку от фундамента i-ой примыкающий стены по формуле /22/:

для фундаментов, примыкающих по осям 1 и 7

N_т.п.1 = N_т.п.7 = 0,5 F_п1,7 t_т.п.1,7 = 0,5 · 8,2 · 352 = 145 кН;

для фундаментов, примыкающих по осям 2 и 6

N_т.п.2= N_т.п.6= 0,5 · 8,2 · 23,5 = 96 кН;

для фундаментов, примыкающих по осям 3 и 5.

N_т.п.3= N_т.п.5 = 0,5 · 8,2 · 11,8 = 43 кН.

Определяем нагрузку от трения грунта по подошве фундаментов примыкающих стен в сечениях ленточного фундамента по формуле/21 /

;

в сечения 1-1 N_т.п = N_т.п1 = 145 кН;

в сечении 2-2 N_т.п = N_т.п1 + N_т.п2 = 145 + 96 = 241 кН;

в сечении 3-3 N_т.п = N_т.п1 + N_т.п2 + N_т.п3 = 145 + 96 + 48 = 289 кН. Определяем нагрузку от трения грунта по боковым поверхностям ленточного фундамента.

Заглубление фундамента в грунт с наружной стороны знания h₁ = 2,4 м, со стороны подвала h₂ = 0,55 м.

В соответствии с п. 8.22 расчет производим для каждой из сторон фундамента с последующим суммированием усилий.

Грунт обратной засыпки при плотности 1850 кг/м³, влажности 20%, времени эксплуатации до подработки 10 лет характеризуется следующими данными (табл. 9): tg j₃ = 0,508; j₃ = 27°; Сз = 36 кПа. Для мягкопластичного суглинка засыпки по табл. 8 принимаем m = 0,3.

Предельное сопротивление сдвигу грунта засыпки по боковой поверхности фундамента определяем по формуле /29/:

при h₁ = 2,4 м

при h₂ = 0,55

Коэффициент жесткости грунта засыпки при сдвиге по боковой поверхности фундамента определяем по формуле /30/

Модуль боковой деформации грунта обратной засыпки определяем по формуле /31/

,

значения коэффициента m определяем по граф. рис. 4 для

h_g1 = 2/3 • h₁ = 2/3 · 2,4 = 1,6 м и h_g2 = 2/3 • h₂ = 2/3 • 0,55 = 0,37 м, соответственно m₁ = 1,0, m₂ = 0,25; модуль вертикальной деформации грунта обратной засыпки принимаем по табл. 10 для грунта плотностью 1,85 т/м³ с влажностью 20% и продолжительности эксплуатации здания до подработки 10 лет, = 10 МПа:

при h₁= 2,4м Е_з1= 1,0·10 МПа =10 МПа;

при h₂ = 0,55 м Е_з2 = 0,25 • 10 МПа = 2,5 МПа;

площадь контакта грунта засыпки с боковой поверхностью фундамента

при h₁ = 2,4 м F₁ = (36 + 1)/2 • 2,4 = 44,4 > 10 м²,

в расчет принимаем F₁= 10 м²;

при h₂ = 0,55 м F ₂= (36 - 1,0 • 6 )/2 • 0,55 = 8,25 < 10 м²

в расчет принимаем F₂ = 8,25 м²;

значения коэффициентов w_zб и w_хв определяем по табл. 7 по соотношению длины фундамента а к заглублению h,

при h₁ = 2,4 м

w_zб =1,22, w_хв = 0,53

при h₂ = 0,55 м

w_zб =1,22, w_хв = 0,53

при h₁ = 2,4 м

при h₂ = 0,55 м

По формуле /28/определяем

при t= 10 лет =0;

при h₁ = 2,4 м

при h₂ = 0,55 м

Значение x_б.пр больше половины длины отсека здания l = 0,5 • 37 = 18,5 м, поэтому в соответствии с п. 8.22 расчет усилий от трения по боковой поверхности фундамента производим по формуле /24/

Касательные напряжения по боковой поверхности фундамента, расположенной на расстоянии х от середины отсека здания и в крайней по длине фундамента точке, определяем по формулам /33/ и /32/:

при h₁ = 2,4 м

при t= 10 лет = 0,

х = l, t_б.l1 = 0,78 • l = 0,78 • 18,5 = 14,4 кН/м²;

при h₂ = 0,55 м

x = l, t_б.l2 = 0,2 • l = 0,2 • 18,5 = 3,7 кН/м²;

Нагрузка от трения грунта по боковой поверхности фундамента

по оси А:

в сечении 1-1 при х=12м

h₁=2,4м, t_б.x1 =0,78 ·12= 9,4 кН/м²;

h₂=0,55 м, t_б.x2 = 0,2 · 12 = 2,4 кН/м²;

= + = 177 + 8,4 = 185 кН;

в сечении 2-2 при х = 6 м

h₁=2,4м, t_б.x1 =0,78 ·6= 4,7 кН/м²;

= + = 279 + 13,5 = 293 кН;

в сечении 3-3 при х = 0

h₁=2,4м, t_б.x1 =0,78 ·0= 0 кН/м²;

h₂=0,55 м, t_б.x2 = 0,2 · 0 = 0 кН/м²;

;

= + = 314 +15,3 = 329 кН.

Определяем нагрузку от давления сдвигающегося грунта на фундаменты, примыкающие к расчетному.

Находим площадь контакта с грунтом боковой поверхности фундамента при деформациях растяжения земной поверхности