ВБН В.2.1-1-97. Основы и фундаменты зданий и сооружений. Усиления фундаментов зданий и сооружений, построенных на лессовых грунтах, буроиньекционными сваями

4.21 Для майданчиків будівель, розташованих на схилах чи в межах плато в безпосередній близькості від схилу, при вишукуваннях необхідно встановлювати можливість розвитку зсувних явищ або розмивання поверхні.

4.22 При вишукуваннях повинно бути виявлено :

а) можливе розташування в межах території забудови будівлі насипних грунтів і послаблень у вигляді засипаних або відкритих старих котлованів, траншей, льохів, колодязів, катакомб та інших знижень поверхні;

б) наявність суфозії чи можливість її виявлення в лесових або підстильних грунтах;

в) виникнення вимивань у грунті за рахунок витікання води з водонесучих систем, при попаданні атмосферних опадів чи поверхневих вод крізь вимощення або порушення в конструкціях будівлі.

4.23 При вишукуваннях слід встановити наявність підземних вод, виявити зону їх живлення і розвантаження, сільовий склад, оцінити сезонні зміни рівня підземних вод та дати прогноз зміни їх рівня на перспективу.

4.24 Проведені вишукування повинні дати відповідь щодо змін фізико-механічних характеристик грунтів на протязі часу з тим, щоб можливо було врахувати це при розробці проекту підсилення.

5 ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ РОЗРАХУНКУ ФУНДАМЕНТІВ, ПІДСИЛЮВАНИХ БУРОІН'ЄКЦІЙНИМИ ПАЛЯМИ 5.1 Розрахунок підсилення фундаментів буроін'єкційними палями необхідно вести як для пальових фундаментів у відповідності з вимогами СНиП 2.02.03 за фаничними станами:

а) першої групи:

- за міцністю матеріалу паль і пальових ростверків;

- за несучою здатністю грунту основи, паль;

- за несучою здатністю основ пальових фундаментів, якщо на них передаються значні горизонтальні навантаження, або якщо вони обмежені укосами чи знаходяться у межах схилів;

б) другої групи:

- за осіданнями основ паль і пальових фундаментів від вертикальних навантажень;

- за переміщенням паль спільно з грунтом основи від дії горизонтальних навантажень і моментів;

- за виникненням або розкриттям тріщин в елементах залізобетонних конструкцій пальових фундаментів.

5.2 Навантаження на лесову основу на рівні підошви фундаменту, як правило, повинні встановлюватись розрахунком, виходячи із сумісної роботи будівлі і основи згідно з вимогами СНиП 2.01.07, СНиП 2.02.01 і СНиП 2.02.03 на основі фактичних даних про конструкції будівлі і грунти основи, встановлених при обстеженні будівлі та інженерно-геологічних вишукуваннях. При виборі розрахункової статичної схеми будівлі слід враховувати порушення в конструкціях будівлі і міцності їх матеріалу, що мали місце на момент обстеження, а в оцінці роботи основи - нерівномірні її деформації, що виявились, і можливість їх зміни під час експлуатації після підсилення фундаментів.

Також необхідно враховувати призначення і особливості завантаження будівлі в період її експлуатації, що передувала обстеженню, з моменту будівництва, що допоможе визначити фактичне завантаження конструкцій будівлі і основи. Якщо є сусідні будівлі чи споруди, то треба враховувати і їхній вплив на умови завантаження основ як на період обстеження, так і при подальшій експлуатації підсиленої будівлі.

Визначення навантажень, що передаються на фундаменти і основи, повинно проводитись самостійно для кожного стану, сполучення навантажень і періоду роботи будівлі. При цьому слід виходити з того, що врешті решт основа стане водонасиченою, а навантаження на фундаменти і основу будуть відповідати найбільш несприятливим умовам замочування. Якщо в конструкцію і (чи) роботу підземної частини будівлі будуть внесені зміни, то це повинно враховуватись і в розрахунку системи "будівля-фундамент-основа". В разі необхідного обгрунтування, як виняток, допускається визначення навантажень без урахування перерозподілу зусиль за рахунок жорсткості надземної частини будівлі і піддатливості основи (по окремих перерізах).

Примітка 1 Для практичних розрахунків рекомендується використовувати обчислювальні комплекси з їх реалізацією на ЕОМ: для каркасних будівель використовується обчислювальний комплекс "МИРАЖ", розроблений НДІАСБ, для будівель з несучими стінами - обчислювальний комплекс "КРАПОФ", розроблений НДІБК, або їх аналоги.

Примітка 2 Зважаючи на те, що запропоновані конструктивні схеми підсилення буроін'єкційними палями орієнтовані на розвиток додаткових деформацій до 20 - 30 мм, нерівномірні деформації при розрахунку навантажень на фундаменти недеформованих будівель і споруд допускається не враховувати.

5.3 Розрахунок підсилення фундаментів повинен викочуватись з урахуванням виду і стану існуючих фундаментів, прийнятого способу підсилення і конкретної розрахункової схеми у відповідності з 5.4 - 5.11. Розрахунок проводиться для окремо стоячого або на 1 пог.м. стрічкового фундаменту.

5.4 Для випадку підсилення фундаментів мілкого закладання буроін'єкційними палями із жорстким об'єднанням їх з існуючим фундаментом (див. 2.6, 2.7) повинна виконуватись умова

, (4)

де - сумарне розрахункове вертикальне навантаження для другої групи граничних станів на рівні підошви підсиленого фундаменту, кН, визначається з урахуванням вказівок 5.2.

При простій ї конструктивній схемі, відсутності сусідніх будівель і споруд та для недеформованих будівель (при збільшенні навантажень на фундаменти у випадку реконструкції) з урахуванням примітки 2 до 5.2 допускається визначати , як остаточну, за формулою

, (5)

де - розрахункове вертикальне навантаження від надземних конструкцій будівлі на верхньому уступі фундаменту, кН, з урахуванням реконструкції, що проводиться;

- вага існуючого фундаменту, кН;

- вага ростверка або інших елементів підсилення, кН;

- вага грунту на уступах фундаменту і ростверка, підлоги та (або) вимощення в цих межах і можливих постійних чи тривалих тимчасових навантажень, кН.

Примітка. Значення, , , визначають для другої групи граничних станів без урахування виважувальної дії підземних вод, рівень яких розташований чи прогнозується вище, ніж рівень підошви фундаменту.

- розрахункове навантаження для другої групи граничних станів, кН, яке передається на існуючий фундамент після підсилення, визначається з урахуванням безпечного тиску на просідаючу основу за формулою

, (6)

де - мінімальна величина початкового тиску просідання, кПа, лесового грунту, який залягає на глибину h = b нижче підошви фундаменту, визначається за рекомендаціями 4.12.

Для непросідаючої основи

, (6а)

де - середня напруга, кПа, на підошві фундаменту при виконанні умови . Розрахунковий опір непросідаючого грунту визначається за формулою (7) СНиП 2.02.01, як це обумовлено в 4.14. Якщо фундамент спирається на грунтову подушку, то допустимість значення повинна контролюватись на її нижній межі умовою (9) СНиП 2.02.01, де ;

А - площа підошви фундаменту, м², при її ширині b, м;

- розрахункове навантаження для першої групи граничних станів, кН, яке передається на буроін'єкційні палі підсилення, визначається за формулою

, (7)

де n - кількість буроін'єкційних паль підсилення для фундаменту, який підлягає розрахунку;

- розрахункова несуча здатність палі по грунту з урахуванням його можливого замочування, кН, яка визначається за рекомендаціями розділу 6 даних норм;

- коефіцієнт надійності, який приймається в залежності від способу визначення : 1,2 - при статичному випробуванні паль із замочуванням лесової основи; 1,3 - за результами статичних випробувань паль у грунтах природної вологості з урахуванням можливого замочування в подальшому (див. 6.8); 1,4 - за даними інших методів, якщо їх вірогідність підтверджена перевіркою в регіональних умовах;

С ереднє значення коефіцієнту надійності по навантаженню визначається за формулою

, (8)

де , - сумарні розрахункові вертикальні навантаження відповідно для першої та другої груп граничних станів на рівні підошви фундаменту, які визначаються відповідно за формулами (9) та (5).

, (9)

де значення навантажень визначаються для першої групи граничних станів аналогічно з формулою (5).

5.5 При позацентровому навантаженні фундаменту мілкого закладання, підсиленого буроін'єкційними палями, повинна також виконуватись умова а у формулу (6а) необхідно вводити значення .

Для будь-яких грунтових умов повинна також виконуватись умова >0.

5.6. Для випадку підсилення пальових фундаментів буроін'єкційними палями з жорстким їх об'єднанням (див. 2.6, 2.7) повинна виконуватись умова

, (10)

де - сумарне розрахункове вертикальне навантаження для першої групи граничних станів на підсилений пальовий фундамент на рівні підошви ростверку, кН, яке визначається за формулою (9);

- розрахункове вертикальне навантаження для першої групи граничних станів, що передається на існуючий пальовий фундамент, кН, яке визначається з урахуванням фактичної роботи паль за рекомендаціями 5.2 або за формулою

(11)

де - коефіцієнт, що враховує фактичні умови роботи фундаменту, який приймається рівним = 0,8 - 1.0;

- кількість паль в існуючому фундаменті;

- несуча здатність забивних, набивних або інших типів паль по грунту основи, влаштованих раніше, кН, яка встановлюється для водонасиченого стану грунтів основи за рекомендаціями СНиП 2.02.03;

- коефіцієнт надійності, який приймається за рекомендаціями СНиП 2.02.03 і 5.4;

- розрахункове вертикальне навантаження для першої групи граничних станів, яке передається на буроін'єкційні палі підсилення, кН, визначається за формулою (7).

5.7 Розрахунок пальових ростверків, жорстко зв'язаних з існуючим фундаментом, слід виконувати у відповідності із вказівками СНиП 2.02.03, СНиП 2.03.01 та "Пособия по проектированию железобетонных ростверков свайных фундаментов под колонны зданий и сооружений" (до СНиП 2.03.01).

Навантаження, які діють на підошві ростверку, слід розглядати як зосереджені від окремих паль (приводяться до центру ваги їх перерізів) і розподілені по підошві від тиску грунтової основи (після підсилення).

5.8 Для пальових ростверків, які не зв'язані з існуючими фундаментами і поєднують відокремлені похилі буроін'єкційні палі (додаток А, схема 15), зовнішнім навантаженням є надмірний тиск по глибині основи, який діє крізь грунт безпосередньо на палі.

Визначення зусиль в палях допускається виконувати за спрощеною методикою, як для стрижня, шарнірно зв'язаного з ростверком і працюючого в пружному грунтовому середовищі, від дії активного тиску , обчисленого за навантаженням (див. 5.6), з урахуванням коефіцієнту постелі оточуючого грунту (додаток Б, пункт Б.З).

5.9 Для відокремлених похилих буроін'єкційних паль ( додаток А, схеми 14, 15) деформації грунтової основи необхідно визначати за СНиП 2.02.01 з урахуванням його армування похилими палями, приймаючи потужність стиснутої товщі в границях від підошви фундаменту до точки умовного перетину паль. Також повинна виконуватись вимога 5.12.

Параметри похилих паль та їх положення в грунті повинні гарантувати величини деформації, які не перевищують граничні, що встановлені СНиП 2.02.01.

5.10 При горизонтальних навантаженнях, що передаються на буроін'єкційні палі підсилення, в тому числі і влаштовані окремо у вигляді захисного ряду, слід виконувати перевірку за умовою

, (12)

де - сумарне розрахункове горизонтальне навантаження для першого фаничного стану, яке передається на ділянку з буроін'єкційних паль, кН, і визначається з урахуванням горизонтального тиску грунту основи та (або) інших горизонтальних навантажень, які передаються додатково на цей ряд паль як при виконанні робіт, так і в період експлуатації будівлі. Частина горизонтального навантаження, що сприймається існуючим фундаментом, в розрахунок не включається;

- розрахункова несуча здатність одиночної палі на горизонтальне навантаження по грунту основи для короткочасного періоду виконання робіт з урахуванням природної вологості грунту, і, в інших випадках, з урахуванням його водонасиченості, тобто , яка встановлюється за рекомендаціями розділу 6 даних норм;

n -. кількість буроін'єкційних паль на розрахунковій ділянці, яка сприймає горизонтальне навантаження;

- коефіцієнт умов роботи фундаменту на буроін'єкційних палях з навколишнім грунтом при передаванні горизонтальних навантажень, що приймається рівним для короткочасних умов виконання робіт =0,9, а для інших випадків = 0,85;

- коефіцієнт надійності, що приймається в залежності від способу визначення H_d' за рекомендаціями 5.4, аналогічно палям, які працюють на вертикальне навантаження.

5.11 При необхідності підсилення лесової основи з метою підвищення її стійкості глибинному зсуву шляхом влаштування захисного ряду з буроін'єкційних паль, що перерізають можливу площину сковзання, в розрахунках допускається враховувати їх несучу здатність на горизонтальне навантаження по грунту основи у водонасиченому стані , як додаткове зусилля, що перешкоджає сковзанню. Так, у розрахунку по круглоциліндричним поверхням (додаток Б, пункт Б.4) до моменту утримуючих (граничних) сил ,кНм, необхідно додавати утримуючий момент ,кНм,від одного ряду паль, який визначається за формулою

, (13)

Тоді для методу розрахунку стійкості по круглоциліндричним поверхням повинна виконуватись умова

, (14)

де у формулах (13) та (14) К - коефіцієнт стійкості;

- момент, обумовлений дією зсувних навантажень, кНм;

- розрахункова вага і-того блоку грунту, що потенційно зсувається, з урахуванням навантаження, розташованого на його поверхні, за винятком тієї частини, яка передається на палі, що прорізують можливу поверхню сковзання, кН. Величина для водонасиченого грунту обчислюється з урахуванням виваженої дії води;

- розрахункові горизонтальні навантаження, які передаються від будівлі в межах розрахункової ділянки шириною b, м, та прикладені на відстані z_k, м, від центру круглоциліндричної поверхні сковзання;

R - радіус заданої круглоциліндричної поверхні сковзання, м;

- кут між вертикальним напрямком і напрямком радіуса R в точці прикладання , град;

- кут між віссю вертикальної палі та радіусом, проведеним до її перетину з поверхнею сковзання, град.;

та - відповідно кут внутрішнього тертя, град., та питоме зчеплення, кПа для першого граничного стану грунту в межах поверхні сковзання для і -того потенційно сповзаючого блоку;

- довжина поверхні сковзання для і - того блоку, м;

n - кількість паль в розрахунковій ділянці шириною b, м ;

- несуча здатність на горизонтальне навантаження одиночної буроін'єкційної палі по грунту основи у водонасиченому стані, кН, яка визначається як і для формули (12);