2.22. Массивы скальных грунтов по степени трещиноватости, водопроницаемости, деформируемости, выветрелости, по нарушению сплошности и показателю качества RQD характеризуются данными, приведенными в рекомендуемом приложении 1.
2.23. По деформируемости и прочности в различных направлениях массивы скальных грунтов следует считать изотропными при коэффициенте анизотропии не более 1,5 и анизотропными при коэффициенте анизотропии более 1,5. Под коэффициентом анизотропии понимается отношение большего значения характеристики к меньшему в двух заданных направлениях.
3. РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ
3.1. Критерием обеспечения устойчивости сооружения, системы сооружение - основание и склонов (массивов) является условие
(3)
где F, R - расчетные значения соответственно обобщенных сдвигающих сил и сил предельного сопротивления или моментов сил, стремящихся повернуть (опрокинуть) и удержать сооружение;
- коэффициент условий работы, определяемый по указаниям СНиП 33-01-2003;
- коэффициент надежности по степени ответственности сооружения, по указаниям СНиП 33-01-2003.
Примечания: 1. При расчете устойчивости скальных склонов и откосов по предельным состояниям второй группы и следует принимать равными единице.
2. Устойчивость плотин из грунтовых материалов следует рассчитывать в соответствии с требованиями СНиП 2.06.05-84*.
(Измененная редакция. Изм. № 1).
Таблица 5
|
Типы сооружений и оснований |
Коэффициент условий работы |
|
Бетонные и железобетонные сооружения на полускальных и нескальных основаниях (кроме портовых сооружений) |
1,0 |
|
То же, на скальных основаниях (кроме арочных плотин и портовых сооружений) для расчетных поверхностей сдвига: |
|
|
а) приуроченных к трещинам |
1,0 |
|
б) не приуроченных к трещинам |
0,95 |
|
Арочные плотины и другие распорные сооружения на скальных основаниях |
0,75 |
|
Портовые сооружения |
1,15 |
|
Откосы и склоны |
1,0 |
|
Примечание. В необходимых случаях кроме приведенных в табл. 5 коэффициентов принимаются дополнительные коэффициенты условий работы, учитывающие особенности конструкций сооружений и их оснований. |
3.2. При определении расчетных нагрузок коэффициенты надежности по нагрузкам следует принимать согласно требованиям СНиП 33-01-2003.
Примечания: 1. Коэффициенты надежности по нагрузкам следует принимать одинаковыми (повышающими или понижающими) для всех проекций расчетной нагрузки.
2. Bсe нагрузки от грунта (вертикальное давление от веса грунта, боковое давление грунта) следует, как правило, определять по расчетным значениям характеристик грунта , принимая при этом коэффициенты надежности по нагрузкам равными единице.
3.3. Расчеты устойчивости сооружений и грунтовых массивов следует, как правило, производить методами, удовлетворяющими всем условиям равновесия в предельном состоянии.
Допускается применять и другие методы расчета, результаты которых проверены опытом проектирования, строительства и эксплуатации сооружений.
В расчетах устойчивости следует рассматривать все физически и кинематически возможные схемы потери устойчивости сооружений, систем сооружение - основание и склонов (массивов).
Примечания: 1. Расчеты следует выполнять для условий плоской или пространственной задачи. При этом условия пространственной задачи принимают, если l < 3b или l < 3h (для шпунтовых сооружений) или когда поперечное сечение сооружения, нагрузки, геологические условия меняются по длине l1 < 3b (< 3h) где l и b - соответственно длина и ширина сооружения, h - высота сооружения с учетом углубления сооружения или шпунта в грунт основания, l1 - длина участка с постоянными характеристиками.
2. В расчетах устойчивости для условий пространственной задачи необходимо учитывать силы трения и сцепления по боковым поверхностям сдвигаемого массива грунта и сооружения. При этом следует, как правило, давление на боковые поверхности принимать равным давлению покоя, определяемому по указаниям СНиП 2.06.07-87.
РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ СООРУЖЕНИЙ НА НЕСКАЛЬНЫХ ОСНОВАНИЯХ
3.4. В расчетах устойчивости гравитационных сооружений на нескальных основаниях следует рассматривать возможность потери устойчивости по схемам плоского, смешанного и глубинного сдвигов. Выбор схемы сдвига в зависимости от вида сооружения, классификационной характеристики основания, схемы загружения и других факторов производится по указаниям пп.3.5, 3.9 и 3.11.
Перечисленные схемы сдвига могут иметь место как при поступательной форме сдвига, так и при сдвиге с поворотом в плане.
Для сооружений, основанием которых являются естественные или искусственные откосы или их гребни, необходимо также рассматривать схему общего обрушения откоса вместе с расположенным на нем сооружением.
3.5. Расчет устойчивости гравитационных сооружений (кроме портовых), основания которых сложены песчаными, крупнообломочными, твердыми и полутвердыми пылевато-глинистыми грунтами, следует производить только по схеме плоского сдвига при выполнении условия
(4)
В случаях, если основания сложены туго- и мягкопластичными пылевато-глинистыми грунтами, кроме условия (4) следует выполнять условия:
(5)
(6)
В формулах (4) - (6):
- число моделирования;
- максимальное нормальное напряжение в угловой точке под подошвой сооружения (с низовой стороны);
b - размер стороны (ширина) прямоугольной подошвы сооружения, параллельной сдвигающей силе (без учета длины анкерного понура);
- удельный вес грунта основания, принимаемый ниже уровня воды с учетом ее взвешивающего действия;
N0 - безразмерное число, принимаемое для плотных песков равным 1, для остальных грунтов - равным 3. Для всех грунтов оснований сооружений I и II классов N0, как правило, следует уточнять по результатам экспериментальных исследований методом сдвига штампов в котлованах сооружений;
tg - расчетное значение коэффициента сдвига;
tg, с1 - то же, что в п. 2.7;
- среднее нормальное напряжение по подошве сооружения;
- коэффициент степени консолидации;
k - коэффициент фильтрации;
е - коэффициент пористости грунта в естественном состоянии;
t0 - время возведения сооружения;
а - коэффициент уплотнения;
- удельный вес воды;
h0 - расчетная толщина консолидируемого слоя, принимаемая для сооружения с шириной подошвы b, на части которой bd расположен дренаж, равной:
а) для однослойного основания:
при наличии водоупора, залегающего на глубине h1 (h1 Нc; Нc - см. п. 7.9),
(7)
при залегании в основании дренирующего слоя на глубине h1 (h1 Нc)
(8)
б) для двухслойного основания с толщинами слоев h1 и h2:
при наличии водоупора и при k1 k2 (h1 + h2 Нc)
(9)
при наличии дренирующего слоя на глубине h1 + h2 (h1 + h2 Нc)
(10)
Примечание. Указания настоящего пункта не распространяются на случаи, когда особенности конструкции сооружения и геологического строения основания, а также распределение нагрузок предопределяют глубинный сдвиг.
3.6. При расчете устойчивости сооружения по схеме плоского сдвига за расчетную поверхность сдвига следует принимать:
при плоской подошве сооружения - плоскость опирания сооружения на основание с обязательной проверкой устойчивости по горизонтальной плоскости сдвига, проходящей через верховой край подошвы;
при наличии в подошве сооружения верхового и низового зубьев: при глубине заложения верхового зуба, равной или большей низового, - плоскость, проходящую через подошву зубьев, а также горизонтальную плоскость, проходящую по подошве верхового зуба; при глубине заложения низового зуба более глубины заложения верхового зуба - горизонтальную плоскость, проходящую по подошве верхового зуба (при этом все силы следует относить к указанной плоскости, за исключением пассивного давления грунта со стороны нижнего бьефа, которое надлежит определять по всей глубине низового зуба);
при наличии в основании сооружения каменной постели - плоскости, проходящие по контакту сооружения с постелью и постели с грунтом; при наличии у каменной постели заглубления в грунт следует рассматривать также наклонные плоскости или ломаные поверхности, проходящие через постель;
для гравитационных сооружений на континентальном шельфе при наличии в их подошве ребер («юбок» и внутренних ребер) - плоскости, проходящие в контактной области частично в пределах ребер, частично по контакту подошвы с грунтом основания;
при наличии в основании зон, слоев или прослоек слабых грунтов, в том числе в зонах промораживания-оттаивания, следует дополнительно оценить степень устойчивости сооружения применительно к расчетным плоскостям, проходящим в этих зонах или слоях.
(Измененная редакция. Изм. № 1).
3.7. При расчете устойчивости сооружений по схеме плоского сдвига (без поворота) при горизонтальной плоскости сдвига R = Rpl и F в условии (3) следует определять по формулам:
(11)
(12)
где Rpl - расчетное значение предельного сопротивления при плоском сдвиге;
Р - сумма вертикальных составляющих расчетных нагрузок (включая противодавление);
tg, с1 - характеристики грунта по расчетной поверхности сдвига, определяемые по указаниям разд. 2;
- коэффициент условий работы, учитывающий зависимость реактивного давления грунта с низовой стороны сооружения от горизонтального смещения сооружения при потере им устойчивости, принимаемый по результатам экспериментальных исследований; при их отсутствии значение следует принимать: для всех видов сооружений, кроме портовых, - 0,7, для портовых - 1;
, - соответственно расчетные значения горизонтальных составляющих силы пассивного давления грунта с низовой стороны сооружения и активного давления грунта с парковой стороны, определяемые по указаниям СНиП 2.06.07-87; при определении , ниже уровня воды следует учитывать ее взвешивающее действие на грунт, а также влияние фильтрационных сил;
Аg - площадь горизонтальной проекции подошвы сооружения, в пределах которой учитывается сцепление;
Rg - горизонтальная составляющая силы сопротивления свай, анкеров и т. д.;
F - расчетное значение сдвигающей силы;
- суммы горизонтальных составляющих расчетных значений активных сил, действующих соответственно со стороны верховой и низовой граней сооружения, за исключением активного давления грунта.
Примечания: 1. В случае наклонной плоскости сдвига при определении Rpl и F силы проектируются на эту плоскость и на нормаль к ней.
2. Для вертикально- и наклонно-слоистых оснований tg·и с1 следует определять по обязательному приложению 5 как средневзвешенные значения характеристик грунтов всех слоев с учетом перераспределения нормальных контактных напряжений между слоями пропорционально их модулям деформации.
3. Под низовой стороной сооружения понимается та, в направлении которой проверяется возможность сдвига.
4. Для портовых сооружений I класса величины tg·и с1 по контакту сооружения с каменной постелью следует определять по результатам экспериментальных исследований. Для портовых сооружений II-IV классов, а также I класса на стадии технико-экономического обоснования строительства допускается принимать по контакту сооружение - каменная наброска - tg = 0,6, с1 = 0, по поверхности сдвига внутри каменной наброски - tg = 0,85, с1 = 0.
5. При наличии постели под сооружением пассивное давление грунта, как правило, следует определять только ниже подошвы сооружения с учетом веса вышележащего грунта.
3.8. В случае, если расчетная сдвигающая сила F приложена с эксцентриситетом в плоскости подошвы еF , расчет устойчивости сооружений следует производить по схеме плоского сдвига с поворотом в плане (l и b - размеры сторон прямоугольной подошвы сооружения). Эксцентриситет еF и силу предельного сопротивления сдвигу при плоском сдвиге с поворотом Rpl,t следует определять по указаниям, приведенным в рекомендуемом приложении 6.
3.9. Расчет устойчивости сооружений по схеме смешанного сдвига следует производить для сооружений на однородных основаниях во всех случаях, если не соблюдаются условия, приведенные в п. 3.5. При этом сопротивление основания сдвигу следует принимать равным сумме сопротивлений на участках плоского сдвига и сдвига с выпором (черт. 1). Сила предельного сопротивления при расчете устойчивости сооружений по схеме смешанного сдвига Rcom при поступательной форме сдвига определяется по формуле
(13)
где - то же, что в формуле (5);
tg·и с1
b1, b2 - расчетные значения ширины участков подошвы сооружения, на которых происходят сдвиг с выпором и плоский сдвиг;
- предельное касательное напряжение на участке сдвига с выпором, определяемое в соответствии с указаниями рекомендуемого приложения 7;
l - размер стороны прямоугольной подошвы сооружения, перпендикулярной сдвигающей силе.
Черт. 1. Схема к расчету несущей способности основания и устойчивости сооружения при смешанном сдвиге
аб - участок плоского сдвига; бе - участок сдвига с выпором; бвгдб - зона выпора
