8.2.9 Прогноз змін напружено-деформованого стану ґрунтового масиву при проектуванні слід виконувати шляхом математичного моделювання з використанням моделей згідно з підрозділом 8.4.
8.3.1 Вимоги даного розділу розповсюджуються на основні принципи розрахунків фундаментів глибокого закладання (згідно з класифікацією розділу 5) у вигляді систем паль, об'єднаних просторовими ростверками згідно з 5.9.
8.3.2 Розрахунки фундаментів глибокого закладання, які разом з основою складають просторову систему, слід виконувати числовими методами з формуванням просторової розрахункової моделі споруди згідно з 8.4.
8.3.3 Розрахункову модель фундаментів глибокого закладання слід представляти у вигляді комбінованої системи "палі - ростверк - основа". Модель конструктивних елементів системи повинна враховувати їх просторову жорсткість. Сумісну роботу паль і ростверків з основою моделюють по всіх контактних поверхнях згідно з підрозділом 8.4.
8.3.4 3 застосуванням системи "палі - ростверк - основа" розраховують конструктивні елементи комбінованого фундаменту за несучою здатністю і деформаціями основи згідно з нормами на проектування паль і глибоких опор.
8.4.1 Для розрахунку взаємодії споруди, фундаменту та основи слід формувати просторову розрахункову модель системи "основа - фундамент - споруда" з додержанням таких принципів:
розрахункова модель повинна забезпечувати роботу системи і її аналіз у розрахункових ситуаціях, які відповідають вимогам стандартів і завдання на проектування;
модель повинна найбільш повно враховувати вхідні параметри конструктивних рішень наземних, фундаментно-підвальних частин будівлі (споруди) і ґрунтової основи, а також можливість їх змін у процесі будівництва та експлуатації;
модель основи слід представляти у вигляді фрагмента півпростору, частіше з моделюванням плоскими або просторовими скінченними елементами, або через характеристики жорсткості основи, які визначають із застосуванням замкнених рішень про розподіл напружень у півпросторі;
встановлені межі масиву моделі основи в першому випадку повинні бути поза межею впливу деформацій від фундаментів споруди, а в другому - обмежуватись затуханням напружень і літологічною будовою основи, якщо вона складена грунтами з особливими властивостями;
ступінь дискретизації моделі основи повинен забезпечувати можливість моделювання меж шарів та лінз із різними властивостями грунту і задавати параметри особливих впливів;
у розрахункову модель основи слід включати фактичне розташування розвіданих шарів грунту, дійсне розташування рівня підземних вод, у випадку необхідності - наявності місць виїмки грунту, зони локального обводнення грунту тощо;
характеристики матеріалів слід призначати з урахуванням нелінійного характеру деформування (наприклад, використання критеріїв оцінки переходу грунту у стан пластичності, моделі в'язкопружного деформування тощо);
розрахункова модель повинна передбачати виключення розтягнутих зв'язків між фундаментом та ґрунтовим масивом;
ділянки розрахункової моделі, де перевищені значення характеристики міцності матеріалів, слід моделювати зниженням величин відповідних жорсткостей або виключенням із розрахунку відповідних скінченних елементів;
геометричні характеристики перерізів елементів будівлі, включаючи фундамент, слід призначати з урахуванням допусків (приймати мінімальні значення) та/чи пошкоджень (приймати характеристики перерізів із дефектами);
всі зовнішні і внутрішні зв'язки та граничні умови слід моделювати згідно з 8.4.2 .
8.4.2 Розрахункову модель системи "основа - фундамент - споруда" слід, як правило, представляти у вигляді просторових підструктур - основних моделей підсистем: основи, фундаменту і надфундаментної частини споруди.
При об'єднанні (з'єднанні) підсистем у повну систему "основа - фундамент - споруда" необхідно, щоб на їх межах задовольнялись умови сумісності переміщень основи і фундаменту, фундаменту і надфундаментної частини будівлі чи споруди та умови рівноваги зусиль (напружень), що діють на основу і фундамент, на фундамент і будівлю або споруду.
Для розрахунку основних підсистем можуть застосовуватись методи розділення на підсистеми (суперелементи) більш низьких рівнів із використанням методів пониження порядку рівнянь.
8.4.3 Для розрахунків слід застосовувати програмні засоби і комплекси, що пройшли сертифікацію.
8.4.4 Розрахункова модель, складена згідно з 8.4.1, може використовуватись при моніторингу згідно з 19.3. У цьому випадку проводять оперативну зміну параметрів моделі (наприклад, введення конструкцій підсилення, зростання вимушених деформацій) та коригування гідрогеологічних умов, що дозволяє отримувати нові дані про напружено-деформований стан масиву грунту та споруди при їх взаємодії.
9.1.1 Проектування основ і фундаментів будівель та спроруд в умовах будівельних майданчиків, що розташовані на просідаючих грунтах, необхідно виконувати згідно з ДБН В. 1.1 -5, частина II. При цьому необхідно враховувати можливе просідання грунтів основи від зовнішнього навантаження та (чи) власної ваги грунту при підвищенні вологості до рівня, що відповідає початковій вологості просідання в зоні прогнозованого обводнення (підйому рівня підземних вод або купола техногенного замочування) згідно з вимогами цих Норм.
9.1.2 Властивості просідання грунтів характеризуються відносною просадочністю εsl, початковим тиском просідання psl, початковою вологістю просідання wsl. Значення εsl, psl визначають згідно з додатком Д.
9.1.3 При проектуванні будівель на основах, що складені просідаючими ґрунтами, повинні враховуватись: а) просідання від зовнішнього навантаження ssl,p; б) просідання від власної ваги ґрунту ssl,g; в) нерівномірність просідання грунтів Δssl; г) горизонтальні переміщення основи иsl в межах криволінійної частини просадочної воронки при просіданні грунтів від власної ваги; д) втрата стійкості укосів і схилів; е) додаткові навантаження внаслідок утворення в ґрунтовій товщі водних куполів.
9.1.4 У залежності від прояву просідання від власної ваги грунту основи слід розрізняти ґрунтові умови, в яких:
а) виникає просідання від зовнішнього навантаження у верхній зоні hsl.p, відсутнє просідання від власної ваги грунту;
б) виникають просідання від зовнішнього навантаження у верхній зоні hsl.p і власної ваги грунту в нижній зоні основи hsl.g.
в) зовнішнє навантаження на основу не викликає просідання у верхній зоні hsl.p, має місце лише просідання в нижній зоні hsl.g.
9.1.5 Обчислення просідань ґрунтів основи виконують згідно з Д.14 – Д.19. При проектуванні об'єктів на просідаючих грунтах необхідно враховувати групи складності умов будівництва на майданчику об'єкта проектування і території забудови згідно з ДБН В. 1.1-5.
9.1.6 При проектуванні малозаглиблених та мілкого закладання фундаментів деформації у вигляді криволінійної поверхні осідання (викривлення) основи, що виникають при просіданні товщі від власної ваги грунту в зоні hsl.g„ враховують при розрахунках як впливи, що не пов'язані з дією напружень від розподільних навантажень. Просідання від зовнішнього навантаження у верхній зоні hsl.p ураховують як зниження жорсткісних властивостей основи.
9.1.7 При проектуванні заглиблених і глибокого закладання фундаментів, підземних і заглиблених споруд слід ураховувати в умовах: 9.1.4а - опір грунту по бічній поверхні заглибленої частини; 9.1.4б, 9.1.4в - негативне тертя грунту по бічній поверхні заглиблених частин споруди і фундаментів, що виникає при просіданні грунтів від власної ваги та осідання земної поверхні згідно з 9.1.6.
9.2.1 При проектуванні фундаментів на основах, що складені набрякливими грунтами, слід ураховувати здатність грунтів до зростання в об'ємі (набрякання) - при підвищенні вологості; зменшення в об'ємі (усадки) - при зниженні вологості.
9.2.2 Набрякливі грунти характеризуються тиском набрякання psw, вологістю набрякання wsw, відносною набрякливістю при заданому тиску εsw і відносною усадкою при висиханні εsh.
9.2.3 Деформації основ фундаментів, що виникають внаслідок набрякання або усадки грунту, обраховують методом підсумовування деформацій окремих шарів грунтів згідно з Д.20 – Д.27.
Підняття основи внаслідок набрякання грунтів обчислюють виходячи з припущення, що осідання основи від зовнішнього навантаження вже стабілізувалося.
9.2.4 Граничні значення деформацій об'єктів, які викликані набряканням або усадкою грунтів їх основи, визначають розрахунком згідно з підрозділом 7.9 або приймають згідно з додатком И в залежності від наявності (відсутності) в будівлі захисних інженерних заходів для сприйняття впливів деформацій основи.
9.3.1 При проектуванні фундаментів на основах, що складені водонасиченими біогенними грунтами та мулами або містять такі грунти, слід ураховувати: підвищену стисливість, розвиток осідань у часі, можливість виникнення нестабілізованого стану, мінливість та анізотропію характеристик міцності, деформативності, фільтрації і зміни їх у процесі консолідації основи. Необхідно враховувати для мулів - тиксотропію, газовиділення; біогенних грунтів та мулів – агресивність підземних вод до матеріалів конструкцій у грунті.
9.3.2 Спирання фундаментів безпосередньо на поверхню сильнозаторфованих грунтів, торфів, слабомінеральних сапропелей та мулів не допускається.
9.3.3 Фундаменти на заторфованих грунтах та торфах слід розраховувати за несучою здатністю і деформаціями.
9.3.4 На території майбутньої забудови з різними умовами залягання і нашарування (за глибиною і в плані) водонасичених мінеральних та біогенних грунтів, де застосовують комплекс інженерних заходів з підготовки основи (тимчасове або постійне завантаження, дренування тощо), характеристики грунтів основи необхідно визначати за результатами їх випробувань після ущільнення.
9.4.1 Фундаменти на основах, які складені елювіальними грунтами, слід проектувати з урахуванням: неоднорідності по глибині та в плані внаслідок наявності грунтів з відмінністю властивостей міцності та деформативності (у т.ч. вивітрілих скельних); схильності до зниження міцності елювіальних грунтів (особливо великоуламкових та сильновивітрілих скельних) та зростання дисперсності у верхньому шарі під час їх знаходження у відкритих котлованах; можливості переходу до пливунного стану елювіальних супісків та пилуватих пісків у разі їх водонасичення у період улаштування котлованів та фундаментів; можливої наявності властивостей просідання в елювіальних пилуватих пісках з коефіцієнтом пористості е > 0,6 та коефіцієнтом водонасичення Sr< 0,7.
9.4.2 Необхідно враховувати, що елювіальні грунти можуть виявляти властивості набрякання при замочуванні відходами виробництв (лужними чи кислими розчинами); елювіальні супіски малого ступеня водонасичення можуть мати властивості просідання.
9.4.3 Розрахунок фундаментів за деформаціями основ, що складені елювіальними грунтами, виконують згідно з розділом 7.
Якщо елювіальні ґрунти є просідаючими або здатними до набрякання, слід ураховувати вимоги підрозділів 9.1, 9.2.
9.5.1 Фундаменти на основах, які складені засоленими грунтами, необхідно проектувати з урахуванням: утворення суфозійного осідання під час тривалої фільтрації води та вилуговування солей; зміни у процесі вилуговування солей фізико-механічних властивостей грунту, яка супроводжується, як правило, зниженням властивостей міцності та деформативності і підвищенням деформацій основи; набрякання або просідання грунтів при замочуванні; підвищену агресивність підземних вод до матеріалів конструкцій у грунті.
9.5.2 Засолені грунти характеризують відносним суфозійним стиском εsf.
Нормативне значення εsf, визначають згідно з додатком Д.
Розрахункове значення εsf допускається приймати таким, що дорівнює нормативному з коефіцієнтом надійності по грунту γg = 1.
Розрахунок фундаментів за деформаціями основ, які складені засоленими грунтами, виконують згідно з розділом 7. Якщо засолені ґрунти є просідаючими або набрякливими, слід ураховувати вимоги підрозділів 9.1, 9.2.
9.5.3 Розрахунки фундаментів за деформаціями основ, що складені засоленими грунтами, слід виконувати з урахуванням осідання від зовнішнього навантаження, просідання, набрякливості або усадки і суфозійного осідання.
За відсутності можливості тривалого замочування грунтів та вилуговування солей деформації основи обчислюють як для грунтів незасолених із використанням деформаційних характеристик грунтів при повному водонасиченні.
9.5.4 При проектуванні фундаментів на основах, складених засоленими просідаючими грунтами, необхідно враховувати, що заходи з ліквідації просадочності (попереднє замочування, ущільнення важкими трамбівками, хімічне закріплення тощо) практично виключають можливість розвитку суфозійного осідання.
Розрахунок суфозійного осідання в таких грунтах необхідно виконувати у випадках, коли фактичний середній тиск на основу під фундаментами споруди не перевищує початкового тиску просідання і відсутні заходи, що ліквідують властивості просідання грунту.
