Страница 7: ДСТУ-Н Б EN 1998-5:20ХХ. Проектування сейсмостійких споруд. Частина 5. Фундаменти, утримуючі конструкції! геотехнічні аспекги (60523)

(4)Р Нормальне зусилля і згинаючий момент. Відповідно обчислене проектне нормальне зусилля N_Ed і згинаючий момент M_Ed повинні передаватися грунту за допомогою одного з наступних механізмів або їх комбінації:

(4)P Normal force and bending moment.
An appropriately calculated design normal force N_Ed and bending moment M_Ed shall be transferred to the ground by means of one or a combination of the following mechanisms:

а) по проектному значенню вертикальних зусиль опору, діючих на основу фундаменту;

b) по проектному значенню згинаючих моментів, створюваних проектним горизонтальним опором зсуву між боковими стінками елементів фундаменту глибокого закладення (коробчастого типу, пальового, кесонного) і ґрунтом з урахуванням обмежень і умов, вказаних у 5.4.1.3 і 5.4.2;

c) по проектному значенню вертикального опору зсуву між боковими стінками елементів заглиблених фундаментів та глибокого закладення (коробчастого типу, пальового, причального і кесонного) і ґрунтом.

a) by the design value of resisting vertical forces acting on the base of the foundation;

b) by the design value of bending moments developed by the design horizontal shear resistance between the sides of deep foundation elements (boxes, piles, caissons) and the ground, under the limitations and conditions described in 5.4.1.3 and 5.4.2;

c) by the design value of vertical shear resistance between the sides of embedded and deep foundation elements (boxes, piles, piers and caissons) and the ground.

5.4 Перевірки і критерії вибору розмірів

5.4.1 Фундаменти мілкого закладення або заглиблені

(1)Р Наступні перевірки і критерії вибору розмірів застосовуються для фундаментів мілкого закладення або заглиблених,
що спираються безпосередньо на нижчележачий грунт.

5.4 Verifications and dimensioning criteria

5.4.1 Shallow or embedded foundations

(1)P The following verifications and dimensioning criteria shall apply for shallow or embedded foundations bearing directly onto the underlying ground.

5.4.1.1 Основи (проектування по кінцевому граничному стану)

(1)Р Відповідно до критерія проектування по кінцевому граничному стану, основи повинні перевірятися на руйнування від зсуву і від втрати несучої здатності.

(2)Р Руйнування від зсуву. У разі фундаментів, основа яких знаходиться над рівнем ґрунтових вод, руйнування має бути завдяки тертю і, за умов, зазначених у (5) цього підпункту, завдяки бічному тиску ґрунту.

(3) За відсутності більш конкретних досліджень проектний опір тертю для основ над рівнем ґрунтових вод, F_Rd, може бути обчислений з використанням наступного виразу:

5.4.1.1 Footings (ultimate limit state design)

(1)P In accordance with the ultimate limit state design criteria, footings shall be checked against failure by sliding and against bearing capacity failure.

(2)P Failure by sliding. In the case of foundations having their base above the water table, this type of failure shall be resisted through friction and, under the conditions specified in (5) of this subclause, through lateral earth pressure.

(3) In the absence of more specific studies, the design friction resistance for footings above the water table, F_Rd, may be calculated from the following expression:

(5.1)

де

N_Ed проектна горизонтальна сила на горизонтальну основу;

 кут тертя на межі «конструкція-грунт» під підошвою основи, який може бути оцінений у відповідності з EN 1997-1:2004, 6.5.3;

_M відносний коєфіціент властивості матеріалу, прийнятий з тим же значенням, яке застосовується до tan  (дивись 3.1 (3)).

(4)Р У разі фундаментів, що знаходяться нижче рівня ґрунтових вод, проектний опір зсуву має оцінюватися на підставі недренованої міцності у відповідності з
EN 1997-1:2004, 6.5.3.

(5) Проектний бічний опір E_pd, що виникає внаслідок тиску ґрунту на бічну поверхню основи, може бути врахований, як зазначено в 5.3.2, за умови прийняття відповідних заходів на майданчику, таких як ущільнення зворотньої засипки, використання вертикальної стіни в ґрунті або заливка бетоном від підошви до поверхні ґрунту.

(6)Р Щоб переконатися, що руйнування від зсуву відсутнє на горизонтальній основі, має задовольнятися наступна умова:

where

N_Ed is the design normal force on the horizontal base;

 is the structure-ground interface friction angle on the base of the footing, which may be evaluated according to EN 1997-1:2004, 6.5.3;

_M is the partial factor for material property, taken with the same value as that to be applied to tan  (see 3.1 (3)).

(4)P In the case of foundations below the water table, the design shearing resistance shall be evaluated on the basis of undrained strength, in accordance with EN 1997-1:2004, 6.5.3.

(5) The design lateral resistance E_pd, arising from earth pressure on the side of the footing may be taken into account as specified in 5.3.2, provided appropriate measures are taken on site, such as compacting of backfill against the sides of the footing, driving a foundation vertical wall into the soil, or pouring a concrete footing directly against a clean, vertical soil face.

(6)P To ensure that there is no failure by sliding on a horizontal base, the following expression shall be satisfied.

V_Ed  F_Rd + E_pd (5.2)

(7) У разі фундаментів, розміщених вище рівня ґрунтових вод, та за умови виконання наступних двох умов:

- властивості ґрунту залишаються незмінними в процесі землетрусу;

- сповзання не робить негативного впливу на діяльність будь-яких важливих комунікацій (наприклад, водопроводів, газопроводів, ліній зв'язку або телекомунікацій), підведених до будівлі; обмежена величина сповзання може бути допущена. Ступінь сповзання повинна бути помірною, якщо розглядати загальну поведінку будівлі.

(7) In the case of foundations above the water table, and provided that both of the following conditions are fulfilled:

- the soil properties remain unaltered during the earthquake;

- sliding does not adversely affect the performance of any lifelines (eg water, gas, access or telecommunication lines) connected to the structure; a limited amount of sliding may be tolerated. The magnitude of sliding should be reasonable when the overall behaviour of the structure is considered.

(8)Р Втрата несучої здатності. Для задоволення вимоги 5.1 (1)Р а), несуча здатність фундаменту повинна бути перевірена при дії комбінації прикладеної дії впливів N_Ed, V_Ed та M_Ed.

ПРИМІТКА Для перевірки сейсмічної несучої здатності фундаменту можна використовувати загальний вираз і критерії, наведені у довідковому Додатку F, які дозволяють кутове навантаження і ексцентриситет, що виникає від дії сил інерції в будівлі, а також можливі впливи сил інерції в грунтовій основі повинні бути прийняті до уваги.

(9) Звертає на себе увагу той факт, що деякі уразливі глини можуть зазнавати зниження міцності на зсув та, що незв'язні матеріали вразливі до зростання динамічного порового тиску при циклічному навантаженні, а також до збільшення дисипації порового тиску від нижчележачих шарів після землетрусу.

(10) Для оцінки несучої здатності ґрунту при сейсмічному навантаженні слід брати до уваги механізми можливого зменшення міцності і жорсткості, які можуть початися навіть при відносно низьких рівнях деформації. Якщо ці явища прийняті до уваги, можуть використовуватися зменшені значення часткових коефіцієнтів для властивостей матеріалу. В іншому випадку, слід використовувати значення, зазначені в 3.1 (3).

(8)P Bearing capacity failure. To satisfy the requirement of 5.1 (1)P a), the bearing capacity of the foundation shall be verified under a combination of applied action effects N_Ed, V_Ed and M_Ed.

NOTE To verify the seismic bearing capacity of the foundation, the general expression and criteria provided in Informative Annex F may be used, which allow the load inclination and eccentricity arising from the inertia forces in the structure as well as the possible effects of the inertia forces in the supporting soil itself to be taken into account.

(9) Attention is drawn to the fact that some sensitive clays might suffer a shear strength degradation, and that cohesionless materials are susceptible to dynamic pore pressure build-up under cyclic loading as well as to the upwards dissipation of the pore pressure from underlying layers after an earthquake.

(10) The evaluation of the bearing capacity of soil under seismic loading should take into account possible strength and stiffness degradation mechanisms which might start even at relatively low strain levels. If these phenomena are taken into account, reduced values for the partial factors for material properties may be used. Otherwise, the values referred to in 3.1 (3) should be used.

(11) Повинне бути прийняте до уваги зростання порового тиску води при дії циклічного навантаження або розглядати його вплив на недреновану міцність
(в загальному розрахунку напруг) або на поровий тиск (в розрахунку діючих напруг). Для будівель з коефіцієнтом відповідальності _I більше 1,0 повинна бути прийнята до уваги нелінійна поведінка ґрунту при визначенні можливої залишкової деформації в процесі землетрусів.

(11) The rise of pore water pressure under cyclic loading should be taken into account, either by considering its effect on undrained strength (in total stress analysis) or on pore pressure (in effective stress analysis).
For structures with importance factor _I greater than 1,0 non-linear soil behaviour should be taken into account in determining possible permanent deformation during earthquakes.

5.4.1.2 Горизонтальні з'єднання фундаменту

(1)Р Згідно з 5.2 повинні бути оцінені додаткові дії впливів, викликані в будівлі горизонтальними відносними переміщеннями фундаменту, та у проекті вжиті відповідні заходи для коригування.

(2) Для будівель вимога, вказана в (1)Р цього підпункту, вважається виконанною, якщо фундаменти розташовані в одній горизонтальній площині та балки-в’язі або відповідна фундаментна плита передбачені на рівні підошви або пальових оголовків. Ці заходи не є необхідними в наступних випадках: а) для ґрунту типу А та b) у разі низькою сейсмічності для ґрунту типу В.

(3) Балки нижнього поверху будівлі можуть вважатися балками-в’язями за умови, що вони розташовані в межах 1,0 м від підошов або пальових оголовків. Фундаментна плита може служити заміною балкам-в’язям за умови, що вона теж розташована в межах 1,0 м від підошви або пальових оголовків.

(4) Необхідна міцність на розтяг цих з’єднувальних елементів може бути оцінена спрощеними методами.

(5)Р За відсутності більш точних правил або методів, з’єднання фундаменту вважаються достатніми, коли дотримані всі правила, наведені у (6) та (7) цього підрозділу.

5.4.1.2 Foundation horizontal connections

(1)P Consistent with 5.2 the additional action effects induced in the structure by horizontal relative displacements at the foundation shall be evaluated and appropriate measures to adapt the design taken.

(2) For buildings, the requirement specified in (1)P of this subclause is deemed to be satisfied if the foundations are arranged on the same horizontal plane and tie-beams or an adequate foundation slab are provided at the level of footings or pile caps. These measures are not necessary in the following cases: a) for ground type A, and b) in low seismicity cases for ground type В.

(3) The beams of the lower floor of a building may be considered as tie-beams provided that they are located within 1,0 m from the bottom face of the footings or pile caps. A foundation slab may possibly replace the tie-beams, provided that it too is located within 1,0 m from the bottom face of the footings or pile caps.

(4) The necessary tensile strength of these connecting elements may be estimated by simplified methods.

(5)P If more precise rules or methods are not available, the foundation connections shall be considered adequate when all the rules given in (6) and (7) of this subclause are met.

(6) Балки-в’язі

Наступні заходи повинні бути прийняті:

а) балки-в’язі повинні бути запроектовані, щоб витримувати осьове зусилля, яке розглядається при розтягу і стиску та дорівнює:

 0,3   S  N_Ed для ґрунту типу B

 0,4   S  N_Ed для ґрунту типу С

 0,6   S  N_Ed для ґрунту типу D

де

N_Ed  є середнім значенням проектних осьових зусиль сполучених вертикальних елементів в сейсмічній розрахунковій ситуації;

b) поздовжня арматура повинна бути повністю заанкерована в тіло фундаменту або в інші балки-в’язі, рамно з’єднані з нею.

(7) Фундаментна плита

Наступні заходи повинні бути прийняті:

а) Зони в’язей повинні бути запроектовані, щоб витримувати осьові зусилля, рівні тим, що надані в (6) a) цього підпункту

b) Поздовжня арматура зон в’язей повинна бути повністю заанкерована в тіло фундаменту або в продовження плити.

(6) Tie-beams

The following measures should be taken:

а) the tie-beams should be designed to withstand an axial force, considered both in tension and compression, equal to:

 0,3   S  N_Ed for ground type В

 0,4   S  N_Ed for ground type С

 0,6   S  N_Ed for ground type D

where

N_Ed  is the mean value of the design axial forces of the connected vertical elements in the seismic design situation;

b) longitudinal steel should be fully anchored into the body of the footing or into the other tie-beams framing into it.

(7) Foundation slab

The following measures should be taken:

а) Tie-zones should be designed to withstand axial forces equal to those given in (6) a) of this subclause

b) The longitudinal steel of tie-zones should be fully anchored into the body of the footings or into the continuing slab.

5.4.1.3 Плитні фундаменти

(1) Всі положення 5.4.1.1 можуть також застосовуватися до плитних фундаментів, але з наступними обмеженнями:

а) Загальний опір тертю може бути врахований в разі єдиної фундаментної плити. Для простої сітки фундаментних балок в кожному перехресті може розглядатися еквівалентна площа підошви.

b) Фундаментні балки та/або плити можуть розглядатися як з’єднані в’язями; правило для їх розмірів застосовне на ефективній ширині, яка відповідає ширині фундаментної балки або ширині плити, що дорівнює десяти їх товщин.

(2) Також може знадобитися перевірка плитного фундаменту як мембрани у межах його власної площини при дії його власних бічних інерційних навантажень і горизонтальних зусиль, викликаних надземною частиною будівлі.

5.4.1.3 Raft foundations

(1) All the provisions of 5.4.1.1 may also be applied to raft foundations, but with the following qualifications:

а) The global frictional resistance may be taken into account in the case of a single foundation slab. For simple grids of foundation beams, an equivalent footing area may be considered at each crossing.

b) Foundation beams and/or slabs may be considered as being the connecting ties; the rule for their dimensioning is applicable to an effective width corresponding to the width of the foundation beam or to a slab width equal to ten times its thickness.

(2) A raft foundation may also need to be checked as a diaphragm within its own plane, under its own lateral inertial loads and the horizontal forces induced by the superstructure.

5.4.1.4 Фундаменти коробчастого типу

(1) Всі положення 5.4.1.3 можуть також застосовуватися до фундаментів коробчастого типу. На додаток, може бути бути прийнятий до уваги бічний опір грунту, як зазначено в 5.3.2 (2) та 5.4.1.1 (5) у всіх категоріях ґрунту відповідно до запропонованих обмежень.

5.4.1.4 Box-type foundations

(1) All the provisions of 5.4.1.3 may also be applied to box-type foundations. In addition, lateral soil resistance as specified in 5.3.2 (2) and 5.4.1.1 (5), may be taken into account in all soil categories, under the prescribed limitations.

5.4.2 Палі і опори

(1)Р Палі і опори повинні бути розраховані, щоб протистояти таким двом типам дії впливу.

а) Сили інерції від надземної частини будівлі. Такі сили в поєднанні зі статичними навантаженнями, дають проектні значення N_Ed, V_Ed, M_Ed, зазначені в 5.3.2.

b) Кінематичні сили, що виникають від деформації навколишнього ґрунту при проходження сейсмічних хвиль.

(2)Р Граничний опір паль поперечному навантаженню повинен бути перевірений у відповідності з принципами
EN 1997-1:2004, 7.7.

(3)Р Розрахунки для визначення внутрішніх зусиль вздовж палі, так само, як відхилення і поворот оголовка палі, повинні бути засновані на дискретних або континуальних моделях, які здатні реалістично (навіть якщо наближено) відтворити:

- згинальну жорсткість палі;

- реакції ґрунту вздовж палі з належним урахуванням ефектів циклічного навантаження і величини деформацій в грунті;

- впливи міжпальової динамічної взаємодії (так звані динамічні впливи «пальового куща»);

- ступінь свободи обертання в/щодо пальового оголовка або з’єднання між палею і будівлею.

5.4.2 Piles and piers

(1)P Piles and piers shall be designed to resist the following two types of action effects.

а) Inertia forces from the superstructure. Such forces, combined with the static loads, give the design values N_Ed, V_Ed, M_Ed, specified in 5.3.2.

b) Kinematic forces arising from the deformation of the surrounding soil due to the passage of seismic waves.

(2)P The ultimate transverse load resistance of piles shall be verified in accordance with the principles of EN 1997-1:2004, 7.7.

(3)P Analyses to determine the internal forces along the pile, as well as the deflection and rotation at the pile head, shall be based on discrete or continuum models that can realistically (even if approximately) reproduce:

- the flexural stiffness of the pile;

- the soil reactions along the pile, with due consideration to the effects of cyclic loading and the magnitude of strains in the soil;

- the pile-to-pile dynamic interaction effects (also called dynamic "pile-group" effects);

- the degree of freedom of the rotation at/of the pile cap, or of the connection between the pile and the structure.

ПРИМІТКА Для обчислення жорсткості палі в якості вказівки можуть бути використані вирази, наведені в довідковому Додатку С.

(4)Р Бічний опір шарів грунту, схильних до розрідження або істотного зниження міцності, не враховується.

(5) Якщо використовуються похилі палі, вони повинні бути запроектовані так, щоб надійно витримати осьові та згинаючі навантаження.

ПРИМІТКА Похилі палі не рекомендуються для передачі грунту бічних навантажень.

(6)Р Згинальні моменти, які виникають в результаті кінематичної взаємодії, повинні бути обчислені, тільки коли одночасно виконуються всі наступні умови:

- профіль ґрунту має тип D, S₁ або S₂ та містить послідовні шари з жорсткістю, що різко відрізняється;

- зона є зоною помірної або високої сейсмічності, тобто добуток а_g  S перевищує 0,10 g (тобто перевищує 0,98 м/с²),
і підтримуюча будівля відноситься до класу відповідальності III або IV.

(7) Палі в принципі повинні бути запроектовані, щоб залишатися пружними, але при певних умовах допускається виникнення пластичного шарніру у їх оголовках. Зони потенційного формування пластичного шарніру повинні бути запроектовані відповідно з
EN 1998-1:2004, 5.8.4.

NOTE To compute the pile stiffnesses the expressions given in Informative Annex С may be used as a guide.

(4)P The side resistance of soil layers that are susceptible to liquefaction or to substantial strength degradation shall be ignored.

(5) If inclined piles are used, they should be designed to safely carry axial loads as well as bending loads.

NOTE Inclined piles are not recommended for transmitting lateral loads to the soil.

(6)P Bending moments developing due to kinematic interaction shall be computed only when all of the following conditions occur simultaneously:

- the ground profile is of type D, S₁ or S₂, and contains consecutive layers of sharply differing stiffness;

- the zone is of moderate or high seismicity, i.e. the product а_g  S exceeds 0,10 g,
(i.e. exceeds 0,98 m/s²), and the supported structure is of importance class III or IV.

(7) Piles should in principle be designed to remain elastic, but may under certain conditions be allowed to develop a plastic hinge at their heads. The regions of potential plastic hinging should be designed according to EN 1998-1:2004, 5.8.4.