Здания и определение предельно допустимых значений деформаций основания

 

При проектировании оснований и фундаментов экономичность, надежность, а также устойчивость и эксплуатационная пригодность возводимых объектов обеспечиваются введением различных расчетных коэффициентов, позволяющих раздельно учесть местные особенности грунтов строительных площадок, специфику действующих нагрузок и особенности конструктивных схем зданий.

Нагрузки на основания различают нормативные и расчетные. Нормативное значение нагрузок устанавливаются по СНиП 2.02.07-85 «Нагрузки и воздействия». Расчетная нагрузка определяется путем умножения значения нормативной нагрузки на коэффициент надежности по нагрузке (γ _f), который учитывает вероятные отклонения фактических нагрузок от величин, принятых в проекте.

В зависимости от продолжительности действия нагрузки бывают постоянными и временными. К постоянным относятся нагрузки, действующие непрерывно при строительстве и эксплуатации здания. Временными являются нагрузки, которые в отдельные периоды строительства и эксплуатации здания могут отсутствовать. Обычно постоянную нагрузку составляет собственный вес строительных материалов и изделий (грунтов, конструктивных элементов и т.д.).

Временные нагрузки различают длительно действующие, кратковременные и особые. К длительно действующим нагрузкам относятся: вес временных перегородок, вес стационарного оборудования, давление газов и жидкостей, нагрузка от складируемых материалов, температурные, технологические и климатические воздействия, неравномерные деформации основания и климатические воздействия, вес мостового оборудования.

К кратковременным нагрузкам относятся: вес людей; ремонтных материалов; нагрузки, возникающие при изготовлении и возведении строительных конструкций; нагрузки от временно складируемых материалов и насыпного грунта; нагрузки от перекрытия жилых и общественных зданий; снеговые и ветровые нагрузки. К особым нагрузкам относятся: сейсмические и взрывные воздействия, нагрузки, вызываемые резкими нарушениями технологического процесса и воздействия от неравномерных осадок, сопровождающиеся изменением структуры грунта.

При расчете оснований фундаментов проектируемых зданий и сооружений по второй группе предельных состояний (по деформациям) коэффициент надежности по нагрузке (γ _f) принимается равным 1.

Для учета вероятности одновременного действия нескольких видов нагрузок – постоянных, временных, длительно действующих и кратковременных – вводят коэффициент сочетаний. Как и все конструкции, основания и фундаменты рассчитываются на максимальные усилия, получаемые от комбинаций нагрузок. Сочетание нагрузок различают основные и особые.

В случае, когда максимальное усилие дают все постоянные и временные длительно действующие нагрузки, а также одна кратковременная нагрузка, то такое сочетание называют основным сочетанием первой группы и коэффициент сочетаний для него принимают равным Ι. Если наибольшее значение усилия получаются от действия всех постоянных, временных, длительно действующих, а также двух и более кратковременных нагрузок, то такое сочетание называют особым сочетанием второй группы, для которого коэффициент сочетаний принимают равным 0, 9. Когда максимальное усилие получается от действия всех постоянных, временных и особых нагрузок, то такое сочетание также называют особым, однако при этом коэффициент сочетаний принимается равным 0, 8.

Кроме того в расчетах оснований и фундаментов могут быть использованы следующие коэффициенты:

γ _м, γ _g – соответственно коэффициенты надежности по материалу и грунту, которые учитывают отклонения расчетных значений характеристик физико-механичесих свойств материалов, допущенные в результате неточности определения и случайных отклонений при отборе образцов. В этом случае расчетное значение характеристик получают путем деления их нормативного значения на соответствующие значения коэффициента надежности;

γ _n – коэффициент надежности по значению сооружения, который учитывает степень ответственности зданий и сооружения, а также недостаточное соответствие принятых расчетных схем реальным условиям работы оснований и фундаментов. Этот коэффициент обычно используют при определении расчетных сопротивлений материалов;

γ _с – коэффициент условий работы, который учитывает особенности строительных свойств грунта, условия и характер работы оснований и фундаментов. Этот коэффициент тоже вводят при определении расчетных сопротивлений материалов.

Проектированию оснований и фундаментов должны предшествовать: изучение конструктивной и расчетной схем здания, оценка его жесткости и установление возможного характера и предельных значений деформаций.

В зависимости от чувствительности к осадкам оснований все здания сооружения условно подразделяются на три типа: гибкие, жесткие и относительно жесткие (конечной жесткости). Гибкие сооружения следуют за перемещением оснований, при этом в случае возникновения неравномерных осадок в конструкциях таких сооружений не возникает значительных дополнительных напряжений. К этой группе относят здания и сооружения с цельнометаллическим каркасом, гибкие днища резервуаров, сооружения со статически определимой схемой несущих конструкций (например, эстакады и галереи с разрезными пролетными строениями).

В жестких сооружениях при неравномерных осадках оснований в

конструкциях возникают дополнительные напряжения, которые благодаря значительному запасу прочности таких здании в большинстве случаев не опасны. К жестким сооружениям относятся: элеваторы, доменные печи, дымовые трубы, водонапорные башни, массивные мостовые опоры и т.д.

К относительно жестким сооружениям относят большинство объектов массового строительства: здания и сооружения с рамными и неразрезными железобетонными конструкциями, с несущими стенами и жесткими железобетонными перекрытиями, кирпичные, крупноблочные и крупнопанельные здания. В несущих конструкциях относительно жестких зданий при неравномерных осадках оснований возникают дополнительные напряжения, вызывающие их деформацию. Поэтому этот фактор необходимо учитывать при проектировании.

Здания и сооружения в зависимости от их жесткости и характера развития неравномерных осадок оснований могут получить следующие виды деформации: выгиб или прогиб, перекос и крен.

Выгиб и прогиб (рис. 4.1 а, б) проявляются в виде искривления здания. Такие деформации характерны для зданий, имеющих в плане прямоугольную форму и не обладающих большой жесткостью, например для зданий и сооружений гибких и относительно жестких.

Перекос (рис. 4.1 в, г) может возникать в конструкциях, когда соседние близко расположенные фундаменты получают существенные неравномерные осадки при сохранении относительно вертикального положения здания, сооружения. Такой вид деформации часто наблюдается в относительно жестких каркасных зданиях.

Крен (наклон) (рис. 4.1 д, е) – это поворот сооружения относительно вертикальной оси, который возникает в результате разности осадок крайних точек сплошных массивных фундаментов. Крен, как правило, характерен для жестких зданий и сооружений.

Общее деформированное состояние здания, сооружения и их фундаментов характеризуется следующими видами деформаций:

1. Общей осадкой жесткого здания, сооружения или отдельного фундамента, равной максимальной абсолютной осадке S какой-либо точки его подошвы.

2. Средней осадкой S основания здания, вычисляемой по абсолютным осадкам не менее трех фундаментов или трех точек сплошного фундамента.

Рисунок 4.1. Виды деформаций оснований зданий и сооружений:

а – изгиб; б – прогиб; в, г - перекос; д, е – крен.

 

3. Креном фундамента или сооружения i, определяемым как разность абсолютных осадок двух крайних точек сооружения или отдельного фундамента, отнесенная к расстоянию между ними.

4. Относительной неравномерностью осадок DS зданий и сооружений, определяемой перекосом, относительным прогибом или выгибом. Перекос находится по максимальной разности двух соседних фундаментов, отнесенной к расстоянию между их осями. Относительный прогиб и выгиб определяется стрелой прогиба (выгиба), отнесенной к длине изгибаемого участка здания или сооружения.

При проектировании оснований и фундаментов необходимо добиваться выполнения условия, при котором осадки, установленные расчетом, не превышали бы их предельно допустимых значений, регламентированных СНиП РК с учетом типа зданий и сооружений:

S £ S_u; DS/L £ (DS/L) _u; i £ i_u;

 

где S_u; (DS/L)_u; i_u - предельно допустимые значения, соответственно, абсолютных, средних осадок и относительной неравномерности осадок и крена по таблице 4.1.

⇐ Предыдущая12

Поделиться: