НИ ИСК Госстроя СССР

Руководство

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ (НИИСК) ГОССТРОЯ СССР

РУКОВОДСТВО

ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ КОНСТРУКЦИЙ ПАНЕЛЬНЫХ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ ДЛЯ ОСОБЫХ ГРУНТОВЫХ УСЛОВИЙ

МОСКВА СТРОИИЗДАТ 1982

сцепление с и угол виут~ реннего трения <р) с учетом возможного повышения влажности следует производить в соответствии с рекомендациями Руководства [3].

Для предварительных расчетов зданий допускается пользоваться значениями характеристик си. фи и £ для песчаных и глинистых грунтов, помещенными в табл. 2.1 и 2.2.

Характеристики песчаных грунтов в табл. 2.1 относятся к кварцевым пескам, содержащим не более 20% полевого шпата и не более 5% мягких частиц, включая растительные остатки. Характеристики грунтов в табл. 2.2 относятся к глинистым грунтам, содержащим не более 5% растительных остатков.

Расчетом проверяются два случая изгиба здания — выгиб и прогиб, соответствующие наиболее неблагоприятному для работы здания положению участка увлажнения грунта — под серединой и у торца здания. Изменение коэффициента жесткости основания проявляется на участке, полудлина которого 1\ (рис. 2.4,6).

Коэффициент жесткости основания С(|) на участке изменения определяется по формуле

^с <6>^в“ПТ ^l‘~^{P (1-2S)1}*    ⁽²-⁸⁾

10

Таблица 2Л

Значения удельного сцепления , кгс/см², угла внутреннего трения Фц, град, и модуля общей деформации Я, кгс/см². при коэффициенте

пористости е, равном

N>

Таблица 2.2

Консистенция lL Обозна чения харак теристик Значения удельного сцепления Cjj . кгс/см3, угла внутреннего трения ф^» град, и модуля деформации Я, кгс/см2, при коэффициенте пористости е, равном 0,45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0,85 0.9 0,95 1 1.05 1,1 СП Фп Е С 0,25 31 380 'if пес и озерно- 0,2 30 340 делюви аллюв1 0,18 30 300 альные 1альньи 0,16 29 260 эолов г, флю< 0,14 28 220 ые, эол зиогляь 0,12 27 190 oeo-dej щиальн о,п 26 160 гювиал 1ые, ал 0,1 26 140 ьные, о лювиам 0,С9 25 120 верные г ьные 0,08 25 ПО 9 0,07 24 100 0,06 24 90 0,05 23 80 70 Os£/bsS sSQ,25, си Фп Е 0,15 30 350 0,13 29 310 0,11 29 270 0,1 28 230 0,08 27 190 0,08 25 160 0,07 24 130 0,06 24 ПО 0,05 23 100 0,04 23 90 0,04 22 80 0,03 21 70 0,03 20 60 50 0,25</ls£ =S0,75 сп Фп Е 0,13 28 320 0,11 27 280 0,09 26 240 0,08 25 200 0,06 24 160 0,05 23 130 0,03 21 100 0,03 21 90 0,03 20 70 0,СЗ 19 70 0,03 19 60 0,02 18 50 0,02 18 45 40 0,75sS ^/L^l сп Фп Е — 0,09 25 240 0,07 24 200 0,06 23 170 0,05 22 130 0,04 21 100 0,03 20 80 0,03 19 70 0,03 18 60 0,02 18 50 0,02 17 45 0,02 17 40 0,02 16 35 30 1 <1L Е — — — — — 80 70 60 50 45 40 35 30 20

Суглинки делювиальные, эоловые, эолово-делювиальные, аллювиальные, озерные, озерно-аллювиальные

1	CII	0,55	0,47	0,42	0,37	0,34	0,31	0,28	0,26	0,24	0,22	0,2	0,19	i 0,17
	<Pn	28	27	27	26	26	25	25	24	24	23	22	21	20
	E	370	330	300	270	250	220	200	180	170	150	140	120	100	90
0^/l^	cll	0,47	0,42	0,37	0,34	0,31	0,28	0,25	0,23	0,22	0,2	0,19	0,17	0,15
^0,25	Фп	26	25	26	24	24	23	23	22	22	21	20	19	18
	E	340	300	270	240	220	200	170	150	140	120	110	90	80	70
a25</z.^	cli	0,39	0,37	0,34	0,31	0,28	0,25	0,23	0,2	0,18	0,17	0,15	0,14	0,13
sS0.5	Фп	24	23	23	22	22	21	21	20	19	18	17	16	15
	E	320	280	250	220	190	170	140	120	ПО	90	80	70	60	50
0,50</ls£	cii		0,31	0,29	0,27	0,25	0,22	0,2	0,18	0,16	0,15	' 0,14	0,13	0,12
sC0„75	Фп	—	22	21	20	19	18	18	17	16	15 1	14	13	12
	E	i	250 1	220	190	170	140	120	100	80	70 j	60	60	50	40
0,75</i.s£l	CII			0,25	0,23	0,21	0,18	0,16	0,14	0,12	0,11	0,1	0,09	0,08
	Фп	—•	—-	19	18	17	16	16	15	14	13	12	11	10
	£	—	—	180	150	130	110	100	80	70	60	50	45	40	35
1 </l	£	—	—	—	—	—	—	80	70	60	50	45	40	35	25

где l = ~— безразмерная координата;

(2.9)

С_е и Ее — коэффициент жесткости и модуль деформации грунта основания, соответствующие естественной влажности грунта;

Е_в — модуль деформации грунта в условиях полного водонасыщения.

Длина участка /1 (рис. 2.4,а), на котором происходит изменение коэффициента жесткости, зависит от глубины увлажнения и определения по формуле

(2.10)

где а — ширина источника замачивания;

h — величина сжимаемой толщины основания, определяется в соответствии с требованиями главы СНиП по проектированию оснований зданий и сооружений; k — коэффициент, учитывающий характер распространения воды в толще грунтов, рекомендуется принимать для глин 0,4-^-0,6, для песков — 1-М,4;

I — полудлина здания.

2.11. При расчете конструкций зданий на воздействие неравномерных деформаций основания одновременный учет (суммирование) трех видов неоднородности грунтов (неоднородность геологического строения основания по п. 2.8, естественная изменчивость деформационных характеристик грунтов одного вида по п. 2.9, изменчивость свойств грунтов при увлажнении по п. 2.10) не должен производиться.

В качестве расчетных усилий принимаются наибольшие усилия, определенные для какого-либо одного вида неоднородности грунтов.

ПРОСАДОЧНЫЕ ГРУНТЫ

I тип грунтовых условий

2.12. При проектировании конструкций зданий на пррсадочных грунтах с I типом грунтовых условий принимают, что неравномерные деформации грунтов в

основании происходят только при местном их замачивании вследствие просадки в пределах деформируемой зоны от нагрузки фундаментов и собственного веса грунта.

Возможные в этих условиях просадки грунтов от собственного веса величиной до 5 см не учитываются.

2.13. Степень изменчивости сжимаемости оснований на просадочных грунтах с I типом грунтовых условий оценивается коэффициентом

_ ^ср "Ь ^npl

5_Ср

и средним модулем деформации основания

£_ср = 0,5 (Ее + Яв).    (2.12)

где S_Cp — средняя осадка здания на просадочном грунте природной влажности, вычисляемая по формуле (2.18);

5npi — возможная величина просадки грунта в пределах деформируемой зоны от наиболее нагруженного фундамента по рассматриваемой оси, определяется с учетом полного водонасыщения грунтов по формуле (2.13): при возведении фундаментов на естественном основании — в пределах деформируемой зоны Адеф при частичном устранении просадочных свойств грунтов на глубину Ayni в пределах слоя h_x с коэффициентом условий работы т= 1 (рис. 2.5);

Е_е а Е_в — соответственно нормативные значения модуля деформации просадочных грунтов при естественной влажности и в водонасыщен-ном состоянии, определяемые по результатам полевых или лабораторных испытаний с введением коэффициентов.

2.14. Просадка грунтов основания от нагрузки фундаментов в пределах всей или нижней части деформируемой зоны при частичном устранении просадочных грунтов определяется по формуле

П

*^npl ^ впр/ hi    (2.13)

i~\

где б_пр, --относительная просадочность ределяется при его полном

17

нии для каждого слоя грунта в пределах деформируемой зоны при давлении, равном сумме природного давления и давления от фундамента в середине рассматриваемо г о слоя;

hi — толщина i- го слоя грунта; п — число слоев, на которые разбита деформируемая зона Лдеф;

т — коэффициент условий работы основания, принимаемый:    для    фундаментов шириной

от    12    м    и    более    т=1,а для ленточных

фундаментов шириной до 3 м и прямоугольных шириной до 5 м

т = 0,5+1,5 ——^Пр .    (2.14)

Ро

Здесь р — среднее давление под подошвой фундамента, кгс/см²;

Рпр — начальное просадочное давление, кгс/см²; ро — давление, равное 1 кгс/см².

Примечания: 1. Коэффициент т для ленточных фундаментов шириной более 3 м и прямоугольных более 5 м определяется интерполяцией между значениями т, вычисляемыми по формуле (2.14) и т = 1.

2. При изменении Рлр в пределах деформируемой зоны не более чем в 1,5 раза коэффициент т допускается принимать постоянным.

2.15. При полном устранении просадок грунтов or нагрузки фундаментов характеристики изменчивости сжимаемости основания определяются в зависимости от принятого метода устранения просадок и принимаются равными при применении:

уплотнения грунтов до Ycu-^1.6 тс/м³, cxei=1,3, £_ср= 150 кгс/см²;

закрепления силикатизацией и обжигом ая1=1,2, £ср=200 кгс/см²;

18

полной прорезки свайными фундаментами ап — = 1,2 и £_Ср для подстилающего слоя грунта, на который опираются сваи.

2.16.    При устранении просадочных свойств грунтов в пределах верхней части деформируемой зоны уплотнением или закреплением (рис. 2.5) средний модуль деформации в пределах просадочного слоя вычисляется по формуле (2.12), а степень изменчивости сжимаемости оснований осв1 вычисляется по формуле (2.11), в которой возможная величина просадки грунта Snpi вычисляется в пределах слоя залегающего от нижней границы уплотненного или закрепленного слоя до глубины деформируемой зоны, с учетом действующих в нем суммарных давлений от собственного веса грунта и дополнительной нагрузки фундамента.

2.17.    В зависимости от характеристик деформируемости оснований под действием нагрузки фундаментов условия строительства на просадочных грунтах с I типом грунтовых условий, в том числе и в случаях применения полного или частичного устранения просадочных свойств грунтов, подразделяются на три группы (табл. 2.3).

Таблица 2.3 Значение при среднем модуле дефор- Условия строительства мации Е, кгс/см2

30 50 100 200 300 Тяжелые >1,7 >1,8 >2 >2,5 >3 Средние 1.2-1,7 1,4-1,8 1,5—2 1,6—2,5 1,7—3 Легкие <1,2 <1,4 <1,5 <1,6 <1,7

2.18. В качестве расчетной модели основания на просадочных грунтах с I типом грунтовых условий принимается модель переменного коэффициента жесткости, механические свойства которой характеризуются средним коэффициентом С, тс/м², вычисляемым с учетом рекомендаций п. 2.3. по формуле

С = — ,    (2.15)

*^ср

19

где р — среднее давление под подошвой фундаментов здания на основание, тс/м;

S_Cp — средняя осадка здания, м.

Давление р определяется по формуле

где / — полудлина здания;

Pi — давление от расчетной нагрузки под подошвой /-го фундамента на основание, тс/м, определяемое по формуле

Pi ⁼ Ps — Yu h/bj,    (2.17)

где ps — суммарная расчетная нагрузка на единицу длины подошвы t-го фундамента, тс/м; у,', — средний объемный вес грунта выше подошвы фундамента, тс/м³;

/;, bi, Ы — соответственно длина, ширина и глубина заложения фундамента, м.

Средняя осадка здания S_cp определяется по формуле, м:

^scp---.    (2.18)

где Si — осадка t-го фундамента, м, вычисляемая согласно главе СНиП П-15-74 по проектированию оснований зданий и сооружений для двухслойного основания;

Fi — площадь подошвы /-го фундамента, м².

2.19. Коэффициент жесткости основания на проса-дочных грунтах с I типом грунтовых условий, в том числе при полном или частичном устранении просадоч-ных свойств, определяется по формуле

С| =/я_с| С,    (2.19)

где Шсх — коэффициент снижения жесткости основания, определяется по формуле

1 + «£1

20

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящее Руководство содержит рекомендации по проектированию конструкций панельных жилых зданий для строительства на неоднородных, просадочных, вечномерзлых грунтах и на подрабатываемых территориях.

В Руководстве приведены требования «Инструкции по проектированию конструкций панельных жилых зданий», относящиеся к проектированию зданий в особых грунтовых условиях, а также положения, детализирующие эти требования, и дополнительные рекомендации по расчету и проектированию. Многие положения Руководства сопровождаются примерами расчета, охватывающими наиболее типичные случаи, встречающиеся в практике проектирования.

Руководство составлено НИИСК Госстроя СССР (д-р техн. наук С. Я. КЛЕПИКОВ—гл. 1, 2, 4, 5; кандидаты техи. наук А. И. КИСИЛЬ — гл. 2, 3, 5, 7, Я. С. МЕТЕЛ ЮК — гл. Т,

A. С. ВАИНБЕРГ — гл. 4, В. И. КРЕТОВ — гл. 3; инженеры Л. И. МАРКОВ — гл. 5, В. В. ВАСИЛЬЕВА — гл. 5, В. В ДАНИЛОВ— гл. 7); совместно с институтами: КиевЗНИИЭП Госграж-данстроя (кандидаты техн. наук Б. П. ХАКАЛО — гл. 7,    8,

B.    Б. ШЕВЕЛЕВ — гл. 7, 8, В. С. ВОЛГА—гл. 7,8, Г, А. ЧЕР-ВИНСКИИ — гл. 7; гл. ннж. Л. Л. ПУНТУС — гл. 8); Донпромстрой-НИИпроект Госстроя СССР (кандидаты техн. наук. Г. В. АФАНАСЬЕВ— гл. 7, Л. Л. ПЕТРАКОВ — гл. 7, Д. Л. МИЛЮКОВ — гл. 7; инженеры В. X. БАТРАК— гл. 4, 7, К. Я. ХОЛОПЧЕНКО — гл. 7); ЛенЗНИИЭП Госгражданстроя (д-р техн. наук В. В. ДОКУЧАЕВ— гл. 2 ,7; кандидаты техн. наук Л. И. НЕИМАРК — гл. 2, 3, 6, 7, 8, Д. Р. ШЕИИКМАН — гл. 2,7; инженеры!Я. Л. КО~ КОРИН А\— гл. 2,3, 6, Л. М. ОБРУЧНИКОВА— гл. 6, 7); ЦНИИСК им. Кучеренко Госстроя СССР (канд. техн. наук Б. Л. КОСИЦЫН — гл. 4,5); НИИОСП им. Герсеваиова Госстроя СССР (д-р техн. наук В. И. КРУТОВ — гл. 2); ВНИМИ Мнн-углепрома СССР (канд. техн. наук Р. А. МУЛЛЕР — гл. 2, 4, 8; инж. Я. Л. СТЕПАНОВ — гл. 2); ЦНИИЭП жилища Госгражданстроя (канд. техн. наук В. И. ЛИШАК — гл. 2, 4, 8, инженеры В. Д. АГРАНОВСКИЙ — гл. 2, 4, 8, Д. Д. СЕРГЕЕВ — гл. 7) и Укргипропромсельстрой Госкомсельхозтехники СССР (инж. Я• В. ЮРИ К — табл. 2.1 и 2.2).

Руководство разработано под общей редакцией д-ра техн. наук С. Я. КЛЕПИКОВА и канд. техн. наук Л. И. КИСИЛЬ.

1* Зак. 542

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.    Настоящее Руководство составлено к «Инструкции по проектированию конструкций панельных жилых зданий» и применяется при проектировании конструкций бескаркасных жилых зданий высотой не более 12 этажей для строительства в особых грунтовых условиях — на просадочных, вечномерзлых грунтах и на подрабатываемых территориях.

В Руководстве рассматриваются также вопросы проектирования зданий в обычных грунтовых условиях с учетом неравномерной сжимаемости грунтов (неоднородные грунты).

Рекомендации настоящего Руководства допускается учитывать при проектировании зданий для строительства и в других видах грунтовых условий, характеризующихся постепенным развитием неравномерных вертикальных и горизонтальных деформаций основания.

1.2.    Конструкции панельных зданий для строительства в особых грунтовых условиях должны рассчитываться на воздействия неравномерных деформаций основания с учетом специфических особенностей отдельных видов особых грунтовых условий.

Расчет конструкций панельных зданий на воздействия неравномерных деформаций основания является расчетом на одну из расчетных комбинаций нагрузок согласно указаниям Инструкции по проектированию конструкций панельных жилых зданий.

1.3.    При расчете конструкций зданий на воздействия неравномерных деформаций основания наряду с методами расчета, изложенными в настоящем Руководстве, допускается применять также другие обоснованные методы.

1.4.    При применении мероприятий по уменьшению возможных деформаций оснований или увеличению его несущей способности необходимо производить поверочные расчеты конструкций зданий на уменьшенные значения неравномерных деформаций с учетом увеличенной жесткости основания.

2. РАСЧЕТНЫЕ СХЕМЫ ДЕФОРМИРОВАНИЯ ОСНОВАНИЙ

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2.1.    Расчетная схема основания, используемая для определения усилий, деформаций и ширины раскрытия трещин в конструкциях зданий, возникающих вследствие неравномерных деформаций оснований, должна выбираться с учетом механических свойств грунтов, характера их напластований в основании, видов деформационных воздействий со стороны основания на здание и других факторов, оказывающих существенное влияние на совместную работу здания и основания.

2.2.    При расчете конструкций панельных зданий на воздействие неравномерных деформаций основания допускается применять расчетную схему основания в виде модели переменного коэффициента жесткости.

Модель переменного коэффициента жесткости позволяет учитывать неоднородность грунтов по глубине и в плане здания, физическую и конструктивную нелинейность при расчетах на неравномерные вертикальные и горизонтальные перемещения, вызванные подземной разработкой полезных ископаемых или просадкой грунтов от их собственного веса при увлажнении, а также развитие деформаций основания во времени.

2.3.    Модель переменного коэффициента жесткости характеризует, в общем случае, переменные деформационные свойства основания на контакте основания с фундаментами и служит для определения реактивного давления р:

P = CS,    (2.1)

где С — коэффициент жесткости основания;

S — совместная деформация основания и фундамента.

Коэффициент жесткости участка основания представляет собой усилие, которое необходимо приложить к единице его поверхности для ее перемещения на величину, равную единице. При определении значений коэффициентов жесткости следует учитывать основные параметры физико-механических свойств грунтов, размеры и форму подошвы фундамента, а в необходимых случаях — неоднородность геологического строения основания, распределительные свойства грунта, харак-

5

2.5.    В зависимости от значений контактных напряжений (нормальные и касательные напряжения на контакте основания с фундаментом) модель переменного коэффициента жесткости может приниматься в виде:

а)    линейно-упругой системы, работающей на сжатие, растяжение и сдвиг;

б)    нелинейно-упругой или неупругой системы, отражающей нелинейную связь между деформациями и нагрузками на основание в стабилизированном состоянии грунта, различие в деформационных свойствах основания при нагружении и разгрузке, несущую способность основания, нарушение контакта между фундаментом и основанием;

в)    реологической системы, отражающей деформационные свойства основания для различных моментов времени в течение строительного и эксплуатационного периодов (в нестабилизироваином состоянии грунта).

Выбор системы для расчета производится с учетом указаний настоящего Руководства.

2.6.    Расчетные схемы деформирования оснований (изменение коэффициента жесткости и форма перемещений поверхности основания), необходимые для расчета зданий, возводимых в особых грунтовых условиях, следует принимать в соответствии с рекомендациями настоящего раздела.

НЕОДНОРОДНЫЕ ГРУНТЫ

2.7.    При проектировании конструкций панельных зданий для строительства на основаниях, сложенных крупнообломочиыми, песчаными и глинистыми (не-просадочными) грунтами, следует учитывать неравномерную сжимаемость этих грунтов, которая может быть вызвана неоднородностью геологического строения основания, естественной изменчивостью деформационных характеристик грунтов одного вида или изменчивостью свойств при повышении их влажности.

2.8.    Неоднородность геологического строения основания характеризуется неодинаковой толщиной слоев грунта, линзообразным залеганием отдельных видов грунтов, выклиниванием отдельных слоев, неравномерным распределением в грунте различных включений (рис. 2.2,а).

Закон изменения коэффициента жесткости основания, имеющего неоднородное геологическое строение,

7

определяется по фактическим данным инженерно-геологических исследований площадки строительства Коэффициент жесткости в /*той точке под подошвой фундамента определяется по формуле

где р — среднее равномерно распределенное давление под подошвой фундамента;

Si — осадка основания в f-той точке рис. 2.2,6.

2.9. При простом геологическом строении основания, характеризующимся наличием одного вида грунта или наличием нескольких слоев различных видов грунтов с горизонтальным или пологим залеганием, модуль деформации грунтов в пределах контура здания можег иметь различные значения, обусловленные естественной неоднородностью грунтов одного вида.

Рис. 2.2. Неоднородное геологическое строение основания а — геологический разрез; б — осадки поверхности основания; в — эпюра коэффициента жесткости

8

В этом случае значения коэффициентов жесткости основания С(|) по длине здания определяется по формулам: при

С (Б) = Сер (1 dzP cos jx£);    (2.3)

при

g> I С (I) =C_cp (1 _TP)_f    (2.4)

где I = ----безразмерная координата;

/i — полудлина участка с переменным коэффициентом жесткости, определяемая по формуле

С_Ср — среднее значение коэффициента жесткости основания;

EI — приведенная изгибная жесткость здания (стены);

/ — полудлина здания;

(3 — коэффициент, характеризующий степень изменчивости сжимаемости основания

а — степень изменчивости сжимаемости основания в плане здания,

^лш!п

Стах и Emin — соответственно наибольшее и наименьшее значения модуля деформации грунтов в пределах контура здания.

Расчет зданий следует производить для двух схем изменения коэффициента жесткости основания, соответствующих прогибу и выгибу здания (рис. 2.3,а и б).

2.10. Основания, сложенные не полностью водонасыщенными (G<0,8) глинистыми грунтами и пылеватыми песками, могут изменять сжимаемость вследствие повышения влажности грунтов в процессе строительства и эксплуатации здания (рис. 2.4,а).

Определение деформационных и прочностных характеристик грунтов (модуль деформации Е, удельное

9