5.5.5. Предельные деформации основания
Предельные значения совместной деформации основания и сооружения устанавливаются исходя из необходимости соблюдения:
а) технологических или архитектурных требований к деформациям сооружения (изменение проектных уровней и положений сооружения в целом, отдельных его элементов и оборудования, включая требования к нормальной работе лифтов, кранового оборудования, подъемных устройств элеваторов и т.п.) sus ;
б) требований к прочности, устойчивости и трещиностойкости конструкций, включая общую устойчивость сооружения suf .
Предельные значения совместной деформации основания и сооружения по технологическим или архитектурным требованиям sus должны устанавливаться соответствующими нормами проектирования зданий и сооружений, правилами технической эксплуатации оборудования или заданием на проектирование с учетом в необходимых случаях рихтовки оборудования в процессе эксплуатации. Проверка соблюдения условий s ≤ sus производится в составе расчетов сооружений во взаимодействии с основанием после соответствующих расчетов конструкций сооружения по прочности, устойчивости и трещиностойкости.
Предельные значения совместной деформации основания и сооружения по условиям прочности, устойчивости и трещиностойкости конструкций suf должны устанавливаться расчетом сооружения во взаимодействии с основанием. Такой расчет, как правило, выполняется при разработке типовых проектов сооружений для нескольких вариантов грунтовых условий, отличающихся прочностными и деформационными характеристиками грунтов, а также степенью изменчивости сжимаемости основания в плане сооружения. Проверка соблюдения условия s ≤ suf в стадии привязки типовых проектов к местным грунтовым условиям является косвенной проверкой прочности, устойчивости и трещиностойкости конструкций сооружений.
При разработке индивидуальных проектов сооружений, конструкции которых рассчитываются во взаимодействии с основанием, значения suf не требуется устанавливать. Указанные величины допускается не устанавливать и для сооружений значительной жесткости и прочности (например, зданий башенного типа, домен), а также для сооружений, в конструкциях которых не возникает усилий от неравномерных осадок основания (например, различного рода шарнирных систем).
Для упрощения расчета оснований по деформациям при привязке типовых проектов к местным грунтовым условиям рекомендуется в процессе разработки типовых проектов сооружений по значениям sus и suf устанавливать следующие критерии допустимости применения этих проектов:
- – предельные значения степени изменчивости сжимаемости грунтов α E , соответствующие различным значениям среднего модуля деформации грунтов в пределах плана сооружения
или средней осадки основания сооружения ; - – предельную неравномерность деформаций основания Δs0 , соответствующую нулевой жесткости сооружения.
В типовых проектах рекомендуется указывать перечень грунтов (с указанием простейших характеристик их свойств, а также характера напластований), при наличии которых в основании сооружений не требуется выполнять расчет оснований по деформациям.
Степень изменчивости основания αE определяется отношением наибольшего значения приведенного по глубине модуля деформации грунтов основания в пределах плана сооружения к наименьшему значению. Среднее значение модуля деформации грунтов основания 
в пределах плана сооружения определяется как средневзвешенное (с учетом изменения сжимаемости грунтов по глубине и в плане сооружения).
Зависимость предельных значений αE от среднего модуля деформации грунтов основания или от средней осадки основания сооружения 
используется преимущественно для протяженных жилых зданий.
Пример такой зависимости для пятиэтажных крупнопанельных жилых домов серии I-464 приведен на рис. 5.31. Для облегчения вычисления средних осадок зданий при привязке типовых проектов к местным грунтовым условиям рекомендуется в типовых проектах приводить их расчетные значения в виде 
, где k — коэффициент, зависящий от принятого конструктивного решения фундаментов и действующих на них нагрузок, кН/м.
ТАБЛИЦА 5.26. ПРЕДЕЛЬНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ ОСНОВАНИЯ
| Сооружения | Относительная разность осадок | Крен iu | Средняя  или максимальная smax,u (в скобках) осадка, см |
| 1. Производственные и гражданские одноэтажные и многоэтажные здания с полным каркасом: железобетонным стальным |
0,002
0,004
(8)
(12)
из крупных панелей
из крупных блоков или кирпичной кладки без армирования
то же, с армированием, в том числе с устройством железобетонных поясов
0,0020
0,0024
0,0005
0,005
10
15
рабочее здание и силосный корпус монолитной конструкции
на одной фундаментной плите
то же, сборной конструкции
отдельно стоящий силосный корпус монолитной конструкции
то же, сборной конструкции
отдельно стоящее рабочее здание
0,003
0,003
0,004
0,004
0,004
40
30
40
30
25
Н ≤ 100
100 Н ≤ 200
200 Н ≤ 300
Н > 300
–
–
–
1/(2 Н )
1/(2 Н )
1/(2 Н )
30
20
10
стволы мачт заземленные
то же, электрически изолированные
радиобашни
башни коротковолновых радиостанций
башни (отдельные блоки)
–
0,002
0,0025
0,001
0,001
–
–
–
10
–
–
–
промежуточные прямые
анкерные и анкерно-угловые, промежуточные угловые, концевые, порталы открытых распределительных
специальные переходные
0,0025
0,002
0,0025
Примечания: 1. Предельные значения относительного прогиба (выгиба) зданий, указанных в п. 3, принимаются равными 0,5 (Δs/L)u .
2. При определении относительной разности осадок Δs/L в п. 8 за L принимается расстояние между осями блоков фундаментов в направлении горизонтальных нагрузок, а в опорах с оттяжками — расстояние между осями сжатого фундамента и анкера.
3. Если основание сложено горизонтальными (с уклоном не более 0,1), выдержанными по толщине слоями грунтов, предельные значения максимальных и средних осадок допускается увеличивать на 20 %.
4. Предельные значения подъема основания, сложенного набухающими грунтами, допускается принимать: максимальный и средний подъем в размере 25 % и относительную неравномерность осадок (относительный выгиб) здания в размере 50 % соответствующих предельных значений деформаций, приведенных в таблице.
5. Для сооружений, перечисленных в пп. 2—3, с фундаментами в виде сплошных плит предельные значения средних осадок допускается увеличивать в 1,5 раза.
6. На основе обобщения опыта проектирования, строительства и эксплуатации отдельных видов сооружений допускается принимать предельные значения деформаций основания, отличные от указанных в таблице.
Значения Δs 0 u устанавливаются при разработке типовых проектов протяженных зданий на основе сопоставления неравномерных деформаций основания, вычисленных с учетом и без учета жесткости надфундаментных конструкций (соответственно Δs и Δs 0 ). Отношение Δs/Δs 0 зависит от приведенной гибкости здания λ = Lω или его участка λ1 = L1ω (где L и L1 — длина здания и участка его локального искривления; 
, здесь с — среднее значение коэффициента жесткости основания, равное отношению среднего давления на основание к его средней осадке; 
— приведенная ширина продольных фундаментов здания; EI — обобщенная изгибная жесткость поперечного сечения коробки здания). Пример указанной зависимости для пятиэтажных крупнопанельных жилых домов серии I-464 приведен на рис. 5.32.
Перечень грунтов, при которых можно не рассчитывать деформации основания, устанавливается на основе полученных при разработке типового проекта зависимостей 
, При этом рекомендуется использовать соотношения между физическими и механическими характеристиками грунтов, приведенные в справочных таблицах (см. гл. 1).
Предельные значения деформаций оснований допускается принимать по табл. 5.26, если конструкции сооружений не рассчитаны на усилия, возникающие в них при взаимодействии с основанием, и в задании на проектирование не установлены значения sus .
ТАБЛИЦА 5.27. ВАРИАНТЫ ГРУНТОВЫХ УСЛОВИЙ, В КОТОРЫХ РАСЧЕТ ДЕФОРМАЦИЙ ОСНОВАНИЯ ДОПУСКАЕТСЯ НЕ ВЫПОЛНЯТЬ
| Здания | Вариант грунтовых условий |
| Производственные: одноэтажные с несущими конструкциями, малочувствительными к неравномерным осадкам (например, со стальным или железобетонным каркасом на отдельных фундаментах при шарнирном опирании ферм, ригелей и т.п.), и с мостовыми кранами грузоподъемностью до 50 т включительно многоэтажные до 6 этажей включительно с сеткой колонн не более 6×9 Жилые и общественные прямоугольной формы в плане без перепадов по высоте с полным каркасом и бескаркасные с несущими стенами из кирпича крупных блоков или панелей: протяженные многосекционные высотой до 9 этажей включительно несблокированные башенного типа высотой до 14 этажей включительно | 1. Крупнообломочные грунты при содержании песчаного наполнители менее 40 %, пылевато-глинистого — менее 30 % 2. Пески любой крупности, кроме пылеватых, плотные и средней плотности 3. Пески любой крупности, только плотные 4. Пески любой крупности, только средней плотности при коэффициенте пористости e ≤ 0,65 5. Супеси при e ≤ 0,65, суглинки при e ≤ 0,85 и глины при e ≤ 0,95, если диапазон изменения коэффициента пористости этих грунтов на площадке не превышает 0,2 6. Пески, кроме пылеватых, при e ≤ 0,7 в сочетании с пылевато-глинистыми грунтами моренного происхождения при e IL Рис. 5.32. Зависимость отношения Δs/Δs 0 от приведенной гибкости здания в целом λ (1) или его участка λ1 (2) |
Сорочан Е.А. Основания, фундаменты и подземные сооружения
Источник
Определение величин неравномерных осадок здания
Для определения величины неравномерной осадки здания необходимо знать: разность S осадок фундаментов для каркасных или прогиб (перегиб) несущих стен для бескаркасных зданий.
Все работы, связанные с определением неравномерной осадки здания, выполняются инженером-геодезистом с помощью геодезического нивелирования III класса точности.
Работы проводят в соответствии с «Инструкцией по нивелированию I, II, III и IV классов» с учетом следующих особенностей:
- нивелирование выполняется короткими лучами при расстояниях от нивелира до рейки 4—30 м. При приемке здания нивелирование ведется не по маркам, а по выбранной на здании горизонтальной линии — цоколю, карнизу или плоскости оконных переплетов;
- точки выбранного элемента нивелируют через 3—6 м, и отметки относительно наивысшей точки наносятся на схему. Первоначальная горизонтальность выбранной конструктивной части здания не оказывает влияния на результаты, так как многочисленные измерения показали, что величины начального наклона или неровности конструктивной части и опасные для здания перемещения имеют разный порядок;
Рис. 4.1. Схема определения прогиба фундамента:
а — симметричного; б — несимметричного; 1 — линия нулевой отметки; 2 — линия прогиба фундамента
- места установки рейки отмечают краской на фасаде здания и наносят на схематический план здания. Одна из точек нивелирования должна быть привязана к существующему реперу для возможности проведения повторного нивелирования.
Абсолютный прогиб (рис. 4.1) определяется следующим образом: а) для симметричного прогиба
где S0, Sа Sb — отметки точек 0, А, В относительно наивысшей точки (нулевой);
б) для несимметричного прогиба
где 
— расстояния до точки максимального прогиба.
Относительный прогиб (перегиб) определяется по формуле
где L — длина изогнувшейся части стены.
Отрицательное значение соответствует перегибу стены. Оценка результатов измерений производится в соответствии с требованиями (прилож. 1, п. 8). Предельные величины деформаций основания приведены в табл. 4.3.
Таблица 4.3. Предельные деформации основания
| Сооружения | ||||
| Относительная разность осадок (Δs/L)u | Крен iu | 0,0020 | 0,005 | 10 |
| то же, с армированием, в том числе с устройством железобетонных поясов | 0,0024 | 0,005 | 15 |
Полученные в результате обработки материалов нивелирования максимальный относительный прогиб или максимальная разность осадок (для каркасных зданий) сравниваются с приведенными выше предельно допустимыми деформациями. Вопрос о наличии и развитии неравномерных осадок должен решаться в каждом конкретном случае исходя из грунтовых условий, глубины заложения фундаментов и наличия внешних неблагоприятных воздействий.
В случае установления тенденции к неравномерным осадкам здания необходимо позаботиться о закреплении опорных точек для повторного нивелирования с помощью установки осадочных марок.
Для марок, установленных на концах осей сооружений, вычисляется относительный крен:
где SA и SB — осадки крайних марок по оси сооружений, мм; L — расстояние между марками, мм.
Рис. 4.2. Схема измерений крена зданий:
аа’— положение марки в первом и втором циклах измерения; В — условно неподвижная цель; а, о — отсчеты по линейке в первом и втором циклах измерений; а — а’ — q — величина крена в делениях линейки; Н — высота сооружения
Относительный крен вычисляют для продольной оси здания, а также для поперечных сечений у торцов и в средней части, причем обязательно указывают направление крена (север, восток, юг, запад).
Метод проецирования при измерении крена сооружения. Измерения выполняют следующим образом. Теодолит центрируют над опорным знаком и с помощью накладного уровня приводят ось вращения трубы в горизонтальное положение; вверху здания или сооружения выбирают точку (А) для наблюдения или устанавливают марку. В цокольной части намечают условно неподвижную точку (В), на которую наводят биссектор теодолита, и делают отсчет по линейке, верхнюю точку проектируют вниз и также отсчитывают по линейке.
Рис. 4.3. Схема установки осадочных марок: а, б, в — стеновые марки; г — цокольная марка
Разность отсчетов а — а в двух циклах, отнесенная к высоте сооружения, позволит определить величину крена (рис. 4.2).
На рис. 4.3 приведены некоторые конструкции осадочных марок, которые могут быть установлены в цокольной части стены. В соответствии с «Указаниями по наблюдению за осадками фундаментов промышленных и гражданских зданий и сооружений» марки следует размещать по контуру здания через 10—12 м. Их необходимо устанавливать на углах здания, в местах примыкания продольных и поперечных стен, с обеих сторон осадочного шва.
При установке марок следует учесть результаты нивелирования, проведенного при приемке здания, заложив их в местах наибольшей ожидаемой осадки, прогиба, крена фундаментов.
Источник