Особенности проектирования оснований сооружений, возводимых в сейсмических районах

6.12.1 В районах сейсмичностью менее 7 баллов основания следует проектировать без учета сейсмических воздействий.

Основания сооружений, возводимых на площадках сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов, должны проектироваться с учетом СП 14.13330.

Примечание - При проектировании в сейсмических районах в дополнение к материалам инженерно-геологических изысканий необходимо использовать данные сейсмического микрорайонирования площадки строительства.

6.12.2 Проектирование оснований с учетом сейсмических воздействий должно выполняться на основе расчета по несущей способности на особое сочетание нагрузок, определяемых в соответствии с требованиями СП 20.13330 и СП 14.13330.

Предварительные размеры фундаментов допускается определять расчетом оснований по деформациям на основное сочетание нагрузок (без учета сейсмических воздействий) согласно требованиям подраздела 5.6.

6.12.3 Расчет оснований по несущей способности выполняют на действие вертикальной составляющей внецентренной нагрузки, передаваемой фундаментом на грунт (рис. 6.11), исходя из условия

N_а £ g_c,eqN_u,eq /g_n, (6.36)

где N_a - вертикальная составляющая расчетной внецентренной нагрузки в особом сочетании, кН;

N_u,eq - вертикальная составляющая силы предельного сопротивления основания при одностороннем выпоре грунта вследствие сейсмического воздействия, кH;

g_c,eq - сейсмический коэффициент условий работы, принимаемый равным 1,0: 0,8; 0,6 соответственно для грунтов I, II и III категорий по сейсмическим свойствам, которые определяют в соответствии с классификацией СП 14.13330;

g_n - коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый по указаниям 5.7.2.

При наличии горизонтальной составляющей нагрузки, передаваемой фундаментом на грунт, следует выполнять проверку несущей способности основания на сдвиг в соответствии с указаниями 5.7.6, 5.7.12. При этом для определения сил предельного сопротивления сдвигу, а также величин активного и пассивного давления в водонасыщенных глинистых грунтах следует учитывать снижение расчетных значений угла внутреннего трения в зависимости от расчетной сейсмичности.

Расчетные значения угла внутреннего трения в расчетах на особое сочетание нагрузок, включающее сейсмическое воздействие, следует принимать из условия

j^s_I = j_I - Dj, (6.37)

где j_I - расчетные значения угла внутреннего трения без учета сейсмики;

Dj - принимают в зависимости от расчетной сейсмичности: 7 баллов - Dj = 2°, 8 баллов - Dj = 4°, 9 баллов - Dj = 7°.

6.12.4 При расчете несущей способности оснований, испытывающих сейсмические колебания, ординаты эпюры предельного давления p₀ и p_b, кПа, по краям подошвы фундамента (см. рисунок 6.11) определяют по формулам:

p₀ = x_qF₁g'_Id + x_c(F₁ - 1)c_I/tgj_I; (6.38)

p_b = p₀ + x_g g_Ib(F₂ – k_eqF₃), (6.39)

где x_q, x_c, x_g - коэффициенты формы, определяемые по формуле (5.33), но без уменьшения длины l и ширины b подошвы фундамента на значения эксцентриситета нагрузок;

F₁, F₂и F₃ - коэффициенты, определяемые по графикам рисунка 6.12 в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения j_I;

g'_I и g_I - соответственно расчетные значения удельного веса грунта, кН/м³, находящегося выше и ниже подошвы фундамента (с учетом взвешивающего действия подземных вод для грунтов, находящихся выше водоупора);

d - глубина заложения фундамента, м (в случае неодинаковой вертикальной пригрузки с разных сторон фундамента принимают значение, соответствующее наименьшей пригрузке, например, со стороны подвала);

k_eq - коэффициент, принимаемый равным 0,1; 0,2 и 0,4 при сейсмичности площадок строительства 7, 8 и 9 баллов соответственно.

Примечание - В формуле (6.39) при F₂ < k_eq F₃ следует принимать p_b равное р₀.

Эксцентриситеты расчетной нагрузки е_а, м, и эпюры предельного давления е_и, м, определяют по формулам:

e_a = M_a/N_a; (6.40)

e_u = b(p_b - p₀)/[6(p_b + p₀)], (6.41)

где N_a и М_а - вертикальная составляющая расчетной нагрузки, кН, и момент, кН×м, приведенные к подошве фундамента при особом сочетании нагрузок;

p₀ и p_b - то же, что и в формулах (6.38) и (6.39).

В зависимости от соотношения между значениями е_а и е_и вертикальную составляющую силы предельного сопротивления основания N_u,_eq, кН, принимают:

при е_а £ е_и N_u,eq = 0,5bl(p_b + р₀); (6.42)

при е_а > е_и N_u,eq = blp_b/(1 + 6е_а/b). (6.43)

6.12.5 При действии моментов от нагрузок особого сочетания в двух направлениях расчет сейсмостойкости основания по несущей способности должен выполняться раздельно на действие сил и моментов в каждом направлении независимо друг от друга.

6.12.6 При расчете оснований и фундаментов на особое сочетание нагрузок с учетом сейсмических воздействий допускается частичный отрыв подошвы фундамента от грунта при выполнении следующих условий:

эксцентриситет е_а расчетной нагрузки не превышает одной трети ширины фундамента b в плоскости действия опрокидывающего момента;

Рисунок 6.11 - Эпюра предельного давления под подошвой фундамента при сейсмическом воздействии

Рисунок 6.12 - Графики определения коэффициентов F1, F2 и F3 для расчета несущей способности оснований в условиях сейсмических воздействий

силу предельного сопротивления основания определяют для условного фундамента, размер подошвы которого в направлении действия момента равен размеру сжатой зоны b_с = 1,5(b - 2е_а);

максимальное краевое давление под подошвой фундамента, вычисленное с учетом его неполного контакта с грунтом, не превышает краевой ординаты эпюры предельного сопротивления основания.

Максимальное расчетное давление по подошве фундамента определяют по формуле

p_max = 2N_a/[3l(b/2 – e_a)] £ p_b, (6.44)

где N_a и е_а - то же, что и в формуле (6.40), причем е_а > b/6.

Значение p_b определяют по формуле (6.39), но для фундамента, имеющего условную ширину b_с.

При е_а > b/6 формула (6.43) приобретает вид

N_u,eq = 0,5b_clp_b. (6.45)

6.12.7 Глубину заложения фундаментов в грунтах, относимых по их сейсмическим свойствам согласно СП 14.13330 к I и II категориям, принимают, как правило, такой же, как и для фундаментов в несейсмических районах.

На площадках, сложенных грунтами III категории по сейсмическим свойствам, рекомендуется предусматривать мероприятия по улучшению строительных свойств грунтов основания до начала строительства.

Нельзя использовать в качестве оснований сейсмостойких сооружений водонасыщенные грунты, способные к виброразжижению, без проведения предварительных специальных мероприятий.

6.12.8 При невозможности заглубления фундаментов здания или его отсека на одном уровне в дисперсных грунтах допустимую разность отметок Dh подошвы соседних фундаментов определяют исходя из условия формулы (5.5), в котором расчетное значение угла внутреннего трения грунта должно быть уменьшено на величину Dj, имеющую те же значения, что и в формуле (6.37).

Ленточные фундаменты примыкающих частей отсеков здания должны иметь одинаковое заглубление на протяжении не менее 1 м от осадочного шва. Столбчатые фундаменты, разделенные осадочным швом, должны располагаться на одном уровне.

Для зданий высотой более пяти этажей рекомендуется устройство подвального этажа под всем зданием или его отсеками.