СНиП II-Б.3-62

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СОВЕТА МИНИСТРОВ СССР ПО ДЕЛАМ СТРОИТЕЛЬСТВА

СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА

Часть II, раздел Б

Глава 2

ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ НА ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТАХ НОРМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

СНиП П-Б.2-62

£>амем* СМи.(1 Jl-iS-1-Ч

е 1 ti-    см_:

6ёГ vl,    с.3-10

Москва — 1962

Издание официальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СОВЕТА МИНИСТРОВ СССР ПО ДЕЛАМ СТРОИТЕЛЬСТВА

Часть II, раздел Б

Глава 3

Утверждены Государственным комитетом Совета Министров СССР по делам строительства 11 ноября 1961 г_%

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО ЛИТЕРАТУРЫ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ. АРХИТЕКТУРЕ И СТРОИТЕЛЬНЫМ МАТЕРИАЛАМ

Москва — 1962

Настоящая глава СНнП П-Б.3-62 «Основания гидротехнических сооружений. Нормы проектирования» составлена в развитие главы СНнП И-А. 10-62 «Строительные конструкции и основания Основные положения проектирования».

Глава СНиП П-Б.3-62 разработана ВНИИГом им. Б. Е. Веденеева при участии Гидропроекта им. С. Я- Жука и Гндроэнергопроекта Министерства строительства электростанций.

Редактор—канд. техн. наук £. И. ДЫШКО

• • •

Госстройиздат Москва. Третьяковский проезд, д. /

• • •

Редактор издательства В. В. Петрова Технический редактор Г. Д. Наумова Корректор М. В. Иванова

Сдано в набор 2/XI1 1961 г.    Подписано    к    печати 3/11 1962 г.

Бумага В4х К»¹/,«—0.75 бум. л.    2.46    печ    л.    (2.Э6 уч.-изд. л.).

Тираж 40 000 >». Иэд. М XI1-6672 . Зак. М 57* Цена II коп.

Типография 3* 4 Госстройаздата, г. Подольск, ул. Кирова, д. 25

Государственный комитет Совета Министров СССР по делам строительства

1. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

1.1.    Настоящие нормы проектирования распространяются на естественные нескальные основания гидротехнических сооружений всех классов капитальности.

Примечания. 1. Проектирование оснований сооружений, предназначенных для строительства в сейсмических районах, в зонах распространения вечномерзлых или просадочмых грунтов, а также на площадках. подверженных оползням и карстам, должно производиться с учетом дополнительных требований, предъявляемых к строительству в указанных условиях.

2. При наличии динамических нагрузок расчеты оснований должны производиться с учетом воздействия утих нагрузок на сооружения и их основания.

1.2.    При проектировании оснований гидротехнических сооружений, кроме требований настоящей главы, надлежит выполнять требования главы СНиП П-А. 10-62 «Строительные конструкции и основания. Основные положения проектирования».

1.3.    Расчеты оснований в соответствии с положениями главы СНиП П-А. 10-62 должны производиться по двум предельным состояниям:

а) по первому предельному состоянию — с целью обеспечения несущей способности осно

вания—по расчетным нагрузкам на основание;

б) по второму предельному состоянию — с целью ограничения деформаций основания (осадок в условиях нормальной эксплуатации сооружения) — по нормативным нагрузкам на основание.

Примечание. До установления значений коэффициентов перегрузки, однородности и условий работы для предельных состояний оснований гидротехнических сооружений расчеты этих оснований допускается производить с применением общего коэффициента устойчивости и с принятием расчетных нагрузок равными нормативным.

1.4.    Расчетная схема геологического строения основания (основание однородное, горизонтально-слоистое, смешанное и пр.) устанавливается по данным инженерно-геологических исследований с учетом типа, конструкции и размеров сооружения.

1.5.    Нагрузки и воздействия, действующие на сооружения и их основания, и их сочетания принимаются по соответствующим главам СНиПа и нормативным документам по проектированию различных видов гидротехнических сооружений.

2. РАСЧЕТЫ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ОСНОВАНИИ И УСТОЙЧИВОСТИ ВОЗВОДИМЫХ НА НИХ ЖЕСТКИХ СООРУЖЕНИИ (ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ)

2.1. При расчетах несущей способности оснований и устойчивости возводимых на них жестких гидротехнических сооружений надлежит учитывать: геологическое строение и свой

ства грунтов основания; очертание поверхности грунта, примыкающего к сооружению, и наличие пригрузок на этой поверхности; ширину фундамента, его заглубление и подземный

контур сооружения; величины, направление и распределение нагрузок, передаваемых фундаментом на грунт основания, и их возможные изменения в периоды строительства и эксплуатации, эксцентрицитет нагрузок, а также фильтрационные силы и их распределение в толше основания; степень стабилизации связных грунтов основания; величину Л',, характеризующую вид деформации основания и расчетные случаи сдвига сооружения, определяемую отношением

0)

"7

Примечания. 1. Жесткими считаются сооружения (из бетона, железобетона, каменной кладки, ряжей, и т. п), испытывающие деформации (осадки, сдвиги) как целая конструкция. Поверхность подошвы таких сооружений практически не претерпевает изгиба.

К случае полпсокой нагрузки сооружение считается жестким при соблюдении условия

/«10 < 1, (2)

L у    tr

где t —критерий гибкости;

£у— модуль упругости материала фундамента; h — толщина фундаментной плиты.

2. Фильтрационная устойчивость грунтов основания должна проверяться специальными расчетами.

2.2.    Предельное состояние устойчивости сооружения характеризуется условиями равновесия действующих сил и их моментов и предельного сопротивления основания.

Для обеспечения устойчивости сооружения действующие силы и моменты должны быть меньше предельного сопротивления основания.

Коэффициент запаса устойчивости сооружения на данном основании определяется отношением значений проекций горизонтальных и вертикальных сил или их моментов относительно соответствующих центров, при которых данное сооружение приводится в состояние предельного равновесия, к значению соответственно проекций горизонтальных или вертикальных действующих сил или их моментов.

2.3.    Предельным равновесием сооружения и основания следует считать такое состояние, при котором на всем протяжении рассматриваемой поверхности скольжения имеет место равенство

Чр = ³ tg ? + ^с-    О)

2.4.    Значения коэффициентов запаса устойчивости к, следует принимать в зависимости от класса капитальности сооружений по табл. I.

Таблица 1

Примечания. I. Классы капитальности гид ротсхничесхих сооружений устанавливаются в соответствии с главами СНиПа по основным положени

ям проектирования гидротехнических сооружений 2. При расчетах на основные сочетания нагрузок и во«аеЛс»вий. действующих в период строительства или ремонт* сооружений, разрешается обеспечивать коэффициенты эзпаса устойчивости, сниженные на 10®.'* против установленных по табл. I. однако эти коэффициенты должны быть не ниже их тначечий для особых сочетаний.

2.5.    Расчеты несущей способности оснований и устойчивости сооружений в зависимости от конструкции сооружения производятся либо для одной секции сооружения, отделенной от других секций швами, либо для 1 пог. м сооружения. либо (при малой длине сооружения) для всего сооружения.

2.6.    Нормальное напряжение грунта основания в любой точке подошвы сооружения следует определять по формулам неравномерного сжатия:

для условий пространственной задачи по формуле

с

маке    F    ~ W    — W •

МИК    ^Г    W*    ^Wy

(4)

для условий плоской задачи по формуле

°макс Т ±    >    (3)

мни    "

где Я—сумма проекций на нормаль к подошве фундамента всех внешних сил. действующих на сооружение;

М_Х,М — моменты всех внешних сил относительно соответствующих осей, проходящих через центр тяжести подошвы фундамента;

W_y— моменты сопротивления площади подошвы фундамента относительно вышеуказанных осей.

При расчете устойчивости секции сооружения значения Р и М следует относить к подошве этой секции.

2.7. Вопрос о допустимой величине эксцентрицитета е в приложении нагрузки следуе(

5

решать по совокупности требований, предъявляемых к сооружению по условиям его прочности и допустимой неравномерности осадок.

Для особых сочетаний нагрузок и воздействий значение эксцентрицитета е не должно превышать величины, равной ЧьВ. Для безнапорных сооружений допускается увеличение значения эксцентрицитета е до величины, равной ¹/ьВ.

2.8. При эксцентрицитете в сторону нижнего бьефа учет влияния эксцентрицитета на несущую способность основания и устойчивость сооружения допускается производить путем условного уменьшения действительного значения ширины подошвы сооружения В до расчетного значения В*, половина которого )

равна расстоянию от точки пересечения с подошвой фундамента сооружения равнодействующей сил, приложенных к сооружению, до ближайшего ребра фундамента (рис. 1).

При эксцентрицитете в сторону верхнего бьефа за расчетную ширину подошвы сооружения принимается действительная ширина подошвы.

Ппиыечание. В случаях расчетов устойчивости сооружений по схеме плоского сдвиг, влияние эксцентрицитета не учитывается.

I Р

ТТЛ"

Рис. 1. Расчетная схема при наличии эксцентрицитета

Действительная эпюре нормальны/ напряжений

Р_ Г

Расчетная эпюра нормш/ьны» напоите ни и

3. РАСЧЕТЫ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ОДНОРОДНЫХ ОСНОВАНИЙ И УСТОЙЧИВОСТИ ВОЗВОДИМЫХ НА НИХ ЖЕСТКИХ СООРУЖЕНИЙ

Виды деформаций основания и расчетные случаи сдвига сооружения

3.1. При расчетах несущей способности однородных оснований и устойчивости возводимых на них жестких гидротехнических сооружений различаются следующие три вида деформации основания и соответствующие им три расчетных случая сдвига сооружения:

1)    первый вид — деформация основания, соответствующая так называемому плоскому сдвигу сооружения, при котором сдвиг происходит непосредственно по поверхности его опи-рання, при отсутствии практически существенной области пластических деформаций грунта под всей или частью площади подошвы сооружения;

2)    второй вид — деформация основания, соответствующая так называемому смешанному сдвигу сооружения, при котором сдвиг происходит по части подошвы фундамента непосредственно по поверхности его опирания, а по остальной части подошвы фундамента — с выпором грунта основания;

3)    третий вид — деформация основания. 2 Зак. 579

соответствующая так называемому глубинному сдвигу сооружения, при котором происходит выпор грунта основания под всей подошвой фундамента.

В случаях расчета устойчивости сооружений. основанием которых являются гребни однородных естественных и искусственных откосов (например, фронтальные стенки напорных бассейнов, подпорные стенки на косогорах и пр.), необходимо, кроме того, производить расчет деформации общего обрушения откоса вместе со стоящим на его гребне сооружением. Расчет деформации общего обрушения откоса следует производить по указаниям нормативных документов по расчету устойчивости земляных откосов гидротехнических сооружений.

Расчеты по схеме плоского сдвига

3.2. Расчет устойчивости сооружения следует производить только по схеме плоского сдвига при однородных основаниях из песчаных и крупнообломочных грунтов и при однородных основаниях из глинистых грунтов, для которых:

коэффициент консолидации ^$ = .ТГПо1Г>^,-^,0,“'/»а    (6)

(а — коэффициент уплотнения, определяемый по формуле

где Б — безразмерная величина, зависящая от угла внутреннего трения грунта <р и в случае глинистых грунтов также от удельной силы сцепления грунта с, определяется на основе экспериментальных данных. При отсутствии экспериментальных данных величина Б может быть принята равной трем;

о_вр — предельное значение среднего нормального напряжения грунта в подошве сооружения, при котором еще имеет место плоский сдвиг.

ГТримечания.1. Указания п. 3.2 относятся к случаям плоской подошвы сооружения, наклона подошвы в сторону верхнего бьефа, наличия зубьев и т. д. При этом поверхность земли за сооружением может быть как горизонтальной, так и слабо наклонной (до 1: 7) в сторону нижнего бьефа.

2. В тех случаях, когда особенностями подземного контура конструкции обусловливается глубинная форма деформации сдвига, коэффициент запаса устойчивости определяется по формуле (II) или (II'). принимая в

них соответственно В_х =* В или В\ •» В⁹; соответственно B_t = 0 и flj *s 0.

3. Ширина фундамента В в формуле (9) принимается без учета понура; при наличии в основании фильтрационного потока н в случае, когда основание находится ниже уровня грунтовых вод. величина объемного веса грунта 1 поинймается равной объемному весу взвешенного в воде грунта .

3.3. При расчете устойчивости сооружений по схеме плоского сдвига за расчетную плоскость скольжения следует принимать;

I) при плоской подошве подпорного сооружения — плоскость опирания сооружения на основание при обязательной проверке устойчивости для случая горизонтальной плоскости скольжения, проходящей через линию пересечения верховой грани сооружения с основанием;

2)    при наличии в подошве подпорного сооружения верхового и низового зубьев, имеющих одинаковую глубину заложения, и в случаях, когда глубина заложения верхового зуба больше, чем низового, — плоскость, которая проходит через подошву зубьев, при обязательной проверке устойчивости для случая горизонтальной плоскости скольжения, проходящей через основание верхового зуба;

3)    в случаях, когда глубина заложения низового зуба больше, чем верхового зуба, — горизонтальную плоскость, проходящую по подошве верхового зуба. При этом все силы, входящие в формулы (10) и (10') по определению коэффициента запаса устойчивости, необходимо относить к указанной плоскости, за исключением величины отпора грунта со стороны нижнего бьефа (£«,.*)• которую надлежит определять на глубине заложения низового зуба.

3.4.    При наличии в подземном контуре сооружений гибких шпунтовых стенок оказываемое ими сопротивление сдвигу сооружения рекомендуется не учитывать.

3.5.    Проверка устойчивости сооружений при расчете по схеме плоского сдвига производится путем определения коэффициента запаса устойчивости, который следует вычислять;

1) при горизонтальной плоскости скольжения по формуле

₌ ; ₍₁₀₎

<7-.+ £₄.)-(Ги + £,.„) ^v '

2) при наклоне плоскости скольжения в сторону верхнего бьефа по формуле

(Рсо1р + (Г_ш + £,. -Т„~Е_{а п} )sinft-(/)lgy •-ccs |(Г. + £,, ) - (7V -I- £, „ -f Р !_К ?))

_

-(10^

+ ^£„._исо*Р-Ь

CS ,1

COS? 1(7*. 4- £_а „)-(Г_к + £, , + Pig ?))

В формулах (10) и

Б_с — проекция ширимы подошвы фундамента сооружения на горизонтальную плоскость;

Р —сумма вертикальных составляющих нагрузок в расчетной плоскости;

U — суммарное противодавление воды в расчетной плоскости, направленное снизу вверх перпендикулярно расчетной плоскости;

£п.и — отпор грунта со стороны нижнего бьефа; определяется по формулам давления земли на подпорные стенки, при этом коэффициент бокового давления | следует принимать равным единице;

Еш.ш, — активное давление грунта соответственно со стороны верхнего и нижнего бьефов; определяется по формулам давления земли на подпорные стенки; т_ш , 7"и — горизонтальные составляющие всех сил, действующих соответственно со стороны верхнего и нижнего бьефов, за исключением давления грунта;

Р — угол наклона плоскости скольжения к горизонту.

Примечание. При сдвиге по плоскости бетон -глина следует принимать такие значения характеристик грунта тис, которые определены при сдвиге бетонного блока по глине.

Расчеты по схеме смешанного сдвига

З.в. Во всех случаях, не удовлетворяющих условиям п. 3.2 настоящей главы, при действии на сооружение горизонтальных н вертикальных нагрузок расчеты несущей способности основания и устойчивости сооружения на сдвиг следует производить по схеме смешанного сдвига. При этом сопротивляемость основания сдвигу принимается равной сумме сопротивляемости сдвигу на участке основания, где имеет место плоский сдвиг, и сопротивляемости на участке сдвига с выпором.

Уточнение расчетной схемы при смешанном сдвиге при проектировании сооружений I и II классов рекомендуется производить путем использования имеющихся данных экспериментальных исследований для аналогичных условий и путем проведения специальных исследований.

3.7. При расчете устойчивости сооружений по схеме смешанного сдвига за расчетную плоскость подошвы фундамента сооружения следует принимать;

а)    при плоской подошве фундамента сооружения — горизонтальную плоскость, проходящую через линию пересечения подошвы фундамента сооружения с верховой гранью сооружения;

б)    при наличии зубьев — горизонтальную плоскость, проходящую через отметку подошвы верхового зуба.

2*

3.8. При проверке устойчивости сооружений по схеме смешанного сдвига коэффициент запаса устойчивости следует определять по формулам:

а)    в случае отсутствия эксцентрицитета в приложении нагрузки или при эксцентрицитете в сторону верхнего бьефа по формуле

б)    при эксцентрицитете в сторону нижнего бьефа по формуле

0П

В формулах (II) и (1 Г):

В\, В\* — расчетные значения ширины участка подошвы фундамента, на котором имеет место сдвиг с вы пором грунта основания (рис. 2).

Рис. 2. Схема расчета несущей способности основания и устойчивости сооружения в случае смешанного сдвига

В₂, В₂* — расчетные значения ширины участка подошвы фундамента, на котором имеет место плоский сдвиг;

"пр.р — предельное касательное напряжение на участке сдвига с выпором грунта основания; о — в формуле (11')—расчетное среднее нормальное напряжение

P—U

грунта, равное о    .

Остальные обозначения соответствуют принятым в п. 3.5 настоящей главы.

Значение В\ можно определять по графикам зависимости = /(о) (рис. 3) в соответствии с действительной величиной среднего нормального напряжения грунта о.

Значение В_х* можно определять из соотно-В*

шения fij* =» fiig- , где В* определяется согласно п. 2.8. настоящей главы, а В\ определяется в соответствии с величиной <**,„<; (по рис. 3).

— 8 —

Рис. 3. Графики для определения ширины участка подошвы фундамента Ви на котором имеет место сдвиг с выпором грунта основания * — для грунтов, у которых ковффицмгмт сдвиг* >0.45; 6 — для грунтов, у которых котффиииеит сдвига :(Р<0.45; а —ЧВт; в -среднее нормальное напряжение грунта а подошве фундаменте, при котором происхо-пр    pup

хнт разрушен не основание от одной вертикальной нагрузки (величина »_pijp определяется методами теории

предельного равновесия)

Примечание. Очертание графиков а) и б) рис. 3 уточняется при наличии экспериментальных данных.

Сопротивляемость на участке сдвига с вы-юром т,|_Р.р рекомендуется определять по су-дествуюшим методам расчета (аналитическим или графоаналитическим), основанным на лредпосылках теории предельного равновесия нлн круглоцилиндрических поверхностей скольжения.

Пример определения т_Пр.р по одному из графоаналитических методов расчета (методу ВНИИГа) приведен в приложении I.

3.9. При однородных основаниях из глинистых грунтов, коэффициент консолидации которых 6 меньше 1 ■ 10⁷ см⁷/год, следует учитывать нестабилизированное состояние основания с применением имеющихся методов расчета.

Расчеты по схеме глубинного сдвига

ЗЛО. Во всех случаях, когда однородные основания несут только вертикальную нагрузку, расчет несущей способности оснований и устойчивости сооружений следует производить по схеме глубинного сдвига. Расчеты рекомендуется производить, пользуясь аналитическими и графоаналитическими методами теории предельного равновесия.

Определение предельной (разрушающей) вертикальной нагрузки на основание о_рир может также производиться по графоаналитическому методу ВНИИГа (см. приложение!).

4. РАСЧЕТЫ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ НЕОДНОРОДНЫХ ОСНОВАНИИ И УСТОЙЧИВОСТИ ВОЗВОДИМЫХ НА НИХ ЖЕСТКИХ СООРУЖЕНИИ

4.1.    При неоднородных основаниях возможны аналогичные приведенным в п. 3.1. настоящей главы три вида деформации и соответствующие им три случая сдвига жесткого сооружения, но за расчетные следует принимать два случая сдвига—плоский и глубинный.

4.2.    Расчет устойчивости сооружения на сдвиг следует производить только по схеме плоского сдвига при любых видах геологического строения неоднородного основания, когда последнее состоит из песчаных, крупнообломочных и глинистых грунтов, для кото

рых коэффициент консолидации 6 >• 1 • • 10⁷ см⁷1год и коэффициент сдвига tgty 0,45, при поверхности земли за сооружением горизонтальной или имеющей слабый наклон в сторону нижнего бьефа (до I : 7) и при удовлетворении условий, выраженных в формуле (9).

Коэффициент запаса устойчивости сооружений следует определять по формулам (10) и (КУ).

Примечания. Расчетную плоскость скольжения надлежит принимать согласно указаниям п. 3.3 настоя-

шей главы.

2. Указания п. 4.2 не распространяются на те случаи. когда глубинная форма деформации сдвига определяется особенностями подземного конту р-< конструкции В этом случае расчет рекомендуется производить по методу круглоцилиидрических или ломаных поверхностей скольжения.

4.3.    Во всех случаях, не предусмотренных п. 4.2. расчет устойчивости сооружений необходимо производить по двум схемам: по схеме плоского и по схеме глубинного сдвигов. За расчетную следует принять ту схему, при которой получается меньший коэффициент запаса.

При расчетах по схеме глубинного сдвига следует учитывать возможность прохождения поверхности скольжения как в пределах слоев, так и по контактам между ними.

Расчеты по схеме глубинного сдвига рекомендуется производить по методу круглоци-линлрических или ломаных поверхностей скольжения.

В случаях расчета несущей способности оснований и устойчивости сооружений, расположенных на гребне неоднородных естественных и искусственных земляных откосов. необходимо, кроме того, производить расчет деформации общего обрушения откоса вместе со стоящим на его гребне сооружением. Расчет на деформацию общего обрушения откоса производится по указаниям нормативных документов по расчету устойчивости земляных откосов гидротехнических сооружений.

4.4.    При наличии только вертикальных нагрузок расчеты несущей способности оснований и устойчивости сооружений во всех случаях для любого геологического строения не

однородных оснований производятся по схеме глубинного сдвига по методам круглоцилин-дрическнх или ломаных поверхностей скольжения.

4.5. При расчетах устойчивости сооружении, расположенных на вертикально- или на-клоннослоистых основаниях, по схеме плоского сдвига следует численные значения параметров tg<p и с определять как средневзвешен ные значения характеристик всех напластований грунтов, пересекающихся плоскостьк скольжения, по формулам:

tot + fa1 + . ■ • + Brlcca $

(13)

где ?ь ?*— углы внутреннего трения грунтов каждого напластования;

Ci, с₂..... с_я— удельные силы сцепленн*

грунтов каждого на Пластова ния;

В_т, р— соответствуют обозначениям принятым в п. 3.5 настоящей главы;

bi, b_it..., Ь_я—толщины каждого напластовг» ния по направлению плоскость скольжения.

4.6. При наличии среди напластований грунтов основания слоев глинистых грунтов, коэффициент консолидации б которых меньше I • I0⁷ см^/год, следует учитывать нестабь-лизированное состояние основания.

5. РАСЧЕТЫ ОСАДОК ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИИ

Общие указания

5.1. Расчет осадок производится:

1)    для определения величин осадок, необходимого для выяснения эксплуатационных условий работы сооружения, а также для выбора рациональной конструкции сооружения;

2)    для установления величины ожидаемого перекоса сооружения или неравномерности осадок различных частей сооружения;

3)    для определения величины строительного подъема сооружения;

4)    для определения обобщенного модуля деформации при расчете прочности сооружений на упругом основании.

Примечание. Осадками жестких сооружений считаются вертикальные перемещения подошвы соору

жения, не сопровождающиеся нарушением устойчивости сооружения.

5.2.    Необходимость расчета осадок сооружений устанавливается в зависимости от общей оценки условий работы сооружения, виде грунта основания и величины нагрузок на ос нование сооружения.

5.3.    Для сооружений, длина которых пре восходит их ширину более чем в три раза, рас чет осадок ведется для условий плоской задачи.

Для сооружений, длина которых превосходит ширину в три или менее раза, расчет осадок ведется для условий пространственной задачи.

Примечание. При определении условий плоской деформации основания, кроме геометрических соотноше-

— 10 —

чий. следует учитывать геологическое строение основа• чия и конкретные условия эагружения сооружения.

5.4.    При расчете осадок сооружения следует различать:

1)    конечную осадку (стабилизированную), соответствующую полному уплотнению грунта основания;

2)    осадку, изменяющуюся во времени и соответствующую незавершенному процессу уплотнения грунта основания (нестабилизиро-ванную).

Изменение осадки во времени определяется для малопроницаемых глинистых грунтов, коэффициент консолидации б которых меньше I ■ 10⁷ см²/год.

5.5.    Расчет осадок сооружений производится по следующим этапам:

1)    определение внешних нагрузок на основание сооружения;

2)    определение толщины сжимаемого слоя грунта основания (активная зона);

3)    назначение расчетных поперечных сечений, расчетных вертикалей в каждом сечении и расчетных слоев;

4)    определение напряжений, возникающих в грунте основания от внешних нагрузок и величины нагрузки, определяемой изменением собственного веса грунта основания по сравнению с природным состоянием;

5)    определение зоны разбухания при выемке котлована;

6)    определение расчетных характеристик грунтов основания, входящих в расчетные зависимости;

7)    определение осадки сооружений (конечной и, в необходимых случаях, изменение осадки во времени).

5.6.    Расчетные поперечные сечения и расчетные вертикали следует выбирать в зависимости от размеров сооружения и геологического строения основания. В каждом поперечном сечении намечается не менее трех расчетных вертикалей. Расчетные слои для каждой вертикали следует назначать в зависимости от геологического строения основания, а также характера эпюры напряжений по глубине.

5.7.    Толщина сжимаемого слоя п_ш (актив

ная зона) основания, сложенного только из нескальных грунтов, при определении осадок методом суммирования приближенно определяется для каждой расчетной вертикали из условия, чтобы напряжения от внешней нагрузки на границе сжимаемого слоя не превышали половины величины напряжений от собственного веса грунта основания на этой глубине, г. е. чтобы о. было равно 0,5    .    В    случае

наличия в пределах активной зоны слоя несжимаемого грунта (например, скального) сжимаемая толща ограничивается глубиной залегания несжимаемого слоя.

Расчеты напряжений в основаниях

5.8.    Напряжения в основаниях гидротехнических сооружений надлежит определять от действия внешних нагрузок и действия той части собственного веса грунта основания, величина которой определяется изменением веса грунта основания в процессе строительства и эксплуатации сооружения (выемка котлована, изменение режима грунтовых вод и т. д.).

Напряжения в основании от внешних нагрузок в случае однородного основания надлежит определять по решениям теории упругости для соответствующих схем нагрузок.

Эпюра внешних нормальных нагрузок на основание сооружения определяется согласно п. 2 6 настоящей главы.

Эпюра внешних горизонтальных нагрузок на основание принимается подобной эпюре внешних вертикальных нагрузок.

5.9.    В случае, если в основании сооружения сжимаемый слой грунта подстилается несжимаемым, в сжимаемом слое происходит концентрация напряжений, которая тем больше, чем меньше мощность сжимаемого слоя.

Концентрацию напряжений следует учитывать в расчетах в тех случаях, когда несжимаемый слой лежит в пределах активной

ЗОН1>1.

5.10.    В случае действия равномерно распределенной полосовой нагрузки максимальные сжимающие напряжения по оси фундамента следует определять в зависимости от глубины залегания несжимаемого слоя по табл. 2.

5.11.    В случае пространственной задачи нормальные напряжения на граничной плоскости под центром фундамента в сжимаемом слое следует определять в зависимости от соотношения мощности (толщины) сжимаемого слоя, ширины подошвы сооружения и очертания фундамента по табл. 3.

Эпюра нормальных напряжений по глубине сжимаемого слоя может приближенно при-ннматья трапецеидальной. При этом на верхней границе сжимаемого слоя у подошвы сооружения ордината эпюры принимается равной ординате эпюры внешних нагрузок, а на граничной плоскости ордината эпюры определяется согласно вышеуказанному.

СНиП П-Б.3-62

Таблица 2

г — ордината центра тяжести рассматриваемой горизонтальной площадки, в которой определяется напряжение; начало координат располагается на контактной плоскости между сжимаемым и несжимаемым слоями; ордината г имеет положительное направление вверх; //—толщина сжимаемого слоя; В — ширина фундамента.

Таблица 3

2) в случае неоднородного основания по формулам

/—л

= V т

/-0

1-п

°*6 = o,«=i— Е 7<*i>

/-0

(15)

где — толщина «'-го слоя;

Т, —объемный вес грунта т-го слоя;

3) при наличии фильтрационного потока в основании сооружения в общем случае по формулам

= 2    т.-О:

/-0

“V=r—Г 2 (м-т.-О,

™ /-о

(16)

5.12. Напряжения от собственного веса грунта в грунтовом массиве, ограниченном горизонтальной плоскостью, следует определять: I) в случае однородного грунта по формулам

°,б = Т

«* = ——

1 —р

где z —глубина, отсчитываемая от дна котлована;

°jA>    V— составляющие    напряжений от

собственного веса грунта;

где /—среднее значение вертикальной составляющей фильтрационного градиента в рассматриваемом слое (при направлении фильтрации вверх — градиент положительный, при направлении вниз —отрицательный).

Расчет конечных осадок сооружений

5.13.    Расчет конечных осадок сооружений следует производить с учетом суммарных напряжений от внешней нагрузки для эксплуатационного случая и величины изменения по сравнению с природным состоянием значения собственного веса грунта основания.

5.14.    Расчет конечных осадок сооружений при любом виде нагрузки на основание осуществляется методом суммирования осадок слоев согласно п. 5.15 с учетом деформационных свойств каждого слоя. При этом сооружение считается абсолютно гибким.

5.15.    Конечная осадка по заданной вертикали в случае отсутствия выемки определяется как сумма осадок всех слоев грунта в пределах активной зоны Н_ш.

1. Осадка сооружения (сжатие основания) в случае пространственной задачи определяется по формуле

о.- —И (^ах 4- »*)    «1—4

«X + «У + О/

. (17)

2. Осадка сооружения (сжатие основания) в случае плоской задачи определяется по формуле

— 12 —

".

5= 2 « о

]-2.u

и(^а/ + ^аг) »l—4 ng\ 1 + «I * ¹    '

^с/ -г °л

3. Осадка сооружения (сжатие основания) в случае одноразмерной задачи определяется по формуле

⁽¹⁹⁾

О

Составляющие напряжений а_х,а_у я з_г определяются для середины каждого расчетного слоя. Коэффициент р определяется по п. 6.9 настоящей главы.

Величины коэффициентов пористости грунтов о и ы следует определять по расчетной компрессионной кривой.

5.16.    Толщины расчетных слоев следует назначать в зависимости от степени неоднородности основания; они должны соответствовать характеру и мощности напластования грунтов основания, но должны быть не более одной десятой толщины активной зоны Н_л.

5.17.    В олучае выемки котлована в основаниях из глинистых грунтов, находящихся ниже уровня грунтовых вол, при расчете осадок следует учитывать возможное разбухание грунта основания. При этом принимается в запас расчета. что процесс разбухания основания заканчивается до начала возведения сооружения.

Примечание. В период строительства сооружений следует проводить наблюдения эа разбуханием koi-лована и осадкой сооружений, по результатам которых рекомендуется вносить' соответствующие коррективы в расчеты.

5.18.    Осадку разбухшего основания следует определять методом суммирования по формулам п. 5.15. При этом величины коэффициентов пористости в пределах разуплотняемой толши //_р определяются по расчетным компрессионным кривым по ветви уплотнения после разуплотнения в пределах изменения напряжений

от 0/1 = 0^ — о._г до в_а = «л 4* о„

где о^ — нормальное напряжение на глубине г от дна котлована, равное напряжению от веса вышележащей толщи грунта до выемки кот лована; э_п — нормальное напряжение на глубине г от нагрузки, принимаемой равной весу грунта, вынутого из котлована; о, — нормальное напряжение на глубине г от веса сооружения.

Величина коэффициента пористости на той части активной зоны, которая не подверга

ется разбуханию (на участке    опре

деляется по ветви уплотнения расчетных ком прессионных кривых.

Указания по построению компрессионных кривых с учетом разуплотнения приведены в приложении II.

5.19.    Глубина разуплотняемой толщи Н₉ on ределяется таким значением глубины г, ниже которой разбухание образцов грунтов не имеет места. Разбухание образцов оценивается по ветви кривой разбухания компрессионных кривых (см. приложение II).

5.20.    Определение величины подъема дна котлована следует производить по формулам п. 5.15. При этом суммирование производится в пределах от г—0 до г—//_р.

Величины коэффициентов пористости грунтов следует определять по расчетным компрессионным кривым по ветви разбухания (см. приложение II).

5.21.    Для расчета осадок сооружений, имеющих в плане прямоугольную форму подошвы, при действии равномерно распределенной нагрузки или нагрузки, приводимой к равномерно распределенной, рекомендуется применять метод угловых точек.

5.22.    Осадку точки подошвы сооружения по вертикали, проходящей через угловую точку фундамента, в случае однородного основания следует вычислять по формуле

S = -f- *,    (20)

где р — интенсивность равномерно распределенного вертикального давления на грунт;

к — коэффициент, величина которого принимается для расчетного слоя в зависимости от размеров фундамента сооружения и величины коэффициента Пуассона р по табл. 4. Промежуточные значения к можно определять по интерполяции.

Модуль деформации £ определяется по пп. 6.8 и 6.11 настоящей главы.

5.23.    Определение осадок сооружения при однородных основаниях (без учета фильтрационных сил) в случае сложного очертания фундамента при приложении к нему равномерно распределенной нагрузки, а также в случае учета взаимного влияния соседних сооружений. расположенных на некотором расстоянии, следует производить методом угловых точек по следующим схемам:

I) в общем случае осадка некоторой точки М подошвы фундамента определяется как

Значения коэффициента к

Таблица 4

Продолжение

сумма осадок угловых точек четырех прямоугольников, на которые разбивается подошва фундамента, имеющих общую вершину углов в данной точке М (рис. 4,о), по формуле

s =S-£- *|>    <^2|>

1

где В, —- ширина условного фундамента;

а е *

Рис. 4. Схема разбивки подошвы фундамента на прямоугольники при определении осадок по методу угловых точек

а—точка М лежит внутри подошвы фундамента;

«>—точка М лежит на контуре подошвы фундамента; в—точка М лежит вне подошвы фундамента

2)    осадка некоторой точки М на периметре подошвы фундамента определяется по формуле

s - V] 4-    (22)

1

В этом случае фундамент разбивается на два прямоугольника (рис. 4,6);

3)    если рассматриваемая точка М подошвы фундамента, осадка которой должна быть

определена, лежит вне загруженного прямоугольника, то осадка этой точки складывается из суммы осадок угловых точек прямоугольников aeMg и gMhil, взятых со знаком плюс, и осадки угловых точек ненагруженных прямоугольников beMf и fMhc, взятых со знаком минус (рис. 4,в).

Учет влияния соседних сооружений на осадку рассматриваемого сооружения производится на основе указаний настоящего пункта.

На рис. 5 показаны четыре случая учета влияния соседних сооружений.

Рис. 5. Схема разбивки фундамента на прямоугольники при определении осадок по методу угловых точек с учетом влияния соседних фундаментов

Л —точке М лежит ка границе подошвы фундамента; б — точка М лежит внутри периметра подошвы первого фундамента и не выходит за продолжение лини*, ограничивающих соседний фундамент. При определении осадки в точке М осадка угловых точек прямоугольников ьеЬМ и MbJd берется со знаком минус; «—точка М лежит внутри периметра подошвы первого фундаменте, но вне прамых лини*, являю щихся продолжением сторон подошвы соседнего фундаменте. При определении осадки в точке М осадка yr.-.оаых точек првмоугольииков Mabe и Mh'd иереТся со знаком плюс, а у прямоугольников Mahd и At he —г о знаком минус; г — точка М лежит между соседними фундаментами. Осадка точки М определяется отдельно от каждого фундамента по схеме рис. 4. «

СНиП М-Б.3-62

Полная осадка сооружения определяется как сумма осадок от нагрузок рассматриваемого сооружения, нагрузок соседних сооружений и пригрузки грунтом.

5.24.    Средняя осадка жесткого сооружения определяется как среднее арифметическое осадок отдельных точек подошвы сооружения, вычисленных методом суммирования сжатий слоев. При этом предполагается, что эти точки расположены равномерно на площади основания.

Для характеристики неравномерности осадки сооружения при решении плоской задачи следует вычислять его перекос. Перекос характеризуется углом наклона подошвы сооружения к горизонтальной плоскости, вычисленным по наибольшей разнице в осадках точек подошвы под углами сооружения.

5.25.    В случае отдельно стоящего сооружения при равномерно распределенном давлении на грунт и наличии под слоем сжимаемого грунта жесткого подстилающего слоя (например. скального грунта) для вычисления осадки сооружения может быть применено решение теории упругости, по которому средняя осадка фундамента, создающего равномерное давление на грунт, определяется по формуле

s_cp = т^{Вр (1}~^>|*⁾ ,    (23)

^£ср

где т — коэффициент, определяемый в зави-

li

симости от отношения щ и очертания подошвы фундамента по табл. 5. Промежуточные значения т определяются по интерполяции; ц — коэффициент Пуассона, определяемый по экспериментальным данным или по табл. 8;

— средний модуль деформации, определяемый для случая отсутствия бокового расширения при среднем значении о. .

5.26.    Крен фундамента при эксцентрическом его загружении в случае однородного основания, без учета фильтрационных сил, определяется:

1) при крене в направлении большей стороны фундамента по формуле

tg V>_L

<№

(24)

2) при крене в направлении меньшей стороны фундамента по формуле

tg«>_Br= Л,

М_в (В/2)»

(25)

где Ml — момент, действующий в вертикальной плоскости, параллельной большей стороне прямоугольника;

M_D—момент, действующий в вертикальной плоскости, параллельной меньшей стороне прямоугольника;

L, В — обозначения те же, что в табл. 5; Е_с?, Ре? —соответственно средний модуль деформации и средний коэффициент Пуассона грунта в пределах сжимаемой толщи; w — угол крена фундамента;

ki,k₂ — безразмерные коэффициенты, определяемые в зависимости от соотношения сторон подошвы фундамента по графикам рис. 6.

Таблица 5

Значения коэффициента m и зависимости от очертания подошвы фундамента

Расчет нестабилизированных осадок сооружений

5.27. При расчете осадки сооружений, возводимых на связных грунтах, кроме конечной осадки (стабилизированной) S, следует вычислять также нестабилизированную осадку S, для различных моментов времени / в течение строительного и эксплуатационного периодов.

16 —

Рис. 6. Графики для определения коэффициентов А| и Aj в формулах (24) и (25)

5.28. Осадку сооружения для момента времени /, к которому процесс уплотнения грунта основания еще не закончился, приближенно рекомендуется определять по решениям одноразмерной задачи уплотнения земляной среды или по эмпирической зависимости (метод ВОДГЕО) при величине отношения высоты сжимаемого слоя к ширине фундамента менее 3 без учета постепенности возведения сооружения.

I. При решении одноразмерной задачи осадка сооружения во времени S_t определяется по формуле

S_t - SQ_t,    (26)

где S, —осадка за время t\

S — конечная осадка;

Q, — коэффициент, характеризующий заданную степень уплотнения грунта.

Для определения хода осадки во времени следует задаваться различными значениями коэффициента Q, . Затем определяется время t, необходимое для уплотнения грунта до любого значения Q_t , по формуле

t

т.Ч

(27)

где ДО — величина, принимаемая для заданного значения Q, ив соответствии со схемой для расчетной эпюры давлений, уплотняющих грунт (рис. 7), по табл. 6;

Ло — приведенная высота слоя сжимаемого грунта, принимаемая равной Л<, =

Рис. 7. Эпюры уплотняющих давлений

а — случав 0 — равномерное давление по глубине сжимаемого слов; б — случай I — давление по закону треугольника с верши ной у поверхности сжимаемого слом; а — случай 2 — давление по закону треугольника с вершиной у подошвы сжимаемого слон; t. д — случаи 0—1 м 0—2— промежуточные

В случае приложения к слою грунта переменной нагрузки, возрастающей в течение времени от 0 до /' по закону прямой с заданным угловым коэффициентом а и далее остающейся постоянной, осадка слоя грунта при двустороннем уплотнении (отток воды вниз и вверх слоя) определяется:

при расчетном моменте времени t, равном или меньшем Л по формуле

при расчетном моменте времени /, большем по формуле

г* I

где /V' « ₄hi •

2. Осадка сооружения во времени при использовании эмпирической зависимости определяется по формуле

S, = 5(1    (30)

где S,    —осадка за время t в см\

S — конечная осадка в с.и; t — время осадки в годах;

P — коэффициент, определяемый по графику рис. 8; е — основание натуральных логарифмов.

0 Q5 1    2    15    5

Рис. 8. График для определения коэффициента f>

Н — голшмнм сжимаемого слоя; Я — ширима фукдамемга

Таблица 6

Таблица 7

5.29. Расчеты осадок сооружений рекомендуется корректировать по результатам наблюдений за осадками сооружений, находящихся в аналогичных геологических условиях.

При наличии наблюдений за осадками сооружений на определенные моменты времени /1, /₈ ,... , t_m    можно    определить    величи

ну коэффициента N' = ‘— из уравнения

Sf_m Г.Щ

1Г    ’

л

(31)

где 6'_/я|и8',_я—осадки сооружения за периоды времени t_m и /_я.

Полученное значение N' используется для вычислении хода осадки сооружения во времени по формулам (28) и (29).

При наличии большого количества наблюдений за осадками сооружения определение кривой хода осадок во времени может также производиться по эмпирическим формулам, составленным по данным этих наблюдений.

Примечание. Сооружения гидроузлов должны оборудоваться реперной сетью для проведения наблюдений за осадками сооружений в строительный и эксплуатационный периоды Данные наблюдений должны использоваться для корректировки расчетных величин осадки, а также для проектирования сооружений — аналогов.

6. РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТОВ ОСНОВАНИЯ

6.1.    При расчетах оснований определяются следующие основные расчетные характеристики грунтов:

угол внутреннего трения <р; удельная сила сцепления с; тачальный коэффициент пористости ео; модуль деформации £; коэффициент бокового расширения (коэффициент Пуассона) ц;

коэффициент фильтрации коэффициент консолидации б.

Примечания. 1. В расчетах принимается, что расчетные характеристики равны нормативным.

2. Лабораторные определения характеристик грунтов производится с использованием имеющихся методов лабораторного определения физико-механических характеристик грунтов.

6.2.    В качестве основного метода определения показателей сопротивляемости грунтов сдвиГу (ф и с) надлежит применять метод среза образцов грунтов на лабораторных приборах, в том числе в полевых условиях.

Примечания: ( Испытания грунтов основания на срез следует производить на образцах с ненарушенной структурой. Для несвязных грунтов в случае невозможности проведения испытаний с ненарушенной структурой испытания производятся с образцами нарушенной структуры при плотности и влажности, соответствующей естественным условиям залегания.

Испытания образцов грунта на срез производятся под водой в случае, если основание находится ниже уровня грунтовых вод. Опыты по срезу образцов грунта следует производить не мсиес чем при трех вертикальных нагрузках с двукратной повторяемостью.

Обработка результатов опытов производится путем построения прямолинейной зависимости вида _р=* =» <т1й? +с способом наименьших квадратов.

2. Расчетные величины у и с принимаются как срсднеминимальмыс (среднее для точек, расположенных ниже средней прямой, построенной для всей совокупности опытных точек).

6.3.    При проектировании сооружений I класса капитальности для определения характеристик грунтов фис следует производить лабораторные и полевые опыты по сдвигу штампов (модельные исследования). При проектировании сооружений II класса капитальности проведение полевых исследований сопротивляемости оснований сдвигу методом сдвига штампов является желательным.

При проектировании могут быть использованы результаты опытов по сдвигу штампов, проведенных в аналогичных условиях.

Примечания. I. Модельные исследования надлежит проводить на грунте естественной структуры ( т натуры — 7 модели). При слоистых основаниях исследование сопротивляемости сдвигу производится также по контакту слоев.

2. Опыты по сдвигу штампов производятся не менее чем при трех вертикальных нагрузках с двукратной повторяемостью.

6.4.    Окончательный выбор расчетных значений показателей сопротивляемости грунтов сдвигу ф н с надлежит производить на основе общего анализа результатов лабораторных и полевых опытов по изучению сопротивляемости оснований сдвигу с обязательным учетом инженерно-геологической обстановки.

Примечание. На ранних стадиях проектирования рекомендуется использование данных по характеристикам сопротивляемости фунтов сдвигу оснований аналогов.

6.5.    Определение характеристик длительной прочности грунтов и решение вопроса о введении их в расчет производятся на основании специальных исследований.

6.6.    Средняя расчетная величина начального коэффициента пористости ео (или плотности) определяется для каждого литологически однородного слоя в естественном залегании по образцам с ненарушенной структурой как средневзвешенная величина.

Средняя расчетная величина коэффициента пористости принимается за начальный коэффициент пористости при построении расчетной компрессионной кривой.

Примечание. При итборе и транспортировании образцов грунта следует принять меры, обеспечивающие минимальные изменения пористости по сравнению с природным залеганием.

В тех случаях, когда пористость образцов при их отборе или транспортировании значительно изменяется, величину начального коэффициента пористости следует приближенно определять по компрессионной кривой при нагрузке образца до давления, равного природному в условиях неизменной влажности.

6.7.    Характеристики деформируемости грунтов при расчете осадок определяются из опытов на компрессию в лабораторных приборах в соответствии с действующими инструкциями.

Расчетная компрессионная кривая для каждого литологически однородного слоя определяется на основе средних характеристик сжимаемости образцов грунта, отобранных из этого слоя.

6.8. Модуль деформации Е при расчете осадок по методу суммирования следует определять по расчетной компрессионной кривой на рассматриваемом диапазоне изменения давления по формуле

£ ^ 1 — и — 2 и* (1 + «i) (q< — oi) до) I—’*1 —»|

Для уточнения величин модуля деформации рекомендуется проводить глубинные нспы-

19 —

тания грунтов методом нагружения штампов статическими нагрузками в скважинах и других выработках.

6.9. Коэффициент бокового расширения грунта р (коэффициент Пуассона) определяется опытным путем.

При отсутствии опытных данных допускается принимать значения коэффициента р по табл. 8.

Таблица 8

6.10.    За расчетные значения характеристик Е и р рекомендуется принимать их средние значения по слою.

6.11.    В случае, если имеются данные по осадкам сооружений или штампов (пробные нагрузки), средний модуль деформации рекомендуется определять по формуле

(33)

по

F Врт{\ — ц») ^tp    S.-p    *

где S_cp — средняя осадка фундамента; т — коэффициент, определяемый табл. 5.

Осредненный для всего основания модуль деформации может быть использован для расчета прочности сооружения как конструкции на упругом основании.

6.12. Коэффициент фильтрации глинистых грунтов следует определять лабораторными, а также полевыми методами.

Расчетный коэффициент фильтрации для неоднородного основания определяется как средневзвешенное значение.

Осредненный коэффициент фильтрации для основания в целом при фильтрации воды в направлении, перпендикулярном слоям, определяется по формуле

-S—-I- .    (34)

А,

+

где Л_ь А,,...,Л_Д—толщины отдельных слоев;

.....Л_фл—соответствующие средние значения коэффициентов фильтрации отдельных слоев;

6.13. Коэффициент консолидации 6 определяется расчетным (по п. 3.2 настоящей главы) или опытным путем.