Необходимо ли прикладывать к столбчатому фундаменту сейсмическую нагрузку от его же массы

Необходимо ли прикладывать к столбчатому фундаменту сейсмическую нагрузку от его же массы ?

Основания и фундаменты

В СП 24 на свайные фундаменты есть требование для высоких ростверков учитывать их массу в сейсмическом воздействии.
Для низких свайных ростверков я такого же требования не нашёл.
Для столбчатых фундаментов в СП 22 нет требования учитывать его массу в сейсмическом воздействии.
В Пособии к старому СНиП по подпорным стенам есть требование для подпорных стен учитывать увеличенное сейсмикой активное давление.
Нет ни одного прямого требования учитывать массу столбчатого фундамента в сейсмическом воздействии.

Делаю столбчатый фундамент под стальную конструкцию.
Упростим случай, допустим, моя стальная конструкция одномассовая на одной колонне.
Со стальной конструкции я получаю сейсмические воздействия на фундамент.
Считаю фундамент на горизонтальную нагрузку (всё удерживает боковое пассивное давление, по подошве происходит срез по грунту).
Воздействие фундамента на боковой грунт будет слагаться из :
а) Сейсмического воздействия стального верха
б) Сейсмического воздействия самого фундамента
в) Сейсмического воздействия активного давления увеличенного сейсмикой (по сути присоединяемая масса грунта).
Которые слагаются непонятно как.
Ведь эти слагаемые разновременно действуют.
Есть мнение, что в инженерной практике следует игнорировать разновременность в запас.
Есть мнение, что не следует вообще учитывать нагрузки «б» и «в» в силу разновременности и отсутствия требований в нормах.
Понятно, что многое зависит и от стальной верхушки. В целом интересно ваше мнение, опыт, и, может быть, какие-то требования норм, которые я пропустил.

В сейсмике я совсем новичок. Есть возможность пользоваться только алгоритмом СП 14 со сбором нагрузки из массы по формулам СП.
Другие методы подсчёта воздействия мне пока недоступны и нет возможности и времени их осваивать.
Речь о каких-то сложных научных подходах даже не идёт.

Вопрос.
1) Нужно ли считая разницу пассивного давления и горизонтального воздействия от сейсмики, в это воздействие от сейсмики включать сейсмическую нагрузку от самого фундамента и присоединяемой массы грунта (увеличенного активного давления) ?

Сообщение от :
(всё удерживает боковое пассивное давление, по подошве происходит срез по грунту)

Лично я не учитываю давление фундамента (не важно — свайного или на естественном), считая, что грунт обратной засыпки в работу включается в разы меньше в силу ряда причин.
Так, в случае свайного фундамента всю поперечку воспринимают сваи. А в случае столбчатого на естественном — трение по подошве.
Отпор грунта и трение по боковым поверхностям учитываю в крайних случаях, когда не проходит, а сильно надо (чаще — трение, отпор если уж совсем прижмет). При этом даю доп.указания по коэффициенту уплотнения обратной засыпки и ее конкретных характеристиках.
Впрочем, исчерпывающее мнение на эту темы высказал Далматов (цитата прилагается). Что же касается учета трения по боковой поверхности, подобное есть и в других источниках, если надо, могу найти.

Я бы не учитывал фундамент в обычных расчетах.

Расчетная модель для надземных зданий и сооружений — земля ходит вправо-влево, и раскачивает конструкцию сверху.
Сейсмические нагрузки — это силы инерции масс, а фундамент — это конструкция, которая ходит вместе с землей и трясет конструкции.

Если ростверк высокий — то он не касается земли, и движется вместе с конструкцией, раскачиваясь на сваях как груз на палочке. У него есть ускорение — значит, его масса создает силу инерции, которая изгибает сваи, вместе с остальным зданием. Значит, он включается в нагрузки.

Если ростверк низкий — то он опирается на землю и движется вместе с ней. Конструкция, которая просто лежит на грунте, не может сломаться от того, что ее двигают вправо-влево. Сила инерции есть, но к появлению напряжений, разрушающих конструкции, не приводит — гасится трением по груту — поэтому игнорируется в расчетах, т.е. его масса не учитывается.

Подпорная стенка удерживает массу грунта, воспринимая горизонтальное давление. Сейсмическая нагрузка увеличивает это давление, и может сломать или опрокинуть стенку, поэтому учитывается в расчете.

Столбчатый фундамент, если он закопан в землю, и сверху ничего нет, тоже не сломается и не опрокинется от того что вся земля вместе с ним ходит вправо-влево. Сила инерции есть, но она тут же уравновешивается такими же горизонтальным отпором грунта, игнорируется в расчете, и масса фундамента не учитывается.

Примеры расчета на сейсмику:
Инструкция по определению расчетной сейсмической нагрузки для зданий и сооружений, Москва, Госстройиздат, 1962
https://dwg.ru/dnl/6209

Книга с подробным объяснением того, откуда взялись формулы:
Корчинский И.Л. — Сейсмостойкое строительство зданий, 1971
https://dwg.ru/dnl/9542

И то, и другое написано по старым нормам, но в новых только поменялся набор коэффициентов, а теоретическая часть осталась той же. Везде расчетные модели обрезаны в уровне земли.

Исключения
Если конструкция — что-то вроде арки с распором, то при проверке сдвига по подошве и массу фундамента, и присоединенную землю я бы добавил к нагрузкам, хотя по сравнению с распором должно получиться мало.

В новых нормах добавили пункт об учете взаимодействии сооружения с основанием — вот в таких расчетах, по идее, вся модель с грунтом под ним должна учитываться, и нагрузка от грунта и фундамента попадет в расчет, в неявном виде. Но к этому пункту никаких примеров я не находил, как это делают — не знаю, и потребовать такое, скорее всего, только для повышенных уровней ответственности могут.

Сообщение от Tyhig:
допустим, моя стальная конструкция одномассовая

С «допустим» — осторожно. Если она действительно одномассовая, то повезло — сбор нагрузок в одну строку будет, несколько чисел перемножить по формулам (1) и (2) из СП, коэффициент формы там единица будет, а остальные — табличные.
А если явных масс несколько, или они размазаны по высоте — тут нужно будет разложение по формам колебаний делать, это не для ручного счета, лучше в лирах-скадах-старках считать.

Источник:
http://forum.dwg.ru/showthread.php?t=152539

Фундаменты в сейсмических районах

§ 65. Общие сведения о сейсмических воздействиях

Сейсмическая активность земли проявляется на обширной части СССР. Общая площадь районов, подверженных землетрясениям, составляет около 28% территории страны.

Подавляющее большинство землетрясений возникает в результате тектонических процессов. Такие землетрясения наиболее часты (90% всех землетрясений) и достигают значительной силы. Происходящие вблизи действующих вулканов землетрясения охватывают небольшие территории. Они намного слабее тектонических. Еще меньшей силой обладают местные землетрясения, возникающие в результате горных обвалов, оползней, провалов карстовых полостей, шахтных и других выработок.

Землетрясения возникают, как правило, в определенных зонах (сейсмических), где продолжаются горообразовательные процессы. В этих зонах земная кора расчленена тектоническими разломами на отдельные массивы, испытывающие интенсивные взаимные смещения. Вызванные ими нарушения происходят по существующим или по вновь образовавшимся разломам.

Находящаяся в глубине земли область нарушения коры является очагом (гипоцентром) землетрясения. Проекция этого очага из центра земли на ее поверхность называется эпицентром землетрясения. Очаги обычно имеют вытянутую вдоль разломов форму. Их размеры изменяются от нескольких метров до десятков километров и в основном предопределяют силу землетрясения. При разрушительных землетрясениях очаги в большинстве случаев располагаются в толще земной» коры на глубине 10—50 км и более от ее поверхности.

В районе землетрясения каждая точка земли испытывает последовательное воздействие волн разного вида, поэтому колебания грунта при землетрясениях носят сложный пространственный характер. Из-за этого сейсмические силы могут иметь любое направление в пространстве и к тому же быть переменными по направлению, скорости и величине.

Продолжительность сейсмического импульса и вызываемых им колебаний грунта измеряется десятками секунд, а иногда несколькими минутами. Наиболее опасное воздействие землетрясения происходит в первые 20—40 с, чаще всего с первым мощным импульсом и следующим за ним сейсмическим колебанием грунта.

Для обеспечения достаточной надежности зданий и сооружений, возводимых в сейсмических районах, прежде всего необходимо знать силу землетрясения, которую обычно оценивают по общему разрушительному эффекту, характеризуемому сейсмическими баллами по соответствующей шкале.

Известно много сейсмических шкал, предложенных в разных странах и в разные годы. В СССР с 1952 г. принята 12-балльная сейсмическая шкала (ГОСТ 6249—52), составленная на основе разработок Института физики Земли АН СССР. В качестве классификационных признаков для оценки силы землетрясения в этой шкале приняты: степень повреждения и число поврежденных зданий разных типов; остаточные явления в грунтах и изменение режима подземных вод; прочие признаки (поведение домашних животных, ощущения людей). Кроме этого, каждый балл землетрясения характеризуют определенным диапазоном относительных смещений маятника стандартного сейсмометра и соответствующим ускорением смещения грунта.

С инженерной точки зрения к сейсмическим районам относят районы с силой землетрясения б баллов и выше. На территории СССР землетрясения 10 баллов и выше происходят крайне редко, поэтому в отечественном сейсмостойком строительстве учитывают землетрясения в диапазоне 6—9 баллов.

При характеристике степени повреждения и разрушения частей зданий под легкими повреждениями подразумевают тонкие трещины в штукатурке, кладке печей и т. п.; под значительными повреждениями — трещины в штукатурке и откалывание ее кусков, тонкие трещины в стенах, повреждения дымовых труб отопительных печей и т. п.; под разрушениями — большие трещины в стенах, расслоение каменной кладки, обрушение отдельных участков стен, падение карнизов и парапетов, обвалы штукатурки, падение дымовых труб отопительных печей и т. п.; под обвалами — полное или частичное обрушение стен, перекрытий и т. п.

Читайте также  Дома из клееного бруса в стиле Хай-тек, проекты и цены на постройку под ключ

Здания и сооружения, расположенные в сейсмических районах, подвергаются во время землетрясений воздействию особых факторов, приводящих к появлению дополнительных усилий в конструкции и к изменению условий ее работы. Совокупность этих факторов, вызывающих повреждения сооружений, называют сейсмическим воздействием. Повреждения дорог и дорожных сооружений наблюдаются при силе землетрясения 7 баллов и выше.

Ликвидация сейсмических повреждений земляного полотна, верхнего строения пути или покрытия производится сравнительно простыми техническими средствами и восстановление этих элементов дорог не требует длительного времени. Повреждения мостов и тоннелей приводят к продолжительным перерывам в движении, так как их восстановление связано с необходимостью выполнения длительных и трудоемких работ. По этой причине в нормах сейсмостойкого строительства многих стран для мостов и некоторых других дорожных сооружений предусмотрены повышенные гарантии сейсмостойкости.

Анализ последствий землетрясений показывает, что повреждения мостов происходят вследствие смещения или повреждения пролетных строений либо повреждения опор или же тех и других одновременно. Повреждения опор мостов можно подразделить на две группы: перемещения опор относительно первоначального положения (сдвиги, осадки, наклоны, опрокидывание); нарушения целостности конструкции опор (трещины, разломы, раскрытие швов и т. д.). Повреждения обоих видов нередко возникают одновременно.

Наиболее характерным повреждением устоев является их скольжение (сдвиг) в сторону пролета, часто сопровождаемое их наклоном и осадкой. Такие повреждения весьма распространены, особенно при наличии вокруг фундаментов устоев слабых глинистых грунтов; в единичных случаях деформации устоев могут происходить при землетрясениях силой от 7 баллов. Повреждения устоев являются следствием воздействия увеличившегося давления на них грунта со стороны насыпи, инерционных сил от пролетных строений и самих устоев, а иногда и в результате скольжения наклонно залегающих пластов берегового массива в сторону водотока. Перемещения устоев в сторону пролета часто бывают значительными и могут привести к полному разрушению мостов.

Характерными повреждениями промежуточных опор являются их осадки и наклоны, а иногда горизонтальные перемещения. Отмечены случаи поднятия опор относительно первоначального положения, а также их поворота в горизонтальной плоскости. Осадки и наклоны опор в большинстве случаев наблюдаются при фундаментах мелкого заложения, а также фундаментах из висячих свай, заглубленных в мелкие или пылеватые водонасыщенные пески средней плотности сложения, текучепластичные и текучие супеси, суглинки и глины. При землетрясении 9 баллов и более деформации опор достигают больших величин и являются массовыми. Установлено, что в общем случае осадки и наклоны опор уменьшаются с увеличением глубины заложения фундаментов и размеров их подошвы.

В результате землетрясения 1923 г. в Японии опоры одного моста с фундаментами мелкого заложения на песке осели на 0,5—1,5 м. При этом же землетрясении отмечены осадки фундаментов из висячих деревянных свай до 1,2 м.

В безростверковых опорах при землетрясении возникают трещины в ригелях и местах примыкания стоек к ригелю. В свайных фундаментах с высоким ростверком возникают повреждения в виде горизонтальных или косых трещин в сваях; вблизи заделки свай в ростверк раздробляется бетон, выпучиваются сжатые стержни арматуры.

Анализ характера сейсмических повреждений мостов показывает, что они являются следствием воздействия комплекса факторов, из которых наиболее важны следующие: 1) горизонтальные силы инерции (сейсмические силы), возникающие при колебательных движениях масс сооружения под воздействием колебаний грунтового основания. Эти силы в большинстве случаев считаются основной причиной повреждения сооружений; 2) вертикальные силы инерции (сейсмические силы), вызванные вертикальной составляющей сейсмических колебаний грунта. Эти силы незначительны по сравнению с основными вертикальными нагрузками сооружения, поэтому они редко являются непосредственной причиной повреждения сооружений. Однако такие силы уменьшают запасы устойчивости фундаментов опор против сдвига и опрокидывания; 3) сейсмическое горизонтальное давление грунта на устои мостов; 4) сейсмическое (гидродинамическое) давление воды на промежуточные опоры мостов; 5) значительное снижение несущей способности грунтов, особенно водонасыщенных рыхлых песков и текучих и текуче-пластичных глинистых грунтов. Из-за этого происходят большие осадки и наклоны опор мостов; 6) остаточные деформации природного рельефа в виде оползней, обвалов и т. п.; 7) смещения по плоскостям тектонических нарушений, приводящие к образованию сбросов и сдвигов.

Следует отметить, что большей частью повреждение сооружений происходит в результате одновременного воздействия нескольких из перечисленных причин.

Источник:
http://www.stroitelstvo-new.ru/fundament/seismic_rajon.shtml

Фундаменты при сейсмических воздействиях

Проектирование фундаментов при сейсмических воздействиях следует производить в соответствии с требованиями СП 14.13330.2011 «Строительство в сейсмических районах. Актуализированная редакция СНиП II-7-81*».

Сейсмические воздействия на фундамент обусловлены зем­летрясениями, происходящими в результате тектонических раз­ломов в земной коре. От гипоцентра во всех направлениях рас­пространяются упругие колебания, характеризуемые сейсмичес­кими волнами (продольными, поперечными и поверхностными). Сейсмические воздействия вызывают колебания зданий и соору­жений, которые приводят к появлению в элементах надземных конструкций сил инерции. На величину последних решающее влияние оказывает интенсивность землетрясения, измеряемая балльностью.

Сейсмические воздействия, как и любые динамического ха­рактера нагрузки на основания, приводят к изменению свойств грунтов: увеличивается сжимаемость, особенно несвязных грун­тов; уменьшается их предельное сопротивление сдвигу, вследствие вызванного вибрацией уменьшения трения между частицами. Импульсные воздействия средней величины могут вызвать допол­нительные осадки и просадки оснований, а импульсы значитель­ной величины – разрушение структуры грунтов, уменьшение их прочности, потерю устойчивости оснований. При определенных условиях может происходить разжижение водонасыщенных пес­чаных оснований, приводящее к полному исчерпыванию их несу­щей способности. Эти изменения строительных свойств грунтов и специфический характер взаимодействия сооружения с основа­нием определяют особенности проектирования фундаментов в условиях сейсмических воздействий.

В России принята 12-балльная шкала оценки силы землетря­сения. Вся территория России поделена на отдельные районы по сейсмичности, но даже в пределах одного района сейсмичность может быть различной в зависимости от грунтовых условий.

Во многих районах выполнено микросейсмирование (повышение или понижение сейсмичности на 1 балл, которое санкционируется Госстроем).

Сейсмичность площадки в зависимости от категории грунта приведена в табл. 5.1. Сейсмические воздействия при проектировании учитываются при интенсивности сейсмических колебаний 7, 8 и 9 баллов. При интенсивности более 9 баллов строительство возможно только по разрешению вышестоящих органов в соответствии с утвержденными требованиями.

По сейсмическим свойствам грунты разделяются на три категории:

I категория: скальные грунты всех видов (в том числе вечномерзлые и вечномерзлые оттаявшие); невыветрелые и слабовыветрелые; крупнообломочные грунты плотные маловлажные из магматических пород, содержащие до 30 % песчано-глинистого заполнителя; выветрелые и сильновыветрелые скальные и нескальные твердомерзлые (вечномерзлые) грунты при температуре – 2 0 С и ниже при строительстве и эксплуатации по принципу 1 (сохранение грунтов основания в мерзлом состоянии);

II категория: скальные грунты выветрелые и сильновыветрелые (в том числе, вечномерзлые, кроме отнесенных к I категории); крупно-обломочные грунты (за исключением отнесенных к I категории); пески гравелистые, крупные и средней крупности, плотные и средней плотности маловлажные и влажные; пески мелкие и пылеватые плотные и средней плотности маловлажные; глинистые грунты с показателем текучести IL £ 0,5 при коэффициенте пористости с 0 С при строительстве и эксплуатации по принципу 1;

III категория: пески рыхлые независимо от влажности и крупности; пески гравелистые, крупные, средней крупности плотные и средней плотности водонасыщенные; пески мелкие и пылеватые плотные и средней плотности, влажные и водонасыщенные; глинистые грунты с показателем текучести IL > 0,5; глинистые грунты с показателем текучести IL £ 0,5 при коэффициенте пористости е ³ 0,9 для глин и суглинков и е ³ 0,7 – для супесей; вечномерзлые нескальные грунты при строительстве и эксплуатации по принципу II (допущение оттаивания грунтов основания).

При неоднородном составе грунты площадки строительства относятся к более неблагоприятной категории грунта по сейсмическим свойствам, если в пределах 10-метровой толщи грунта (считая от планировочной отметки) слой, относящийся к этой категории, имеет суммарную толщину более 5 м.

Расчет фундаментных конструкций и их оснований выполняют на основное и особое сочетание нагрузок, причем в последнее обязательно включается сейсмическая нагрузка. Расчетную сейсми­ческую нагрузку получают в результате динамического расчета всего здания на колебания и прикладывают в точках расположения масс элементов конструкций.

При динамическом расчете учитывают массу отдельных элемен­тов здания, сейсмичность района, формы собственных колебаний, особенности колебаний сооружения, тип грунтовых условий, конст­руктивное решение сооружения и характер допускаемых поврежде­ний и дефектов. После получения сейсмических нагрузок на основа­нии принципа Даламбера проводят статический расчет конструкций здания в предположении совместного действия сейсмической и ста­тической нагрузки.

Дополнительные горизонтальные нормальные и касательные на­пряжения, возникающие в основании при прохождении сейсмичес­ких волн, определяют по формулам:

; , (5.10)

где kс – коэффициент сейсмичности (при 7 баллах kс = 0,025; при 8 баллах – 0,05 и при 9 баллах – 0,1); γ – удельный вес грунта; Сp и Сs – соответственно скорости распространения продольных и поперечных сейсмических волн; Т = 0,5 – период скорости сейс­мических колебаний, с.

Сейсмические инерционные нагрузки, действующие на фунда­мент во время землетрясения, определяют по формуле

(5.11)

где Gk – вес элемента сооружения, отнесенный к точке к; γn – ко­эффициент, зависящий от класса сооружения (принимается в преде­лах 1–1,5); – коэффициент динамичности; – коэффициент, учитывающий форму колебаний.

При проектировании и строительстве в сейсмических районах глубину заложения фундаментов в грунтах I и II категорий назнача­ют как для несейсмических районов, но не менее 1 м; грунты III категории требуют предварительного искусственного улучшения.

Читайте также  Какой фундамент лучше для каркасного дома?

Фундаменты зданий и их отдельных отсеков рекомендуется за­кладывать на одном уровне во избежание изменения частоты со­бственных колебаний. В зданиях повышенной этажности следует увеличивать глубину заложения с помощью устройства дополни­тельных подземных этажей.

При прохождении сейсмических волн поверхность грунта может испытывать растяжение и сжатие в различных направлениях, что может вызвать подвижку фундаментов относительно друг друга, поэтому для исключения подвижки и устойчивости фундаментов рекомендуется возводить сплошные плитные фундаменты или не­прерывные фундаменты из перекрестных лент (рис. 5.3, а), устра­иваемых в сборном или монолитном варианте. Для усиления сбор­ных фундаментов по верху подушки укладывают арматурные сетки и устраивают перевязку блоков в углах и пересечениях, а при сейсмичности 9 баллов армируют все сопряжения стен подвалов. Фундаменты каркасных зданий допускается устанавливать на от­дельные фундаменты, которые соединяются друг с другом железо­бетонными вставками (рис. 5.3, б).

Рис. 5.3. Схемы фундаментов в сейсмических районах

Для предотвращения подвижки здания по обрезу фундамента гид­роизоляцию стен необходимо выполнять в виде цементного слоя. Применение гидроизоляции на битумной основе не разрешается.

При использовании свайных фундаментов необходима жесткая заделка свай в непрерывный ростверк для восприятия горизон­тальных усилий, возникающих при землетрясениях, при этом следу­ет стремиться опирать нижние концы свай на плотные грунты. Влияние сейсмических воздействий на работу свайных фундаментов учитывают с помощью понижающих коэффициентов условий рабо­ты, при расчете несущей способности основания по боковой поверх­ности и под острием сваи.

Самыми неблагоприятными основаниями являются водонасыщенные пески, способные разжижаться в условиях сейсмических воздействий и приводить к провальным осадкам зданий, поэтому их следует использовать в качестве оснований только после предвари­тельного уплотнения вибрированием, песчаными сваями или каким-либо другим способом.

Проектирование и устройство фундаментов с учетом сейсмичес­ких воздействий гарантируют сохранность сооружения при условии, если и надземная часть здания возведена с учетом данных воздейст­вий.

Источник:
http://poisk-ru.ru/s24991t5.html

Фундаменты в сейсмических районах, свайные фундаменты

В статье рассказывается об особенностях строительства фундаментов в сейсмических районах, какие требования предъявляются к свайным фундаментам в зонах сейсмического воздействия.

Содержание статьи:

Сейсмические районы – это зоны, в которых продолжаются горообразовательные процессы. С инженерной точки зрения это районы с силой землетрясения 6 баллов и выше.

Каждая точка земли в таком районе испытывает последовательное воздействие волн разного вида, поэтому колебания грунта при землетрясениях носят сложный пространственный характер. Из-за этого сейсмические силы могут иметь любое направление, быть переменными по скорости и величине.

Здания и сооружения, расположенные в сейсмических районах, подвергаются воздействию особых факторов, которые приводят к появлению дополнительных усилий в конструкциях и изменению условий их работы. Поэтому для обеспечения их надежности при проектировании и строительстве нужно учитывать силу землетрясения, которую обычно оценивают по общему разрушительному эффекту. Это касается как надземных построек, так и фундаментов.

1. Расчет фундаментов в сейсмических районах

Фундаментные конструкции и их основания рассчитываются на основное и особое сочетание нагрузок. В последнее обязательно включается сейсмическая нагрузка, которую получают при динамическом расчете всего здания на колебания и прикладывают в точках расположения масс элементов конструкций.

Динамический расчет учитывает:

массу отдельных элементов здания;

формы собственных колебаний;

особенности колебания сооружения;

конструктивное решение сооружения;

характер допустимых повреждений и дефектов.

Когда сейсмические нагрузки получены, выполняется статический расчет конструкций здания в предположении совместного действия сейсмической и статической нагрузки.

Отдельные категории грунтов требуют предварительного искусственного улучшения до начала строительства. Так, водонасыщенные пески разжижаются во время землетрясения и влекут провальную осадку зданий, поэтому их нужно предварительно уплотнять вибрированием).

Глубина заложения фундамента увеличивается для зданий повышенной этажности (строительство дополнительных подземных этажей).

Из-за растяжения и сжатия грунтов во время землетрясения части фундаментных конструкций могут смещаться относительно друг друга, потому в случае с бетоном рекомендуется строительство сплошных плитных фундаментов или непрерывных фундаментов из перекрестных лент. Для свайных фундаментов, подвергающихся аналогичному воздействию, в СП 24.13330.2011 также предусмотрен ряд рекомендаций.

2. Свайные фундаменты в условиях сейсмического воздействия

При проектировании свайных фундаментов (в том числе из винтовых свай), запланированных к эксплуатации в условиях сейсмического воздействия, необходимо учитывать требования раздела 12 «Особенности проектирования свайных фундаментов в сейсмических районах» СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты» к сейсмостойкому строительству.

Согласно нормативному документу:

заглубление свай при строительстве в подобных районах должно быть не менее 4 м.

ростверк под несущими стенами здания в пределах одного отсека должен быть непрерывным и расположен в одном уровне;

верхние концы свай должны быть жестко заделаны в ростверк.

Устройство безростверковых свайных оснований недопустимо.

Влияние сейсмических воздействий на работу свайных фундаментов учитывают с помощью понижающих коэффициентов условий работы.

В случае с фундаментом из винтовых свай, увеличение горизонтальных усилий при землетрясении, может быть нивелировано, если использовать модификации свай с двумя и более лопастями (подробнее «Особенности расчета многолопастных винтовых свай»).

Такие конструкции демонстрируют лучшее восприятие всех типов воздействий, благодаря рассчитанным на основании данных о грунтах расстоянию между лопастями, конфигурации, шагу и углу наклона лопастей. Моделирование винтовой сваи выполняется в системах автоматизированного проектирования, которые базируются на методе конечных элементов (МКЭ).

Источник:
http://glavfundament.ru/articles/fundamenty_v_seysmicheskikh_rayonakh_svaynye_fundamenty/

Фундаменты в условиях сейсмических воздействийОсобенности устройства фундаментов в сейсмических районах.

В России существует 12 бальная сейсмическая шкала. До семи бальная сейсмичность воспринимается обычными зданиями, сооружениями без принятия каких-либо дополнительных мер по усилению несущих конструкций.

Расчетной является сейсмичность в 7, 8, 9 баллов.

При сейсмичности свыше 9 баллов строительство не рекомендуется и только в исключительных случаях возможно при разработке специальных мероприятий.

Вся территория России поделена на отдельные районы по сейсмичности, но даже в пределах одного района сейсмичность может быть различной в зависимости от грунтовых условий.

Во многих районах выполнено микросейсмирование (повышение или понижение сейсмичности на 1 балл, которое санкционируется Госстроем).

Пример: Район с сейсмичностью 8 баллов.

При строительстве зданий необходимо:

  1. Фундаменты сооружения закладывать на одной отметке (более равномерное распределение сейсмических сил).
  2. Здание делить на отсеки.
  3. Фундаменты делать монолитными или омоноличивать (перекрестные ленты, сплошные фундаменты).
  4. Свайные фундаменты рассчитывать на горизонтальную нагрузку. При этом преимущество имеют сваи – стойки, а головы свай должны быть надежно заделаны в ростверк.

— коэффициент снижения несущей способности .

Расчёт фундаментов и оснований на сейсмические воздействия.

Расчёт оснований по несущей способности выполняется на действие вертикальной составляющей внецентренной нагрузки, передаваемой фундаментом

где вертикальная составляющая расчётной внецентренной нагрузки в особом сочетании; вертикальная составляющая силы предельного сопротивления основания при сейсмических воздействиях; сейсмический коэффициент условий работы; коэффициент надёжности по назначению сооружения.

Горизонтальная составляющая нагрузки учитывается при расчёте фундамента на сдвиг по подошве. Проверка на сдвиг по подошве производится с учётом трения подошвы фундамента о грунт, но с учётом сейсмического коэффициента условий работы

При расчёте несущей способности нескальных оснований, испытывающих сейсмические колебания, ординаты эпюры предельного давления по краям подошвы фундамента определяются по формуле:

где коэффициенты формы; коэффициенты несущей способности, зависящие от расчётного значения угла внутреннего трения; и соответственно расчётные значения удельного веса грунта, находящегося выше и ниже подошвы фундамента (с учётом взвешивающего действия подземных вод); глубина заложения фундаментов; коэффициент, принимаемый равным 0,1; 0,2; 0,4 при сейсмичности площадок строительства 7,8 и 9 баллов соответственно.

Эксцентриситеты расчётной нагрузки и эпюры предельного давления определяются по формулам

;

где вертикальная составляющая расчётной нагрузки и момент, приведённые к подошве фундамента при особом сочетании нагрузок. В зависимости от соотношения между величинами и вертикальная составляющая силы предельного сопротивления основания принимается:

при

при >

где и размеры подошвы фундамента.

На подпорные стенки и стены подвальных помещений учитывают раздельно инерционное сейсмическое давление грунта и давление, вызванное изменением напряжённого состояния среды при прохождении в ней сейсмических волн.

Активное и пассивное давление грунта на подпорные стенки с учётом сейсмического воздействия

где коэффициент сейсмичности, принимаемый равным 0,025; 0,05; 0,1 соответственно при 7,8 и 9 баллах; угол внутреннего трения грунта при расчёте по устойчивости; соответственно активное и пассивное давления грунта при статическом состоянии.

Дополнительные горизонтальные нормальные и касательные напряжения, возникающие в грунте при прохождении сейсмических волн

где удельный вес грунта; скорости распространения продольных и поперечных сейсмических волн в грунте, определяемые экспериментально; преобладающий период сейсмических колебаний (обычно принимают с).

Сейсмические нагрузки прикладываемые к подпорной стенке как инерционные

где вес элемента сооружения, отнесённый к точке ; коэффициент, учитывающий допустимые повреждения зданий и сооружений; коэффициент, учитывающий конструктивные решения зданий и сооружений; – коэффициент демпфирования; коэффициент, зависящий от расчётной сейсмичности; коэффициент, соответствующий i-му тону собственных колебаний здания или сооружения; коэффициент, зависящий от формы деформации сооружения при его собственных колебаниях по i -му тону и от расстояния нагрузки до обреза фундамента.

Конструктивные особенности фундаментов.

Во избежание нарушения частоты собственных колебаний однородных конструкций фундаменты отдельного сооружения или отсека здания закладывают на одну и ту же глубину.

Для исключения подвижки здания по обрезу фундаментов гидроизоляцию стен выполняют из слоя цементного раствора. Применение битумной гидроизоляции не допускается.

Целесообразно колонны каркасных зданий располагать на сплошных фундаментных плитах, перекрёстных ленточных фундаментах или соединять фундамент и свайные ростверки вставками, которые исключают подвижку фундаментов относительно друг друга.

Читайте также  Как обшить фронтон вагонкой: фото, видео инструкция

В сборных ленточных фундаментах под стены по их обрезу устраивают армированный пояс, работающий на растяжение.

В свайных фундаментах нижние концы свай опирают на плотные грунты. Непрерывный ростверк располагают на одной и той же глубине в каждом отдельном отсеке. Подпорные стенки не рекомендуется делать большой высоты.

Неблагоприятные грунты основания: пески рыхлые насыщенные водой, слабые пылевато-глинистые грунты в текучем и текучепластичном состоянии.

11. Проектирование гибких фундаментов. Общие сведенья. Основные теории расчета гибких фундаментов. Конструирование гибких фундаментов.

Гибкие сооружения, передавая нагрузку на основание, следуя за осадкой, которая может быть различна в каждой точке. При такой деформации в них не возникает практические никакие усилия разрушения. Такие сооружения имеют статически определенную схему. Гибкие могут быть фундаменты у которых отношение h/l

Дата добавления: 2018-06-01 ; просмотров: 2493 ;

Источник:
http://studopedia.net/6_62980_fundamenti-v-usloviyah-seysmicheskih-vozdeystviyosobennosti-ustroystva-fundamentov-v-seysmicheskih-rayonah.html

Можно ли ставить фундамент на смешанные грунты в сейсмике?

Касательно монолитного каркаса. Наличие железобетонных включений увеличивает сейсмостойкость здания со стенами из кирпича (1, п. 7.6.14). Тут вопрос только в соединении. Так, цитирую: «каркасные здания, как правило, имеют ограждающие конструкции в виде самонесущих стен или навесных панелей, система крепления которых в сейсмических районах должна допускать независимое перемещение каркаса. Такое решение во многих случаях позволяет уменьшить сейсмические усилия в элементах ограждения и даже нагрузку на каркас» (1, п. 9.3.7). Потому мы и советуем делать не жесткое соединение. Хотя, нормы по сейсмике, как оказалось (мне пришлось уже не раз их перечитать, чтобы Вам помочь :-)), не запрещают использовать кирпичную кладку, как опалубку: «Железобетонные включения в кладку комплексных конструкций следует устраивать открытыми не менее чем с одной стороны. При проектировании комплексных конструкций как каркасных систем антисейсмические пояса и их узлы сопряжения со стойками должны рассчитываться и конструироваться как элементы каркасов с учетом работы заполнения. В этом случае предусмотренные для бетонирования стоек пазы должны быть открытыми не менее чем с двух сторон» (1, п.3.47).

Примечание. Комплексные конструкции (дальше по тексту — к.к.) — конструкции из каменной кладки (стены, простенки, столбы), усиленные включенными в них железобетонными элементами, работающими совместно с кладкой.К. к. применяются в случаях, когда требуется значительно увеличить несущую способность каменных конструкций (См. Каменные конструкции), не увеличивая размеров их сечения. Особо важное значение имеет применение К. к. для усиления стен зданий, возводимых в сейсмических районах. Преимущество К. к. (по сравнению с каменными конструкциями) — более высокая прочность. Однако они более трудоёмки, чем конструкции из сборного железобетона.

Источник: Поляков С. В., Фалевич Б. Н., Проектирование каменных и крупнопанельных конструкций, М., 1966; Справочник проектировщика, т. 12 — Каменные и армокаменные конструкции, М., 1968.

Как лучше сделать (совсем без каркаса, с жестко связанным каркасом или с каркасом на гибких связях) — мы не можем решить за Вас. Я даю Вам всю информацию, которой мы владеем, в данном случае — мнение практикующих строителей и действующие нормы по строительству в сейсмически опасных районах. Выбор за Вами.

Высота этажей в Вашем доме допустимая (удовлетворяет требованиям СП 31-114-2004, п. 7.6.7 и 7.6.8).

Углы кирпичной кладки не дают большую жесткость и прочность чем рама на их месте. В сопряжениях стен (в том числе и в углах, если стены выполнены полностью из кирпича) в кладку должны укладываться арматурные сетки сечением продольной арматуры общей площадью не менее 1 см2, длиной 1,5 м через 700 мм по высоте при расчетной сейсмичности 7-8 баллов и через 500 мм — при 9 баллах (2, п. 3.46). Если над входом в дом будете делать козырек, опирающийся на столбы, то они должны быть из жлезобетона. Так как кирпичные столбы допускаются только при расчетной сейсмичности 7 баллов (2, п. 3.46).

Для армирования каменных конструкций в соответствии с СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций следует применять:

  • для сетчатого армирования — арматуру классов А-I и Вр-I;
  • для продольной и поперечной арматуры, анкеров и связей — арматуру классов А-I, А-II и Вр-I

Арматурные сетки следует укладывать не реже, чем через пять рядов кирпичной кладки из обыкновенного кирпича, через четыре ряда кладки из утолщенного кирпича и через три ряда кладки из керамических камней.

Диаметр сетчатой арматуры должен быть не менее 3 мм.

Диаметр арматуры в горизонтальных швах кладки должен быть, не более:

  • при пересечении арматуры в швах — 6 мм;
  • без пересечения арматуры в швах — 8 мм.

Расстояние между стержнями сетки должно быть не более 12 и не менее 3 см.

Швы кладки армокаменных конструкций должны иметь толщину, превышающую диаметр арматуры не менее чем на 4 мм (3, п.2.6; п.6.76).

Перегородки из кирпича или камня следует армировать на всю длину не реже, чем через 700 мм по высоте стержнями общим сечением в шве не менее 0,2 см (2, п.3.12).

Размер окон мы тоже за Вас не выберем :-). Это зависит только от Ваших предпочтений. Единственное, перемычки над окнами и дверьми должны устраиваться, как правило, на всю толщину стены и заделываться в кладку на глубину не менее 350 мм. При ширине проема до 1,5 м заделка перемычек допускается на 250 мм (1, п. 7.6.17).

Лента. Окольцовывать ряды арматур нужно, «окольцовка» эта и получается из вертикальных и горизонтальных прутьев, которые схематических рисунках (выше) названы «поперечной арматурой» с шагом 20 см. Их достаточно, какого-то дополнительного окольцовывания не нужно.

Перекрытие. В уровне перекрытий и покрытий, выполненных из сборных железобетонных элементов, по всем стенам без пропусков и разрывов должны устраиваться антисейсмические пояса из монолитного железобетона с непрерывным армированием. В зданиях с монолитными железобетонными перекрытиями, заделанными по контуру в стены, антисейсмические пояса в уровне этих перекрытий допускается не устраивать.

Плиты перекрытий (покрытий) должны соединяться с антисейсмическими поясами посредством анкеровки выпусков арматуры или сваркой закладных деталей. Антисейсмические пояса верхнего этажа должны быть связаны с кладкой вертикальными выпусками арматуры.

Антисейсмический пояс (с опорным участком перекрытия) должен устраиваться, как правило, на всю ширину стены; в наружных стенах толщиной 500 мм и более ширина пояса может быть меньше на 100 — 150 мм. Высота пояса должна быть не менее толщины плиты перекрытия, класс бетона — не ниже В15.

Продольную арматуру антисейсмического пояса устанавливают по расчету, но не менее четырех стержней диаметром 10 мм при сейсмичности 7 — 8 баллов и не менее четырех стержней диаметром 12 мм — при 9 баллах (1, п. 7.6.11; п. 7.6.12).

Длина участков опирания плит перекрытий и покрытий на несущие конструкции принимается не менее:

  • для кирпичных и каменных стен — 120 мм;
  • для железобетонных панелей и ригелей — 60 мм (1, п.7.1.9).

Арматура вертикальная в ленте изначально и обсуждалась Ø14 мм, так что можно. Без среднего ряда вертикальной арматуры без расчета армирования обойтись нельзя. Мы не делаем таких расчетов, а советовать того, в чем не уверены не можем.

у Вас вообще сейсмика 8 баллов, но если Вы хотите подстраховаться, то о мерах, которые необходимо предпринять при 9 баллах Вы можете прочесть в таких пунктах СП 31-114-2004:

  • диаметр арматуры — п.7.2.8;
  • шаг хомутов — п.7.3.3;
  • требования к кирпичу и кладке — п.7.6.1 — а) и г); п.7.6.2;
  • ширина простенков и проемов — п.7.6.10.

Документы, на которые я ссылаюсь в своем ответе:

1 — СП 31-114-2004

Рельеф участка не всегда соответствует требованиям строительства, поэтому для его выравнивания часто используют насыпной грунт. Вы можете осуществить данное мероприятие самостоятельно, а можете просто купить участок и даже не догадываться, что на его месте когда-то были овраги. Возведение фундамента на насыпном грунте имеет свои нюансы, обусловленные разнородностью этого грунта и сложностью прогнозирования его дальнейшего уплотнения. В данной статье мы поговорим о том, какие фундаменты лучше всего рассматривать при строительстве дома на насыпном грунте.

Несколько слов о насыпном грунте

Свойства естественного грунта и насыпного различаются. Во-первых, естественное основание спрессовалось за многие годы, достигнув максимальной на данное время несущей способности. В свою очередь насыпной грунт самоуплотняется на протяжении сопоставимо малого промежутка времени, он неоднородный, поэтому предсказать его поведение при строительстве фундамента очень сложно. В таблице ниже мы привели ориентировочные значения несущей способности и времени на самоуплотнение некоторых видов насыпных грунтов.

Источник:
http://beton-stroyka.ru/fundament/mozhno-li-stavit-fundament-na-smeshannye-grunty-v-seysmike.html