Конструкция фундамента в сейсмическом районе, грозный. Особенности проектирования фундаментов в сейсмоопасных зонах Пример расчета несущей способности основания столбчатого фундамента
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 см 2 , 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.
1 Пункт 12.2.5. составлен канд. техн. наук Л.Р. Ставницером
Расчет несущей способности оснований при особом сочетании нагрузок производится для обеспечения прочности скальных грунтов и устойчивости нескальных грунтов, а также исключения сдвига фундамента по подошве и его опрокидывания. Выполнение этих условий предусматривает сохранность строительных конструкций, выход из строя которых угрожает обрушением здания или его частей. При этом допускаются повреждения элементов конструкций, не угрожающие безопасности людей или сохранности ценного оборудования. Деформации основания (абсолютные и неравномерные осадки, крены) могут превышать предельные значения, допустимые при основном сочетании нагрузок, и поэтому при особом сочетании нагрузок с учетом сейсмических воздействий расчету не подлежат.
Расчет оснований по несущей способности производится на основании условия
N a ≤ γ c.e qN u.e q /γ n ,
где N a — вертикальная составляющая расчетной внецентренной нагрузки в особом сочетании; N u.eq — вертикальная составляющая силы предельного сопротивления основания при сейсмических воздействиях; γ c.eq — сейсмический коэффициент условий работы, принимаемый равным 1,0, 0,8 и 0,6 для грунтов соответственно I, II и III категории но сейсмическим свойствам (см. табл. 12.7), причем для зданий и сооружений, возводимых в районах с повторяемостью землетрясений 1, 2 и 3, значение γ c.eq следует умножить на 0,85, 1,0 и 1,15 соответственно (повторяемость землетрясений в рассматриваемом районе определяется в соответствии с главой СНиП II-7-81); γ n — коэффициент надежности по назначению, принимаемый по указаниям гл. 5.
Несущая способность (прочность) основания из скальных грунтов определяется на внецентренное действие вертикальной составляющей нагрузки. Наклон равнодействующей сил, приложенных к основанию при особом сочетании нагрузок, можно не учитывать при условии выполнения расчета фундамента на сдвиг по подошве.
При расчете несущей способности (потери устойчивости) основания из нескальных грунтов необходимо учитывать возможность образования в грунте поверхности скольжения, при этом соотношение между нормальными и касательными напряжениями по всей поверхности скольжения должно соответствовать предельному состоянию грунта и характеризуется расчетными значениями угла внутреннего трения и удельного сцепления.
Несущая способность основания характеризуется предельной нагрузкой, соответствующей потере устойчивости грунта при сейсмических колебаниях. При вычислении этой нагрузки должны быть учтены не только напряжения в грунте от его собственного веса и внешних нагрузок на основание, но и динамические напряжения, возникающие при распространении сейсмических волн и обусловленные действием объемных сил инерции грунта.
Горизонтальная составляющая нагрузки учитывается лишь при проверках устойчивости зданий на опрокидывание и сдвиг по подошве фундамента, что почти всегда удовлетворяется. Проверка на сдвиг по подошве является обязательной при наличии длительно действующих горизонтальных нагрузок в основном сочетании. В этом случае учитывается трение подошвы фундамента о грунт, а коэффициент надежности, представляющий собой отношение удерживающих и сдвигающих сил, принимается равным не менее 1,5.
При общепринятом в теории сейсмостойкости сооружений горизонтальном направлении сейсмических сил инерции грунта, расположенного выше и ниже подошвы фундамента, ординаты эпюры предельного давления под краями подошвы фундамента (рис. 12.15) определяются по формулам:
Рис. 12.15.
;
p b = p 0 + ξ γ γ I b (F 2 - k eq F 3),
где ξ q , ξ c и ξ γ — коэффициенты, зависящие от соотношения сторон подошвы прямоугольного фундамента; F 1 , F 2 и F 3 — коэффициенты, определяемые по рис. 12.16 в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения φ I ; γ" I и γ I — соответственно расчетные значения удельного веса слоев грунта, находящихся выше и ниже подошвы фундамента (в необходимых случаях определяются с учетом взвешивающего действия подземных вод); d — глубина заложения фундаментов (при неодинаковой вертикальной пригрузке с разных сторон фундамента принимается значение d со стороны наименьшей пригрузки, например со стороны подвала): b — ширина подошвы фундамента; c I — расчетное значение удельного сцепления грунта; k eq — коэффициент, значение которого принимается равным 0,1 при расчетной сейсмичности 7 баллов; 0,2 при 8 баллах и 0,4 при 9 баллах.
Рис. 12.16. Зависимости F 1 , F 2 и F 3 от угла внутреннего трения
Коэффициенты влияния соотношения сторон подошвы фундамента вычисляются по следующим выражениям:
ξ q = 1 + 1,5b/l ; ξ c = 1 + 0,3b/l ; ξ γ = 1 - 0,25b/l ,
где l — длина фундамента в направлении, перпендикулярном расчетному.
Формулы (12.60) применимы при условии l ≥ b/l ≥ 0,2. Если b/l < 0,2, фундамент следует рассчитывать как ленточный. Если b/l > 1, коэффициенты влияния соотношения сторон принимаются:
ξ q = 2,5; ξ c = 1,3; ξ γ = 0,75,
однако при этом необходимо произвести дополнительную проверку устойчивости основания в поперечном направлении.
Для ленточных фундаментов следует считать ξ q ξ c = ξ γ = 1. Эксцентриситет расчетной нагрузки е а и эксцентриситет эпюры предельного давления e n определяются выражениями:
e a = M a /N a ;
,
где N a и M a — вертикальная составляющая расчетной нагрузки и момент, приведенные к подошве фундамента при особом сочетании нагрузок.
Величины e a и e n рассматриваются с одинаковым знаком, т.е. направлены в одну сторону от вертикальной оси симметрии фундамента, так как минимум несущей способности основания наблюдается при сдвиге в сторону, противоположную эксцентриситету нагрузки.
При e a ≤ e n предельное сопротивление основания находится по формуле
.
При e a > e n учитывается не вся эпюра предельного давления, ординаты которой определены по формулам (12.58) и (12.59), а лишь усеченная ее часть, показанная на рис. 12.15 пунктиром. Максимальная ордината p b этой усеченной эпюры совпадает с исходной, а минимальная p " 0 имеет меньшее значение, чем р 0 , и вычисляется по формуле
,
которая получена таким образом, чтобы эксцентриситет усеченной эпюры предельного давления совпадал с заданным эксцентриситетом нагрузки. Погрешность расчета при этом приеме идет в запас прочности основания, так как усеченная эпюра находится в пределах теоретической.
После подстановки в формулу (12.64) вместо р 0 выражения (12.65) получаем формулу нижней границы предельного сопротивления основания при e a > e n :
.
При расчете сейсмостойкости для ленточного фундамента нагрузка и несущая способность в формуле (12.57) определяются для единицы его длины (l = 1).
При расчете оснований и фундаментов на особое сочетание нагрузок с учетом сейсмических воздействий допускается неполное опирание подошвы фундамента на грунт (частичный отрыв), если выполнены следующие условия:
эксцентриситет расчетной нагрузки не превышает одной трети ширины фундамента в плоскости опрокидывающего момента
e a ≤ b /3;
расчет несущей способности основания производится для условной ширины фундамента b c , равной ширине зоны сжатия под подошвой фундамента (при e a ≥ b /6 )
b c = 3(b /2 - e a );
максимальное расчетное напряжение под подошвой фундамента σ max , вычисленное с учетом неполного опирания фундамента на грунт, не должно превышать краевой ординаты эпюры предельного давления
,
где p b — определяется по формуле (12.59), но для фундамента, имеющего условную ширину b c .
Эксцентриситеты нагрузки и треугольной усеченной эпюры предельного давления при частичном отрыве подошвы фундамента совпадают и равны b с /6 , поэтому формула (12.66) имеет вид:
N u.eq = blp b /2.
При одновременном действии на фундамент системы сил и моментов во взаимно перпендикулярных вертикальных плоскостях расчет несущей способности основания на особое сочетание нагрузок производится раздельно на действие сил в каждом направлении, независимо друг от друга.
Пример 12.6. Рассчитать несущую способность основания ленточного фундамента. По расчету на основное сочетание нагрузок ширина подошвы фундамента принята b = 6 м при глубине заложения d = 2м. Фундамент опирается на основание, сложенное пылеватым влажным песком, для которого определены следующие значения расчетных характеристик: удельный вес грунта γ I = 1,5·10 4 Н/м 3 ; угол внутреннего трения φ I = 26°; удельное сцепление c I = 0,4·10 4 Н/м 2 ; удельный вес насыпного грунта ниже подошвы фундамента γ" I = 1,2·10 4 Н/м 3 . При особом сочетании нагрузок с учетом сейсмического воздействия интенсивностью 9 баллов к подошве фундамента приложены вертикальная нагрузка N a = 104·10 4 Н/м, горизонтальная нагрузка T = 13·10 4 Н/м и момент M a = 98·10 4 Н·м/м. Необходимо рассчитать основание по первому предельному состоянию.
Решение . По рис. 12.16 определяем: F 1 = 12; F 2 = 8,2; F 3 = 16,8 и принимаем k eq = 0,2. Ординаты эпюры предельного давления под краями подошвы ленточного фундамента вычисляем по формулам (12.68) и (12.50):
p 0 = 1 · 12 · 1,2 · 10 4 · 2 + (12 - 1)0,4 · 10 4 /0,49 = 45 · 10 4 Н/м 2 ; p b = 45 · 10 4 + 1 · 1,5 · 10 4 · 6(8,2 - 0,2 · 16,8) = 80,3 · 10 4 Н/м 2 .
Эксцентриситеты расчетной нагрузки и эпюры предельного давления находим по формулам (12.62) и (12.63):
м; 
м.
Величина e a < b /6 , следовательно, подошва фундамента опирается на грунт полностью.
Так как e n < e a , предельное сопротивление основания определяем по формуле (12.66):
Н/м.
Принимаем γ c.eq = 0,8 и по формуле (12.57) окончательно получаем:
N a = 104·10 4 Н/м < 0,8·248·10 4 /1,2 = 166·10 4 Н/м.
Следовательно, принятые по расчету на основное сочетание нагрузок размеры фундамента со значительным запасом удовлетворяют проверке по первому предельному состоянию при особом сочетании нагрузок.
Пример 12.7. Рассчитать несущую способность основания столбчатого фундамента, подошва которого имеет размеры b = 2,8 м, l = 4,4 м и на глубине d = 1,8 м опирается на основание, сложенное глинистым грунтом, имеющим следующие расчетные характеристики: γ I = 1,63·10 4 Н/м 3 ; φ I = 23º; c 1 = 1,2·10 4 Н/м 2 . Удельный вес грунта выше подошвы фундамента γ" I = 1,55·10 4 Н/м 3 . Основание рассчитываем по первому предельному состоянию на особое сочетание нагрузок с учетом сейсмичности 7 баллов. К основанию фундамента приложены вертикальная нагрузка N a = 296·10 4 Н, горизонтальная нагрузка T = 38·10 4 Н и момент М а = 215·10 4 Н·м.
Решение . По формуле (12.62) определяем эксцентриситет расчетной нагрузки:
м.
Условие (12.67) при этом выполняется (e a < b /3 = 0,93 м), однако есть частичный отрыв подошвы, так как e а > b /6 = 0,47 м, поэтому в соответствии с формулой (12.68) расчет необходимо проводить для условной ширины фундамента
b c = 3(2,8/2 - 0,73) = 2,01 м.
По рис. 12.16 и по формулам (12.60) находим:
F 1 = 8,4; F 2 = 5,4; F 3 = 12,7;
ξ q = 1 + 1,5·2,01/4,4 = 1,69;
ξ c = 1 + 0,3·2,01/4,4 = 1,14;
ξ γ = 1 - 0,25·2,01/4,4 = 0,89.
Ординаты эпюры предельного давления при k eq = 0,1 вычисляем по формулам (12.58) и (12.59):
p b = 1,69 · 8,4 · 1,65 · 10 4 · 1,8 + 1,14(8,4 - 1)1,2 · 10 4 /0,42 = 65,9 · 10 4 Н/м 2 ;
p b = 65,9 · 10 4 + 0,89 · 1,63 · 10 4 · 2,01(5,4 - 0,1 · 12,7) = 77,4 · 10 4 Н/м 2 .
Максимальное напряжение под краем подошвы фундамента по формуле (12.69)
Н/м 2 < p b
.
т.е. условие (12.69) выполняется.
Находим по формуле (12.63) эксцентриситет эпюры предельного давления:
м.
При e n < e a предельное сопротивление основания вычисляем по формуле (12.70):
N u.eq = 2,01·477,4·10 4 /2 = 342·10 4 Н.
Принимая γ c.eq = 0,8·1,15 = 0,92 и γ n = 1,15, получаем:
N a = 296·10 4 Н > 0,92·342·10 4 /1,15 = 274·10 4 Н.
Следовательно, устойчивость основания не обеспечена и требуется увеличить размеры фундамента.
Принимаем b = 3 м, оставляя другие размеры фундамента прежними. Тогда
b c = 3(3/2 - 0,73) = 2,31 м;
ξ q = 1 + 1,5 · 2,31/4,4 = 1,79;
ξ c = 1 + 0,3 · 2,31/4,4 = 1,16;
ξ γ = 1 - 0,25 · 2,31/4,4 = 0,87;
p 0 = 1,79 · 8,4 · 1,55 · 10 4 · 1,8 + 1,16(8,4 - 1)1,2 · 10 4 /0,42 = 68,6 · 10 4 Н/м 2 ;
p b = 68,6 · 10 4 + 0,87 · 1,63 · 10 4 · 2,31(5,4 - 0,1 · 12,7) = 81,4 · 10 4 Н/м 2 ;
Н/м 2 < p b
;
м < e a
N u.eq = 2,31 · 4,4 · 81,4 · 10 4 /2 = 414 · 10 4 Н;
N a = 296 · 10 4 Н < 0,92 · 414 · 10 4 /1,15 = 330 · 10 4 Н.
т.е. в этом случае надежность основания достаточна.
Примечание. При изменении ширины подошвы столбчатого фундамента в примере расчета не учтено некоторое возрастание вертикальной нагрузки, так как в данном случае оно относительно мало и не приводит к нарушению условия (12.57) при ширине подошвы 3 м.
При строительстве зданий необходимо:
Фундаменты сооружения закладывать на одной отметке (более равномерное распределение сейсмических сил).
Здание делить на отсеки.
Фундаменты делать монолитными или омоноличивать (перекрестные ленты, сплошные фундаменты).
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
Расчетную сейсмическую нагрузку получают в результате динамического расчета всего здания на колебания и прикладывают в точках расположения масс элементов конструкций.
При строительстве зданий в сейсмических районах:
Схема свайного фундамента с промежуточной подушкой
1-фундаментный блок; 2-промежуточная подушка; 3-железобетонные оголовки; 4-железобетонные сваи; 5-поверхность дна котлована
В сейсмических районах при соответствующем технико-экономическом обосновании возможно применение свайных фундаментов с промежуточной подушкой из сыпучих материалов (щебня, гравия, песка крупного и средней крупности
Фундамент выполнен в виде платформы, состоящей из верхней и нижней плит с полостями, внутри которых расположены промежуточные элементы шарообразной формы. Плиты установлены относительно друг друга с зазором, а полости имеют параллельные горизонтальные поверхности в поперечном и продольном направлениях с полусферическими завершениями. Между опорной плитой и платформой установлены амортизаторы. Верхние этажи здания снабжены вантами, закрепленными в вертикальных опорах, на которые базированы перекрытия, а верхняя фундаментная плита снабжена выступами, выполненными соосно с пазами опорной плиты.
Маятниковая скользящая опора (1) предназначена для отделения грунта (2) основания от сооружения (3) при вызываемых землетрясением движениях грунта (2) основания Опора (1) содержит первую опорную плиту (5) скольжения с первой вогнутой поверхностью (5") скольжения, опорный башмак (4), находящийся в скользящем контакте с первой поверхностью (5"), а также вторую опорную плиту (6) со второй вогнутой поверхностью (6"), которая контактирует с опорным башмаком (4). Первая поверхность скольжения (5") обеспечивает, по меньшей мере, в одном измерении устойчивое положение равновесия опорного башмака (4), в которое он самостоятельно возвращается после отклонения, вызванного воздействием наружных сил. Антифрикционный материал (9а, 9b) содержит пластмассу с упругопластичными компенсирующими свойствами и с низким коэффициентом трения, при этом пластмасса обладает компенсирующими свойствами, позволяющими компенсировать отклонение 0,5 мм от заданной плоскости заданной поверхности скольжения (5"). Технический результат: повышение долговечности, прочности и обеспечение наиболее точного возвращения элемента скольжения в равновесное положение
Опора сейсмостойкого сооружения содержит опорные части, одна из которых выполнена с возможностью закрепления на опорной плите сооружения, а другая - на фундаменте, причем опорные части соединены между собой с помощью маятниковой тяги. Опорные части содержат каждая ригель, на котором закреплены стойки, свободные концы которых выполнены с возможностью закрепления на опорной плите сооружения или на фундаменте, причем каждый ригель расположен между стойками другой упомянутой опорной части, при этом в центральной части ригеля выполнено отверстие, через которое пропущена маятниковая тяга, представляющая собой двойной карданный шарнир Гука, при этом выходы последнего шарнирно соединены каждый с соответствующим ригелем с возможностью поворота относительно вертикальной оси.
Виброизолятор
для сооружений включает слой резины с
арматурой в виде выступающих за габариты
слоя резины прямоугольных металлических
пластин, термически прикрепленных к
слою резины по опорным поверхностям.
На центральных участках боковых
поверхностей слоя резины образованы
трапециевидные углубления, с плавными
сопряжениями прямолинейных и наклонных
участков, при этом размеры и расположение
углублений на боковых поверхностях из
условия сохранения прямоугольной формы
деформированного виброизолятора.
41. Особенности устройства ленточных фундаментов в сейсмических районах. Схема.
Проектирование фундаментов зданий следует выполнять в соответствии с требованиями нормативных документов по основаниям зданий и сооружений и свайным фундаментам.
Фундаменты зданий, возводимых на нескальных грунтах, должны, как правило, устраиваться на одном уровне. Подвальные этажи следует предусматривать под всем зданием. При расчетной сейсмичности 7 и 8 баллов допускается устройство подвала под частью здания. При этом следует располагать его симметрично относительно главных осей здания.
Для зданий выше 12 этажей устройство подвала под всем зданием обязательно.
При строительстве на нескальных грунтах по верху сборных ленточных фундаментов следует укладывать слой раствора марки 100 толщиной не менее 40 мм и продольную арматуру диаметром 10 мм в количестве три и четыре стержня при сейсмичности 7 и 8 баллов соответственно. Продольные стержни должны быть соединены поперечными с шагом 300-400 мм. В случае выполнения стен подвала из сборных панелей или монолитными, конструктивно связанными с ленточными фундаментами, укладка армированного слоя раствора не требуется.
В районах сейсмичностью 9 баллов ленточные фундаменты должны выполняться, как правило, монолитными.
В зданиях при расчетной сейсмичности 9 баллов стены подвалов должны предусматриваться, как правило, монолитными или сборно-монолитными.
42. Ленточные фундаменты в сейсмических районах с перепадом высот строительной площадки. Схемы.
43. Сборные ленточные фундаменты в сейсмических районах. Особенности конструктивных мероприятий обусловленных сейсмоопасностью.
При строительстве на нескальных грунтах по верху сборных ленточных фундаментов следует укладывать слой раствора марки 100 толщиной не менее 40 мм и продольную арматуру диаметром 10 мм в количестве три и четыре стержня при сейсмичности 7 и 8 баллов соответственно. Продольные стержни должны быть соединены поперечными стержнями с шагом 300-400 мм. В случае выполнения стен подвала из сборных панелей или монолитными, конструктивно связанными с ленточными фундаментами, укладка армированного слоя раствора не требуется.В районах сейсмичностью 9 баллов ленточные фундаменты должны выполняться, как правило, монолитными.В фундаментах и стенах подвала из крупных блоков должна быть обеспечена перевязка кладки в каждом ряду, а также во всех углах и пересечениях на глубину не менее 1/3 высоты блока; фундаментные блоки следует укладывать в виде непрерывной ленты. Для заполнения швов между блоками следует применять раствор марки не ниже 50.В каждом ряду блоков в местах углов, примыканий и пересечений устанавливать арматурные сетки с заведением их на 70 см от мест пересечения стен.
При прохождении сейсмических волн фундаменты зданий и сооружений могут испытывать подвижку относительно друг друга, поэтому рекомендуется возводить сплошные плитные фундаменты или фундаменты из перекрестных лент (рис.4.2, в) в монолитном или сборном варианте. Для усиления сборных фундаментов обязательно устраиваются перевязка блоков в узлах и укладка дополнительных арматурных сеток. В каркасных зданиях допускается применение отдельных фундаментов, которые должны раскрепляться железобетонными вставками(рис.4.2, б).
Рисунок 4.2 Конструкции фундаментов в сейсмически oпасных paйонax а - из перекрестных лент; б - закрепление отдельно стоящих фундаментов железобетонными вставками; 1 - сварные сетки; 2 – жирный цементно песчаный раствор.
В статье рассказывается об особенностях строительства фундаментов в сейсмических районах, какие требования предъявляются к свайным фундаментам в зонах сейсмического воздействия.
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.
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;
сейсмичность района;
формы собственных колебаний;
особенности колебания сооружения;
тип грунта;
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.
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.
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).
