СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОСНОВАНИЙ СООРУЖЕНИЙ, ВОЗВОДИМЫХ В СЕЙСМИЧЕСКИХ РАЙОНАХ

BUILDING STANDARDS FOR DESIGNING FOUNDATIONS FOR STRUCTURES CONSTRUCTED IN SEISMIC AREAS

Rahym Gandymov

Hyakim of Ashgabat, Hyakimlik of Ashgabat,

Turkmenistan, Ashgabat

АННОТАЦИЯ

В данной работе рассматриваются актуальные вопросы проектирования оснований сооружений, возводимых в сейсмически активных регионах. Анализируются особенности поведения различных типов оснований под воздействием сейсмических нагрузок, даются методические рекомендации по расчету и конструированию оснований с учетом сейсмичности территории. Особое внимание уделяется вопросам обеспечения устойчивости и сейсмостойкости сооружений, возводимых на различных типах грунтов.

ABSTRACT

This paper examines current issues of designing the foundations of structures erected in seismically active regions. The characteristics of the behavior of various types of foundations under the influence of seismic loads are analyzed, and methodological recommendations are given for the calculation and design of foundations taking into account the seismicity of the territory. Particular attention is paid to issues of ensuring the stability and seismic resistance of structures erected on various types of soil.

Ключевые слова: Сейсмические район, основания сооружений, сейсмические нагрузки, расчет оснований, конструирование оснований, устойчивость сооружений, сейсмостойкость сооружений, грунты, нормы проектирования.

Keywords: Seismic region, foundations of structures, seismic loads, calculation of foundations, design of foundations, stability of structures, seismic resistance of structures, soils, design standards.

Введение:

Новые конструктивные схемы зданий и сооружений в начале процесса проектирования подлежат обязательной экспертной проработке специалистами научно-исследовательских и проектных организаций, специализирующихся в области сейсмостойкого строительства. Основные строительные нормы проектировании сейсмостойких оснований сооружений изложены в соответствующих нормативных документах. Основания сооружений, возводимых в районах с сейсмичностью 7, 8, 9 баллов и более должны проектироваться с учетом требований строительных норм Туркменистана СНТ по проектированию зданий и сооружений в сейсмических районах:  СНТ 2.01.08-99* «Строительство в сейсмических районах. Раздел1 Жилые, общественные здания и производственные здания и сооружения»; СНТ 2.01.08-01 «Гидротехнические и транспортные сооружения. Раздел 2,3»; СНТ 2.01.08-05^* «Трубопроводные инженерные сети и сооружения. Раздел 4». В районах с сейсмичностью менее 7 баллов основания следует проектировать без учета сейсмических воздействий. Проектирование оснований с учетом сейсмических воздействий должно выполняться на основе расчета по несущей способности на основное и особое сочетание нагрузок, определяемых в соответствии с требованиями СНТ 2.01.07-05 «Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования», а также по проектированию зданий и сооружений в сейсмических районах СНТ 2.01.08-99^*, СНТ 2.01.08-01, СНТ 2.01.08-05^* (Разделы 1-4).

Расчет оснований по несущей способности выполняется на действие вертикальной составляющей внецентренной нагрузки, передаваемой фундаментом, исходя из условия

N_a£¡_c,eqN_u,eq/ ¡_n                                                              (1)

где:

N_а   -    вертикальная составляющая расчетной внецентренной нагрузки в особом сочетании;

N_u,eq -  вертикальная составляющая силы предельного сопротивления основания при сейсмических воздействиях;

¡_c,eq  -  сейсмический коэффициент условий работы, принимаемый равным 1,0; 0,8; 0,6  соответственно для грунтов I, II, и III категорий по сейсмическим свойствам, причем для сооружений, возводимых в районах с повторяемостью землетрясений 1, 2 и 3 значение ¡_c,eq следует умножить на 0,85; 1,0 и 1,15 соответственно (категории грунтов по сейсмическим свойствам и повторяемость землетрясений определяется в соответствии со Строительными нормами по проектированию и строительству в сейсмических районах);

¡_n - коэффициент надежности по назначению сооружения

Горизонтальная составляющая нагрузки учитывается при расчете фундамента на сдвиг по подошве.

Проверка на сдвиг по подошве производится с учетом трения подошвы фундамента о грунт, исходя из условия (формулы 1), но с учетом сейсмического коэффициента условий работы ¡_c,eq.

Горизонтальную составляющую нагрузки , кН, учитывают при расчете фундамента на сдвиг по подошве площадью , м², исходя из условия

                           (2)

где  и  - то же, что и в формуле (1);

и  - расчетные значения угла внутреннего трения и удельного сцепления;

- принимают в зависимости от расчетной сейсмичности:

7 баллов -  = 2°, 8 баллов -  = 4°, 9 баллов -  = 7°.

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

При расчете несущей способности оснований, испытывающих сейсмические колебания, ординаты эпюры предельного давления  и , кПа, по краям подошвы фундамента  определяют по формулам:

p₀ = ξ_qF₁ γ_I^΄d + ξ_c(F₁ - 1)  c_I/ tgφ_I;                                             (3)

                                    (4)

где  - коэффициенты формы, определяемые по формулам ( x_¡  = 1 - 0,25/ h;   x_q = 1  +  1,5/ h;    x _c = 1  +   0,3/ h,), но без уменьшения длины  и ширины  подошвы фундамента на значения эксцентриситета нагрузок;

и  - коэффициенты, определяемые в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения ;

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

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

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

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

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

- силу предельного сопротивления основания определяют для условного фундамента, размер подошвы которого в направлении действия момента равен размеру сжатой зоны 3С_о=;

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

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

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

Не следует использовать в качестве оснований сейсмостойких сооружений без проведения предпостроечных мероприятий водонасыщенные грунты, способные к виброразжижению.

Проектирование оснований зданий и сооружений на грунтах, склонных к разжижению и тиксотропному течению должно производиться на основе:

а)  результатов инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий для строительства;

б)  сведений о сейсмологических исследованиях  сейсмоактивных территории, подверженных  землетрясению;

в) данных, характеризирующих назначение, конструктивные и технологические особенности сооружения, нагрузок, действующих на основания и фундаменты и условия их эксплуатации;

г) технико-экономического обоснования принятых вариантов проектных решений, обеспечивающих надежную эксплуатацию сооружений. 

При невозможности заглубления фундаментов здания или отсека на одном уровне в нескальных грунтах допустимую разность отметок  подошвы соседних фундаментов – (формула 4),определяют исходя из условия, в котором расчетное значение угла внутреннего трения грунта должно быть уменьшено на величину , при сейсмичности: 7 баллов  -  на 2 °, 8 баллов  -   на 4 ° и 9 баллов   -  на 7°.

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

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

Заключение:

Таким образом, заключение можно сделать о том, содержит актуальные требования и рекомендации по проектированию оснований сооружений в сейсмических районах. Статья описывает необходимость экспертной проработки конструктивных схем зданий перед началом процесса проектирования. Также указано, что основания сооружений в сейсмически активных районах должны быть спроектированы с учетом требований строительных норм СНТ. В статье представлены формулы для расчета оснований по несущей способности на вертикальную составляющую нагрузки и горизонтальную составляющую на сдвиг по подошве. Описаны условия для проверки на отрыв подошвы фундамента от грунта при действии моментов от нагрузок особого сочетания. А также необходимость проведения инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий, а также использование данных о сейсмологических исследованиях для правильного проектирования оснований зданий и сооружений на грунтах, склонных к разжижению и тиксотропному течению.

Список литературы:

1. Основания и фундаменты / Под ред. проф. Д. А. Леонардса ; Пер. с англ. проф. М. Н. Гольдштейна. - Москва : Стройиздат, 1968. - 504 с.
2. Ставницер, Л.Р. Сейсмостойкость оснований и фундаментов / Л. Р. Ставницер. - Москва : Изд-во Ассоц. строит. вузов, 2010. - 447 с.
3. Сейсмостойкие многоэтажные здания с железобетонным каркасом / Я. М. Айзенберг [и др.]. - Москва : Изд-во АСВ, 2012. - 263 с.
4. Симагин, В. Г. Инженерная геология : учебное пособие для вузов / В. Г. Симагин. - Москва : Изд-во Ассоц. строит. вузов, 2008. – 263 с.
5. Соколов М.В., Простов С.М., Герасимов О.В. Прогноз сейсмостойкости сооружений по результатам численного моделирования деформационных свойств грунтовых оснований // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2021. Т. 23. № 3. С. 167–178.DOI: 10.31675/1607-1859-2021-23-3-167-1.