Расчетные схемы деформированного массива грунта при передаче на массив внешних и внутренних силовых воздействий Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 624.155:624.042:69.058

DOI: 10.30838/J.BPSACEA.2312.221019.58.523

РАСЧЕТНЫЕ СХЕМЫ ДЕФОРМИРОВАННОГО МАССИВА ГРУНТА ПРИ ПЕРЕДАЧЕ НА МАССИВ ВНЕШНИХ И ВНУТРЕННИХ СИЛОВЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

МОТОРНЫЙ А. Н.1, маг., ст. науч. сотр., МОТОРНЫЙ Н. А.2*, к. т. н, доц.

1 Кафедра оснований и фундаментов. Государственное высшее учебное заведение «Приднипровская государственная академия строительства и архитектуры», ул. Чернышевского, 24-а, 49600, Днипро, Украина, тел. +38 (0562) 756-33-43, e-mail: A.motorchik@i.ua, ORCID ID: 0000-0003-0790-6473

2 Кафедра оснований и фундаментов. Государственное высшее учебное заведение «Приднипровская государственная академия строительства и архитектуры», ул. Чернышевского, 24-а, 49600, Днипро, Украина, тел. +38 (0562) 756-33-43, e-mail: A.motorchik@i.ua

Аннотация. Выполнен анализ существующих законов распределения напряжений в массиве грунта от внешних и внутренних силовых воздействий. Показано, что имеющиеся классические решения напряженно-деформированного состояния упругого полупространства от влияния на него внешних и внутренних воздействий применить в расчётной практике без дополнительных допущений (уход от да) невозможно. В связи с этим нами предложен способ определения напряженно-деформированного состояния (упругого полупространства) массива грунта от внешних и внутренних воздействий, передаваемых через ограниченную в плане площадь, что дает возможность определять напряженное состояние (упругого полупространства) массива грунта применительно к реальным значениям, уходя от да без очередных допущений. Определение деформаций оснований фундаментов основывалось на решении одномерной задачи уплотнения грунтового массива ограниченной толщины, предложенной проф. Н. М. Герсевановым. В нормативных документах, утвержденных Госстроем СССР (СНиП), предлагаются две расчетные схемы, по которым определялись осадки оснований и фундаментов: 1. Линейно-деформируемое упругое полупространство с условным ограничением сжимаемой толщи (способ элементарного суммирования). 2. Расчетная схема в виде линейно-деформированного слоя (для большеразмерных в плане фундаментов b >10 м). Для решения этой проблемы нами предложен способ определения мощности сжимаемой толщи из расчета, что грунтовый массив начнёт проявлять деформационные свойства (деформироваться), если давление на грунт (о) будет превышать расчётное сопротивление грунтового массива, то есть выполняется условие равновесия о > R. На этой основе показано, что подземные сооружения, выполняемые способом «опускного колодца» и «стена в грунте», не проявляют осадок оснований.

Ключевые слова: расчетные схемы оснований; мощность сжимаемой толщи; «опускной колодец»; «стена в грунте»; условие равновесия

РОЗРАХУНКОВ1 СХЕМИ ДЕФОРМОВАНОГО МАСИВУ ГРУНТУ ЗА ПЕРЕДАЧ1 НА МАСИВ ЗОВН1ШН1Х I ВНУТР1ШН1Х СИЛОВИХ ВПЛИВ1В

МОТОРНИЙ А. М.1, маг., ст. наук. ствроб., МОТОРНИЙ М. А.2*, к. т. н., доц.

1 Кафедра основ i фундаменпв, Державний вищий навчальний заклад «Придншровська державна академш будгвництва та архггектури», вул. Чернишевського, 24-а, 49600, Дтпро, Украша, тел. +38 (0562) 756-33-43, e-mail: A.motorchik@i.ua, ORCID ID: 0000-0003-0790-6473

2 Кафедра основ i фундаменпв, Державний вищий навчальний заклад «Придншровська державна академш будгвництва та архггектури», вул. Чернишевського, 24-а, 49600, Дншро, Украша, тел. +38 (0562) 756-33-43, e-mail: A.motorchik@i.ua

Анотащя. Виконано аналГз юнуючих закошв розподГлу напружень у масивГ грунту ввд зовшшшх i внутршшх силових впливГв. Показано, що наявш класичш ршення напружено-деформованого стану пружного твпростору ввд впливу на нього зовшшшх i внутршшх впливГв застосувати в розрахунковш практищ без додаткових припущень (вщхщ ввд да) неможливо. У зв'язку з цим ми запропонували споаб визначення напружено-деформованого стану (пружного твпростору) масиву грунту ввд зовшшшх i внутршшх впливГв, яш передаються через обмежену в плаш площу, що дае можливють визначати напружений стан (пружного твпростору) масиву грунту стосовно реальних значень, вщходячи вщ да без чергових припущень. Визначення деформацш основ фундаменпв грунтувалося на розв'язання одновимГрно! задачi ущ№нення грунтового масиву обмежено! товщини, запропоновано! проф. Н. М. Герсевановим. У нормативних документах, затверджених Держбудом СРСР (СНШ), пропонуються двГ розрахунковi схеми, за якими визначалися осадки основ i

фундаменпв: 1. Лiнiйно-деформований пружний niBnpocTip з умовним обмеженням стиснуто! товщини (cnoci6 елементарного пiдсумовування). 2. Розрахункова схема у виглядi лшшно-деформованого шару (для великорозмiрних у плат фундаментiв b > 10 м). Для виршення цie! проблеми ми запропонували спосiб визначення потужностi стиснуто! зони з розрахунку, що грунтовий масив почне проявляти деформацiйнi властивосл (деформуватися), якщо тиск на грунт (о) буде перевищувати розрахунковий отр грунтового масиву, тобто виконуе умову рiвноваги о > R. На цщ основi показано, що шдземш споруди, як1 виконуються способом «опускного колодязя» i «стша в групп», не проявляють освдання основ.

Kro40Bi слова: po3paxyrnoei схеми основ; потужтсть стиснутоi зони; «опускний колодязь»; «стта в rpyHmi»; умова piвноваги

CALCULATED DIAGRAMS OF A DEFORMED SOIL MASS AT TRANSFER OF EXTERNAL AND INTERNAL POWER INFLUENCES TO ARRAY

MOTORNYI A.M.1, Master, Sen. Res. Ass., MOTORNYI M.A.2*, Cand. Sc. (Tech.), Ass. Prof.

1 Department of bases and foundations, State Higher Educational Institution "Prydniprovska State Academy of Civil Engineering and Architecture", 24-A, Chernyshevskoho St., 49600, Dnipro, Ukraine, tel. +38 (0562) 756-33-43, e-mail: A.motorchik@i.ua. ORCID ID: 0000-0003-0790-6473.

2 Department of bases and foundations, State Higher Educational Institution "Prydniprovska State Academy of Civil Engineering and Architecture", 24-A, Chernyshevskoho St., 49600, Dnipro, Ukraine, tel. +38 (0562) 756-33-43, e-mail: A.motorchik@i.ua

Abstract. The analysis of the existing laws of stress distribution in the soil from external and internal force effects. It is shown that the existing classical solution of the stress-strain state of an elastic half-space from exposure to external and internal influences to use in calculations without additional assumptions. In this regard, we propose a method of determining the stress-strain state (elastic half-space) of the soil from external and internal influences transmitted via limited in terms of the area that gives the opportunity to determine the state of stress (elastic half-space) of the soil with regard to real values, going from да no regular assumptions. Determination of deformations of foundation was based on the solution of one-dimensional problem of compacting of the soil massif limited to the thickness proposed by prof. M. Gersevanov. In the normative documents, approved by the USSR state Committee for construction (SNiP) there are two calculation schemes, which were determined by precipitation of the bases and foundations: 1. Linear deformable elastic half-space with a conditional limitation of the compressible strata (elementary method of summation) and the calculated scheme in the form of linear-deformed layer (for major in terms of the bases b > 10 m). To solve this problem, we proposed a method for determining the capacity of the compressible strata with the assumption that soil mass will start to show deformation properties (deformation) when the ground pressure (c) will exceed the calculated resistance of the soil mass, that is, performs the equilibrium condition c > R. On this basis it is shown that underground structures are carried out by way of "trap hole" and "wall in the ground", do not show the residue grounds.

Keywords: design scheme of the grounds; the capacity of the compressible strata "caisson", "wall in the ground", condition of equilibrium

Введение. Нам известны из общих курсов «Механики грунтов» законы распределения напряжений в массиве грунта от передачи на массив силовых воздействий. Решение Кирпичёва - Буссинеска -действие сосредоточенной силы Р на упругое полупространство, решение Лява -Короткина - действие равномерно распределенной нагрузки q на упругие поверхности упругого полупространства, решение Р. Миндлина - распределение напряжений в массиве грунта от сосредоточенной нагрузки, приложенной внутри упругого полупространства -

классическое решение применительно к сваям.

Нами показано, что решение Кирпичёва - Буссинеска, решение

Р. Миндлина представляют классические решения, которые применить на практике практически невозможно (нельзя уйти от да), необходимы допущения, дополнительно усложняющие решения с совсем нерешенными условностями.

Нами предложен метод решения напряженно-деформированного состояния массива грунта от приложенных нагрузок, передаваемых на упругое полупространство

через ограниченную в плане площадь, что дает реальные результаты, которые приемлемы при решении деформаций оснований фундаментов мелкого заложения, деформаций оснований свайных

фундаментов и отдельных подземных сооружений (опускных колодцев, «стена в грунте», кессоны и др.).

Из общего курса «Механики грунтов» нам известно решение

проф. Н. М. Герсеванова (одномерная задача теории уплотнения грунтов; основная задача

- осадка слоя грунта от сплошной нагрузки). На основе решения Н. М. Герсеванова разработаны и применены в расчётах деформаций оснований - осадки оснований

- различные методы: элементарного суммирования, упругого слоя, конечной толщины, которые с отдельными допущениями удовлетворяли проектировщиков и строителей в целом.

Проанализируем один из самых применяемых способов расчета осадок оснований фундаментов, узаконенный нормативными документами Госстроя СССР (а по этим нормативным документам построены практически все здания и сооружения послевоенного

восстановительного периода и нового строительства, и как ниудивительно, все эксплуатируются по сегодняшний день). И даже временные сооружения,

сопутствующие большемасштабным

строительным объектам, и те проэксплуатировались более 50 лет - способ элементарного суммирования:

$ = ———-, то есть суммируются

I

осадки элементарных слоев - И, - толщина которых зависит от геометрических размеров площади подошвы фундамента, передаваемой нагрузку на деформированное основание. В целом «законодатели» пришли к согласию, что глубина сжимаемой толщи (г. с. т.) определяется соотношением напряжений а2р, < 0,2 а2ф или а2р, < 0,1 а2ф, в зависимости от модуля деформации грунта Е в предполагаемой сжимаемой толщи.

А почему так? Да всё очень просто. Деформации массива грунта от

передаваемых на него напряжений а2р, < 0,2 аЩ1 или ар < 0,1 аЩ1 (в зависимости от Е,) будут относительно малыми и ими можно пренебречь. Другого обоснования не поступало! Ну и что? С таким допущением построены 80 % объектов СССР, которые прекрасно эксплуатируются в настоящее время.

Но и в этом, казалось бы, не весьма обоснованном методе есть свои неувязки, связанные с размерами фундаментов в плане. Толщина элементарного слоя принимается И, < 0,2Ь (Ь - ширина подошвы фундамента), где И, при одинаковых напряжениях в элементарном слое а2р, пропорционально ширине (подошвы фундамента) загруженной площади. Это, по данным расчёта в дальнейшем, при соблюдении оговоренных нами допущений, приводит в конечном счёте к расчётным осадкам, превышающим предельно допустимые, регламентируемые теми же нормативными документами Госстроя СССР.

И тут проф. К. Егоров (НИИ оснований) предлагает метод расчета осадки большеразмерных фундаментов в плане -способ упругого слоя конечной толщины, в котором сжимаемая толща зависит от вида грунта (глинистые или песчаные) и от размеров (фундамента в плане) загруженной площади Нст = 0,15Ь + Н0 для глинистых грунтов и Нст = 0,1 Ь + Н0 для песчаных грунтов, а при разных значениях модуля деформации Е предлагается его вычислять как приведённый по формуле

I Л, • 1IА

Е = -

Е,,

Метод апробировался на отдельных объектах, дал приемлемые результаты и был внедрен в нормативные документы (СНиП 2.02.01-83), и служил «верой и правдой» почти 30 лет, удовлетворяя запросы проектировщиков и

эксплуатационников.

Но с распадом СССР каждая новая образовавшаяся страна издает свои нормативные документы (для Украины ДБН) ДБН В.2.1.10-2009 и обновлённый ДБН В.2.1.10-2018, в которых схема расчета

осадки оснований большеразмерных фундаментов в плане, по схеме линейно-деформируемого слоя (способ проф. К. Егорова) изъята, а здания и сооружения с большеразмерными фундаментами в плане остались. Как теперь быть

проектировщикам? Закрывать глаза и рассчитывать осадки оснований

большеразмерных фундаментов в плане по той же схеме основания линейно-деформированного слоя. Законодатель «Минрегионбуд» на этот вопрос ответить не может.

По всей видимости, требуется предложить новый способ определения границы сжимаемой толщи и напряженного состояния массива грунта с полным обоснованием предлагаемых методов.

1. Расчетные схемы деформируемого массива грунта от нагрузок, передаваемых на деформированный массив через ограниченную в плане площадь (фундамент).

Согласно действовавшим нормативным документам, утвержденным Госстроем СССР (СНиП II Б.1.62, СНиП II Б.2.62, СНиП II 15.74, СНиП 2.02.101.83 и далее республиканские ДБН В.21.10-2009 и ДБН В.21.10-2018), за основу принимались две расчётные схемы деформированного массива: 1-я схема - линейно-деформированное полупространство (способ элементарного суммирования осадок элементарных слоев с условным ограничением сжимаемой толщи; 2-я расчетная схема основания - в виде линейно-деформированного слоя (вторую расчетную схему основания ДБН отменил) применительно к фундаментам с размерами в плане Ь > 10 м (большеразмерные фундаменты).

Обе расчетные схемы принимались со своими условными допусками, которые обеспечивали приемлемую точность расчета в сравнении с полученным расчетом осадок с предельно допустимыми осадками для данного здания или сооружения, также регламентируемыми нормами,

утвержденными Госстроем СССР или «Минрегионбуд».

Напряжения, заставляющие массив грунта, расположенный ниже подошвы фундамента, деформироваться,

определялись решением задачи

распределения напряжений в упругом полупространстве с учётом рассеивания напряжений по глубине, чем и ограничивалась мощность сжимаемой толщи (о2р < 0,2 ощ и о2р < 0,1 а2д).

Нами предлагается расчетная схема деформируемого грунтового массива в виде вертикального столба массива грунта, расположенного непосредственно ниже подошвы фундамента глубиной,

определяемой расчётом из условия равного:

о2рср > R, где ст =

2 N

среднее давление

непосредственно под подошвой

фундамента; R - расчетное сопротивление грунта на предполагаемой глубине d -сжимаемой толщи - определяется и согласно действующим ДБН В.2.1-10-2018:

УСл Ус-

R =

К

(Mg • Ь • угКг + Mg■d■ Уп + Мс• Сп)

по характеристикам грунта, расположенного на уровне предполагаемой границы сжимаемой толщи.

Граница сжимаемой толщи определяется по формуле из расчёта, что деформация основания будет проявляться в том случае, если передаваемое на массив грунта давление превысит расчетное

сопротивление грунта, то есть а > R, и начнет разрушать структурные связи массива грунта, т. е. а > R. По этому условию равновесия следует:

(1)

где: ст =

2 N

а2р = R;

а R=

А

Ус1 Ус2 К

(Му • Ь • уи • К +М- d • Ун +Мс С) по

характеристикам грунта, расположенного на глубине предполагаемой границы сжимаемой толщи. Предварительно (для упрощения расчетов) принимается, что все коэффициенты условия работы:

Ус, •Уг •К, =1, получим:

R = (М У Ь УП • К +Мя • ¿Ун +Мс-Сп ). (2)

Приравнивая а2ро мощность снимаемой

равняться d :

R, получаем толщи будет

а =

—2РО - (М у'Ъ у • К2 + Мс -Сш)

М%-Ун

(3)

Здесь Л - мощность сжимаемой толщи; Ь - ширина подошвы фундамента; М у, М%,, Мс = f ф) равны:

ж

0,25л

МУ =---, М% = 1 + -

ж'

с^ф+Ф-2 М = —

^ф+Ф-

ж

2 (4)

ж • с(%ф

ж

сШф+Ф-^

Сг - удельное сцепление грунтового

массива на границе сжимаемой толщи; —2ро

- дополнительное давление в уровне

подошвы фундамента: —2ро = —ср -—2ЧО .

Анализируя результаты расчета глубины сжимаемой толщи по формуле (3), получаем, что г. с. т. напрямую не зависит от ширины подошвы фундамента = Ь, а косвенно даже снижает. Поэтому в данном случае нет надобности разделять фундаменты в плане на большеразмерные -Ь > 10 м и на Ь < 10 м, не требуется предлагать дополнительную расчетную схему в виде линейно-деформированного слоя.

К примеру: ширина подошвы равна 12 м (Ь > 10 ); —рро = 400 кПа; ф=22°; С = 18 Мпа;

уп = 17,0 кН/м3; уп = 17,5 кН/м3;

М = 0,43; М = 2,73; М = 5,31

У ' ' & ' ' с '

, 400-(0,43 4247+5,3116) 400-171,1 . 0

а =-=-= 4,8 м.

2,7347,5

47,8

При анализе той же формулы (3),

может

' — -(М Ь -уп-К + М -С п)

Л _ 2рО ^ у ' 1 2 СП'

М -у'

% / п

получиться, что а = 0. Ведь мощность

сжимаемой толщи а мы определяли из

расчета, что на предполагаемой глубине а прочностные характеристики деформируемого слоя достаточно высоки и расчетное

сопротивление грунта Я = f (М у, М8, Мс) будет значительно большим, таким, что действующее дополнительное давление —2ро

не сможет заставить массив грунта, расположенный ниже подошвы фундамента, перемещаться (деформироваться).

Это соответствует (в способе элементарного суммирования), когда подошва фундамента заглублена в грунт на глубину И, при которой (—ро = —ср - —% о)

дополнительное давление равняется = 0, т. е. —ср = —%о. Тогда говорят:

«теоретически» фундаменты под здание запроектированы с нулевой осадкой (5 = 0). Подобные приемы в проектной практике применялись при проектировании объектов, в которых размещались рабочие помещения для сборки высокоточного (прецизионного) оборудования.

Способы расчета осадки. Имея вычисленную по формуле (3) мощность сжимаемой толщи а , используя решение проф. Н. М. Герсеванова для слоя грунта при сплошной нагрузке Р = — =—р-—%о в

пределах сжимаемой толщи - а при соблюдении условий, что ниже г. с. т. грунт несжимаемый, для однородного грунтового массива осадку можно и следует определять

по формуле

5 = И-

а-р 1+е

или, применительно

к нашим обозначениям, получим:

а• р

5 = а

1 + е

(5)

где а - мощность однородной сжимаемой толщи, м; а - коэффициент сжимаемости, см /кг (принимается по данным изысканий); е - коэффициент пористости на ветви компрессионной кривой (по данным изысканий).

Учитывая, что Ео = + е), а р = 1 - 2/ , о а 1 - /

(где / - коэффициент Пуассона,

принимается по изысканиям), получим:

5 =

дрр

Ео

(6)

Для неоднородного грунтового массива в пределах сжимаемой толщи, равной d , сжимаемую толщу (d разделяют на элементарные слои с) одинаковыми значениями модуля деформации Eo и осадка грунтового массива в пределах сжимаемой толщи, равной d , определится по формуле:

' ' ' .d'A

S, = PdA + PdA + Pd3fi3

E

E2

E3

+... = pV^i. (7)

Рис. 1. Схема распределения давления под подошвой

фундамента /Fig. 1. Pressure distribution pattern under the base of the foundation

Возникает резонный вопрос: следует ли в этом случае учитывать возможное рассеивание напряжений по глубине? Если следует, то на границе каждого отличающегося по деформационным показателям слоя в пределах сжимающей толщи по E определяется давление Jzpi с

учетом глубины расположения

«элементарного» слоя.

Расчет ведется в следующей последовательности, при заданной толщине отдельного геологического слоя:

1. Вычисляется коэффициент глубины - —

2Z. 24. — = . — = 2d_ - b ' b '-2 b 'b ■

2. В зависимости от формы фундамента в плане (круглый, квадратный, прямоугольный, ленточный), по вычисленному коэффициенту — , по таблице определяют коэффициент рассеивания давления - ai.

3. По определенным (по таблице) коэффициентам ai на границе каждого геологического слоя вычисляется дополнительное сжимающее давление Jzpi,

по которому вычисляются осадки каждого геологического слоя по формуле:

Zj -d J -d S =p-^—1. s = ' и суммарная осадка:

E.

E.

S=¿1+ S2 + +...2$.

2. Определение деформаций оснований подземных инженерных сооружений.

I. Исходные данные:

A. Тип сооружений - опускной колодец;

- глубина опускания - Нк = 25 м;

- форма в плане - круглый, диаметр В = 30 м;

- материал стен - железобетон у = 25 кН/м3;

- толщина наружных стен Ь = 1800 мм = 1,8 м, класс бетона В-30.

Б. Изыскания выполнены

государственной изыскательной

организацией «ДнепроГИИНТИз»;

- глубина опробования грунтовой толщи Н = 30,0 м ниже днища колодца;

- уровень подземных вод УПВ - 20,0 м от поверхности.

B. Нагрузки:

- вес конструкций колодца

дг =л • ВН• 5у = 2-В^Нк • 5• У = = 3.14•30.3•25.0•100•25 = = 2•30•25•100•25= = 3 5325 + 2 2500 = 5 8875 кН;

- вес днища колодца

я-D

3,14-302

-1,5-25 = 26493 кН;

Q =--5-у = —

4 г 4

- вес технологического оборудования Qo6 = 20000 кН ;

- подъёмная сила подземных вод (ПСГВ)

Qe3 =

я-D2 4

-5-9,82 = 6988 кН.

Силы трения грунта на боковой

поверхности R =-

я-D

-Hk-f = 23550 кН .

4

О = < + <н + <то + <2»а3- -Яг =

нд 3

V

= 57 825 + 26 493 + 3 000 + 45 000 -- 6 952 -23 530 = 128 830 кН. Вес наземной части О = 45000 кН .

х-*нч

Общая нагрузка на грунтовой массив Ож = 128830 + 45000 = 173830 кН .

лко

Среднее давление под подошвой днища 173830

колодца —ср =-

ср 706,5

= : 246,044 кПа.

Давление от собственного веса грунта в уровне днища колодца:

— =у-Н. = 17,0-25 = 425 кПа.

2%о ' к '

Дополнительное давление —рр>о под подошвой днища:

— =— -— = 246,044 - 425 = - 173,8 кПа,

2р ср 2%о 7 7 '

что обеспечивает резерв несущей способности опускного колодца.

Отсюда следует, что осадка опускного колодца при заданных параметрах (по исходным данным) отсутствует. Это дополнительно подтверждается величиной сжимаемой толщи, определяемой по формуле:

а =

—гро -(Му-Ь-уп-К2 + Мс-Сш)

М% Уп

108,13 - (267,75 + 5,66-15) 144,35

53,55

53,55

= - 2,7.

Это указывает, что мощность сжимаемой толщи отсутствует (величина отрицательная), осадка основания под плитой днища колодца отсутствует.

В случае подъема уровня подземных вод давление под подошвой днища колодца будет повышаться за счет снижения давления от собственного веса массива грунта с учетом взвешенного состояния массива грунта водой.

И при полном обводнении —рро

возрастает, уп - взвешивается и снижается

у' = 17,5 -9,82 « 7,7 кН/ ; — = 208,5 кПа

' / м сР

давление от собственного веса грунта в уровне днища

—%«, = Ув3 • Нк = 7,7-25 = 192,5 кПа .

Но теперь общая нагрузка на грунтовой массив, расположенный ниже днища, с учетом подъемной силы воды О под = Л-И-у = 706,5-25-9,82 = 173975,6 кПа и дополнительное давление равно: — =— -— = 51825 + 26 493 + 30 000-173975 =

2р0 ср 2%о

= - 65657 кПа и т. д.

Поэтому при проектировании подобных подземных сооружений «проектировщик» обязан учесть: вес конструкций колодца и технологического оборудования, вес надстройки, силы трения грунта на боковой поверхности сооружений, подъемную силу воды при изменении гидрогеологических условий и выполнить расчет сооружения на экстремальные сочетания нагрузок.

3. Объект № 2. «Стена в грунте».

II. Исходные данные:

- Тип сооружения - подземная гараж-стоянка, выполняемая способом «стена в грунте».

- Высота сооружения =18,00 м = 6 этажей, высота этажа Иэт = 3,0 м.

- Наружные стены - монолитный железобетон, толщина стены 3 = 600 мм = 0,6 м.

- Междуэтажные перекрытия -монолитное железобетонное кессонное перекрытие толщиной 3 = 150 мм, шаг балок 3,0 м, высотой И, = 450 мм, шириной Ь = 250 мм, собственный вес перекрытия % = 4,0 кН/м2.

- Полезная нагрузка от автотранспорта

дг = 3 кН / м2.

- В плане здания разделено диафрагмами толщиной, равной 400 мм.

- Сопряжение диафрагм с наружными стенами - жесткое.

- Сопряжение междуэтажного перекрытия с диафрагмами и наружными стенами - жесткое.

- Шаг диафрагмы 6,0 х 6,0 м.

- Собственный вес наружной стены дн = ь ^-у = 0,6-18-25 = 270 кН/м2.

- Собственный вес внутренних диафрагм дн = Ь-И-у = 0,5-18-25 = 225 кН/м2.

2 Р = рст + Ртер + Рк = 270 + (4 + 3) • 6 • 3,0 -

- Над гаражом-стоянкой располагаются складские помещения с суммарной нагрузкой qi = 480 кН / м2.

- Суммарные нагрузки на наружные стены составляют:

+ 48^3 = 540 кН / м2.

- Суммарная нагрузка на диафрагмы составляет:

2 Р = Р+ Р + Р = 225 + (4 + 3)^6 +

/ 1 , g тер ни V /

+ 48^6 = 969 кН / м2.

- Среднее давление под наружными

стенами Q = 540 = 900 кПа.

ср 9,6

- Среднее давление под диафрагмами 969

СТ а =

сра

= 1928 кПа .

Р 225

внутренних диафрагм д = — =-= 37,5 кПа

0,5

- Дополнительное давление % =стрр = 18 • 17,5=315.

Учитывая, что все узлы сопряжения наружных стен, междуэтажных перекрытий и внутренних диафрагм жёсткие, здание гаража-стоянки работает как единое целое, перераспределяя нагрузку через плиту первого этажа на грунтовой массив, дополнительно учитывая нагрузку от

Р 270

наружных стен д = — =-= 90 кПа

4 Ь 3,0

Р=225

Ь ~ 6,0

прибавляя к данной нагрузке нагрузку от перекрытий

д = (3 + 4) ^6 ^6 = 252 кПа и д = 48 кН / м2 от надстройки.

Суммарная нагрузка на грунтовой массив будет равна:

42 = 4ст + 4пер +4надстр = 90 + 37,5 +

+ 48 + 252 = 427,5 кПа.

Сжимаемая толща определяется по

формуле (3):

,= 427,5 - (0,5М847,5 + 5,66 •1,5) =

= 3,06 • 17,5 =

427,5 - (160,65 + 84) 230,25 . _

=-=-= 4,3 м.

53,55 53,55

Принимая за основу допущения, заложенные проф. Н. М. Герсевановым,

осадку основания гаража-стоянки определяем по формуле: $ = а '•стгр 0 4,3^427,5

Е0

10 000

= 0,18 м = 18 см,

где Е0 - модуль деформации массива грунта (по изысканиям Е0 =10 МПа). Далее, сопоставляя сжимаемую толщу,

полученную расчетом = а', с сжимаемой толщей, принимаемой по решениям проф. К. Егорова (по расчетной схеме напряженно-деформированного слоя

Н = (Н0 Ь) = 9 + 0,1548 при ширине фундаментной плиты Ь > 18 м,

Н = 9 + 2,7 = 11,7 м ), убеждаемся, что предложенный вариант определения сжимаемой толщи по формуле упрощает расчет осадок большеразмерных фундаментов и не требует изобретать новые расчетные схемы.

Выводы. За 50 послевоенных лет, включая период восстановления

разрушенного войной народного хозяйства западных районов СССР, начиная от западной границы СССР (Белоруссия, Литва, Латвия, Эстония, Украина, Молдавия и районов Российской Федерации, включая правобережную часть Поволжья до Северного Кавказа), власти потребовали от людей, искалеченных войной и оставшихся в живых, в тяжелейших голодных и холодных условиях приложить львиные усилия, чтобы за первую послевоенную пятилетку (1945-1950 гг.) восстановить разрушенные войной здания и сооружения, сдать их в эксплуатацию.

Экономика СССР заработала в силу возможного. Для нового строительства Госстрой СССР и его центральные институты разрабатывали новые

технические условия, СНиПы, в том числе специалисты НИИ оснований

им. Н. М. Герсеванова по разделу «Основания и фундаменты», в которых принимались расчетные схемы: линейно-деформированное полупространство и для большеразмерных фундаментов Ь > 10 м -линейно-деформированного слоя. Обе расчетные схемы отслужили «верой и

правдой» как проектировщикам, так и эксплуатационникам.

Но когда ДБН В.2.1-10-2009 - В.2.1-10-2018 в своих изданиях отменили расчетную схему линейно-деформируемого слоя (для большеразмерных в плане фундаментов), проектировщики стали перед проблемой: а как быть с большеразмерными (Ь > 10 м) в плане фундаментами? Ведь Минрегионбуд взамен ничего не смог предложить, а проектные организации «втихаря»

продолжали при проектировании большеразмерных фундаментов несанкционированно использовать расчетную схему линейно-деформированного слоя.

Предлагаемый в статье способ определения мощности сжимаемой толщи а решает эту проблему как для бывшей расчетной схемы линейно-деформируемого слоя, так и для расчетной схемы линейно-деформируемого полупространства.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. СНиП 11-15-74. Нормы проектирования. Основания зданий и сооружений. - Москва : Стройиздат, 1975. -64 с.

2. СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений Нормы проектирования / НИИОСП им. Н. М. Герсеванова

Госстроя СССР. - Москва : Стройиздат, 1985 г. - 40 с.

3. ДБН В.2.1-10-2009. Основи та фундамента споруд. Основш положення проектування. - Кшв : Мiнрегiонбуд

Украши, 2009. - 157 с.

4. ДБН В.2.1-10-2018. Основи та фундамента споруд. Основш положення проектування. - Кшв : Мiнрегiонбуд

Украши, 2017. - 164 с.

5. Голубков В. Н. О методике расчета осадки оснований : в книге «Основания, фундаменты и механика грунтов» / В. Н. Голубков // Труды 3-го Всесоюзного совещания. - Киев : Будiвельник, 1971. - С. 205-208.

6. Клепиков С. Н. Анализ совместной работы фундаментной плиты и верхнего строения здания / С. Н. Клепиков, Г. М. Бобрицкий // Труды к 8-му международному конгресу по механике грунтов и фундаментостроению. - Москва : Стройиздат, 1973. - С. 84-96.

7. Корн Г. К. Справочник по математике для научных работников и инженеров. Определения, теоремы, формулы / Г. К. Корн, Т. К. Корн // Под общей ред. Н. Г. Арамановича. - Москва : Наука, 1973. - 831 с.

8. Луга А. А. Осадки свайных фундаментов, работающих в условиях кустового эффекта : в книге «Исследование несущей способности оснований и фундаментов» / А. А. Луга. - Москва : Трансиздат, 1965. - С. 41-51.

9. Моторный А. Н. Напряженно-деформированное состояние однородного массива грунта от нагрузки, передаваемой через оганиченную в плане площадь, приложенную внутри упругого однородного массива грунта / А. Н. Моторный, В. И. Большаков, Н. А. Моторный // Вюник Придшпровсько! державно! академи будiвництва та архиектури. - 2017. - № 3. - С. 22-30.

10. Моторный А. Н. Напряженно-деформированное основание свайных фундаментов на лессовых просадочных при замачивании просадочной толщи снизу-вверх (подтопление территории) / А. Н. Моторный, Н. А. Моторный // Вюник Придшпровсько! державно! академи будiвництва та архиектури. - 2014. - № 2. -С. 20-29.

11. Моторный А. Н. Современные представления несущей способности забивных свай (по результатам погружения и работе свай в грунте) / А. Н. Моторный, Н. А. Моторный // Вюник Придшпровсько! державно! академи будiвництва та архиектури. - 2014. - № 8. - С. 32-42.

12. Наблюдение и исследование зданий и сооружений. Отчет 2023/74 (Гос. регистр. № 70050433). Рук.: А. Г. Битайнис, научн. рук.: Ю. В. Россихин. - Рига : РПИ, 1974. - 100 с.

13. Россихин Ю. В. Осадки строящихся сооружений / Ю. В. Россихин, А. Г. Битайнис // Под общ. ред. А. М. Скудры. - Рига : Зинатые, 1980. - 330 с.

14. Россихин Ю. В. Прогноз развития во времени осадок сооружений в связи с возрастанием нагрузки во времени / Ю. В. Россихин // Известия ВНИИГ. - 1973. - Т. 101. - С. 251-254.

15. Флорин В. А. Основы механики грунтов: в 2 т. Общие зависимости и напряженное состояние оснований сооружений / В. А. Флорин.- Т. 1. - Москва : Стройиздат, 1959. — 357 с.

16. Цытович Н. А. Механика грунтов / Н. А. Цытович. - Москва : Госстройиздат, 1963. - 636 с.

REFERENCES

1. SNiP II-15-74. Normy proyektirovaniya. Osnovaniya zdaniy i sooruzheniy [Design Standards. Foundations of buildings and structures]. Moscow : Stroyizdat, 1975, 64 p. (in Russian).

2. SNiP 2.02.01-83. Osnovaniya zdaniy i sooruzheniy Normy proyektirovaniya [Foundations of buildings and structures

Design standards]. NIIOSP named after N.M. Gersevanov Gosstroy of the USSR. Moscow : Stroyizdat, 1985, 40 p. (in Russian).

3. DBN V.2.1-10-2009. Osnovy ta fundamenty sporud. Osnovni polozhennya proektuvannya [The foundations of this

foundation are equipment. The main position of the project]. Kyiv : Minregionbud of Ukraine, 2009, 157 p. (in Ukrainian).

4. DBN V.2.1-10-2018. Osnovy ta fundamenty sporud. Osnovni polozhennya proektuvannya [The foundations of this

foundation are equipment. The main position of the project]. Kyiv : Minregionbud of Ukraine, 2017, 164 p. (in Ukrainian).

5. Golubkov V.N. O metodike rascheta osadki osnovaniy v knige Osnovaniya, fundamenty i mekhanika gruntov [About

the method of calculating the settlement of bases in the book Foundations, foundations and soil mechanics]. Trudy 3-go Vsesoyuznogo soveshchaniya [Proceedings of the 3rd All-Union Meeting]. Kyiv : Budivelnik, 1971, pp. 205-208. (in Russian).

6. Klepikov S.N. and Bobritskiy G.M. Analiz sovmestnoy raboty fundamentnoy plity i verkhnego stroyeniya zdaniya

[Analysis of the joint work of the foundation slab and the upper structure of the building]. Trudy k 8-mu mezhdunarodnomu kongresu po mekhanike gruntov i fundamentostroyeniyu [Proceedings of the 8th International Congress on Soil Mechanics and Foundation Engineering]. Moscow : Stroyizdat, 1973, pp. 84-96. (in Russian).

7. Korn G.K. and Korn T.K. Spravochnik po matematike dlya nauchnykh rabotnikov i inzhenerov. Opredeleniya, teoremy, formuly [Handbook of mathematics for scientists and engineers. Definitions, theorems, formulas]. Moscow : Nauka, 1973, 831 p. (in Russian).

8. Luga A.A. Osadki svaynykh fundamentov, rabotayushchikh v usloviyakh kustovogo effekta : v knige "Issledovaniye

nesushchey sposobnosti osnovaniy i fundamentov" [Precipitation of pile foundations working under the bush effect : in the book "Study of the bearing capacity of foundations and foundations"]. Moscow : Transizdat, 1965, pp. 41-51. (in Russian).

9. Motorny A.M., Bolshakov V.I. and Motornyy M.A. Napryazhenno-deformirovannoye sostoyaniye odnorodnogo massiva grunta ot nagruzki, peredavayemoy cherez oganichennuyu v plane ploshchad', prilozhennuyu vnutri uprugogo odnorodnogo massiva grunta [Stress-strain state of a homogeneous soil mass from a load transmitted through an area limited in plan applied inside an elastic homogeneous soil mass]. Visnik Pridniprovs'koi derzhavnoi akademii budivnitstva ta arkhitekturi [Bulletin of Prydniprovska State Academy of Civil Engineering and Architecture]. 2017, no. 3, pp. 22-30. (in Russian).

10. Motornyi A.M. and Motornyi M.A. Napryazhenno-deformirovannoye osnovaniye svaynykh fundamentov na lessovykh prosadochnykh pri zamachivanii prosadochnoy tolshchi snizu-vverkh (podtopleniye territorii) [Stressstrain base of pile foundations on loess subsidence when soaking the subsidence from bottom to top (flooding the area)]. Visnik Pridniprovs'koi derzhavnoi akademii budivnitstva ta arkhitekturi [Bulletin of Prydniprovska State Academy of Civil Engineering and Architecture]. 2014, no. 2, pp. 20-29. (in Russian).

11 Motornyi A.M. and Motornyi M.A. Sovremennyye predstavleniya nesushchey sposobnosti zabivnykh svay (po rezul'tatam pogruzheniya i rabote svay v grunte) [Modern ideas of the bearing capacity of driven piles (based on the results of immersion and work of piles in the ground)]. Visnik Pridniprovs'koi derzhavnoi akademii budivnitstva ta arkhitekturi [Bulletin of Prydniprovska State Academy of Civil Engineering and Architecture]. 2014, no. 8, pp. 32-42. (in Russian).

12. Nablyudeniye i issledovaniye zdaniy i sooruzheniy. Otchet 2023/74 (Gos. registr. № 70050433). Ruk. A. G. Bitaynis, nauchn. ruk. Yu. V. Rossikhin [Observation and study of buildings and structures. Report 2023/74 (State registration no. 70050433). Leader: A.G. Bitinis, Academic Supervisor: Yu.V. Rossikhin]. Riga : RPI, 1974, 100 p. (in Russian).

13. Rossikhin Yu.V. and Bitinis A.G. Osadki stroyashchikhsya sooruzheniy [Precipitation of buildings under construction]. Riga : Zinatyie, 1980, 330 p. (in Russian).

14. Rossikhin Yu.V. Prognoz razvitiya vo vremeni osadok sooruzheniy v svyazi s vozrastaniyem nagruzki vo vremeni [Forecast of the development of sediment structures in time due to an increase in load in time]. Izvestia VNIIG, 1973, vol. 101, pp. 251-254. (in Russian).

15. Florin V.A. Osnovy mekhaniki gruntov : v 2 tomah. Obshchiye zavisimosti i napryazhennoye sostoyaniye osnovaniy sooruzheniy [Fundamentals of soil mechanics : in 2 vol. General dependencies and stress state of the foundations of structures]. Moscow : Stroyizdat, 1959, vol. 1, 357 p. (in Russian).

16. Tsytovich N.A. Mekhanika gruntov [Mechanics of soils]. Moscow : Gosstroyizdat, 1963, 636 p. (in Russsian).

nocrynH.na b pega^Hro 13.10.2019 r.