Fondations en zones sismiques, fondations sur pieux. Fondations dans des conditions sismiquesCaractéristiques de la construction de fondations dans des zones sismiques Utilisation de fondations en dalles dans une zone sismique

9.5. SISIMICITÉ ACCRUE DE LA RÉGION

Extrait du journal "Construction Expert", décembre 1998, n°23

"...Des problèmes particulièrement aigus liés à la fiabilité des maisons surviennent lors de la construction dans des zones à activité sismique accrue. Pour la Russie, c'est Extrême Orient et le Caucase du Nord. Pour de nombreux pays de la CEI, les zones sismiques représentent la totalité ou une partie importante de leur territoire.

Il est évidemment impossible de contrôler de manière qualifiée toutes les constructions individuelles. Une autre voie consiste à créer des technologies de construction très attractives qui permettent, dans toutes les conditions, d'assurer une marge de fiabilité élevée des bâtiments en construction avec une vie confortable à l'intérieur... TISE peut être classé comme une telle technologie.... "

Nous nous intéressons à la nature des séismes, à leurs paramètres physiques et au degré d'influence sur les structures.

Les principales causes des tremblements de terre sont les mouvements de blocs et de plaques de la croûte terrestre. Essentiellement, la croûte terrestre est constituée de plaques flottant à la surface d’une sphère de magma liquide. Les phénomènes de marée provoqués par l'attraction de la Lune et du Soleil perturbent ces plaques, provoquant l'accumulation de fortes contraintes le long de leurs lignes de jonction. Atteignant une valeur critique, ces contraintes sont libérées sous forme de tremblements de terre. Si la source du tremblement de terre se trouve sur le continent, de graves destructions se produisent dans et autour de l'épicentre, mais si l'épicentre se trouve dans l'océan, les mouvements de la croûte terrestre provoquent un tsunami. Dans la zone des grandes profondeurs, c'est une vague à peine perceptible. Près du rivage, sa hauteur peut atteindre des dizaines de mètres !

Les vibrations du sol peuvent souvent être causées par des glissements de terrain locaux, des coulées de boue, des ruptures d'origine humaine provoquées par la création de cavités (chantiers miniers, prise d'eau de puits artésiens...).

En Russie, une échelle de 12 points a été adoptée pour évaluer la force d'un tremblement de terre. La principale caractéristique ici est le degré de dommages causés aux bâtiments et aux structures.<ений. Районирование территории России по балльному принципу приводится в строительных нормах (СНиП II -7-81).

Près de 20 % du territoire de notre pays est situé dans des zones sismiquement dangereuses avec une intensité sismique de 6 à 9 points et 50 % est soumis à des tremblements de terre de magnitude 7 à 9.

Compte tenu du fait que la technologie TISE présente un intérêt non seulement pour la Russie, mais également pour les pays de la CEI, nous présentons une carte du zonage de la Russie et des pays voisins situés dans des zones sismiquement actives (Fig. 181).

Riz. 181. Carte du zonage sismique de la Russie et des pays voisins

Sur le territoire de notre pays, on distingue les zones sismiquement dangereuses suivantes : le Caucase, les monts Sayan, l'Altaï, la région du Baïkal, Verkhoyansk, Sakhaline et Primorye, Tchoukotka et les hauts plateaux de Koryak.

La construction dans des zones à risque sismique nécessite l'utilisation de structures de résistance, de rigidité et de stabilité accrues, ce qui entraîne une augmentation du coût de construction dans une zone à 7 points de 5 %, dans une zone à 8 points de 8 % et dans une zone à 9 points. -zone de points de 10%.

Quelques caractéristiques des charges sismiques sur les éléments de construction :

Lors d'un séisme, un bâtiment est exposé à plusieurs types d'ondes : longitudinales, transversales et superficielles ;

La plus grande destruction est causée par les vibrations horizontales de la terre, avec lesquelles les charges destructrices sont de nature inertielle ;

Les périodes les plus caractéristiques des vibrations du sol se situent entre 0,1 et 1,5 seconde ;

Les accélérations maximales sont de 0,05 à 0,4 g, les accélérations les plus élevées se produisant dans des périodes de 0,1 à 0,5 seconde, qui correspondent aux amplitudes de vibration minimales (environ 1 cm) et à la destruction maximale des bâtiments ;

Une longue période d'oscillations correspond à des accélérations minimales et des amplitudes maximales des vibrations du sol ;

La réduction du poids de la structure entraîne une diminution des charges d'inertie ;

Le renforcement vertical des murs du bâtiment est conseillé s'il existe des couches porteuses horizontales sous la forme, par exemple, de planchers en béton armé ;

L'isolation sismique des bâtiments est le moyen le plus prometteur pour augmenter leur résistance sismique.

C'est intéressant

L'idée de l'isolation sismique des bâtiments et des structures est née dans l'Antiquité. Lors de fouilles archéologiques en Asie centrale, des nattes de roseaux ont été découvertes sous les murs des bâtiments de Heck. Des modèles similaires ont été utilisés en Inde. On sait que le tremblement de terre de 1897 dans la région de Shillong a détruit presque tous les bâtiments en pierre, à l'exception de ceux construits sur des amortisseurs sismiques, bien que de conception primitive.

La construction de bâtiments et de structures dans des régions sismiquement actives nécessite des calculs techniques complexes. Les bâtiments parasismiques construits selon des méthodes industrielles font l'objet d'études approfondies et approfondies et de calculs complexes impliquant un grand nombre de spécialistes. Des méthodes aussi coûteuses ne sont pas disponibles pour un promoteur individuel qui décide de construire sa propre maison.

La technologie TISE offre une augmentation de la résistance sismique des bâtiments érigés dans des conditions de construction individuelles dans trois directions à la fois : réduction des charges d'inertie, augmentation de la rigidité et de la résistance des murs, ainsi qu'introduction d'un mécanisme d'isolation sismique.

Le degré élevé de creux des murs permet de réduire considérablement les charges d'inertie sur le bâtiment, et la présence de vides verticaux traversants permet d'introduire des renforts verticaux organiquement intégrés dans la structure des murs eux-mêmes. En utilisant d'autres technologies de construction individuelles, cela est assez difficile à réaliser.

Le mécanisme d'isolation sismique est une fondation en bandes en colonnes construite à l'aide de la technologie TISE.

Une tige en acier au carbone d'un diamètre de 20 mm, qui traverse le grillage, sert de renfort vertical à la colonne de fondation. La tige a une surface lisse recouverte de goudron. En bas il est équipé d'une extrémité encastrée dans le corps de la colonne, et en haut d'une extrémité dépassant du grillage et équipée d'un filetage M20 pour un écrou (brevet RF n° 2221112 de 2002). Le support lui-même est inclus dans le réseau de grillage de 4...6 cm (Fig. 182, a).

Riz. 182. Fondation isolante sismique à tige centrale : A - position neutre du support de fondation ; B - position déviée du support de fondation ; 1 - soutien ; 2 - tige; 3 - extrémité inférieure ; 4 - noix; 5 - grillages ; 6 - cavité avec du sable ; 7 - zone aveugle ; 8 - directions des vibrations du sol

Après bétonnage, trois à quatre cavités de 0,6...0,8 m de profondeur sont réalisées autour de chacun des supports avec le même foret de fondation et remplies soit de sable, soit d'un mélange de sable et d'argile expansée, soit de scories. Dans un sol sableux, de telles cavités ne sont pas nécessaires.

Une fois la construction terminée, les écrous de tige sont serrés avec une clé dynamométrique. Cela crée une charnière « élastique » dans la zone où le pilier rencontre le grillage.

Lors des vibrations horizontales du sol, les piliers s'écartent par rapport à la charnière élastique, la tige est tendue, tandis que le grillage avec le bâtiment reste immobile par inertie (Fig. 182, b). L'élasticité du sol et des tiges ramène les piliers à leur position verticale d'origine. Pendant toute la durée de vie du bâtiment, un accès libre aux unités de tension des renforts de poteaux doit être prévu aussi bien le long du périmètre extérieur de la maison que sous les murs porteurs intérieurs. Une fois les travaux terminés et après des vibrations sismiques importantes, le serrage de tous les écrous est rétabli à l'aide d'une clé dynamométrique (M = 40 - 70 kg/m). Cette version de fondation isolante sismique peut être considérée dans une certaine mesure comme industrielle, car elle comprend des tiges et des écrous, plus faciles à produire en production.

La technologie TISE permet la mise en œuvre de supports d'isolation sismique de manière plus démocratique, accessible aux développeurs ayant des capacités de production limitées. En tant qu'élément élastique de renforcement, deux supports constitués d'une barre de renfort d'un diamètre de 12 mm avec des extrémités pliées sont utilisés (Fig. 183). La partie médiane des branches d'armature, sur une longueur d'environ 1 m, est lubrifiée au goudron ou au bitume (à égale distance des bords) pour éviter l'adhérence de l'armature au béton. Lors des vibrations sismiques du sol, les barres de renfort dans leur partie médiane s'étirent. Avec des déplacements horizontaux du sol de 5 cm, le renfort s'étire de 3...4 mm. Avec une longueur de zone de traction de 1 m, des contraintes de 60...80 kg/mm2 apparaissent dans le renfort, qui se trouve dans la zone de déformations élastiques du matériau de renfort.

Riz. 183. Fondation isolante sismique avec consoles de renforcement : 1 - support ; 2 - support ; 3 - grillages ; 4 - cavité avec du sable

Lors de la construction d'une maison dans des zones sismiquement actives, l'étanchéité n'est pas réalisée au niveau de la liaison entre le grillage et les murs (pour éviter leur déplacement relatif). Grâce à la technologie TISE, l'étanchéité est réalisée à la jonction du grillage avec les piliers de fondation (deux couches de matériau de couverture sur mastic bitumineux).

Lors de la construction de structures adjacentes, de porches, d'éléments de zones aveugles, etc., vous devez constamment veiller à ce que la bande de fondation ne les touche pas avec sa surface latérale. L'écart entre eux doit être d'au moins 4 à 6 cm. Si nécessaire, un tel contact est autorisé (avec le porche, le cadre des extensions de panneaux lumineux, les vérandas) en considérant qu'après destruction par un tremblement de terre, ils seront restaurés.

Ce n'est pas la base, mais...

Lors de la construction dans des zones sismiquement actives, l'utilisation de couvertures en tuiles de béton d'argile ou de sable doit être justifiée.

De nombreuses maisons japonaises construites individuellement et à charpente légère sont recouvertes de tuiles en terre cuite de haute qualité. Dans des conditions de bâtiments japonais denses, ces maisons résistent bien aux typhons. Cependant, lors d'un tremblement de terre, sous le poids du toit de tuiles, la maison s'effondre, ensevelissant les habitants sous son poids excessif.

Actuellement, de nombreux matériaux de toiture « légers » imitant fidèlement la tuile sont apparus sur le marché de la construction. Une toiture légère signifie des charges d'inertie minimales pour relier le toit aux murs et empêcher le toit de s'effondrer en raison de son poids excessif.

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De faibles fluctuations de 1 à 2 points ne pourront pas détruire ou endommager des bâtiments ou des structures. Mais ils sont également dangereux, car ils peuvent affecter l’état local du sol : la détonation peut provoquer des déplacements ou des affaissements, des gonflements qui, à leur tour, entraîneront l’effondrement de pentes et de ravins, des glissements de terrain, des coulées de boue et des avalanches.

Le plus souvent, le mouvement du sol sur les pentes se produit progressivement, c'est-à-dire sous la couche supérieure du sol, maintenue par les racines de la végétation. Les couches de sol faibles peuvent soit

s'installent sur les inférieurs, ou s'élèvent, formant ainsi des ruptures, des glissements de terrain, les fondations des bâtiments et des structures s'affaissent et la base des bâtiments se déforme.

processus tectoniques. Ces éclats et impacts se propagent à partir du point de cisaillement, d’afflux et de fracture sur de vastes espaces sous la forme d’échos et de rayures de détonation.

Les glissements de terrain locaux, les coulées de boue, l'érosion des ravins, les ravins, les pentes abruptes et douces des collines et les berges des réservoirs - rivières, lacs et même étangs ruraux peuvent souvent être à l'origine des vibrations du sol. De plus, les couches supérieures de la terre peuvent être si mobiles qu’elles déplacent les clôtures, les arbres et même les bâtiments de haut en bas. De nombreuses argiles se comportent de manière défavorable : soit elles se dessèchent, soit elles gonflent, ce qui donne l'impression que les couches supérieures de la terre respirent, s'enfoncent le long de la pente, puis remontent... De telles secousses sont les plus détruites par les maisons à un étage en bois et en pierre. Bien entendu, tous les bâtiments sont fortement touchés par un tremblement de terre.

Par exemple, dans le cas de sols très fragiles, il peut être avantageux d’installer une fondation continue en béton armé sur une fondation sur pieux. Il convient de noter que les fondations sur pieux sont l’un des types les plus fiables pour les zones sujettes aux tremblements de terre, car elles relient le bâtiment à des couches de sol plus denses et plus profondes.

Dans le cas de terrains durs très profonds, le bâtiment peut s'appuyer sur des fondations solides. fondation en béton armé, dans ce cas il faut abaisser la base de ce dernier pour que la charge du bâtiment soit égale à la pression des parties adjacentes du sol, afin d'éviter de le déplacer et de l'écraser sous le bâtiment lors d'un tremblement de terre .

Maisons en bois résistent relativement bien aux tremblements de terre, en particulier ceux à un étage et même aux combles. Leur destruction est insignifiante, car ces maisons sont plus flexibles et plus légères que celles en pierre, et en cas de chocs et de mouvements de sol trop importants, des fractures se produisent dans les canalisations principales et les poêles, les cheminées et les maisons chauffées. Les bâtiments en pierre souffrent énormément des tremblements de terre.

de manière significative : les squelettes des murs sont détruits dans le sens des vagues. Et si dans de tels murs d'une structure donnée, il n'y a pas de connexions de connexion - des ancrages, c'est-à-dire des connexions métalliques - la destruction sera grande. Par conséquent, seuls les bâtiments en pierre dont les murs sont renforcés par des attaches métalliques peuvent bien résister à la pression ondulatoire des éléments.

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Fondations sous influences sismiques - Fondations

Fondations soumises à des impacts sismiques Fondations soumises à des impacts sismiques

Les phénomènes sismiques ou tremblements de terre sont les mouvements oscillatoires de la croûte terrestre résultant de la manifestation des forces internes de la Terre. Les tremblements de terre provoquent des vibrations des bâtiments et des structures et l'apparition de forces d'inertie. Les oscillations et les forces d'inertie sont appelées impacts sismiques.

La conséquence des impacts sismiques est la déformation et le mouvement des structures individuelles, ainsi que la destruction partielle ou totale des bâtiments. Les impacts sismiques sont pris en compte à 7...9 points. Avec 10 points, la construction est autorisée dans des cas exceptionnels avec justification particulière.

Le score de sismicité pour un type de bâtiment donné est établi en fonction de la zone de construction, en tenant compte du microzonage supplémentaire effectué en fonction des conditions techniques et géologiques spécifiques du chantier de construction.

Les calculs des structures de fondation et de leurs fondations sont effectués pour la combinaison principale et spéciale de charges, et cette dernière inclut nécessairement la charge sismique. La charge sismique calculée est obtenue à la suite du calcul dynamique des vibrations de l'ensemble du bâtiment et est appliquée aux points où se trouvent les masses des éléments structurels.

Lors du calcul dynamique, la masse des éléments individuels du bâtiment, la sismicité de la zone, les formes de vibrations naturelles, les caractéristiques vibratoires de la structure, le type de conditions du sol, la solution de conception de la structure et la nature de les dommages et défauts admis sont pris en compte. Après réception des charges sismiques, basé sur le principe d’Alembert, un calcul statique des structures du bâtiment est effectué sous l’hypothèse de l’action combinée des charges sismiques et statiques.

Lors de la conception et de la construction dans des zones sismiques, la profondeur des fondations dans les sols des catégories I et II est prescrite comme pour les zones non sismiques, mais pas inférieure à 1 m ; Les sols de catégorie III nécessitent une amélioration artificielle préalable.

Il est recommandé de poser les fondations des bâtiments et de leurs compartiments individuels au même niveau pour éviter les changements dans la fréquence des vibrations naturelles. Dans les immeubles de grande hauteur, la profondeur doit être augmentée en installant des sous-sols supplémentaires.

Lors du passage des ondes sismiques, la surface du sol peut subir des tensions et des compressions dans différentes directions, ce qui peut provoquer un mouvement des fondations les unes par rapport aux autres. Par conséquent, pour empêcher le mouvement et la stabilité des fondations, il est recommandé de construire des fondations en dalles solides. ou des fondations continues à partir de bandes transversales (Fig. 14.3, a), disposées en version préfabriquée ou monolithique. Pour renforcer les fondations préfabriquées, un treillis d'armature est posé sur le dessus du coussin et les blocs sont liés aux coins et aux intersections, et avec une sismicité de 9 points, toutes les jonctions des murs du sous-sol sont renforcées. Les fondations des bâtiments à ossature peuvent être installées sur des fondations distinctes, reliées entre elles par des inserts en béton armé (Fig. 14.3, b).

Lors de l'utilisation de fondations sur pieux, il est nécessaire d'encastrer rigidement les pieux dans un grillage continu pour absorber les forces horizontales apparaissant lors des tremblements de terre, et il faut s'efforcer de soutenir les extrémités inférieures des pieux sur des sols denses. L'influence des impacts sismiques sur le fonctionnement des fondations sur pieux est prise en compte à l'aide de facteurs de réduction des conditions d'exploitation lors du calcul de la capacité portante de la fondation le long de la surface latérale et sous la pointe du pieu.

Riz. 14.3. Schémas de fondations en zones sismiques

Les bases les plus défavorables sont les sables saturés d'eau, qui peuvent se liquéfier dans des conditions sismiques et conduire à l'effondrement des bâtiments. Ils ne doivent donc être utilisés comme bases qu'après compactage préalable par vibration, tas de sable ou toute autre méthode.

La conception et la construction de fondations prenant en compte les impacts sismiques garantissent la sécurité de l'ouvrage, à condition que la partie aérienne du bâtiment soit construite en tenant compte de ces impacts.

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Le modèle d'utilité concerne la construction, c'est-à-dire les fondations érigées en zone sismique. La fondation parasismique contient des supports supérieurs et une dalle inférieure, entre lesquels se trouvent les éléments roulants. Les supports supérieurs sont réalisés sous forme de colonnes à section ronde dont chacune est placée à l'intérieur d'un bouchon annulaire. Les limiteurs sont fixés sur la plaque inférieure et remplis d'éléments à rouleaux en forme de billes d'acier. Au moins trois éléments élastiques sont répartis uniformément sur la circonférence entre chaque colonne et le limiteur correspondant. Le modèle d'utilité permet de simplifier la conception et d'augmenter la mobilité de la fondation. 2 salaire f-ly, 2 malades.

Le modèle d'utilité concerne la construction, c'est-à-dire les fondations érigées en zone sismique.

On connaît une fondation parasismique, contenant des supports supérieurs et une plaque inférieure équipée d'éléments élastiques, entre lesquels sont situés des éléments à rouleaux (voir brevet SU 1794999, classe E02D 27/34, publié le 15/02/1993). Les inconvénients des fondations connues sont la complexité et la fiabilité insuffisante de la structure.

Le but du modèle d’utilité est d’éliminer ces inconvénients. Le résultat technique est de simplifier la conception et d'augmenter la mobilité de la fondation. Le problème est résolu et le résultat technique est obtenu grâce au fait que la fondation parasismique contient des supports supérieurs et une plaque inférieure équipée d'éléments élastiques, entre lesquels se trouvent des éléments à rouleaux, les supports supérieurs sont réalisés sous forme de colonnes avec une section circulaire dont chacun est placé à l'intérieur d'un limiteur annulaire fixé sur la plaque de fond et rempli d'éléments à rouleaux en forme de billes d'acier, avec au moins trois éléments élastiques répartis uniformément sur la circonférence entre chaque colonne et le limiteur correspondant. Il est conseillé de munir la surface inférieure des supports supérieurs et la surface supérieure de la plaque inférieure à l'intérieur des limiteurs de plaques d'acier. Le diamètre des billes d'acier est de préférence de 2 à 3 mm.

La figure 1 représente un élément de la fondation proposée, vue latérale ;

La figure 2 est une vue de dessus.

La fondation parasismique contient une dalle inférieure 1 et des supports supérieurs situés dessus sous la forme de colonnes 2 de section circulaire, sur lesquelles le bâtiment est installé. Sur la plaque inférieure, des butées annulaires 3 sont fixées, à l'intérieur desquelles des billes d'acier 5 d'un diamètre de 2-3 mm sont situées sur une plaque d'acier 4 de manière à assurer leur roulement sans entrave à l'intérieur de la butée 3. Colonnes 2, les dont la partie inférieure est également équipée d'une plaque d'acier 6, sont situés dans les espaces centraux à l'intérieur des limiteurs 3 et ont la capacité de se déplacer à l'intérieur de ceux-ci, en roulant sur les billes 5. Entre chaque colonne 2 et le limiteur correspondant, au moins trois les éléments élastiques 7, par exemple des ressorts, sont répartis uniformément sur la circonférence.

La forme ronde des colonnes 2 et des butées 3 permet de ménager le jeu nécessaire au mouvement, le même dans toutes les directions, ce qui élimine la possibilité d'impacts sur les éléments d'angle (comme dans le prototype). Le retour des colonnes 2 à leur position d'origine peut être assuré par trois éléments élastiques, cependant, il est possible d'en installer un plus grand nombre (la Fig. 2 montre une option avec l'installation de quatre éléments 7). Les plaques et billes d'acier ont une résistance élevée, ce qui minimise le coefficient de frottement de roulement à faible coût. Le diamètre des boules est suffisant de 2 à 3 mm pour une installation sur les fondations d'un immeuble résidentiel moyen.

Lorsqu'une activité sismique se produit, les colonnes 2 roulent dans les dispositifs de retenue 3, réduisant ainsi la charge mécanique sur le bâtiment. Puisque chaque colonne se déplace indépendamment dans son propre limiteur, la structure entière répond plus facilement aux influences extérieures et revient plus facilement à sa position d'origine. Dans ce cas, des éléments élastiques (ressorts) moins puissants peuvent être utilisés. De plus, la destruction d'une paire d'éléments 2-3 n'affecte pas le fonctionnement de l'ensemble de la structure.

Si la charge sur la colonne 2 est de 1 000 tonnes (les bâtiments et structures modernes pèsent des dizaines de milliers de tonnes), alors en raison du faible coefficient de frottement, pour ramener la colonne au centre pendant le cisaillement, une force de seulement 1 tonne est nécessaire. La fondation proposée permet de protéger aussi bien les bâtiments résidentiels que les ponts, stades, centrales nucléaires, etc. des tremblements de terre mesurant jusqu'à 9-10 sur l'échelle de Richter.

1. Fondation parasismique contenant des supports supérieurs et une plaque inférieure équipée d'éléments élastiques, entre lesquels sont situés des éléments à rouleaux, caractérisée en ce que les supports supérieurs sont réalisés sous forme de colonnes à section circulaire dont chacune est placé à l'intérieur d'un limiteur annulaire fixé sur le plateau inférieur et rempli d'éléments à rouleaux en forme de billes d'acier, avec au moins trois éléments élastiques répartis uniformément sur la circonférence entre chaque colonne et le limiteur correspondant.

2. Fondation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la surface inférieure des supports supérieurs et la surface supérieure de la plaque inférieure à l'intérieur des limiteurs sont équipées de plaques d'acier.

3. Fondation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le diamètre des billes d'acier est de 2 à 3 mm.

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Le plus dangereux pour les fondations, ce sont les mouvements profonds et les secousses sismiques des couches inférieures du sol, leurs failles tictaniques, qui peuvent être rares, mais leur présence n'a pas été annulée. Par exemple, un tel danger existe même dans la région de Moscou et dans d’autres régions de la zone non-terre noire de Russie. Bien entendu, dans la zone de Terre non noire, il n'y a pas de tremblements de terre aussi violents que ceux qui se produisent dans les régions du sud, de l'est et de l'ouest du pays. Mais dans la région de Moscou, il peut y avoir un écho de tremblements de terre de 2 à 4 points. Ces vibrations sont peu fréquentes et, dans de nombreux cas, elles ne sont pas locales, mais l'écho lointain d'un tremblement de terre plus puissant. Par exemple, un fort tremblement de terre dans les années 70 en Roumanie a eu un écho jusqu'à Moscou avec une force de 1 à 2 points.

De telles vibrations faibles ne pourront pas détruire ou endommager des bâtiments ou des structures. Mais ils sont également dangereux, car ils peuvent affecter l’état local du sol : la détonation peut provoquer des déplacements ou des affaissements, des gonflements qui, à leur tour, entraîneront l’effondrement de pentes et de ravins, des glissements de terrain, des coulées de boue et des avalanches. Le plus souvent, le mouvement du sol sur les pentes se produit progressivement, c'est-à-dire sous la couche supérieure du sol, maintenue par les racines de la végétation. Mais si une force considérable est nécessaire pour déchirer le gazon, alors pour briser les racines des arbres, il faudra une force mesurée en tonnes. Cela se produit facilement et rapidement, même s'il s'agit d'un écho de la détonation d'un tremblement de terre loin de ces lieux. Dans ce cas, les couches de sol faibles peuvent soit se déposer sur les couches inférieures, soit s'élever, formant des ruptures, des glissements de terrain, les fondations des bâtiments et des structures se tassent et les fondations des bâtiments se déforment.

Une telle exposition souterraine est particulièrement dangereuse pour les bâtiments à un étage situés dans zones rurales, où les chocs ont une direction multidirectionnelle : haut-bas, gauche-droite, va-et-vient, décalage de vis. En règle générale, l'état limite des bâtiments est divisé en deux groupes : le premier - par perte de capacité portante ou par inaptitude totale à l'utilisation, où des dommages aux structures individuelles peuvent survenir (par exemple, les structures de toiture et de clôture à ossature, les structures verticales liaisons le long des colonnes, poteaux de clôture, etc.) et leurs déplacements résiduels qui ne menacent pas la sécurité des personnes ni celle des matériels de valeur ; le deuxième groupe est basé sur l'inaptitude au fonctionnement normal, où, en principe, la conception des bâtiments prenant en compte les impacts sismiques est réalisée pour des charges statiques conditionnelles déterminées à partir de graphiques du coefficient dynamique spectral.

Tous les bâtiments conçus pour les zones sismiques sont calculés pour les impacts statiques conditionnels, ainsi que pour la sélection des impacts sismiques de conception, qui sont déterminés en tenant compte de la nature du régime sismique dans la zone de construction, ainsi que du zonage détaillé et microsismique. Ce calcul est complémentaire et est recommandé pour les bâtiments et structures particulièrement critiques avec des portées structurelles supérieures à 36 m.

Les caractéristiques du calcul des bâtiments avec des revêtements constitués de structures structurelles sont dues à des portées relativement grandes et à une disposition clairsemée des supports. Par exemple, la composante verticale de l'impact sismique doit être prise en compte lors du calcul des structures structurelles (y compris leurs sections horizontales de plancher), des sections de chapiteau de colonnes, des points de jonction des structures structurelles avec des structures porteuses verticales et des colonnes en porte-à-faux de grues. De plus, des calculs sont effectués sur les structures structurelles du revêtement lorsqu'elles sont pliées hors de leur plan pour les charges sismiques verticales, les structures porteuses verticales (colonnes) pour les charges horizontales dans le plan du revêtement, les jonctions des structures structurelles avec les colonnes pour le combiné effet des conditions liées aux charges sismiques horizontales et verticales, etc. d.

Comme on le sait, l'idée de telles structures est associée à la courbe spectrale acceptée dans les normes, qui est la loi des vibrations sismiques du sol, caractérisant l'évolution des déplacements maximaux (oscillateur linéaire) en fonction de la période de vibration. Selon cette courbe spectrale, l'augmentation de la période de vibration des structures permet de réduire significativement la pression des forces d'inertie sismiques sur le bâtiment. Par conséquent, les phénomènes naturels tels que les avalanches, les coulées de boue, les glissements de terrain et les tremblements de terre nécessitent de la part des concepteurs, des architectes et des ingénieurs civils le plus grand soin et le respect le plus scrupuleux des codes et réglementations du bâtiment, en particulier SNiP II-7 « Construction en zones sismiques ».

Un tremblement de terre, comme on le sait, se caractérise par de courtes secousses, calculées en une fraction de seconde, quelques secondes. Mais ce temps est suffisant pour détruire tous les bâtiments et structures faiblement fortifiés qui n'ont pas de résistance ni de flexibilité particulières. La cause réelle des tremblements de terre est due au mouvement de blocs de la croûte terrestre, étroitement liés aux processus tectoniques. Ces salves-impacts se propagent à partir du point de déplacement, d'afflux, de fracture sur de vastes espaces sous forme d'échos et de rayures de détonation.

Par conséquent, la possibilité d'écho d'un tel tremblement de terre dans des zones faiblement sismiques ne peut être exclue, ce qui pourrait nuire à la sécurité des bâtiments et des structures érigés avec des marges minimales de stabilité et de résistance de l'isolation sismique ou de la protection sismique. En figue. La figure 19 montre le système de protection sismique le plus simple pour un bâtiment de faible hauteur utilisé dans la construction. De plus, les structures métalliques des racks, des colonnes et des tuyaux sont souvent utilisées pour augmenter les charges de réponse.

En principe, personne n'est à l'abri des vibrations soudaines, faibles et fortes, de la surface de la Terre lors des tremblements de terre. Des fluctuations dans les couches supérieures du sol peuvent également résulter d'effondrements de ses couches plus profondes, où se trouvent souvent des conteneurs, des cavités, c'est-à-dire des vides naturels : anciennes lentilles d'eaux souterraines, déplacement de couches de terre et mouvements naturels similaires. Les glissements de terrain locaux, les coulées de boue, l'érosion des ravins, des ravins, des pentes abruptes et douces des collines et des berges des réservoirs - rivières, lacs et même étangs ruraux peuvent souvent être à l'origine des vibrations du sol. De plus, les couches supérieures de la terre peuvent être si mobiles qu’elles déplacent les clôtures, les arbres et même les bâtiments de haut en bas. De nombreuses argiles se comportent aux intempéries : soit elles s'assèchent, soit elles gonflent, donnant l'impression que les couches supérieures de la terre respirent, s'affaissant le long de la pente, puis remontant. De tels chocs sont les plus détruits par les maisons à un étage en bois et en pierre. Bien entendu, tous les bâtiments sont fortement touchés par un tremblement de terre.

Lors de l'analyse de ces influences et de leurs conséquences, la direction principale a été développée - la direction des vibrations apparaissant soudainement, et leur destruction existante dans divers schémas structurels des maisons a été prise en compte. Par exemple, comme pour les maisons en bois, les bâtiments légers à colombages dans lesquels des planches bord à bord sont utilisées au lieu de poutres de plafond sont les mieux à même de résister à de telles vibrations.

Parmi les zones les plus souvent soumises à de forts tremblements de terre, on trouve actuellement la Transcaucasie - les montagnes environnantes, Akhalkalak et Shamakhi, la région transcaspienne - Belovodsk, Krasnovodsk et le Turkestan avec la région de Fergana, puis Semirechye et Transbaïkalie. Mais ces zones dangereuses peuvent s’étendre à tout moment et de nouvelles peuvent également apparaître. Ainsi, tous les architectes et constructeurs ne doivent pas espérer la stabilité constante des fondations des bâtiments et des structures. Chaque structure architecturale et son volume doivent avoir une fondation solide, qui doit en toutes circonstances contenir des facteurs de réserve dans les structures de fondation et de mur pour les mouvements brusques de terre, les déplacements, les coupes, les déplacements et les déplacements.

Au fil du temps, parmi les nombreuses destructions sismiques de bâtiments et de structures, des structures de bâtiment et des matériaux de construction ont été sélectionnés qui, à un degré ou à un autre, résistent ou résistent à une telle destruction. Autrement dit, au fil du temps, des méthodes pratiques ont été développées pour lutter contre les tremblements de terre là où ils se produisent le plus souvent. A la fin du XXe siècle, ces observations et études ont été utilisées lors de la construction en Ouzbékistan, notamment dans la région de Tachkent, lors de la construction des ouvrages d'art des gares.

Par mesure de précaution, des murs transversaux, des contreforts et des croisillons en fer ont par exemple été installés. Il a également été remarqué que les bâtiments à ossature de pierre de fer, malgré leur emplacement dans la zone la plus détruite, avec une hauteur allant jusqu'à 20 étages, ont très peu souffert des tremblements de terre et sont restés debout, sans même quitter le fil à plomb. Cela s'explique par la structure rationnelle de leurs bases et fondations, ainsi que par la rigidité de leur squelette lui-même. Les fondations sont donc la partie du bâtiment qui perçoit directement les vibrations du sol et les transmet à l’ensemble de la masse du bâtiment.

Étant donné que la couche superficielle de tout sol tremble beaucoup plus fort que les couches situées un peu plus profondément, il est souhaitable d'approfondir la fondation autant que possible et de l'isoler de la couche superficielle du sol au moyen de murs de soutènement qui n'y sont pas reliés. . Par exemple, dans le cas de sols très fragiles, il peut être avantageux d’installer une fondation continue en béton armé sur une fondation sur pieux. Il convient de noter que les fondations sur pieux sont l’un des types les plus fiables pour les zones sujettes aux tremblements de terre, car elles relient le bâtiment à des couches de sol plus denses et plus profondes.

Ainsi, lors de la construction de bâtiments à ossature lourde, un sous-sol solide doit être obtenu en utilisant l'une des méthodes habituelles, à savoir des pieux, des piliers, des dolines ou des caissons, tandis que les supports individuels doivent être solidement reliés les uns aux autres.

Il en va de même pour les structures squelettiques des immeubles de faible hauteur, tant en ville que dans les zones rurales. De telles fondations offrent une garantie non seulement en cas d'événements sismiques, de glissements de terrain, de coulées de boue, mais également en cas de crues et d'inondations printanières et pluvieuses. Ils sauront résister à la pression des éléments. Bien sûr, après la pression des éléments, les fondations sont soumises à des réparations appropriées, mais on y consacre moins d'argent et de temps qu'à restaurer une maison effondrée.

Dans le cas de sols solides très profonds, le bâtiment peut reposer sur une fondation solide en béton armé, et il est nécessaire d'abaisser la base de cette dernière pour que la charge du bâtiment soit égale à la pression des parties adjacentes du sol, afin d'éviter de le déplacer et de l'écraser sous le bâtiment lors d'un tremblement de terre.

Lorsque la fondation se déplace rapidement au premier instant d'un séisme, la partie inférieure du bâtiment participe à ce mouvement, tandis que la partie supérieure, du fait de son inertie, reste en place. Dans ce cas, des forces de cisaillement apparaissent dans la charpente du bâtiment, ayant un maximum au niveau des fondations, et des forces de flexion, atteignant un maximum au point de repos.

Ainsi, au premier instant d'un séisme, le bâtiment peut être considéré comme une poutre élastique fixée près de son sommet. Mais dès l'instant suivant, c'est-à-dire lorsque le bâtiment absorbe l'impact du tremblement de terre avec toute sa masse, il commence à osciller, comme un bloc fixé tout en bas, et, par conséquent, les forces apparaissant dans sa charpente seront similaires aux forces du vent ordinaires, augmentant du haut vers le bas du bâtiment.

Les maisons en bois résistent relativement bien aux tremblements de terre, en particulier celles à un étage et même celles mansardées. Leur destruction est insignifiante, car ces maisons sont plus flexibles et plus légères que celles en pierre, et en cas de chocs et de mouvements de sol trop importants, des fractures se produisent dans les canalisations principales et les poêles, les cheminées et les maisons chauffées. Les bâtiments en pierre souffrent assez considérablement d'un tremblement de terre : les squelettes des murs sont détruits dans le sens des vagues. Et si dans de tels murs d'une structure donnée, il n'y a pas de connexions de connexion - des ancrages, c'est-à-dire des connexions métalliques - la destruction sera grande. Par conséquent, seuls les bâtiments en pierre dont les murs sont renforcés par des attaches métalliques peuvent bien résister à la pression ondulatoire des éléments.

Dans les zones où il existe une menace constante de sismicité, seules sont construites des maisons dont les murs sont renforcés par des ancrages métalliques, c'est-à-dire du béton armé. Dans les zones sismiques, ainsi que dans les zones inondées et inondées, vous ne pouvez pas construire de maisons en adobe, en adobe, avec du mastic mural en vrac, etc. Bien entendu, les maisons les plus récentes sont bon marché et sont construites à partir de matériaux de construction locaux : sable, argile, bois, poteaux et broussailles. Mais il est conseillé dans ces zones d'ériger des bâtiments tout aussi bon marché en bois - rondins, panneaux, panneaux à ossature ou colombages (avec une charpente en bois dépassant sur les plans extérieurs des murs de la maison).

Lors du choix de l'emplacement des zones peuplées (villages, villes, chalets d'été, etc.) et lors de leur planification, notamment dans les zones sismiques, une analyse complète de la zone doit être réalisée : la nature des séismes survenus, la structure géologique de la zone. L'endroit le plus approprié serait un endroit avec un sol solide. C’est le type de sol que l’on trouve généralement à des altitudes plus élevées. L'effet des chocs sismiques est considérablement atténué par le substrat rocheux massif, ainsi que par les sédiments meubles d'une épaisseur d'au moins 30. Il est nécessaire de surveiller les éventuelles inondations et déversements de pluie afin que la zone peuplée ne tombe pas dans la zone inondable. Si les bâtiments tombent dans la zone d'inondation prévue d'une rivière, d'un lac, etc., les maisons doivent alors être placées sur de hauts sous-sols, piliers et pilotis en pierre.

L'une des méthodes disponibles pour un promoteur individuel pour protéger sa maison des effets sismiques d'une onde souterraine semblable à une onde consiste à recouvrir le périmètre de la maison de l'extérieur. Ce contour est une tranchée trapézoïdale réalisée dans la zone aveugle jusqu'à 70-80 cm de large (semblable à un drainage fermé). Une telle structure (galerie) entourant les fondations de la maison reflète les ondes sismiques de surface, ainsi que les influences mécaniques de l'extérieur. De plus, il est conseillé de réaliser un plafond à caissons dans la maison et de renforcer les murs à l'aide d'une charpente interne.

Dans les cas où une zone plane d'un côté présente une ligne de bord d'une pente, d'un ravin ou d'un ravin, la dalle de fondation est installée sur pieux à ses coins. Si la dalle est de plan rectangulaire et que sa longueur dépasse sa largeur, compte tenu des charges exercées sur elle (poids volumétrique de la maison) et d'autres forces émergentes, telles que le cisaillement, deux ou trois pieux de support supplémentaires sont placés le long des bords de la dalle.

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Caractéristiques de la conception et du calcul des fondations en zones sismiques

Les bases et fondations des ponts dans les zones sismiques sont conçues sur la base des instructions du SNiP II-7-81, du SNiP 2.02.03-85 et du SNiP P-18-76. La plus grande force probable d'un tremblement de terre dans la zone ou sur les lieux de construction de tout bâtiment et structure, y compris les ponts, exprimée en points, est prise selon les cartes de zonage sismique du territoire de l'URSS données dans le SNiP II-7-81. ou la liste des principales agglomérations de l'URSS situées dans des zones sismiques. La sismicité indiquée sur les cartes se réfère à des zones plates avec des conditions géologiques moyennes, caractérisées par la présence d'une grande épaisseur de limons légèrement humides en surface et d'un niveau bas (à plus de 10 m de la surface naturelle du sol). eaux souterraines.

Après avoir déterminé la sismicité de la zone de construction à l'aide de cartes de zonage sismique ou d'une liste d'habitations, la sismicité spécifiée du chantier de construction est déterminée sur la base de cartes de microzonage sismique ou sur la base de matériaux provenant d'études techniques et géologiques générales. La sismicité d’un chantier de construction de pont est généralement supposée uniforme sur toute sa longueur. Cependant, dans certains cas, les conditions géotechniques du site peuvent varier considérablement sur la longueur de la structure. Par exemple, les conditions dans le lit du fleuve diffèrent de celles dans les plaines inondables. Dans de tels cas, la structure doit être conçue en tenant compte des effets sismiques plus importants.

La sismicité acceptée d'un chantier de construction caractérise la force maximale d'un éventuel séisme à l'intérieur de ses limites, quels que soient la destination et le degré de responsabilité de l'ouvrage. Cependant, dans des conditions de même sismicité, il est économiquement injustifié de concevoir différents bâtiments et structures pour des séismes de même force. Évidemment, le degré de garantie de la sécurité des bâtiments et des structures doit dépendre de leur destination, de leur capital, de leur durée de fonctionnement fiable, du danger des conséquences de destruction et du montant des pertes qui en résultent. Pour pouvoir prendre en compte ces exigences, les normes actuelles ont introduit la notion de sismicité de conception d'un ouvrage, ou, en abrégé, de sismicité de conception.

Étant donné que l'emplacement des ponts est prédéterminé par les intersections du tracé routier avec des cours d'eau, des ravins et d'autres routes et ne peut être modifié de manière significative, la possibilité de choisir des conditions géologiques plus favorables pour la construction de ponts est pratiquement éliminée et la résistance sismique nécessaire La construction des ponts et, en premier lieu, des supports doit être assurée par une sélection correcte des bases, des fondations et de la partie située au-dessus des fondations des supports, ainsi que par la disposition et la conception du pont dans son ensemble.

Pour assurer la résistance sismique des fondations, le choix correct de la couche de sol porteuse est d'une importance primordiale. Les meilleurs sols de la couche portante sont considérés comme des sols rocheux, grossiers et sableux, des argiles dures et semi-dures, ainsi que tous les sols de pergélisol utilisés selon le principe I. Ces sols changent peu dans les indicateurs de leurs propriétés mécaniques sous influence sismique à la fois en l'absence d'eau et dans sa disponibilité.

Les sables saturés d'eau, meubles et de densité moyenne, sous l'influence combinée des charges d'une structure et d'un tremblement de terre, sont facilement compactés en raison de la transition de leurs particules d'un équilibre instable à un équilibre plus stable. Dans le même temps, et également en raison d’une diminution du frottement entre les particules, celles-ci se rapprochent, chassant l’eau des pores. L'eau expulsée des pores a tendance à aller dans la direction de moindre résistance, entraînant avec elle les particules de sol, entraînant la liquéfaction des sables, et parfois leur écoulement avec perte de stabilité du socle. La liquéfaction soudaine des sables saturés d’eau est extrêmement rare. Cependant, il existe des cas connus qui ont conduit à la destruction complète de ponts, de bâtiments et de structures.

Les remblais de sable inondés s'effondrent lorsqu'une liquéfaction soudaine du sol se produit, par exemple sous l'influence des secousses d'un train qui passe, d'un dynamitage à proximité ou d'autres raisons similaires.

Les sables rejetés sous l'eau ou les sols en vrac sont particulièrement défavorables aux fondations en raison de leur grande porosité.

Une augmentation de la densité du sable sous influence sismique conduit à des tassements importants de la base de fondation non prévus dans les conceptions de ponts, et parfois à l'apparition de forces de frottement négatives sur la surface latérale des fondations, créant une charge supplémentaire sur la fondation qui n’est pas pris en compte dans les calculs.

Les sols argileux sous influence sismique sont beaucoup moins compactés que les sols sableux, car l'extraction de l'eau des pores entre les particules d'argile se produit plus lentement que dans le sable.

Avec une augmentation de la taille de la section transversale des pieux, il devient plus difficile d'enfoncer (introduire) leur fond dans la couche portante, surtout s'il s'agit de sables de densité moyenne saturés d'eau ou de sols argileux très plastiques, par conséquent, à conditions égales, pour les fondations sur de tels sols, les coques ou piliers à structure élargie sont préférables en cinquième ou sans.

Sous l'influence de la force sismique, le sol se détache (écaillage) de la surface latérale des fondations ou des éléments jusqu'à une certaine profondeur de la surface du sol, et plus ils sont grands, moins leur flexibilité et plus la sismicité est élevée. Du fait du décollement du sol au sein de la partie supérieure des éléments ou fondations, les forces de frottement du sol sur leur surface latérale sont éliminées.

Avec l'augmentation de la profondeur, la densité naturelle du sol augmente et les forces d'influence sismique s'atténuent considérablement. Par conséquent, avec l'augmentation de la profondeur des fondations, toutes choses égales par ailleurs, leur résistance sismique augmente.

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Pieu résistant aux tremblements de terre

L'invention concerne le domaine de la construction, en particulier les dispositifs utilisés pour renforcer les fondations de bâtiments et de structures et empêcher leur destruction dans des zones sismiquement défavorables. Le pieu parasismique comprend une structure en béton armé. Il a une base en forme de cône avec une coque en tôle d'acier galvanisée, placée dans un cylindre en sable-béton armé avec une extrémité en forme de cône, au fond duquel du sable granitique est versé en une couche d'environ un mètre. L'espace entre le pieu en béton armé et les parties latérales de la coque conique est rempli de sable à la hauteur d'un cylindre creux. Le résultat technique consiste à assurer la fiabilité de la fondation, à assurer le renforcement de la fondation, à éviter la destruction du bâtiment lors de vibrations importantes de la terre en cas de séisme. conditions dangereuses, réduisant la consommation de matière. 1 malade.

La présente invention concerne le domaine de la construction, en particulier les dispositifs utilisés pour renforcer les fondations des bâtiments et des structures, pour empêcher leur destruction, dans des zones sismiquement défavorables.

On connaît un pieu foré, constitué de béton et de métal, qui est installé dans un puits obtenu par forage à une profondeur considérable, jusqu'au socle rocheux.

L'inconvénient d'un tel pieu est sa petite surface d'appui, de sorte qu'il ne constitue pas un renforcement fiable du bâtiment en cas de tremblement de terre, car lors du déplacement à la base des bâtiments, des réactions se produisent qui peuvent à la fois détruire le pieu et l'arracher. du socle.

De plus, ce type de pieux nécessite des coûts particuliers, car leur production utilise une quantité importante de béton et de métal.

On connaît un pieu flottant, qui est une structure en forme de charpente en forme de poutre à l'aide de cales métalliques qui ne sont pas fixées à une certaine profondeur, mais sont comme un « support flottant » du bâtiment, qui supporte la charge. , maintient la fondation, empêchant sa destruction.

La production et l'installation de cette conception sont une procédure coûteuse et difficile à installer ; une quantité importante de métal est nécessaire pour la fabrication armature en métal sous forme de cales.

Lors de secousses, l'utilisation de pieux flottants n'exclut pas la possibilité de leur « retrait », puisque de telles structures ne sont directement fixées nulle part. Par conséquent, en raison de leur forme et de leurs caractéristiques, ces installations ne peuvent pas être un moyen fiable de renforcer les fondations. d'un immeuble.

L'objectif de l'invention proposée est de renforcer les fondations, en empêchant la destruction du bâtiment, même en cas de vibrations importantes de la terre dans des conditions sismiques dangereuses.

Le problème est résolu en créant un pieu d'une structure spécifique installée sur un lit de sable.

Un pieu parasismique est représenté sur le dessin, où les positions indiquent :

1 - structure en béton armé avec une base développée en forme de cône ;

2 - coque conique en tôle d'acier galvanisée sur un socle sur pieux conique ;

3 - bien ;

4 - coque creuse en forme de cône;

5 - cylindre renforcé creux en béton de sable avec une extrémité en forme de cône ;

6 - sable granitique.

Un pieu antisismique est constitué d'une structure cylindrique en béton armé et d'une base en forme de cône (1), la base en forme de cône est réalisée sur le site d'installation (dans le puits) lorsque le béton est coulé dans une coque en forme de cône renforcée réalisée en tôle d'acier (2).

Une technologie plus avancée pour fabriquer un pieu résistant aux tremblements de terre est mise en œuvre sur le site de sa future installation et se déroule comme suit.

Dans un premier temps, un puits (3) est foré à une profondeur de 10 à 12 m, dans des couches plus denses de la terre. Grâce au procédé d'exploitation minière, une coque en forme de cône creux (4) de plus petit diamètre, en métal, et un tube de tubage sont assemblés et installés dans le puits (3), l'espace entre le puits (3), le cône creux- la coque façonnée (4) et le tube de tubage sont remplis sous pression avec une masse de ciment et de sable, le tube de tubage est retiré. Il en résulte la formation d'un cylindre creux renforcé de béton de sable et doté d'une extrémité en forme de cône (5). Du sable granitique (6) est versé au fond de ce cylindre (5) avec une hauteur de couche de 600 à 1000 mm (selon les calculs).

Une coque conique en acier galvanisé de plus petit diamètre (2) et un tube de cuvelage sont installés sur le « coussin » formé, la base et le tronc de la structure sont renforcés, et une structure cylindrique en béton armé avec une base en forme de cône (1) est formé. Le tube de boîtier est retiré. L'espace entre le pieu en béton armé et les parties latérales de la coque conique (4) est rempli de sable sur toute la hauteur du cylindre plat.

La conception des pieux proposée permet de renforcer les fondations et d'empêcher l'effondrement du bâtiment même en cas de vibrations importantes du sol dans des conditions sismiques dangereuses.

Le sable est un matériau idéal qui ne donne aucun tassement à un bâtiment. En cas de tremblement de terre, grâce aux propriétés particulières du sable et à la structure spécifique du pieu, la structure agira comme un amortisseur géant, les vibrations du sol seront amorties dans la partie fondation du bâtiment et, par conséquent, la possibilité La destruction du bâtiment sera minimisée.

La profondeur de forage admissible calculée du pieu, conçue pour couper le pieu lors d'un choc de 8 à 9 points sur l'échelle de Richter, est de 10 à 12 m (avec un choc souterrain, il existe une forte probabilité de couper les pieux installés en dessous de la marque spécifiée). Ainsi, l'installation d'un pieu parasismique est réalisée à une profondeur de sécurité optimale, ce qui implique également des économies importantes, puisqu'il n'est pas nécessaire de forer un puits à une grande profondeur - la base du cône du pieu peut être augmentée en fonction de calculs au diamètre requis.

La conception spécifique de l'enveloppe sismique du pieu élimine la possibilité de « s'arracher » même en cas de vibrations souterraines importantes ; la structure est solidement fixée à la profondeur requise.

L'utilisation du pieu parasismique proposé, en raison de sa structure spéciale, ne nécessite pas de coûts supplémentaires, puisque le niveau de sécurité maximale du bâtiment est atteint grâce à l'utilisation d'un nombre de pieux nettement inférieur à celui des pieux les plus couramment utilisés.

Compte tenu du niveau minimum de coûts de production et d'installation, de la fiabilité et d'un net avantage par rapport aux autres types de pieux, l'utilisation de ce pieu dans des zones sismiquement défavorables est la plus pertinente.

Sources d'informations

1. SNiP 2.02.03-85 « Fondations sur pieux ».

2. SNiP II-7-81 « Construction en zones sismiques » - partie II, chapitre 7.

3. Nazarov Yu.P., Vasyutkin A.N. "Analyse vectorielle des enregistrements de forts tremblements de terre." // Tr.in-ta TsNIISK im. V.A. Kucherenko - 1983

5. SNiP 2.02.01-83* « Fondations des bâtiments et des structures. »

Pieu parasismique, comprenant une structure en béton armé, caractérisé en ce qu'il présente une base en forme de cône avec une coque en tôle d'acier galvanisée, placée dans un cylindre renforcé en béton de sable avec une extrémité en forme de cône, au fond de laquelle du granit le sable est coulé avec une couche d'environ un mètre, et l'espace entre le pieu en béton armé et les parties latérales de la coque en forme de cône est rempli de sable jusqu'à la hauteur du cylindre creux.

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La conception des fondations sous impacts sismiques doit être réalisée conformément aux exigences de la SP 14.13330.2011 « Construction en zones sismiques ». Édition mise à jour du SNiP II-7-81*.

Les impacts sismiques sur les fondations sont causés par des tremblements de terre résultant de failles tectoniques dans la croûte terrestre. Les vibrations élastiques, caractérisées par des ondes sismiques (longitudinales, transversales et superficielles), se propagent depuis l'hypocentre dans toutes les directions. Les impacts sismiques provoquent des vibrations des bâtiments et des structures, qui conduisent à l'apparition de forces d'inertie dans les éléments des structures aériennes. La magnitude de ce dernier est influencée de manière décisive par l'intensité du séisme, mesurée par la magnitude.

Les impacts sismiques, comme toute charge dynamique sur les fondations, entraînent des modifications des propriétés des sols : augmentation de la compressibilité, notamment des sols non cohésifs ; leur résistance ultime au cisaillement diminue en raison de la réduction du frottement entre les particules induite par les vibrations. Les impacts d'impulsions d'ampleur moyenne peuvent provoquer des précipitations supplémentaires et un affaissement des fondations, et des impulsions d'ampleur significative peuvent provoquer la destruction de la structure du sol, une diminution de sa résistance et une perte de stabilité des fondations. Dans certaines conditions, une liquéfaction des fondations sableuses saturées d’eau peut se produire, conduisant à l’épuisement complet de leur capacité portante. Ces changements dans les propriétés constructives des sols et la nature spécifique de l'interaction de la structure avec la fondation déterminent les caractéristiques de conception des fondations dans des conditions sismiques.

La Russie a adopté une échelle de 12 points pour évaluer la force d'un tremblement de terre. L'ensemble du territoire de la Russie est divisé en régions distinctes en fonction de la sismicité, mais même au sein d'une même région, la sismicité peut être différente en fonction des conditions du sol.

Dans de nombreuses zones, une microsismicité a été réalisée (augmentation ou diminution de la sismicité de 1 point, sanctionnée par le Comité national de la construction).

La sismicité du site en fonction de la catégorie de sol est donnée dans le tableau. 5.1. Les impacts sismiques lors de la conception sont pris en compte à des intensités de vibrations sismiques de 7, 8 et 9 points. Si l'intensité est supérieure à 9 points, la construction n'est possible qu'avec l'autorisation des autorités supérieures conformément aux exigences approuvées.

Sur la base de leurs propriétés sismiques, les sols sont divisés en trois catégories :

Tableau 5.1

De composition hétérogène, les sols du chantier appartiennent à une catégorie de sols plus défavorable en termes de propriétés sismiques, si dans une épaisseur de 10 mètres du sol (à compter du repère de planification) la couche appartenant à cette catégorie présente un épaisseur totale supérieure à 5 m.

Les contraintes horizontales normales et tangentielles supplémentaires apparaissant dans la fondation lors du passage des ondes sismiques sont déterminées par les formules :

; , (5.10)

où k с est le coefficient de sismicité (avec 7 points k с = 0,025 ; avec 8 points – 0,05 et avec 9 points – 0,1) ; γ – densité du sol ; С p et С s – respectivement, les vitesses de propagation des ondes sismiques longitudinales et transversales ; Т 0 = 0,5 – période de vitesse de vibration sismique, s.

Les charges d'inertie sismique agissant sur la fondation lors d'un tremblement de terre sont déterminées par la formule

où G k est le poids de l'élément de structure référencé au point k ; γ n – coefficient dépendant de la classe de la structure (pris entre 1 et 1,5) ; – coefficient dynamique ; – coefficient tenant compte de la forme des vibrations.

Lorsque les ondes sismiques passent, la surface du sol peut subir des tensions et des compressions dans différentes directions, ce qui peut provoquer un mouvement des fondations les unes par rapport aux autres. Par conséquent, pour empêcher le mouvement et la stabilité des fondations, il est recommandé de construire des fondations en dalles solides ou continues. fondations à partir de bandes transversales (Fig. 5.3, UN), disposés en version préfabriquée ou monolithique. Pour renforcer les fondations préfabriquées, un treillis d'armature est posé sur le dessus du coussin et les blocs sont liés aux coins et aux intersections, et avec une sismicité de 9 points, toutes les jonctions des murs du sous-sol sont renforcées. Les fondations des bâtiments à ossature peuvent être installées sur des fondations distinctes, reliées entre elles par des inserts en béton armé (Fig. 5.3, b).

Riz. 5.3. Schémas de fondations en zones sismiques

Pour éviter que le bâtiment ne bouge le long du bord des fondations, l'imperméabilisation des murs doit être réalisée sous la forme d'une couche de ciment. L'utilisation d'imperméabilisants à base de bitume n'est pas autorisée.

Lors de l'utilisation de fondations sur pieux, il est nécessaire d'encastrer rigidement les pieux dans un grillage continu pour absorber les forces horizontales apparaissant lors des tremblements de terre, et il faut s'efforcer de reposer les extrémités inférieures des pieux sur des sols denses. L'influence des impacts sismiques sur le fonctionnement des fondations sur pieux est prise en compte à l'aide de facteurs de réduction des conditions d'exploitation lors du calcul de la capacité portante de la fondation le long de la surface latérale et sous la pointe du pieu.

Les zones sismiques sont des zones sujettes aux tremblements de terre.

Tremblements de terre- Ce sont des vibrations de la surface de la Terre. Ils peuvent être si faibles que seul le berceau d'un bébé oscille légèrement. Mais ils peuvent aussi être si catastrophiques qu’ils détruisent des montagnes et effacent des villes entières de la surface de la Terre. En fait, les vibrations du sol peuvent être causées par diverses raisons, du passage de véhicules lourds à une éruption volcanique. Les grands tremblements de terre se produisent lorsque les roches se rompent et se déplacent là où les plaques tectoniques géantes qui composent la croûte terrestre entrent en collision.

La construction de bâtiments et de structures en zones sismiques est soumise à des exigences particulières énoncées dans les Normes et règles de construction en zones sismiques.

La sismicité du chantier est clarifiée à l'aide de cartes de microzonage sismique. Le microzonage sismique des zones de construction et des zones peuplées est réalisé à l'aide de matériaux caractérisant les propriétés physiques et mécaniques des sols, les conditions géologiques et hydrogéologiques et le terrain.

Les sols les plus favorables sur le plan sismique sont les sols rocheux et semi-rocheux non altérés, ainsi que les sols grossièrement clastiques denses et à faible teneur en humidité. Les sols défavorables sont les sols de gravier, de sable et d'argile (macroporeux) saturés d'eau, ainsi que les sols argileux fluides et plastiques (non macroporeux).

Les conditions sismiquement défavorables sur un chantier de construction comprennent : un terrain très disséqué (berges abruptes, ravins, gorges, etc.) ; altération et perturbation grave des roches par des processus physiques et géologiques ; emplacement proche des lignes de failles tectoniques.

S'il est nécessaire de construire des bâtiments et des structures dans des zones de glissements de terrain, d'éboulis, d'effondrements, de sables mouvants, de chantiers miniers, etc., des mesures doivent être prises pour assurer la résistance sismique des bâtiments et des structures conformément aux projets spéciaux de préparation technique du chantier. Dans tous les cas, les chantiers de construction ne doivent pas être autorisés dans des zones inondées, marécageuses ou avec des niveaux d'eau élevés. eaux souterraines, dans les zones de sols meubles, de glissements de terrain, de karsts, d'éboulis, de glissements de terrain et de coulées de boue.

Dans le SNiP, les principaux types de sols du point de vue de leur résistance sismique sont répartis en trois catégories. Vers la première catégorie inclure des roches rocheuses et semi-rocheuses, ainsi que des gros blocs rocheux particulièrement denses avec une profondeur d'eau souterraine d'au moins 15 m ; co deuxième catégorie- les argiles et limons, les sables et les loams sableux d'une épaisseur de couche inférieure à 8 m, ainsi que les sols grossiers d'une épaisseur de couche de 6 à 10 m ; À troisième catégorie– les argiles et limons, les sables et limons sableux d'une épaisseur de couche inférieure à 4 m, ainsi que les sols grossiers d'une épaisseur de couche inférieure à 3 m.

Lors de la construction sur des sols de première catégorie, la sismicité calculée de la zone de construction, déterminée à partir de cartes, peut être réduite de 1 point. Les sols de la deuxième catégorie correspondent à l'intensité sismique standard déterminée à partir de cartes. Pour les sols de la troisième catégorie de sismicité 6 et 7 points, il faut augmenter de 1 point, et avec une sismicité standard de 9 points, il est recommandé de sélectionner un autre chantier de sismicité plus faible.

Lors de la conception de bâtiments et de structures destinés à être construits dans des zones sismiques, il convient d'utiliser des solutions de conception permettant de réduire au minimum les charges sismiques. Par conséquent, il est recommandé d'utiliser des conceptions structurelles symétriques, des structures enveloppantes légères et des structures porteuses par rapport aux deux axes du bâtiment dans le plan structurel qui garantissent le développement de déformations plastiques dans les éléments et les joints.

Lors de la conception de bâtiments et de structures érigés dans des zones sismiques, en plus du calcul des structures pour les charges normales (poids propre, charges temporaires et autres), des calculs sont effectués pour l'impact des forces sismiques, qui sont classiquement supposées agir horizontalement. La force du séisme est déterminée sur une échelle de 12 points.

Lors de la conception de bâtiments et de structures particulièrement critiques, les valeurs déterminées de la manière habituelle pour la résistance sismique à 6 et 7 points sont converties en 8 et 9 points, et avec une sismicité standard à 9 points, les charges sismiques calculées sont multipliées par un facteur supplémentaire de 1,5.

Les bâtiments doivent avoir forme simple plan (carré, rectangle, cercle, etc.). Un bâtiment de forme complexe doit être divisé en compartiments de forme simple (Fig. 4.1). Dans chaque compartiment, il est nécessaire de maintenir la rigidité et la symétrie de l'emplacement des structures verticales porteuses. Les dimensions maximales des bâtiments (compartiments) avec différents types de charpente sont indiquées dans le tableau 4.1.

Tableau 4.1
Limites de taille des bâtiments

Structures porteuses des bâtiments	Dimensions par longueur (largeur), m			Hauteur, m (nombre d'étages)
Structures porteuses des bâtiments	7	8	9	7	8	9
1.Cadre métallique ou en béton armé ou murs monolithiques en béton armé	Selon les exigences des zones non sismiques, mais pas plus de 150 m.			Selon les exigences des zones non sismiques
2. Murs à grands panneaux	80	80	60	45(14)	39(12)	39(9)
3.Murs d'une structure complexe (inclusions en béton armé et ceintures en béton armé forment un système de charpente léger	80	80	60	23-30 (7-9)	20-23 (6-7)	14-17 (4-5)
4. La même chose, mais ne forme pas un cadre clair	80	80	60	17-20 (5-6)	14-17 (4-5)	11-14 (3-4)
5.Murs constitués de panneaux ou de blocs de briques vibrées	80	80	60	23 (7)	20(6)	14(4)
6.Murs de briques ou de pierres	80	80	60	14-17 (4-5)	11-14 (3-4)	8-11 (2-3)

Coutures antisismiques

Coutures antisismiques(à partir de murs ou de colonnes appariés) doit diviser le bâtiment en compartiments sur toute sa hauteur. La largeur du joint pour une hauteur de bâtiment allant jusqu'à 5 m est de 30 mm. Tous les 5 m de hauteur de bâtiment suivants, la largeur des joints antisismiques est augmentée de 20 mm.

Figure 4.1 Schémas d'implantation des murs porteurs des bâtiments érigés en zones sismiques : a - emplacement incorrect (les coins entrants 1 à 4 sont sujets à destruction) ; b – emplacement correct des murs (formant des compartiments sismiques fermés 5,6,7 ; 8 – joint antisismique) ; c - disposition symétrique recommandée des murs transversaux ; d - disposition asymétrique non recommandée des parois transversales ; d - emplacement non recommandé des murs du bâtiment (les forces sismiques auront tendance à détruire les murs adjacents).

Fondations du bâtiment

Lors de la construction dans des zones sismiques, la profondeur des fondations est fixée à au moins 1 m et les sols de catégorie III nécessitent une amélioration artificielle. Les fondations des bâtiments et de leurs compartiments individuels doivent être posées à la même profondeur et, dans les immeubles de grande hauteur, il est nécessaire de prévoir un approfondissement supplémentaire des fondations.

Lors du passage des ondes sismiques, les fondations des bâtiments et des structures peuvent subir des mouvements les unes par rapport aux autres, il est donc recommandé de construire des fondations en dalles solides ou des fondations à partir de bandes transversales (Fig. 4.2, c) dans une version monolithique ou préfabriquée. Pour renforcer les fondations préfabriquées, il est nécessaire de ligaturer les blocs au niveau des nœuds et de poser des treillis d'armature supplémentaires. Dans les bâtiments à ossature, il est permis d'utiliser des fondations séparées, qui doivent être sécurisées avec des inserts en béton armé (Fig. 4.2, b).

Figure 4.2 Structures de fondation dans des zones à risque sismique UN -à partir de bandes croisées ; b - sécurisation des fondations autoportantes avec des inserts en béton armé ; 1 - treillis soudé; 2 – inserts de connexion.

L'utilisation de fondations sur pieux nécessite un ancrage rigide des pieux dans des grillages continus situés au même niveau, et les extrémités inférieures des pieux doivent reposer sur des couches plus denses de sol de fondation. Il convient de noter que la stabilité des fondations et des fondations dans les zones à risque sismique ne garantit le fonctionnement normal du bâtiment que si toute la partie aérienne du bâtiment est construite en tenant compte des influences sismiques.

Pour les fondations sur pieux, des pieux battus doivent être utilisés plutôt que des pieux coulés sur place. Les pieux battus sans coques ne sont pas utilisés. Le grillage de la fondation sur pieux doit être enterré dans le sol. Pour les bâtiments à ossature à plusieurs étages, des fondations sous forme de bandes transversales ou de dalle pleine sont utilisées.

Caractéristiques de la conception des bâtiments à ossature

Dans les bâtiments à ossature, la charge sismique horizontale est supportée par une ossature avec des ensembles de charpente rigides, une charpente avec remplissage, une charpente avec des contreventements verticaux, des diaphragmes ou des troncs de raidissement. Avec une sismicité calculée de 7...8 points, il est permis d'utiliser des murs extérieurs en pierre d'une hauteur ne dépassant pas 7 m.

Les diaphragmes, raccords et raidisseurs doivent être continus sur toute la hauteur du bâtiment et situés dans les deux sens de manière uniforme et symétrique par rapport au centre de gravité du bâtiment. Lors du choix des schémas structurels, il est nécessaire de prévoir l'apparition des premières zones plastiques dans les éléments horizontaux de la charpente (barres transversales, linteaux et poutres de cerclage).

Selon le mode de production et de construction, les charpentes en béton armé des bâtiments peuvent être préfabriquées, préfabriquées monolithiques ou monolithiques. Les éléments rigides des cadres en béton armé doivent être renforcés à l'aide de treillis soudés et de pinces fermées (Fig. 4.3).

Les sections de barres transversales de colonnes adjacentes aux unités de cadre rigides à une distance égale au moins à la hauteur de leur section sont renforcées par des renforts transversaux fermés supplémentaires (pinces) avec un pas d'au plus 100 mm dans les systèmes de cadre et d'au plus 200 mm dans les systèmes de contreventement. Avec une sismicité calculée de 8 et 9 points, l'espacement des étriers dans les poteaux du cadre ne doit pas dépasser b/2 où b est la plus petite taille de la section du poteau. Le diamètre des pinces doit être d'au moins 8 mm.

Dans une ossature monolithique préfabriquée, les colonnes et les dalles de plancher sont combinées en une seule structure en tendant des câbles d'armature sur le béton. Il passe à travers les trous des colonnes dans les interstices entre les panneaux de plancher de grande taille.

Les colonnes préfabriquées des bâtiments à plusieurs étages doivent, si possible, être agrandies sur plusieurs étages. Les joints de poteaux doivent être situés dans des zones présentant des moments de flexion minimes.

Figure 4.3 Conception sismique des nœuds. a, b - renforcement d'un ensemble de charpente préfabriquée et monolithique en béton armé : c - solution constructive pour les joints bout à bout des panneaux des murs intérieurs des bâtiments à grands panneaux ; d- ancrage des panneaux de plancher 1 – renfort longitudinal ; 2 - le même, transversal ; 3 - sortie de renfort renforcée ; 4- table de support constituée de coins percés d'un trou ; 5- renfort longitudinal supplémentaire ; 6 - renfort transversal

Caractéristiques de la conception des bâtiments à grands panneaux et en blocs volumétriques

Pour les bâtiments situés dans des zones sismiques, il est recommandé d’adopter une conception structurelle avec des murs porteurs transversaux et longitudinaux. Les panneaux de mur et de sol sont reliés par des sorties de renfort soudées, des tiges d'ancrage et des pièces encastrées. De cette manière, tous les éléments du bâtiment sont combinés en une seule structure spatiale capable d'absorber les charges sismiques. La capacité portante des bâtiments est augmentée grâce à l’utilisation d’armatures de précontrainte verticale.

Les fondations sont des fondations filantes en béton armé monolithique. Sous de lourdes charges et sur des sols faibles, une fondation sous la forme d'une dalle monolithique continue peut être rationnelle.

Les panneaux muraux sont renforcés par des cadres spatiaux. Un exemple de solution de conception pour un panneau mural interne et ses joints est présenté sur la figure 108c. Les murs sur toute la longueur et la largeur du bâtiment doivent, en règle générale, être continus.

En raison de leur grande rigidité spatiale et de leur capacité à redistribuer les forces, les bâtiments en blocs volumétriques sont tout à fait adaptés à la construction dans des zones sismiques. Pendant la construction, les blocs de la taille de la pièce entière ne sont reliés en hauteur qu'aux coins. Cependant, des renforts verticaux sont installés sur toutes les faces des blocs. Pour augmenter la rigidité des joints horizontaux des blocs, il est conseillé de disposer des liaisons clés.

Pour réduire les charges sismiques, un premier plancher flexible est installé dans les bâtiments, c'est-à-dire que le premier étage des bâtiments à plusieurs étages est encadré. Dernièrement Cette décision fait l'objet de vives critiques.

Caractéristiques de la conception des bâtiments en pierre

Dans les bâtiments dotés de murs porteurs en brique ou en maçonnerie, en plus des murs longitudinaux extérieurs, il doit y avoir au moins un mur longitudinal intérieur. Dans le même temps, les exigences relatives à la largeur minimale des cloisons et à la largeur maximale des ouvertures sont respectées.

La résistance sismique des murs en pierre des bâtiments est augmentée par le treillis d'armature, les éléments verticaux en béton armé (noyaux) et la précontrainte de la maçonnerie. Au niveau des planchers et des toitures des bâtiments, des ceintures antisismiques en béton armé sont installées le long de tous les murs longitudinaux et transversaux. La liaison des membrures avec la maçonnerie peut être renforcée par des sorties d'armature et des ancrages en béton armé.

Des ceintures antisismiques sont installées sur toute la largeur du mur. La hauteur des ceintures doit être d'au moins 150 mm. Ils sont érigés en béton de classe non inférieure à B12.5 et renforcés par quatre tiges longitudinales d'un diamètre de 10 et 12 mm avec une sismicité calculée de 7, 8 et 9 points, respectivement. De plus, toutes les sections d'angle des murs extérieurs et les connexions entre les murs intérieurs et extérieurs sont renforcées par des armatures horizontales. Un renforcement similaire est utilisé pour les murs en béton monolithique.

Ouvertures de grande largeur et bordure de cloisons étroites
ossature en béton armé (Fig. 4.4). Les cavaliers sont disposés comme
généralement sur toute l'épaisseur du mur et noyé dans la maçonnerie sur
profondeur d'au moins 350 mm (avec une largeur d'ouverture jusqu'à 1,5 m - au moins 250 mm).

Figure 4.4 Renforcement des bords des ouvertures des fenêtres (a) et des portes (b) : 1 - noyau en béton armé ; 2 - linteau en béton armé associé à une tuyauterie ; 3 - charpente en béton armé

Les premiers étages des bâtiments, y compris les commerces et autres locaux ouverts (avec colonnes), sont en béton armé.

Bâtiments avec travées 18 m et davantage doivent être recouverts de fermes métalliques en combinaison avec des panneaux en aluminium ou un platelage en acier profilé, de la mousse de polystyrène isolée ou d'autres matériaux légers efficaces. L'utilisation de structures en béton armé précontraint dans lesquelles les armatures n'ont pas d'adhérence au béton n'est pas autorisée.

Il est recommandé d'utiliser des escaliers de grande dimension encastrés dans la maçonnerie sur au moins 250 mm, avec ancrage ou avec des fixations soudées fiables. Le scellement en porte-à-faux des marches n'est pas autorisé. Les ouvertures de portes et fenêtres avec des niveaux de sismicité de 8 et 9 doivent avoir des cadres en béton armé.

Les cloisons doivent être constituées de grands panneaux ou d'une charpente et doivent être solidement reliées aux plafonds et aux murs ou aux colonnes. Les balcons doivent être réalisés sous la forme de sorties en porte-à-faux de panneaux de sol (ou solidement connectés à ceux-ci). La suppression des balcons est autorisée si la sismicité est de 7 points 1,5 moi, et avec sismicité 8-9 points 1,25 m. La finition des locaux doit être réalisée à l'aide de matériaux en feuilles légers (plâtre sec, contreplaqué, panneaux de fibres, etc.).

Les revêtements des bâtiments à un étage destinés à être construits dans des zones sismiques doivent être de construction monolithique préfabriquée. Il est conseillé de concevoir des couvertures de chevrons multi-travées, ainsi que des coques multi-ondes pour zones sismiques, continues afin d'augmenter leur rigidité et leur stabilité.

La construction de bâtiments résidentiels en briques crues, en pisé et en blocs de terre n'est autorisée que dans les zones rurales. zones peupléesà condition que les murs soient renforcés par une charpente en bois avec des croisillons diagonaux.

Chers collègues, nous continuons à considérer de petits exemples d'utilisation du complexe FOC pour le calcul des fondations. Aujourd'hui, nous examinerons des exemples de calcul de fondations en colonnes d'une charpente métallique. Tout d'abord, nous effectuerons un calcul manuel de 2 fondations avec une comparaison plus approfondie avec les résultats obtenus pour le Complexe FOC.

Un exemple de calcul de fondations en colonnes. Donnée initiale

Le chantier de construction est caractérisé par les influences et charges atmosphériques et climatiques suivantes :

poids de la couverture de neige (valeur calculée) - 240 kg/m2 ;
pression du vent - 38 kg/m2 ;

Géologie

Différence relative des sédiments (Δs/L) u = 0,004 ;

S umax maximum ou tirant d'eau S u moyen = 15 cm ;

Les charges sur les fondations en colonnes ont été obtenues à partir de PC LIRA.

Pour le calcul manuel, considérez les fondations Fm3 et Fm4

1. Calcul manuel

Détermination des dimensions de la base de fondation

Les principales dimensions de la base des fondations sont déterminées sur la base du calcul des fondations basé sur les déformations. La surface de la semelle est préalablement déterminée à partir de la condition :

P. ≤ R.,

où P est la pression moyenne à la base de la fondation, déterminée par la formule :

P. = (N 0 / UN)

N 0 = P. · UN

UN- superficie de la base de la fondation.

N 0 = N +g

g– poids de la fondation avec terre sur les rebords

g = UN · γ · d

Où γ - la valeur moyenne de la densité de la fondation et du sol en bordure, prise égale à 2 t/m 3 ;

d- profondeur de placement ;

P. · UN = N + UN · γ · d

UN · ( P. - γ d) = N

UN = N / (P. - γ d)

Déterminer au préalable les dimensions des fondations, P. déterminé selon le tableau B.3 [SP 22.13330.2011]

R.= 250 kPa = 25,48 t/m2.

Pour la fondation Fm3, N= 35,049 tonnes

UN= 35,049 t / (25,48 t/m2 - 2,00 t/m3 · 3,300 m) = 35,049 t/18,88 t/m2 = 1,856 m2.

UN = b 2

b= 1,5 m

Pour la fondation Fm4, N= 57.880 tonnes

UN= 57,880 t / (25,48 t/m 2 - 2,00 t/m 3 · 3,300 m) = 57,880 t / 18,88 t/m 2 = 3,065 m 2.

UN = b 2

Nous acceptons les dimensions de la fondation b= 1,8 m

1. Détermination de la résistance de calcul du sol de fondation

5.6.7 Lors du calcul des déformations de la base des fondations à l'aide des schémas de conception spécifiés en 5.6.6, la pression moyenne sous la base de la fondation R. ne doit pas dépasser la résistance calculée du sol de fondation R., déterminé par la formule

où γ с1 et γ с2 sont des coefficients de conditions de fonctionnement pris selon le tableau 5.4 ;

k- coefficient pris égal à l'unité si les caractéristiques de résistance du sol (φ p et c p) sont déterminées par essais directs, et k= 1.1, s'ils sont pris selon les tableaux de l'annexe B ;

Mγ, M q, Mc- coefficients acceptés selon le tableau 5.5 ;

kz- coefficient pris égal à l'unité à b< 10 mètres ; k z = z 0 /b+ 0,2 à b ≥ 10 m (ici z 0 = 8 m);

b- largeur de la base de fondation, m (avec épaisseur de préparation en béton ou en pierre concassée h n permis d'augmenter b le 2 h n);

γ II - valeur calculée moyenne (voir 5.6.10) de la densité des sols situés sous la base de la fondation (en présence d'eau souterraine, elle est déterminée en tenant compte de l'effet de pesée de l'eau), kN/m 3 ;

γ" II - idem, pour les sols situés au-dessus de la base de la fondation, kN/m 3 ;

Avec II - la valeur calculée de l'adhérence spécifique du sol se trouvant directement sous la base de la fondation (voir 5.6.10), kPa ;

d 1 - profondeur des fondations, m, des structures sans sous-sol à partir du niveau de planification ou profondeur réduite des fondations externes et internes à partir du sous-sol, déterminée par la formule (5.8). Pour fondations de dalles d 1 prendre la plus petite profondeur depuis la base de la dalle jusqu'au niveau de l'aménagement ;

db- profondeur du sous-sol, distance entre le niveau de planification et le sous-sol, m (pour les structures avec une profondeur de sous-sol supérieure à 2 m, elle est prise égale à 2 m) ;

Ici h s- épaisseur de la couche de sol au-dessus de la base de la fondation depuis le sous-sol, m ;

h cf- épaisseur de la structure du sous-sol, m ;

γ cf- valeur calculée du poids spécifique de la structure du sous-sol, kN/m 3.

Pour épaisseur de préparation de béton ou de pierre concassée h n permis d'augmenter d 1 par h n.

Remarques

1 La formule (5.7) peut être utilisée pour toute forme de fondation en plan. Si la base de la fondation a la forme d'un cercle ou d'un polygone régulier d'aire UN, signification b sont acceptés comme égaux.

2 Les valeurs calculées de la densité des sols et des matériaux du sous-sol incluses dans la formule (5.7) peuvent être prises égales à leurs valeurs standard.

3 La résistance calculée du sol, avec une justification appropriée, peut être augmentée si la conception de la fondation améliore ses conditions. collaboration avec support, par exemple, fondations discontinues, fondations à fentes, avec préparation intermédiaire, etc.

4 Pour les dalles de fondation avec coupes d'angle, la résistance calculée du sol de fondation peut être augmentée en appliquant le coefficient k d selon le tableau 5.6.

5 Si d 1 >d (d- profondeur des fondations à partir du niveau de planification), dans la formule (5.7) on prend d 1 = d Et db = 0.

6 Résistance calculée des sols de fondation R., déterminé par les formules (B.1) et (B.2) en tenant compte des valeurs R. 0 les tableaux B.1 à B.10 de l'annexe B, peuvent être utilisés pour la détermination préliminaire des dimensions des fondations conformément aux instructions des sections 5-6.

Donnée initiale:

La fondation est - Limon semblable à du loess, sans affaissement, de consistance semi-solide, de couleur jaune-brun, avec inclusion de couches de limon sableux, ferrugineux. (IGE 2)

γ Avec 1 = 1,10;

γ Avec 2 = 1,00;

k= 1,00;

kz= 1,00;

Pour la fondation Fm3 : b= 1,50 m ;

Pour la fondation Fm4 : b= 1,80 m ;

γ II = 1,780 t/m 3 ;

γ " II = 1,691 t/m3 ;

Avec II = 1 100 t/m2 ;

d 1 = 3,30 m ;

db= 0,0 m ;

M y = 0,72 ;

M q= 3,87;

Mc= 6,45;

Pour la fondation Fm3 :

R.= (1,10 1,00) / 1,00 = 1,10 (1,922 t/m 2 +21,596 t/m 2 +

0,0 + 7,095 t/m2) = 33,674 t/m2.

Pour la fondation Fm4 :

R.= (1,10 · 1,00) / 1,00 · = 1,10 · (2,307 t/m 2 + 21,596 t/m 2 +

0,0 + 7,095 t/m2) = 34,098 t/m2.

2. Détermination du tirant d'eau

5.6.31 Tassement de la base de fondation s, cm, utilisant un schéma de conception sous la forme d'un demi-espace linéairement déformable (voir 5.6.6) est déterminé par la méthode de sommation couche par couche selon la formule

Où b- coefficient sans dimension égal à 0,8 ;

σ zp, je- la valeur moyenne de la contrainte verticale normale (ci-après dénommée contrainte verticale) provenant de la charge externe dans jeème couche de sol passant verticalement par le centre de la base de fondation (voir 5.6.32), kPa ;

Salut- épaisseur je la couche de sol, en cm, ne doit pas dépasser 0,4 de la largeur de la fondation ;

E je- module de déformation je couche de sol le long de la branche de chargement primaire, kPa ;

σ z γ ,je- valeur moyenne de la contrainte verticale en je la couche de sol passant verticalement par le centre de la base de fondation, à partir du poids propre du sol sélectionné lors du creusement de la fosse (voir 5.6.33), kPa ;

E e, je- module de déformation de la ième couche de sol le long de la branche de chargement secondaire, kPa ;

n- le nombre de couches en lesquelles est divisée l'épaisseur compressible de la base.

Dans ce cas, la répartition des contraintes verticales le long de la profondeur de la fondation est prise conformément au schéma présenté à la figure 5.2.

DL - marque de planification ; NL - élévation de la surface du relief naturel ; FL- marque de la base de la fondation ; W.L.- le niveau de la nappe phréatique ; DANS, AVEC- limite inférieure de l'épaisseur compressible ; d Et dn- la profondeur de la fondation, respectivement, au niveau de l'aménagement et à la surface du relief naturel ; b- la largeur des fondations ; R.- pression moyenne sous la base de la fondation ; s zg Et s zg,0- contrainte verticale due au poids propre du sol en profondeur z σzp Et zp,0- contrainte verticale due à une charge externe en profondeur zà partir de la base de la fondation et au niveau de la base ; σ zγ,i- contrainte verticale due au poids propre du sol creusé dans la fosse au milieu jeème couche en profondeur z de la base de la fondation ; Ns- profondeur d'épaisseur compressible

Figure 5.2 - Schéma de répartition des contraintes verticales dans un demi-espace linéairement déformable

Remarques:

1 En l'absence de déterminations expérimentales du module de déformation E e, je pour les structures des niveaux de responsabilité II et III, il est permis de prendre Son, je = 5 E je.

2 Valeurs moyennes de tension σ zp,i Et σ z γ ,je V je La couche de sol peut être calculée comme la moitié de la somme des contraintes correspondantes sur la couche supérieure. z i-1 et plus bas z je limites des couches.

5.6.32 Contraintes verticales dues à une charge externe σzp = σ z - σ zu dépendent de la taille, de la forme et de la profondeur de la fondation, de la répartition de la pression sur le sol le long de sa base et des propriétés du sol de fondation. Pour les valeurs des fondations rectangulaires, rondes et en bande szp, kPa, en profondeur zà partir de la base de la fondation en passant verticalement par le centre de la base est déterminé par la formule

σzp = α p, (5.17)

où α est le coefficient pris selon le tableau 5.8 en fonction de la profondeur relative ξ égale à 2 z/b;

R.- pression moyenne sous la base de la fondation, kPa.

5.6.33 Contrainte verticale due au poids propre du sol au niveau de la base de la fondation σ zγ = σ zγ - σ zu, kPa, en profondeur zà partir de la base des fondations rectangulaires, rondes et en bandes est déterminé par la formule

σ z γ = α σ zγ,0, (5.18)

où α est le même qu’en 5.6.32 ;

s zg,0- contrainte verticale due au poids propre du sol au niveau de la base de la fondation, kPa (lors de la planification par coupe σzg,0 = γ "d, en l'absence de planification et de planification avec literie σ zγ,0 = γ "d n, où γ " - la densité du sol, kN/m 3, située au-dessus de la base ; d et dn, m, - voir Figure 5.2).

En même temps, dans le calcul σ z Les dimensions γ sont utilisées non pas en termes de fondation, mais de fosse.

5.6.34 Lors du calcul du tassement des fondations érigées dans des fosses de moins de 5 m de profondeur, il est permis d'ignorer le deuxième terme de la formule (5.16).

5.6.41 La limite inférieure de l'épaisseur compressible de la base est prise à la profondeur z = NC, où la condition est satisfaite σzp = 0,5σ zγ. Dans ce cas, la profondeur de l'épaisseur comprimée ne doit pas être inférieure H min, égal b/2 à b≤ 10 m, (4 + 0,1 b) à 10 ≤ b≤ 60 m et 10 m à b> 60 m.

Si dans la profondeur Ns, trouvé selon les conditions ci-dessus, il existe une couche de sol avec un module de déformation E> 100 MPa, l'épaisseur compressible peut être reprise jusqu'au toit de ce sol.

Si la limite inférieure de l'épaisseur compressible, trouvée selon les conditions ci-dessus, est située dans une couche de sol avec un module de déformation E≤ 7 MPa ou une telle couche se trouve immédiatement en dessous de la profondeur z = Ns, alors cette couche est incluse dans l'épaisseur compressible, et Ns prendre le minimum des valeurs correspondant au fond de la couche ou à la profondeur où la condition est satisfaite σzp= 0,2 sz γ .

Lors du calcul du tassement de différents points d'une fondation en dalle, la profondeur de l'épaisseur compressible peut être considérée comme constante dans l'ensemble du plan de fondation (en l'absence de sols avec un module de déformation E > 100 MPa).

Superficie de la base de la fondation Fm3 : S= 2,25 m2 (dimensions 1,50 m × 1,50 m).

= 29,208 tonnes

P0 = N / S= 29,208 t / 2,25 m 2 ≈ 12,98 t/m 2.

η = 1,50 / 1,50 = 1,0

à b= 1,5 m ≤ 10 m

Hmin > b/ 2 = 1,5 m / 2 = 0,75 m

Tableau : tassement des fondations Fm3

Épaisseur du support compressible H = 2,00 m > H min = 0,75 m

Tassement des fondations : S = 0,8·0,049 m = 0,0392 m (3,92 cm)< 15 см (Приложение Д.)

Superficie de la base de la fondation Fm4 : S= 3,24 m2 (dimensions 1,80 m × 1,80 m).

= 47,598 tonnes

P0 = N / S= 47,598 t / 3,24 m 2 ≈ 14,69 t/m 2.

η = 1,80 / 1,80 = 1,0

à b= 1,8 m ≤ 10 m

Hmin > b/ 2 = 1,8 m / 2 = 0,9 m

Tableau : Règlement de fondation Fm4

Épaisseur du support compressible H = 2,00 m > H min = 0,90 m

Tassement des fondations : S = 0,8 · 0,061 m = 0,0488 m (4,88 cm)< 15 см (Приложение Д. )

3. Détermination du renforcement de la base de fondation

Pour fondation Fm3

p p moyenne = N 0 / UN= (35,049 t + 2,00 t/m 3 · 3,300 m · 1,500 m · 1,500 m) / (2,250 m 2) =

= 49,899 t / 2,250 m 2 = 22,177 t/m 2

Q Je= 22,177 t/m 2 1,50 m (1,50 m – 0,40 m) / 2 = 18,296025 t

QII= 22,177 t/m 2 1,50 m (1,50 m – 0,90 m) / 2 = 9,97965 t

Rbt= 76,453 t/m3.

18,296025 tonnes< 0,6 · 76,453 т/м 2 · 1,5 м · (3,600 м – 0,040 м)

18,296025 tonnes< 244,955412 т

9,97965 tonnes< 0,6 · 76,453 т/м 2 · 1,5 м · (0,300 м – 0,040 м)

9,97965 tonnes< 17,890 т

M.I.= 0,125 · 22,177 t/m 2 · (1,50 m – 0,40 m) 2 · 1,50 m = 5,0314 tm

MII= 0,125 · 22,177 t/m 2 · (1,50 m – 0,90 m) 2 · 1,50 m = 1,4969 tm

R s= 37206,93 t/m2.

Un SI= 5,0314 tm / (0,9 · (3,600 m – 0,040 m) · 37206,93 t/m2) =

5,0314 tm / 119211,00372 t/m2 = 0,000042 m2 = 0,42 cm2.

Un sII= 1,4969 tm / (0,9 · (0,300 m – 0,040 m) · 37206,93 t/m2) =

1,4969 tm / 8706,421 t/m2 = 0,000172 m2 = 1,72 cm2.

Nous acceptons 8 Ø10 A-III Comme= 6,280 cm 2, pas 200 mm.

Pour fondation Fm4

Effort tranchant au niveau de la face du poteau et de la face de base (2.25) :

p p moyenne = N 0 / UN= (57,880 t + 2,00 t/m 3 · 3,300 m · 1,800 m · 1,800 m) / (3,240 m 2) =

= 79,264 t / 3,240 m 2 = 24,464 t/m 2

Q Je= 24,464 t/m 2 1,80 m (1,80 m – 0,40 m) / 2 = 30,82464 t

QII= 24,464 t/m 2 1,80 m (1,80 m – 0,90 m) / 2 = 19,81584 t

On vérifie le respect des conditions (2.26) pour le béton de classe B15,

Rbt= 76,453 t/m3.

30,82464 tonnes< 0,6 · 76,453 т/м 2 · 1,8 м · (3,600 м – 0,040 м)

30,82464 tonnes< 293,94649 т

19,81584 tonnes< 0,6 · 76,453 т/м 2 · 1,8 м · (0,300 м – 0,040 м)

19,81584 tonnes< 21,468 т

Les conditions sont remplies, l'installation de renforts transversaux n'est donc pas nécessaire et les calculs de force transversale ne sont pas effectués.

On détermine les moments fléchissants au bord du poteau et au bord de la base à l'aide de la formule (2.31)

M.I.= 0,125 · 24,464 t/m 2 · (1,80 m – 0,40 m) 2 · 1,80 m = 17,050 tm

MII= 0,125 · 24,464 t/m 2 · (1,80 m - 0,90 m) 2 · 1,80 m = 4,458 tm

Comme barres de travail, nous prendrons un renfort de classe A-III avec une résistance de conception R s= 37206,93 t/m2.

Surface de section transversale requise de renforcement selon la formule (2.32)

Un SI= 17,054 tm / (0,9 · (3,600 m – 0,040 m) · 37206,93 t/m2) =

17,054 tm / 119211,00372 t/m2 = 0,000143 m2 = 1,43 cm2.

Un sII= 4,458 tm / (0,9 · (0,300 m – 0,040 m) · 37206,93 t/m2) =

4,458 tm / 8706,421 t/m2 = 0,000512 m2 = 5,12 cm2.

Nous acceptons 9 Ø10 A-III Comme= 7,065 cm 2, pas 200 mm.

Différence relative de sédiments (4,88 cm - 3,92 cm) / 600 cm = 0,0016< 0,004

2. Calcul selon le programme FOC-Complex

Données initiales pour "FOK-Complex"

résultats

conclusions

Compilons les options obtenues pour calculer les fondations en colonnes

Comme vous pouvez le constater, les résultats du calcul manuel ne sont pas très différents des résultats du FOC Complex, mais avec le calcul manuel, nous n'avons pas vérifié le poinçonnage, la largeur des fissures, etc., et s'il est nécessaire de calculer un grand nombre de fondations (fondation en colonnes, en bandes, sur pieux), le calcul manuel devient fastidieux. J'utilise des calculs manuels s'il n'y a pas de programmes à portée de main ou s'il est nécessaire de vérifier les résultats obtenus à l'aide du programme. L'utilisation de programmes gratuits est possible, mais il est souhaitable qu'ils produisent des résultats détaillés et les programmes payants doivent être certifiés. À l'heure actuelle, FOC Complex permet de calculer les fondations en saisissant immédiatement l'intégralité du plan de fondation ( différents types), mais aussi émettre des dessins.

Liste de la littérature utilisée

SP 22.13330.2012 "Fondations des bâtiments et des structures. Édition mise à jour du SNiP 2.02.01-83*" M., Stroyizdat, 2011
M.B.Berlinov, B.A.Yagupov "Exemples de calculs de fondations et fondations" M.,
Stroyizdat, 1986

1 Clause 12.2.5. compilé par le doctorat. technologie. Sciences L.R. Stavnitser

Le calcul de la capacité portante des fondations sous une combinaison spéciale de charges est effectué pour assurer la résistance des sols rocheux et la stabilité des sols non rocheux, ainsi que pour empêcher la fondation de se déplacer le long de la base et de se renverser. Le respect de ces conditions garantit la sécurité structures de construction, dont la défaillance menace l'effondrement du bâtiment ou de ses parties. Dans ce cas, les dommages aux éléments structurels sont autorisés sans menacer la sécurité des personnes ou la sécurité des équipements de valeur. Les déformations des fondations (tassements absolus et inégaux, rouleaux) peuvent dépasser les valeurs maximales admissibles sous la combinaison principale de charges et ne peuvent donc pas être calculées pour une combinaison spéciale de charges prenant en compte les impacts sismiques.

Le calcul des fondations basé sur la capacité portante est effectué en fonction de l'état

N / A ≤ γ c.e qN u.e q/γ n ,

Où N / A— composante verticale de la charge excentrique calculée dans une combinaison spéciale ; N u.eq— composante verticale de la force de résistance ultime de la fondation sous influence sismique ; y c.eq- coefficient sismique des conditions d'exploitation, pris égal à 1,0, 0,8 et 0,6 pour les sols des catégories I, II et III, respectivement, avec des propriétés sismiques (voir tableau 12.7), et pour les bâtiments et structures érigés dans les zones à répétabilité séismes 1, 2 et 3, valeur γ c.eq doit être multiplié par 0,85, 1,0 et 1,15, respectivement (la fréquence des tremblements de terre dans la zone considérée est déterminée conformément au chapitre SNiP II-7-81) ; y n- coefficient de fiabilité aux fins prévues, adopté selon les instructions du chapitre. 5.

La capacité portante (résistance) d’une fondation rocheuse est déterminée par l’action excentrique de la composante verticale de la charge. L'inclinaison des forces résultantes appliquées à la base sous une combinaison spéciale de charges peut être ignorée à condition que la fondation soit calculée pour le cisaillement le long de la base.

Lors du calcul de la capacité portante (perte de stabilité) d'une fondation constituée de sols non rocheux, il est nécessaire de prendre en compte la possibilité de formation d'une surface de glissement dans le sol, tandis que la relation entre les contraintes normales et tangentielles sur la l'ensemble de la surface de glissement doit correspondre à l'état limite du sol et est caractérisé par les valeurs calculées de l'angle de frottement interne et de l'adhérence spécifique.

La capacité portante de la fondation est caractérisée par la charge maximale correspondant à la perte de stabilité du sol lors des vibrations sismiques. Lors du calcul de cette charge, il faut tenir compte non seulement des contraintes dans le sol dues à son propre poids et des charges externes sur la fondation, mais également des contraintes dynamiques qui surviennent lors de la propagation des ondes sismiques et provoquées par l'action des forces volumétriques de inertie du sol.

La composante horizontale de la charge n'est prise en compte que lors du contrôle de la stabilité des bâtiments au renversement et au cisaillement le long de la base de la fondation, ce qui est presque toujours satisfait. Le contrôle du cisaillement le long de la semelle est obligatoire en présence de charges horizontales de longue durée dans l'ensemble principal. Dans ce cas, le frottement de la base de la fondation sur le sol est pris en compte et le coefficient de fiabilité, qui est le rapport des forces de maintien et de cisaillement, est considéré comme étant d'au moins 1,5.

Avec la direction horizontale des forces sismiques d'inertie du sol, généralement acceptée dans la théorie de la résistance sismique des structures, située au-dessus et au-dessous de la base de la fondation, les ordonnées du diagramme de la pression maximale sous les bords du la base de la fondation (Fig. 12.15) sont déterminées par les formules :

Riz. 12h15.

;

pb = p 0 + ξ γ γ je b(F 2 - k éq F 3),

où ξ q , ξ c et ξ γ sont des coefficients dépendant du rapport d'aspect de la base de la fondation rectangulaire ; F 1 , F 2 et F 3 - coefficients déterminés à partir de la Fig. 12.16 en fonction de la valeur calculée de l'angle de frottement interne φ I ; γ" I et γ I - respectivement, les valeurs calculées de la densité des couches de sol situées au-dessus et en dessous de la base de la fondation (si nécessaire, déterminées en tenant compte de l'effet de pesée des eaux souterraines) ; d— profondeur des fondations (si la charge verticale est inégale des différents côtés de la fondation, la valeur est prise d du côté de la plus petite charge, par exemple depuis le sous-sol) : b- largeur de la base de fondation ; c I - valeur calculée de la cohésion spécifique du sol ; k éq— coefficient dont la valeur est supposée être 0,1 avec une sismicité calculée de 7 points ; 0,2 avec 8 points et 0,4 avec 9 points.

Riz. 12.16. Dépendances F 1 , F 2 et F 3 sous l’angle du frottement interne

Les coefficients d'influence du rapport d'aspect de la base de fondation sont calculés à l'aide des expressions suivantes :

ξ q = 1 + 1,5b/l; ξ c = 1 + 0,3b/l; ξ γ = 1 - 0,25 b/l,

Où je- longueur de la fondation dans la direction perpendiculaire à celle calculée.

Les formules (12.60) sont applicables sous la condition je ≥ b/l≥ 0,2. Si b/l < 0,2, фундамент следует рассчитывать как ленточный. Если b/l> 1, les coefficients d'influence du rapport hauteur/largeur sont acceptés :

ξ q= 2,5 ; ξ c= 1,3 ; ξ γ = 0,75,

cependant, il est nécessaire de vérifier en outre la stabilité de la base dans le sens transversal.

Pour les fondations en bandes, il convient de considérer ξ q ξ c = ξ γ = 1. Excentricité de charge de conception e un et excentricité du diagramme de pression limite e n sont définis par les expressions :

e un = M a/N / A;

Où N / A Et M a- la composante verticale de la charge de calcul et le moment réduit à la base de la fondation sous une combinaison particulière de charges.

Quantités e un Et e n sont considérés avec le même signe, c'est-à-dire dirigé dans une direction à partir de l'axe de symétrie vertical de la fondation, puisque la capacité portante minimale de la fondation est observée lorsqu'elle est déplacée dans la direction opposée à l'excentricité de la charge.

À e un ≤ e n la résistance ultime de la base est trouvée par la formule

À e un > e n ce n'est pas l'intégralité du diagramme de pression limite, dont les ordonnées sont déterminées par les formules (12.58) et (12.59), qui est prise en compte, mais seulement sa partie tronquée, représentée sur la Fig. 12h15 ligne pointillée. Ordonnée maximale pb de ce schéma tronqué coïncide avec celui d'origine, et le minimum p"0 a moins de valeur que R. 0, et est calculé par la formule

qui est obtenu de telle manière que l'excentricité du diagramme de pression limite tronqué coïncide avec l'excentricité de charge spécifiée. L'erreur de calcul avec cette méthode va dans la marge de résistance de la base, puisque le schéma tronqué se situe dans les limites théoriques.

Après avoir remplacé dans la formule (12.64) au lieu de R. 0 expression (12.65) on obtient la formule de la limite inférieure de la résistance ultime de la base à e un > e n :

Lors du calcul de la résistance sismique pour fondation en bande la charge et la capacité portante dans la formule (12.57) sont déterminées pour une unité de sa longueur ( je = 1).

Lors du calcul des bases et des fondations pour une combinaison spéciale de charges, en tenant compte des influences sismiques, un support incomplet de la base de la fondation au sol (séparation partielle) est autorisé si les conditions suivantes sont remplies :

l'excentricité de la charge de calcul ne dépasse pas un tiers de la largeur de la fondation dans le plan du moment de renversement

e un ≤ b/3;

le calcul de la capacité portante de la fondation est effectué pour la largeur conditionnelle de la fondation b c égale à la largeur de la zone de compression sous la base de la fondation (à e un ≥ b/6 )

avant JC = 3(b/2 - e un);

maximum tension de conception sous la base de la fondation σ max , calculé en tenant compte de l'appui incomplet de la fondation au sol, ne doit pas dépasser l'ordonnée du bord du diagramme de pression maximale

Où pb- déterminé par la formule (12.59), mais pour une fondation ayant une largeur conditionnelle avant JC .

Les excentricités de la charge et le diagramme tronqué triangulaire de la pression ultime lors de la séparation partielle de la base de fondation coïncident et sont égales b c /6, donc la formule (12.66) ressemble à :

N u.eq = blpb/2.

Avec l'action simultanée d'un système de forces et de moments sur la fondation dans des plans verticaux mutuellement perpendiculaires, la capacité portante de la fondation pour une combinaison spéciale de charges est calculée séparément pour l'action des forces dans chaque direction, indépendamment les unes des autres.

Exemple 12.6. Calculez la capacité portante de la base de la fondation en bande. Sur la base de calculs pour la combinaison principale de charges, la largeur de la base de fondation est prise b= 6 m en profondeur d= 2m. La fondation repose sur une base composée de sable humide poussiéreux, pour lequel les valeurs de caractéristiques de conception suivantes sont déterminées : densité du sol γ I = 1,5·10 4 N/m 3 ; angle de frottement interne φ I = 26° ; adhésion spécifique c I = 0,4.10 4 N/m 2 ; densité du sol en vrac sous la base de la fondation γ" I = 1,2 10 4 N/m 3. Avec une combinaison spéciale de charges, prenant en compte l'impact sismique d'une intensité de 9 points, une charge verticale est appliquée à la base de la fondation N / A= 104 10 4 N/m, charge horizontale T= 13 10 4 N/m et moment M a= 98.10 4 N.m/m. Il est nécessaire de calculer la base du premier état limite.

Solution. D'après la fig. 12.16 nous définissons : F 1 = 12; F 2 = 8,2; F 3 = 16,8 et accepter k éq= 0,2. Les ordonnées du diagramme de la pression maximale sous les bords de la base de la fondation en bande sont calculées à l'aide des formules (12.68) et (12.50) :

p 0 = 1 12 1,2 10 4 2 + (12 - 1)0,4 10 4 /0,49 = 45 10 4 N/m 2 ; pb= 45 · 10 4 + 1 · 1,5 · 10 4 · 6(8,2 - 0,2 · 16,8) = 80,3 · 10 4 N/m 2.

On retrouve les excentricités de la charge de conception et le diagramme de pression maximale à l'aide des formules (12.62) et (12.63) :

m; m.

Ordre de grandeur e un < b/6, la base de la fondation repose donc entièrement sur le sol.

Parce que e n < e un, la résistance ultime de la base est déterminée par la formule (12.66) :

N/m.

Nous acceptons γ c.eq= 0,8 et en utilisant la formule (12.57) on obtient finalement :

N / A= 104 10 4 N/m< 0,8·248·10 4 /1,2 = 166·10 4 Н/м.

Par conséquent, les dimensions de la fondation adoptées pour la combinaison principale de charges avec une marge significative satisfont au test du premier état limite sous une combinaison particulière de charges.

Exemple 12.7. Calculer la capacité portante de la base d'une fondation en colonnes dont la base a les dimensions b= 2,8 m, je= 4,4 m et en profondeur d= 1,8 m repose sur un socle composé de sol argileux présentant les caractéristiques de conception suivantes : γ I = 1,63.10 4 N/m 3 ; φI = 23º ; c 1 = 1,2·10 4 N/m 2. La densité du sol au-dessus de la base de la fondation est γ" I = 1,55 10 4 N/m 3. La fondation est calculée selon le premier état limite pour une combinaison particulière de charges, en tenant compte de la sismicité 7 points. A la charge verticale est appliquée à la base de la fondation N a = 296 10 4 N, charge horizontale T= 38 10 4 N et moment M a= 215·10 4 N·m.

Solution. À l'aide de la formule (12.62), nous déterminons l'excentricité de la charge de conception :

La condition (12.67) est satisfaite dans ce cas ( e un < b/3 = 0,93 m), il y a cependant une séparation partielle de la semelle, puisque e un > b/6 = 0,47 m, donc, conformément à la formule (12.68), le calcul doit être effectué pour la largeur conditionnelle de la fondation

avant JC= 3(2,8/2 - 0,73) = 2,01 m.

D'après la fig. 12.16 et en utilisant les formules (12.60) on trouve :

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.

Ordonnées du diagramme de pression maximale à k éq= 0,1 est calculé à l'aide des formules (12.58) et (12.59) :

pb= 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 N/m 2 ;

pb= 65,9 · 10 4 + 0,89 · 1,63 · 10 4 · 2,01(5,4 - 0,1 · 12,7) = 77,4 · 10 4 N/m 2.

Contrainte maximale sous le bord de la base de fondation selon la formule (12.69)

N/m2< pb .

ceux. la condition (12.69) est satisfaite.

A l'aide de la formule (12.63), on trouve l'excentricité du diagramme de pression limite :

À e n < e un La résistance ultime de la base est calculée à l'aide de la formule (12.70) :

N u.eq= 2,01·477,4·10 4 /2 = 342·10 4 N.

Prendre γ c.eq= 0,8 1,15 = 0,92 et γ n= 1,15, on obtient :

N / A= 296 10 4 N > 0,92 342 10 4 /1,15 = 274 10 4 N.

Par conséquent, la stabilité de la fondation n’est pas assurée et il est nécessaire d’augmenter la taille de la fondation.

Nous acceptons b= 3 m, en laissant les autres dimensions des fondations identiques. Alors

avant JC= 3(3/2 - 0,73) = 2,31 mètres ;

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 N/ m 2 ;

pb= 68,6 · 10 4 + 0,87 · 1,63 · 10 4 · 2,31(5,4 - 0,1 · 12,7) = 81,4 · 10 4 N/m 2 ;

N/m2< pb ;

m< e un

N u.eq= 2,31 · 4,4 · 81,4 · 10 4 /2 = 414 · 10 4 N;

N / A= 296 10 4N< 0,92 · 414 · 10 4 /1,15 = 330 · 10 4 Н.

ceux. dans ce cas, la fiabilité de la fondation est suffisante.

Note. Lors de la modification de la largeur de la base d'une fondation en colonnes dans l'exemple de calcul, une certaine augmentation de la charge verticale n'est pas prise en compte, car dans dans ce cas il est relativement petit et n'entraîne pas de violation de la condition (12.57) avec une largeur de base de 3 m.