ОиФ. 1. Виды оснований
 Скачать 9.63 Mb.
|
|
60.Конструирование свайных фундаментов. Свайные фундаменты в зависимости от размещения свай в плане следует проектировать в виде: а) одиночных свай — под отдельно стоящие опоры; б) свайных лент — под стены зданий и сооружений при передаче на фундамент распределенных по длине нагрузок с расположением свай в один, два ряда и более; в) свайных кустов — под колонны с расположением свай в плане на участке квадратной, прямоугольной, трапецеидальной и другой формы; г) сплошного свайного поля — под тяжелые сооружения со сваями, равномерно расположенными подвеем сооружением и объединенными сплошным ростверком, подошва которого опирается на грунт. При разработке проекта свайных фундаментов необходимо учитывать следующие данные: конструктивную схему проектируемого здания или сооружения; размеры несущих конструкций и материал, из которого они проектируются; наличие и габариты приближения заглубленных помещений к строительным осям здания или сооружения и их фундаментам; конструкции полов и технологические нагрузки на них; нагрузки на фундамент от строительных конструкций; размещение технологического оборудования, нагрузки, передаваемые от него на строительные конструкции, а также требования к предельным осадкам и кренам строительных конструкций и фундаментов под оборудование. Число свай в фундаменте следует назначать из условия максимального использования прочностных свойств их материала при расчетной нагрузке, допускаемой на сваю, с учетом допустимых перегрузок крайних свай в фундаменте. Выбор конструкции и размеров свай должен осуществляться с учетом значений и направления действия нагрузок на фундаменты (в том числе технологических нагрузок), а также технологии строительства здания и сооружения. Сопряжение свайного ростверка со сваями допускается предусматривать как свободно опирающимся, так и жестким. Свободное опирание ростверка на сваи должно учитываться в расчетах условно как шарнирное сопряжение и при монолитных ростверках должно выполняться путем заделки головы сваи в ростверк на глубину 5—10 см. Жесткое сопряжение свайного ростверка со сваями следует предусматривать в случае, когда: а) стволы свай располагаются в слабых грунтах (рыхлых песках, пылевато-глинистых грунтах текучей консистенции, илах, торфах и т.п.); б) в месте сопряжения сжимающая нагрузка, передаваемая на сваю, приложена к ней с эксцентриситетом, выходящим за пределы ее ядра сечения; в) на сваю действуют горизонтальные нагрузки, значения перемещений от которых при свободном опирании оказываются более предельных для проектируемого здания или сооружения; г) в фундаменте имеются наклонные или составные вертикальные сваи; д) сваи работают на выдергивающие нагрузки. Жесткое сопряжение железобетонных свай с монолитным железобетонным ростверком следует предусматривать с заделкой головы сваи в ростверк на глубину, соответствующую длине анкеровки арматуры, или с заделкой в ростверк выпусков арматуры на длину их анкеровки. В последнем случае в голове предварительно напряженных свай должен быть предусмотрен ненапрягаемый арматурный каркас, используемый в дальнейшем в качестве анкерной арматуры. Допускается также жесткое сопряжение с помощью сварки закладных стальных элементов при условии обеспечения требуемой прочности. Жесткое соединение свай со сборным ростверком должно обеспечиваться колоколообразными оголовками. При сборном ростверке допускается также замоноличивание свай в специально предусмотренные в ростверке отверстия. Сваи в кусте внецентренно нагруженного фундамента следует размещать таким образом, чтобы равнодействующая постоянных нагрузок, действующих на фундамент, проходила возможно ближе к центру тяжести плана свай. Для восприятия вертикальных нагрузок и моментов, а также горизонтальных нагрузок (в зависимости от их значения и направления) допускается предусматривать вертикальные, наклонные и козловые сваи. Расстояние между осями забивных висячих свай без уширений в плоскости их нижних концов должно быть не менее 3d (где d — или диаметр круглого, или сторона квадратного, или большая сторона прямоугольного поперечного сечения ствола сваи), а свай-стоек — не менее 1,5 d. Расстояние в свету между стволами буровых, набивных свай и свай-оболочек, а также скважинами свай-столбов должно быть не менее 1,0 м; расстояние в свету между уширениями при устройстве их в твердых и полутвердых пылевато-глинистых грунтах — 0,5 м, в других нескальных грунтах — 1,0м. Расстояние между наклонными или между наклонными и вертикальными сваями в уровне подошвы ростверка следует принимать исходя из конструктивных особенностей фундаментов и обеспечения их надежности заглубления в грунт, армирования и бетонирования ростверка. Выбор длины свай должен производиться в зависимости от грунтовых условий строительной площадки, уровня расположения подошвы ростверка с учетом возможностей имеющегося оборудования для устройства свайных фундаментов. Нижний конец свай, как правило, следует заглублять в прочные грунты, прорезая более слабые напластования грунтов, при этом заглубление забивных свай в грунты, принятые за основание, под их нижние концы должно быть; в крупнообломочные, гравелистые, крупные и средней крупности песчаные, пылевато-глинистые грунты с показателем текучести IL 0,1 — не менее 0,5 м, а в прочие нескальные грунты — не менее 1,0 м. Глубину заложения подошвы свайного ростверка следует назначать в зависимости от конструктивных решений подземной части здания или сооружения (наличия подвала, технического подполья) и проекта планировки территории (срезкой или подсыпкой), а также высоты ростверка, определяемой расчетом. Для фундаментов мостов подошву ростверка следует располагать выше или ниже поверхности акватории, ее дна или поверхности грунта при условии обеспечения расчетной несущей способности и долговечности фундаментов исходя из местных климатических условий, особенностей конструкции фундаментов, обеспечения требований судоходства и лесосплава, надежности подлежащих осуществлению мер по эффективной защите свай от неблагоприятного воздействия знакопеременных температур среды, ледохода, истирающего воздействия перемещающихся донных отложений и других факторов. При строительстве на пучинистых грунтах необходимо предусматривать меры, предотвращающие или уменьшающие влияние сил морозного пучения грунта на свайный ростверк. В районах со средней температурой воздуха наиболее холодной пятидневки ниже минус 40С для фундаментов мостов в зоне воздействия знакопеременных температур следует применять сваи и сваи-столбы сплошного сечения с защитным слоем бетона (до поверхности рабочей арматуры) не менее 5 см. В районах с температурой воздуха выше минус 40С допускается вне акватории использовать сваи сплошного сечения, полые сваи и сваи-оболочки с защитным слоем бетона не менее 3 см при условии осуществления мер по предотвращению образования в них трещин. В зоне переменного уровня постоянных водотоков не следует, как правило, применять буронабивные сваи и заполненные бетоном сваи-оболочки. Для буронабивных свай фундаментов мостов защитный слой бетона должен быть не менее 10 см. В зоне воздействия положительных температур (не менее чем на 0,5 м ниже уровня сезонного промерзания грунта или подошвы ледяного покрова) можно применять сваи любых видов без ограничений по условию морозостойкости бетона. При разработке проекта свайных фундаментов необходимо учитывать возможность подъема (выпора) поверхности грунта при забивке свай, который, как правило, может происходить в случаях, когда: а) площадка строительства сложена пылевато-глинистыми грунтами мягкопластичной и текучепластичной консистенций или водонасыщенными пылеватыми и мелкими песками; б) погружение свай производится со дна котлована; в) конструкция свайного фундамента принята в виде свайного поля или свайных кустов при расстоянии между их крайними сваями менее 9 м. Среднее значение подъема поверхности грунта h, м, следует определять по формуле  где k — коэффициент, принимаемый равным 0,5-0,7 в зависимости от степени влажности грунта, соответственно равной 0,9-1,0; Vp — объем всех свай, погружаемых в грунт, м; Ae — площадь забивки свай или площадь дна котлована, м. | 5.Материалы, необходимые для проектирования оснований и фундаментов. - геодезическая съёмка площадки, генплан. - инженерно – геологические исследования площадки строительства (характер на пластование, вид грунта, физико – механические свойства грунта). - гидрогеологическая ситуация (уровень грунтовых вод, возможность подтопления…). - климатические условия (температурно – влажностный режим, глубина сезонного промерзания грунтов). - архитектурно – строительные чертежи (вид и характер нагрузок, передаваемых на фундамент). - конструктивные особенности зданий. - особенности эксплуатаций зданий. Важным этапом является определение нагрузок, действующих на сооружение (ветровых, снеговых, особых и т. п.), а также нагрузок от несущих конструкций сооружения, перекрытий, различного рода оборудования и эксплуатационных условий, передающихся на фундаменты. Равнодействующие всех нагрузок в зависимости от расчетной схемы сооружения прикладываются в уровне верхнего обреза или подошвы фундамента. Следует обращать внимание на возможное влияние технологических процессов в проектируемых сооружениях на изменение физико-механических свойств грунтов основания. Необходимо, особенно при строительстве на слабых грунтах, принимать во внимание взаимодействие проектируемого сооружения с окружающей средой (соседние здания и сооружения, установки и оборудование в проектируемом сооружении, прокладка коммуникаций, сохранность прилегающей территории, дорог и т. п.). 10. Расчётная схема нагрузок на фундамент. При сборе нагрузок выполняются расчетные схемы с указанием грузовых площадок – площадей, нагрузки с которых приходятся непосредственно на рассматриваемое сечение фундамента, указанием характера нагрузок, его типа и значения. Ниже представлены примеры расчетных схем с комментариями к ним.  Разрез 1-1 Разрез 2-2  Разрез 3-3  20. Расчёт оснований по несущей способности. Основные положения расчётов. Цель – подобрать фундамент таких размеров, чтобы нагрузка на основание передаваемое им в процессе эксплуатации и строительства сооружения не превышало предельно – допустимую нагрузку, которое приводит основание к разрушению. Для определения предельной нагрузки проводят штамповые испытания. В ряде случаев система основание-фундамент рассчитывается по несущей способности и устойчивости, а именно: когда основание сложено скальными грунтами; на обрез ф-та действует сдвиговые нагрузки; проектируемое сооружение расположено вблизи склона или косогора; основанием служит водоносыщенный пылеватоглинистый грунт; фундамент работает на динамическую нагрузку. От веса сооружения в основании возникают как нормальные так и касательные напряжения, а сростом нагрузки в отдельных точках может возникнуть предельное состояние. С дальнейшим увеличением нагрузки будут интенсивно развиваться деф-ции сдвигов, что приведет к перераспределению напряжений в массиве грунта. При этом возникнут области предельного равновесия с формированием плоскости сдвига, что приведет к общей потери устойчивости и несущей способности Значит условие возникновения предельного состояния системы основание-фундамент – возникновение предельного равновесия грунтов при сдвиге. (U=tg+c). Независимо от вида воздействия и состояния грунтов оснований расчет по 1му предельному состоянию системы основание-фундамент ведется из условия.  (2); где F – действующая нагрузка на основание; g – коэффициент надежности по грунту (0.8-1); n – коэффициент ответственности здания; FU – предельная несущая способность грунта.СНиП 2.02.01-83* п.п.2.57-2.66. Расчет оснований по несущей способности допускается выполнять графоаналитическими методами (круглоцилиндрических или ломаных поверхностей скольжения), если: а) основание не однородно по глубине; б) пригрузка основания с разных сторон фундамента не одинакова, причем интенсивность большей из них превышает 0,5R (R- расчетное сопротивление грунта основания); в) сооружение расположено на откосе или в близи откоса; г) возможно возникновение нестабилизированного состояния грунтов основания. 19.Виды расчётов по II предельному состоянию. 1. Расчёт деформаций отдельного фундамента; 2.Расчёт деформации массива в целом; 3.Расчёт горизонтальных перемещений (U<=Un); 4.Расчёт осадки во времени S=f(t). Цель: определить время, за которое произойдут расчётные деформации. 5.Расчёт тела фундамента по трещиностойкости; 6.Специальные расчёты в сложных геологических условиях на структурно – неустойчивых грунтах. СНиП 2.02.01-83* п.п.2.34-2.56 Целью расчетов оснований по деформациям является ограничение абсолютных или относительных перемещений фундаментов и надфундаментных конструкций такими пределами, при которых гарантируется нормальная эксплуатация сооружения и не снижается его долговечность вследствие появления недопустимых осадок, подъемов, кренов, изменения проектных уровней и положений конструкций, расстройства их соединений и т. п. При этом имеется в виду, что прочность и трещино-стойкость фундаментов и надфундаментных конструкций проверены расчетом, учитывающим усилия, которые возникают при взаимодействии сооружения и основания. По второй группе предельных состояний проверяется условие передачи нагрузки на грунты основания. 23.Виды фундаментов мелкого заложения по материалу и по конструкции. Фундаменты мелкого заложения могут применяться для любых зданий и сооружений и инженерно-геологических условий. Однако при наличии в основании слабых слоев грунта выбор типа фундамента (мелкого или глубокого заложения) должен определяться на основе технико-экономического сравнения вариантов. Основными частями фундамента являются: обрез; подошва, боковая поверхность и ступени (рис.Ф.9.2,а). Верхняя плоскость фундамента, на которую опираются надземные конструкции (2), называется обрезом (3) фундамента. Нижняя плоскость, через которую передается нагрузка на основание, называется подошвой (4). Вертикальные плоскости образуют боковую поверхность. Расстояние от поверхности планировки DL до подошвы называется глубиной заложения d. Высота фундамента hf определяется расстоянием от подошвы фундамента до его обреза. За ширину подошвы фундамента принимается ее наименьший размер b, а за длину ее больший размер l, то есть l b. Фундаменты под колонны могут иметь одну или несколько ступеней. Верхняя часть такого сборного фундамента имеет подколонник. Место в подколоннике, в которое устанавливается колонна, называется стаканом. Вертикальная часть наружного ленточного фундамента образует фундаментную стену.  Рис. Ф.9.2. Фундамент под колонну (а,б) и под стену (в): 1 - фундамент; 2 - колонна; 3 - обрез фундамента; 4 - подошва фундамента; 5 - подколонник; 6 - бетонные блоки Виды ФМЗ по материалу: 1.деревянные; 2.каменная кладка из искусственных и естественных камней, бутовых камней и бутобетона (слабым звеном является раствор, т.к. плохо работает на изгиб, поэтому такие фундаменты делают уступами так, чтобы подошва фундамента попала в пирамиду продавливания.)  Коэфф. Альфа зависит от вида материала. Альфа=340, когда бутовая кладка на цементном растворе; Альфа=370 - бутобетон; 30<Альфа<35 – кирпичные фундаменты; Альфа=450 – для бетона. H=(b-b0)/2*tg альфа. 3.Бетонный сборный или монолитный; 4.Железобетонный сборный или монолитный. По конструкциям: - столбчатые, отдельно стоящий ленточные; - перекрёстно – ленточный – это сочетание столбчатых и ленточных фундаментов; - плитный фундамент – под все здание; - массивный – используется под водонапорные башни, машины с динамическим воздействием (пресс, молот, доменные печи, дымовые трубы). 29. Определение основных размеров фундамента мелкого заложения. Общие положения Здание без подвала Глубина заложения подошвы фундаментов под наружные стены определяется из условия ddf: df =Kh* dfn, м где: df- расчетная глубина промерзания, м kh- коэффициент, учитывает влияние теплового режима сооружения, принимаем Kh=0.8 dfn- нормативная величина промерзания грунтов, м Расстояние от расчетной глубины промерзания до уровня подземных вод в зимний период: dw- df Предварительные размеры подошвы определяются по формуле : Апред=Fv02/(R0-ср* df), м где : ср- усредненное значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах, кН/м, ср=20…22 кН /м Далее определяем расчетное значение грунта по следующей формуле: R=с1* с2к*[М*Кz*b*11+Mq*d1*11 *0.8 +(M q-1)*db*11 *0.8 + Mc * С11], кПа где: с1, с2-коэффициенты условий работы, принимаются с1=1.2, с2=1.1 К - коэффициент, принимается равным :к=1.1 (приняты по табл.1-3 приложения 1[СНиП] М , M q , Mc – коэффициенты, принимаемые по табл.4[СНиП] Кz - коэффициент, принимаемый равным: Кz=1.0 –при b10.0 м b - ширина подошвы фундамента, м db- глубина подвала, м 11- осреднённое расчетное значение удельного веса грунта, залегающих ниже подошвы фундаментов, кН/м С11 – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа d1 –глубина заложения подошвы фундамента, м Уточнённая площадь фундамента вычисляется по следующей формуле: Аут =Fv02/(R-ср* df),м где: R- расчетное значение грунта, кПа Конструируем предварительное расчетное сечение, проверяем условие Р2R: Р2==Fv02+Gф.гр/АR, где: Gф.гр - вес фундамента и грунта на его уступах, принимаемый равным: Gф.гр =ср*d*b*1п.м.- для ленточных фундаментов Р2-реактивное давление по подошве фундамента, кПа  Расчет с подвальным помещением Глубина заложения подошвы фундамента подвальной части здания определяется из конструктивных соображений: d=hb+hcf+hs-dцок, м где: hb- высота подвала, м hcf – толщина конструкций пола подвала, принимаемая равной 0.2…0.25 м hs –толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, принимается равной 0.5…0.6 м dцок- высота цоколя, ориентировочно принимается 0.15…0.25 м Предварительные размеры подошвы определяются по формуле: Апред=Fv02/(R0-ср* d), м где : ср- усредненное значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах, кН/м Далее определяем расчетное значение грунта по следующей формуле: R=с1* с2к*[М*Кz*b*11+Mq*d1*11 *0.8 +(M q-1)*db*11 *0.8 + Mc * С11], кПа где: с1, с2-коэффициенты условий работы, принимаются с1=1.2, с2=1.1 К- коэффициент, принимается равным: к=1.1 (приняты по табл.1-3 приложения 1[СНиП] М , M q , Mc – коэффициенты, принимаемые по табл.4[СНиП] Кz - коэффициент, принимаемый равным: Кz=1.0 – при b10.0 м b - ширина подошвы фундамента, м 11- осреднённое расчетное значение удельного веса грунта, залегающих ниже подошвы фундаментов, кН/м С11 – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа d1 –глубина заложения подошвы фундамента, м d1= hs+ hcf*ср/11,м где hs- толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, принимается равной 0.5…0.6 м hcf – толщина конструкций пола подвала, принимаемая равной 0.2…0.25 м ср – расчетное значение удельного веса конструкций пола подвала, кН/м 11- осреднённое расчетное значение удельного веса грунта, залегающих выше подошвы фундаментов, кН/м Уточнённая площадь фундамента вычисляется по следующей формуле: Аут =Fv02/(R-ср* d),м где: R- расчетное значение грунта, кПа Р2=Fv02./А+М02/W 1.2R, где: Fv02= Fv02+G1+ G2+ G; М02=Е*а-G1*e+ G2*e; Для вычисления данных величин воспользуемся следующими формулами; W=(l*b)/6,м h0 =q0/ 11*0.8,м где q0 =10 кН*м а=1/3*(d+ h0),м Е=1/2*(d+ h0)*q, Е=1/2*(d+ h0)*q, где q=11*0.8(d+.h0)*tg (45-11/2), где b- ширина фундаментной плиты, м bф- ширина стеновых блоков, м d- глубина заложения фундамента, м hпл- высота фундамента, м 11-угол внутреннего трения, градус. G1=11*0.8*( b-bф)/2*(d- hпл)*1п.м., кН/п.м G2=11*0.8*( b-bф)/2*( hs- hпл)*1п.м., кН/п.м где hs - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, принимаем равной 0.5-0.6 м hпл-высота фундамента, м b- ширина фундаментной плиты, м bф- ширина стеновых блоков, м е=( b+bф)/4,м где b- ширина фундаментной плиты, м bф- ширина стеновых блоков, м G=b*1п.м.* hпл*бет., кН/п.м. где бет- удельный вес бетона, кН/м  35.Понятие сжимаемая толща. Определение нижней границы. Расчётная схема.Сжимаемая толща это совокупность слоев грунта под подошвой фундамента воспринимающая и передающая давление с подошвы фундамента, природное давление грунта и при этом деформируется. Основание испытывает осадку. Осадка основания s с использованием расчетной схемы в виде линейно-деформируемого полупространства определяется методом послойного суммирования по формуле  ,
При этом распределение вертикальных нормальных2 напряжений по глубине основания принимается в соответствии со схемой, приведенной на рис. 1. Дополнительные вертикальные напряжения на глубине z от подошвы фундамента: zp – по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, и zp,c – по вертикали, проходящей через угловую точку прямоугольного фундамента, определяются по формулам: zp = p0; (2) zp,c = p0 / 4, (3) где - коэффициент, принимаемый по табл.1 в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины, равной: = 2z/b при определении zp и = z/b при определении zp,c; p0 = p - zg,0- дополнительное вертикальное давление на основание (для фундаментов шириной b 10 м принимается р0 = р); р- среднее давление под подошвой фундамента; zg,0- вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента (при планировке срезкой принимается zg,0 = d, при отсутствии планировки и планировке подсыпкой zg,0 = dn, где / - удельный вес грунта, расположенного выше подошвы, d и dn – обозначены на рис.1).  Рис.1. Схема распределения вертикальных напряжений в линейно-деформируемом полупространстве DL – отметка планировки; NL - отметка поверхности природного рельефа; FL - отметка подошвы фундамента; WL - уровень подземных вод; В.С - нижняя граница сжимаемой толщи; d и dn глубина заложения фундамента соответственно от уровня планировки и поверхности природного рельефа; b - ширина фундамента; р - среднее давление под подошвой фундамента; р0 - дополнительное давление на основание; zg и zg,0 – вертикальное напряжение от собственного веса грунта на глубине z от подошвы фундамента и на уровне подошвы; zp и zр,0 – дополнительное вертикальное напряжение от внешней нагрузки на глубине z от подошвы фундамента и на уровне подошвы; Нс – глубина сжимаемой толщи, которая определяется на отметке на которой . Нижняя граница сжимаемой толщи основания принимается на глубине z = Hc , где выполняется условие zр = 0,2zg (здесь zр – дополнительное вертикальное напряжение на глубине z = Hc по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, определяемое в соответствии с указаниями пп. 2 и 4; zg – вертикальное напряжение от собственного веса грунта |