20. Типы фундаментов глубокого заложения. Области и условия их применения
 Скачать 3.97 Mb.
|
Фундаменты при динамических нагрузкахЯвления в грунте при динамических воздействиях. 1.1. Распространение колебаний в массиве грунта  Величина распространения колебаний в грунте зависит от источника колебаний и состояния среды. Любое сооружение, попавшее в зону вибрации, начинает само вибрировать. Опасны резонансные явления, т.е. совпадение собственных частот колебаний с вынужденными колебаниями в грунтовой среде. Уплотнение грунта В большей степени характерно для песчаного грунта. В общем случае S = S стат. + S динам. S динам. - может быть упругой или (упругой + остаточной), в зависимости от вида динамического воздействия. 1.3. Разжижение водонасыщенных песков При динамических воздействиях грунтовая вода будет то вытесняться из пор, то засасываться, переходя в колебательные движения. Е  сли скорость движения воды будет создавать гидродинамический напор равный весу частиц песка, то песок будет испытывать взвешивающие действие воды, переходя в плывунное состояние. При взрывных работах на расстоянии 200 м от плотины, водонасыщенный песок плотины перешел в плывунное состояние. Сооружение потеряло устойчивость, т.к. угол откоса грунта составил всего 4 .Тиксотропные явления (характерны для глинистого грунта) При динамических воздействиях происходит нарушение структуры глинистых грунтов, с уменьшением характеристик С, Е0. При снятии динамических нагрузок глинистый грунт может вновь восстанавливать прежнюю структуру, т.е. проявляет тиксотропные свойства (выполнение стены в грунте под глинистым тиксотропным раствором). Виды динамических воздействий 2.1. Сейсмические воздействия. П  ри землетрясении, в результате осадки, песчаная толща увлекла за собой сваи, вдавив их в подстилаемую глинистую толщу (явление отрицательного трения). Осадка сооружения превысила все допустимые величины. 2.2. Динамические воздействия от движения транспорта. При движении тяжелого транспорта (железнодорожные, трамвайные пути) создается вибрационный фон, который передаваясь по грунтовой среде, оказывает негативное воздействие на здания, сооружения. Вибрационные воздействия от движущегося транспорта могут превышать допустимый уровень вибрации по санитарным нормам проживания людей в здании. 2.3. Забивка свай. В соответствии со строительными правилами забивка свай в городах на расстоянии ближе 30 м от существующей застройки запрещена.   При динамических воздействиях пески уплотняются, разжижаются.Глины проявляют тиксотропные свойства. Взрывы. Работа машин, механизмов. (Строительство промышленных объектов, где возможны динамические воздействия: молоты, прессы, компрессоры, фундаменты пилорам и т.д.). 31. Особенности расчета и устройства фундаментов при сейсмических нагрузках. При строительстве зданий необходимо: Фундаменты сооружения закладывать на одной отметке (более равномерное распределение сейсмических сил). Здание делить на отсеки. Фундаменты делать монолитными или омоноличивать (перекрестные ленты, сплошные фундаменты). Свайные фундаменты рассчитывать на горизонтальную нагрузку. При этом преимущество имеют сваи – стойки, а головы свай должны быть надежно заделаны в ростверк.   - коэффициент снижения несущей способности Расчетную сейсмическую нагрузку получают в результате динамического расчета всего здания на колебания и прикладывают в точках расположения масс элементов конструкций. При строительстве зданий в сейсмических районах : - Фундаменты зданий и их отдельных отсеков рекомендуется закладывать на одном уровне во избежание изменения частоты собственных колебаний. В зданиях повышенной этажности следует увеличивать глубину заложения с помощью устройства дополнительных подземных этажей. - Фундаменты должны иметь возможно большую жесткость и прочность, в связи с чем: применяют монолитные железобетонные фундаменты в виде перекрестных лент и сплошных плит, усиленных дополнительным армированием. Сборные железобетонные фундаменты должны обязательно замоноличиваться, а столбчатые фундаменты — перекрываться монолитными рандбалками. - При использовании свайных фундаментов необходима жесткая заделка свай в непрерывный ростверк для воспринятая горизонтальных усилий, возникающих при землетрясениях, при этом следует стремиться опирать нижние концы свай на плотные грунты. Влияние сейсмических воздействий на работу свайных фундаментов учитывают с помощью понижающих коэффициентов условий работы, при расчете несущей способности основания по боковой поверхности и под острием сваи.     Схема свайного фундамента с промежуточной подушкой 1-фундаментный блок; 2-промежуточная подушка; 3-железобетонные оголовки; 4-железобетонные сваи; 5-поверхность дна котлована В сейсмических районах при соответствующем технико-экономическом обосновании возможно применение свайных фундаментов с промежуточной подушкой из сыпучих материалов (щебня, гравия, песка крупного и средней крупности  Фундамент выполнен в виде платформы, состоящей из верхней и нижней плит с полостями, внутри которых расположены промежуточные элементы шарообразной формы. Плиты установлены относительно друг друга с зазором, а полости имеют параллельные горизонтальные поверхности в поперечном и продольном направлениях с полусферическими завершениями. Между опорной плитой и платформой установлены амортизаторы. Верхние этажи здания снабжены вантами, закрепленными в вертикальных опорах, на которые базированы перекрытия, а верхняя фундаментная плита снабжена выступами, выполненными соосно с пазами опорной плиты.  Маятниковая скользящая опора (1) предназначена для отделения грунта (2) основания от сооружения (3) при вызываемых землетрясением движениях грунта (2) основания Опора (1) содержит первую опорную плиту (5) скольжения с первой вогнутой поверхностью (5') скольжения, опорный башмак (4), находящийся в скользящем контакте с первой поверхностью (5'), а также вторую опорную плиту (6) со второй вогнутой поверхностью (6'), которая контактирует с опорным башмаком (4). Первая поверхность скольжения (5') обеспечивает, по меньшей мере, в одном измерении устойчивое положение равновесия опорного башмака (4), в которое он самостоятельно возвращается после отклонения, вызванного воздействием наружных сил. Антифрикционный материал (9а, 9b) содержит пластмассу с упругопластичными компенсирующими свойствами и с низким коэффициентом трения, при этом пластмасса обладает компенсирующими свойствами, позволяющими компенсировать отклонение 0,5 мм от заданной плоскости заданной поверхности скольжения (5'). Технический результат: повышение долговечности, прочности и обеспечение наиболее точного возвращения элемента скольжения в равновесное положение   Опора сейсмостойкого сооружения содержит опорные части, одна из которых выполнена с возможностью закрепления на опорной плите сооружения, а другая - на фундаменте, причем опорные части соединены между собой с помощью маятниковой тяги. Опорные части содержат каждая ригель, на котором закреплены стойки, свободные концы которых выполнены с возможностью закрепления на опорной плите сооружения или на фундаменте, причем каждый ригель расположен между стойками другой упомянутой опорной части, при этом в центральной части ригеля выполнено отверстие, через которое пропущена маятниковая тяга, представляющая собой двойной карданный шарнир Гука, при этом выходы последнего шарнирно соединены каждый с соответствующим ригелем с возможностью поворота относительно вертикальной оси.  Виброизолятор для сооружений включает слой резины с арматурой в виде выступающих за габариты слоя резины прямоугольных металлических пластин, термически прикрепленных к слою резины по опорным поверхностям. На центральных участках боковых поверхностей слоя резины образованы трапециевидные углубления, с плавными сопряжениями прямолинейных и наклонных участков, при этом размеры и расположение углублений на боковых поверхностях из условия сохранения прямоугольной формы деформированного виброизолятора. 32. Что в строительстве называется грунтом и грунтовым основанием? Основные виды грунтов и их происхождение. Грунтами называют любые горные породы коры выветривания земли - сыпучие или связные, прочность связей у которых между частицами во много раз меньше, чем прочность самих минеральных частиц, или эти связи между частицами отсутствуют вовсе. Есть и другое определение грунтов: это горные породы, являющиеся объектом инженерно-строительной деятельности человека. Грунтами называют все рыхлые горные породы каменной оболочки Земли – несвязные (сыпучие) и связные (глинистые), прочность связей которых во много раз меньше прочности самих частиц. Основанием называетсямассив грунта, находящийся непосредственно под сооружением и рядом с ним, который деформируется от усилий, передаваемых ему с помощью фундаментов. Также основание – это толща грунтов со всеми особенностями напластования мощность слоев, взаимное расположение, физико-механические свойства и т. д.). Если строительные свойства грунтов основания мы специально не улучшаем и не изменяем, то такое основание называется естественным, в отличие от искусственного основания, в котором строительные свойства грунтов преднамеренно нами улучшены для того, чтобы уменьшить сжимаемость грунтов, увеличить их прочность и др . Скальные грунты. Это самое надежное основание под фундамент. Представляют собой плотные горные породы, выходящие прямо на поверхность или покрытые тонким слоем почвы. Это гранит, базальт, диабаз, известняк, доломит, песчаник. Данные грунты не деформируются под нагрузкой, не размокают в воде и не промерзают зимой. На скальном грунте фундамент закладывают без заглубления, прямо на поверхности. Полускальные грунты. Это те же горные породы, но раздробленные, с большим числом трещин. Они под нагрузкой не сжимаются, в воде не размокают, но во влажном состоянии способны промерзать. Надежное основание под фундамент, но при строительстве дома фундамент лучше заглубить в грунт на 0.5 м независимо от промерзания грунта. Крупнообломочные грунты. Состоят из несвязанных обломков горных пород (щебня, гравия, галечника), бывают плотными или рыхлыми. Под нагрузкой не сжимаются, но часто размываются проточными водами, во влажном состоянии промерзают. Неплохой грунт для закладки фундамента. Надо лишь заглубить его на 0.5 м, даже если грунт промерзает на большую глубину. Песчаные грунты. Сыпучие пески водопроницаемы, размываются проточной водой, во влажном состоянии промерзают. Под нагрузкой хорошо уплотняются, надежное основание под фундамент. Глубина заложения фундамента (обычно 0.4-0.7 м) зависит от плотности песчаного грунта – чем меньше плотность, тем глубже располагается фундамент. Глинистые грунты. Состоят из глины почти без примеси песка. Сжимаются под нагрузкой, размываются проточной водой, при увлажнении часто сильно набухают, но уплотняются мало, при замерзании вспучиваются. Под весом дома уплотняются неравномерно, поэтому при осадке дом может покоситься, осадка длится долго – до нескольких лет. В таких грунтах фундамент закладывают на глубину промерзания. Суглинки. Такой грунт состоит из глины со значительной (до 90%) примесью песка. Наиболее распространенный тип грунтов. По свойствам близки к глинистым грунтам. Разновидность суглинков – лессы, сильно оседают при замачивании. Во всех суглинистых грунтах фундаменты закладывают на глубину промерзания. Торфяники. Сильно увлажненные грунты, состоящие в значительной степени из растительных остатков. Под нагрузкой сильно уплотняются, при замерзании увеличиваются в объеме. Фундаменты на торфяниках закладываются лишь после специальной подготовки. Все эти грунты являются естественными, и поэтому их называют естественными основаниями под фундамент. Но основания под фундамент бывают и искусственными. Они необходимы в тех случаях, когда на месте строительства оказываются слабые, сильно сжимаемые грунты. Есть две разновидности искусственных оснований: насыпные и улучшенные. Насыпные основания. Устраивают намывом или насыпкой гравия, щебня с песком и примесью глины. Для этой цели подходят также металлургические шлаки, отвалы горных выработок, строительный мусор. Свойства таких грунтов неопределенны и устанавливаются для каждого грунта в каждом конкретном случае. При длительной выдержке такие грунты постепенно самоуплотняются и через 5-10 лет становятся пригодными для закладки в них фундамента. Улучшенные основания. Слабые или малосвязанные грунты, уплотненные при помощи цементирования, битуминирования, введения солей, жидкого стекла и др. Основания: Скальные. Массивная горная порода, обладающая большой прочностью и малой сжимаемостью. Изучением свойств скальных оснований и их поведением под нагрузкой занимается наука «Механика скальных грунтов». Грунтовые. Раздробленная горная порода (минерально-дисперстное образование) – результат физического и химического выветривания массивных горных пород. Грунтовое основание обладает большой сжимаемость и малой прочностью, что необходимо учитывать при проектировании.  По характеру происхождения виды грунтов делятся на естественные - напластования земной коры, находящиеся в естественном уплотненном и увлажненном состоянии, образовавшиеся за миллионы лет в результате разрушения древних горных или морских (озерных, илистых, наносных и пр.) пород, и насыпные - результат деятельности человека. Фундамент лучше всего располагать на основании грунта, находящегося в естественном нетронутом состоянии. Естественные грунты делятся на крупнообломочные, песчаные и пылевато-глинистые. Для определения вида грунта на конкретной строительной площадке должны быть проведены геологические изыскания, при которых производят бурение скважин и отбор проб грунтов, после чего в лабораториях определяют несущую способность данных грунтов. На примитивном уровне можно выполнить эту работу и самому - вырыть на месте будущего дома шурф и определить состав грунта на уровне подошвы фундамента. Однако проще всего обратиться в районные отделы архитектуры и землеустройства, где должны знать состав грунтов. Расчетные сопротивления грунтов сжатию по первому предельному состоянию приведены в таблицах ниже. 33. Основные принципы проектирования оснований и фундаментов. Нагрузки и воздействия, учитываемые при проектировании фундаментов. Нормативные и расчетные значения нагрузок. Расчет оснований и фундаментов Определяющим расчетом - является расчет оснований по деформациям (ограничение развития осадок). Как в этом случае рассчитать фундамент? Расчет фундамента – это, прежде всего нахождение его размеров b, (d – уже известно (см. ранее)) – их определяют из предварительного расчета. S – ожидаемая совместная осадка сооружения и основания по расчету; SU – предельно допустимая осадка основания и сооружения.     Если  , то можно увеличить давление под подошвой до величины 1,2R, но при этом  (условия СНиП)  - глубина заложения фундаментов без подвальных сооружений. - приведенная глубина заложения фундамента для зданий с подвалом - глубина подвала  ,при  ;  при  (В – ширина подвала) Как быть при слоистом напластовании грунтов и более слабом подстилающем слое?   hs Производим проверку несущей способности подстилающего слоя. 1. Строим эпюры zq и zp - на кровле слабого грунта  1. Строим эпюры  на кровле слабого грунта (1)  -?  - условная площадь подошвы фундамента2. Зная  находим  - подбираем, исходя из одинакового распространения давления во всех направлениях.3. Такой прием дает возможность найти  Далее осуществляется проверка неравенства (1) и в случае его не выполнения необходимо перепроектировать фундамент. |