1 Воп. Основные понятия и определения

Грунты—горные породы, слагающие верхние слои земной поверхности, образовавшиеся в результате выветривания.

Основание — толща грунтов со всеми особенностями их на­пластования, воспринимающего нагрузку от веса зданий н сооруже­ний. Различают скальные и несильные основания.

Скальным основанием называют массивные горние породы с жесткими связями между частицами грунта, залегающие в виде сплошного или трещиноватого массииа и имеющие значительную прочность ори сжатии (Л_с>5 МПа).

Нескальные или грунтовые, основания представляют собой тол­щу несвязных или связных горных пород, имеющих связи между отдельными частицами, которые во много раз меньше прочности самих минеральных частиц. К этому типу относят основания из крупнообломочных, песчаных. пылевато-глинистых грунтов.

Нескальные основания подразделяют на естественные и искус­ственно улучшенные Первые используют при возведении зданий в условиях природного залегания после предварительной подготов­ки. Естественные основания разделяют на однородные, сложенные грунты одного типа и слоистые.

Фундаменты подразделяют на следующие основные категории: возводимые в открытых котлованах, глубокого заложения и свай­ные.

Фундаменты в открытых котлованах—- это такие фундаменты, которые после возведения и котловане / засыпаются грунтом 2 и передают давление на основание преимущественно по подошве.

Фундаментами глубокого заложения называют л фундаменты, формируемые или погружаемые н грунт с помощью специальных механизмов. Они передают нагрузку на основание как по подошве,так и за счет сил трения по боковой поверхности фундамента

Свайным фундаментом называют группу спай, объ­единенных поверху для совместной работы с помощью специаль­ных плит или балок 3.

Вариантность решений

При проектировании фундаментов группы сооружений (зда­ний) или отдельного объекта прежде всего оцениваются инже­нерно-геологические и гидрогеологические условия возможной территории строительства. Объекты на этой территории жела­тельно размещать таким образом, чтобы застраивались благо­приятные площадки (с грунтами наиболее высокого качества, с уровнем грунтовых вод ниже проектной отметки подошвы фундаментов, со спокойным рельефом местности). Инженерно­геологические условия площадки строительства оценивают на основании тщательного изучения материалов изысканий, в том числе данных лабораторных и полевых испытаний грунтов, дан­ных статического и динамического зондирования, а в некото­рых случаях путем испытания свай или опытных фундаментов.

Используя все полученные данные, уточняют значения ре­комендованных геологами расчетных характеристик грунта для каждого слоя, зависящие, в частности, от того, для каких рас­четов (по деформациям или прочности — устойчивости) они определяются.

Весьма важно также учесть опыт строительства на соседних территориях с аналогичными инженерно-геологическими усло­виями. Опыт строительства часто заставляет вносить коррек­тивы в рекомендации, приводимые в инженерно-геологических заключениях. Действительно, чему отдать предпочтение; реко­мендациям инженерно-геологического заключения об устрой­стве свайных фундаментов или опыту строительства более де­шевых фундаментов на естественном основании, как это, на­пример, сделано на соседнем участке, имеющем точно такие же инженерно-геологические и гидрогеологические условия? Крите­рием истины, согласно диалектическому материализму, являет­ся опыт, поэтому он должен быть детально изучен и учтен при проектировании и выборе вариантов,

Процесс рассмотрения вариантов' является одним из основ­ных моментов проектирования фундаментов. В связи с этим важно правильно решить все принципиальные вопросы при раз­работке вариантов. С этой целью проектирование выполняют* по этапам:составляют эскизы всех реальных вариантов; отбрасывают наиболее неприемлемые из них ’(по способу производства работ, величинам ожидаемых неравномерностей осадок, долговечности и другим условиям);рассчитывают отобранные варианты одного наиболее загру­женного типичного фундамента;производят технико-экономическое сравнение вариантов фундамента, удовлетворяющих требованиям расчета по дефор­мациям и устойчивости, долговечности, возможности возведения их, в том числе в зимнее время.Каждый вариант доводят до оптимального решения, чтобы затрата на его устройство были минимальными. При этом, ко­нечно, надо помнить, что в сооружении имеются и менее загру­женные фундаменты, которые также не должны противоречить оптимальности решения.

2 вопрос.. Исходные данные.1.необходимо иметь информацию о геологических, гидрогеологичес­ких условиях района строительства и свойствах грунтов строитель­ной площадки. Для этого на строительной площадке проводит инженерно-геологические изыскания. Они включают проведение следующих работ: бурение скважин и разработку шурфов, обяза­тельный отбор образцов с целью выяснения геологического стро­ения и особенностей иаи.частования, лабораторные исследования для установления физико-механических свойств грунтов.2. данные об особенностях геологическою строения и напласто­вания грунтов на строительной площадке, сведения о мощности отдельных слоев грунта, основные классификационные показа­тели, позволяющие судить о физико-механических характеристиках грунтов, на основе которых дается оценка деформатнвных и про­чностных свойств оснований. 3.Особое внимание следует обращать на гидрогеологические условия района строительства, на установив­шийся уровень подземных вод, на причини, которые могут вызвать его колебание, а также наименьшую и наивысшую отметку возмож­ных колебаний. 4.Важно знать о возможности образования в основа­ниях агрессивных сред, формирующихся в результате проникнове­ния в грунты химических веществ, Если на строительной площадке имеются уже построенные здания, необходимо знать о времени возведения и конструктивных особенностях их фундаментов, чтобы судить о взаимном влиянии проектируемых и существующих соору­жений.5Особое внимание следует обращать иа возможность протекания различных физико-геологических процессов в районе предполагаемого строительства, которые могут оказать существенное влияние на эксплуатацию фундаментов, а также самих зданий и сооружений. 6.Необходимо учитывать вероятность образования оползней; явления просадочносги, свойственные лессовым грунтам при замачивании и вечномерзлым — при оттаивании; явления усадки и набухания грунтов в результате изменения климатических и гвдроюологичсс- ких режимов; сейсмические явления, способные поилечь за собой разжижение водонасыщеилих песчаных грунтов; морозное пучение, которое может вызвать значительные деформации фундаментов зданий и сооружений.Материалы инженерно-геологических изысканий включают то­пографический план участка строительства с указанием рельефа и горизонталей уже существующих и проектируемых зданий. Объем и содержание инженерно-геологических изысканий зави­сят от степени изученности района строительства, сложности геоло­гического сгроеиня исследуемого района, стадии проектирования, особенностей возводимого здания или сооружения и регламентиру­ются действующими ГОСТами.

Инженерно-геологические условия площадки строительстваи Напластование фунтов на каждой площадке сугубо индиви­дуально. При выборе типа и глубины заложения опорных частей фундаментов проектируемого сооружения следует вначале оценить прочность и сжимаемость слоев грунта по данным инженерно- геологических изысканий. После этого целесообразно разделить грунты на две условные категории: слабые и надежные. Слабыми можно назвать гру нты, которые в естественном состо­янии не могут являться основанием данного сооружения. Эю озна­чает, что даже при больших затратах на создание громоздких фунда­ментов с целью г>ередачи на эти гру ты давлений, не ведущих к раз­рушению основания, ожидаемые осадки и их неравномерность пре­вышают предельно допу стимые для проектируемого сооружения.Надежными называются грунты, которые обеспечивают раз­витие деформаций в допус тимых пределах.При указанном делении фунтов все многообразие их наплас­тований можно предегавить в виде трех расчетных схем (рис. 2.1). Рассмотрим варианты устройства фундаментов при залегании грунтов площадки строительства в соответствии с этими тремя схемами.Схема I. Инженерно-геологические условия площадки строи­тельства благоприятны. Как правило, основным вариантом в лом случае являются фундаменты на естественном основании с мини­мальной глубиной заложения, корректировка которой производит­ся при учете климатических факторов и особенностей сооружения.Схема II. Эта схема допускает большое разнообразие вариан­тов фундаментов. При относительно малой толщине слабого слоя наиболее очевидными являются его прорезка и устройство фун­даментов на естественном основании, в качестве которого исполь­зуется надежный грунт .Вторым возможным вариан­том будет свайный фундамент с заделкой концов свай в надежный При необходимости строительства на данной пдошадке тяже­лого сооружения в случае очень большой толщины слабого слоя последний приходится рассматривать в качестве основания. Зада­ча при этом будет состоять в снижении ожидаемых осадок до ве­личин, допустимых для данного сооружения, либо с понижением чувствительности сооружения за счет его разрезки на отсски, либо наоборот, с увеличением жесткости его конструкций. Схема III. Дополнитель­ным явится вариант, когда фундамент (как правило, на естествен­ном основании) опирается на верхний надежный слой При невозможности реализации этого варианта гм при­чине слишком больших давлений на слабый прослоек либо значи­тельных осадок слабый слой может быть закреплен э

. Климатические факторы 1.глубина промерзания2. глубина заложения в зависимости от глубины промерзания.3. К влияющим на глубину заложения фундаментов климатичес­ким факторам помимо промерзания следует отнести сезонные яв­ления набухания и усадки, характерные для глин, залегающих в некоторых южных районах. В этих районах подошва фундамен­тов (ростверков) должна располагаться на глубине, ниже которой объемные изменения в грунте не имеют места (см. гл. 10).Нагр и возд-я на основ-е. (см. п. 1.1, 1.3 – 1.12 СНиП “Нагрузки и возд-я”, п. 2.5 “Основ-я”) При проектир-и основ-й и фунд нагр и возд-я, их классиф-я, вид, интенсивность, усл-я возд-я и возможн сочетания назнач-ся в соотв-ии с треб-ми СНиП. Расчетн знач-я опр-т умножением нормативн нагр на коэф надежн-ти по нагр γ_f.

Нагр и возд-я в завис-ти от продолжит-ти действия: 1. длительные – вес всех частей и эл-в, вес и давл-е гр; 2. длительн времен – вес стационарн оборуд-я, нагр на перекр-я от складир материалов, от кранов, от людей и снега, обусловленн деф-циями основ-я, не сопровожд-ся коренным измен-м гр; 3. кратковременн – вес людей, снега, ветра; 4. особые – возд-я, обусловлен деф-циями основ-я с коренным изменением структуры гр, сейсмич и взрывн возд-я.Расчет основ-й зд и сооруж-й по пред сост-м I и II гр д. вып-ся с учетом наиб неблагопр сочетаний нагр, различают след сочетания: 1. осн. сочет-я нагр, состоящ из пост, длит, кратковр нагр; 2. особое сочет нагр - пост, длительн, кратковр и 1 из особых.

Если учит-ся сочетания, включ. постоянн и не <2х кратковременн нагр, то расч знач-я времен нагр необх умножить на коэф сочетаний: а) в осн сочет-х для длит. нагр ₁ = 0,95; для кратковременн ₂ = 0,9; б) в особых сочет-х для длит нагр ₁ = 0,95; для кратковременн ₂ = 0,8.

Расчет по деф-циям произв-т на осн. сочет-е нагр, по несущ способн-ти – на основное, о при наличии особ нагр – на осн и особое сочет-е. Нагр на перекр-е и снегов нагр при расч по деф-циям счит-ся длительн, а по несущ способн-ти – кратковременн. Нагр от подвижн оборуд-я всегда счит-ся кратковременн.

Т.к. осадки протекают во времени и склад-ся из остаточн и восстан-ся, то к гр неприменим принцип независимости действия сил, т.е. нельзя суммировать напряжение и осадки без учета измен-я св-в гр. Т.о. сочетания нагр необх назначать с учетом последоват-ти времени приложения и действия кажд нагр.

Нагр на стены и столбы, перекр-я и покрытия принимают приложенными по оси подошвы фунд. Нагр на основ-е от наземн части зд-я опред-я: 1. в бесподвальн зд-х и у наружн стен зд-я с подвалом – на ур. спланированной отм. земли; 2. при передече давления от кол ч/з ж/б башмаки/мет траверсы – на ур. верхнего обреза фунд; 3. для внутр стен и кол в заглубленн помещ-х, в сооруж-х где фунд явл-ся частью констр-ции / стойки, рамы и каркасы, подпорные стенки, для фунд, на кот. одновременно действ-т вертик, горизонт и изг мом – на ур подошвы фунд.