3 Вопрос. Проектирование оснований и фундаментов по предельным состояниям

В основу положено предположение, чтобы усилия, напря­жения деформации и перемещения, возникающие в основаниях и эле­ментах конструкций фундаментов зданий и сооружений, были близки к установленным предельным значениям, но не превышали их.Предельные состояния подразделяют на две группы.

Первая группа — по несущей способности. При расчете предельных состояний по этой группе должны быть исключены все возмож­ные формы разрушений, которые могут произойти в результате потери прочности или устойчивости под действием силовых факто­ров.

Вторая группа — по деформациям. При расчетах по данной группе предельных состояний должны быть исключены факторы, затрудняющие нормальную эксплуатацию зданий и сооружений, вызываемых чрезмерными осадками, прогибами, выгибами, крена­ми, углами поворота, развитием трещин.

4 вопрос. Первая группа — по несущей способности. При расчете предельных состояний по этой группе должны быть исключены все возмож­ные формы разрушений, которые могут произойти в результате потери прочности или устойчивости под действием силовых факто­ров.

Расчет оснований по несущ. способн-ти. (п.2.6 “Основ-я”) Несущ способн-ть гр основ-й оцен-ся совместно с фунд и наземными констр-ми. Расчет сводится к опред-ю предельной нагр, при кот.: 1. у сооруж-й, передающих основ-ю доминирующую сдвигающую нагр, происх сдвиг, связан с резко развивающимися прогрессирующими перемещ-ми с захватом части массива гр основ-я / непосредственно по подошве; 2. у сооруж-й, опирающ-ся на фунд мелкого залож-я и передающих основ-ю доминирующ вертикальн нагр, происх выпирание гр основ-я из-под фунд и связан с этим резкое прогрессирующ нарастание вертикальн перемещ-й; 3. у сооруж-й на фунд глубокого залож-я нарастание осадок происх одновременно с увеличением нагр.

Потеря устойчивости гр основания влечет за собой большие деф-ции и потерю устойч-ти всего / части зд-я. Устойчивость основ-й и фунд зависит от действ-х нагр, формы, разм, глуб залож-я, наклона и очертания подошвы фунд.

Проверка произв-ся на след. возможные потери устойчивости: 1. на глубинный сдвиг гр основ-я вместе с сооруж-м / фунд; 2. на плоский сдвиг сооруж-я по контакту подошва сооруж-я – поверх-ть гр; 3. на опрокидывание и возможное выдергивание фунд отн 1й из граней сооруж-я с высокорасположенным центром тяж-ти.

При потере несущ способности основ-я образ-ся поверх-ть скольжения, охватывающ всю подошву фунд / сооруж-я. В кажд. точке поверх-ти скольжения по теории Мора-Кулона м/у норм и касат напряж-ми в стабилизированном состоянии вып-ся усл-е, исх из кот. опр-ся сила предельн сопр-ия основ-я Fu, сложен скальн. гр:, где и - расч знач-е угла внутр трения и сцепления гр.

Расчет произв-ся из усл-я: , где F – расч. нагр. на основание, и - коэфф-т усл-й раб и надежности по назнач-ю.

5 .вопрос. Виды деформаций и смещений сооружений деформации и перемещения сооружений следующих простейших видов: про­гиб, выгиб, перекос, крен, скручивание, горизонтальные пере­мещения фундаментов.Прогиб и выгиб (рис. 9.1,а, б) связаны с искривлением сооружения. Такие деформации могут возникать в зданиях и сооружениях, не обладающих очень большой жесткостью Растягивающие усилия, появляющиеся в конструкциях, за­висят от неравномерной податливости основания и от жестко­сти сооружения. Чем большей жесткостью обладает сооруже­ние, тем большие усилия при тех же грунтовых условиях по-являются в конструкциях и тем меньше величина прогиба ила выгиба.Перекос (рис. 9.1,s, г) возникает в конструкциях, когда резкая неравномерность осадок проявляется на участке неболь­шой протяженности при сохранении относительно вертикального положения конструкции.Крен сооружения (рис. 9.1, д) — поворот по отношению к горизонтальной оси, проходящей через центр тяжести площади подошвы фундамента — возможен, если основание сооруже­ния загружено несимметрично или имеет несимметричное на­пластование грунтов относительно вертикальной оси сооруже­ния. Скручивание возникает при неодинаковом крене со­оружения по его длине, особенно при развитии крена в двух сечениях сооружения в разные стороныГоризонтальные пере м е щ е н и я фундаментов воз« можны, если опирающиеся на них конструкции передают зна« чительные горизонтальные усилия (например, распорные когь струкции, подпорные стенки)

.Причины развитиянеравномерных осадок сооружений

Эти неравномерности зависят, как считает Р. С. Шеляпин, от двух основных причин: неодно­родного напряженного состояния грунтов в основании рассмат­риваемого сооружения и неравномерной сжимаемости грунтов в основании под площадью загружения. При этом неравномер­ность податливости основания — неоднородность основания — оценивается степенью изменчивости сжимаемости слагающих его грунтов.

1. Неравномерные осадки уплотнении Деформации развиваются дреимущественно вследствие уменьшения объема пор грунта (уплотнения) и искажения формы отдельных частиц или агре­гатов грунта (упругие деформации). Упругие деформации ис­кажения формы обычно во много раз меньше остаточных де­формаций уплотнения. В связи с этим осадки, развивающиеся под воздействием местной нагрузки, называют осадками уплот­нения, хотя в них входят и упругие деформации. Осадки уплот­нения под отдельными частями сооружения обычно неодина­ковы из-за неоднородности основания и неоднородности напря­женного состояния грунтов в основании.

2. Неравномерные осадки разуплотнения 5_ра3упл Осадки разуплотнения развиваются под действием на­грузки, которая не превышает веса грунта, вынутого при от­рывке котлована.

3. Неравномерные осадки выпирания. Осадки выпирания связаны с развитием пластических деформаций (местных сдвигов) грунта основания. По подошве жестких фундаментов реактивное давление распределяется не­равномерно. Даже при небольшой нагрузке под краями же­стких фундаментов возникает давление, приводящее к разви­тию зон сдвигов. Вследствие перемещения границ зон сдвигов (см. рис. 8.1) происходит уплотнение грунтов по сторонам от этих зон. По мере загрузки фундамента указанные зоны уве­личиваются, грунт, окружающий их, уплотняется и оказывает все большее сопротивление, которое может достигать значения пассивного отпора.

4. Неравномерные осадки расструктуривания растр При отрывке котлована грунты основания обнажаются и подвергаются воздействию различных факторов, в результате чего может произойти нарушение их природной структуры — расструктуривание. В связи с этим изменяются их физико­механические свойства. Чаще всего происходит увеличение сжимаемости грунтов и уменьшение _t сопротивляемости их сдвигу. Нарушение структуры грунтов основания возможно по сле­дующим четырем причинам: от метеорологических воздействий; от воздействий грунтовых вод и газа; от динамических воздействий механизмов; в результате грубых ошибок строителей.

5. Неравномерные осадки в период эксплуатации сооружений з_экспл Причины развития осадок во время эксплуатации со­оружений можно объединить в пять групп.Уплотнение грунтов после начала эксплуатации сооружения.Изменение положения уровня грунт.вод.Ослабление грунтов основания подземными и котлованными выработками.Динамические воздействия на грунты основания.Активность геодинамических процессов.

6 вопрос ПОКАЗАТЕЛИ ДЛЯ ОЦЕНКИ ЭКОНОМИЧНОСТИ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ. Стоимостные показатели подсчитываются на основании соответствующей сметной документации путем деления сметной стоимости на количество расчетных единиц, определяемых по проектным данным. Так, количество жилой и общей площади определяется на основании планов этажей, количество школьных мест - на основании пояснительных записок к проектам этих учреждений и т.п. Следует учесть, что при размещении, например, в жилом доме нежилых помещений в графе «Технико-экономические показатели» для жилой и нежилой части приводятся раздельно: а) по жилой части дома - показатель стоимости строительства на 1 м приведенной общей площади, а также показатель стоимости на одну квартиру в среднем; б) по нежилой части дома - показатель стоимости строительства на расчетную единицу измерения размещенных в нем предприятий и учреждений (одно рабочее место в магазинах, одно посадочное место в столовых и т. д.).

7 вопрос.. Классификация фундаментов, возводимых в открытых котлованах

В условиях современного строительства достаточно большое количество фундаментов устраивают в предварительно вырытых открытых котлованах.Существует несколько признаков, по которым классифицируют фундаменты, возводимые в открытых котлованах.По материалу, из которого они изготовлены, фундаменты бывают бетонные, бутобетонные, из каменной или бутовой кладки и же­лезобетонные. В некоторых, достаточно редких случаях в качестве материала фундаментов используют дерево (в водонасыщенных грунтах или при возведении временных сооружений) или металл (для сборно-разборных сооружений).По условиям изготовления различают фундаменты монолитные, возводимые непосредственно на месте строительства, и сборные, монтируемые из отдельных, заранее изготовленных элементов. По­следний тип фундаментов получил наибольшее распространение, так как он обеспечивает максимальное снижение трудозатрат и су­щественно сокращает сроки строительства. Монолитные фундаменты применяют реже, чем сборные, однако они могут оказаться целесообразными при отказе от использования опалубки, т. е. при бетонировании в распор со стенами котлованов и траншей, особенно если последние получены в результате бурения скважин или предварительным вытрамбовыванием ложа.По условиям работы фундаменты подразделяют на жесткие, воспринимающие в основном сжимающие усилия, и гибкие, при работе которых образуются деформации изгиба, влияющие на рас­пределение давления по подошве.По форме фундаменты можно отнести к следующим основным типам: ленточные, отдельные, сплошные и массивные.Ленточные фундаменты чаще всего выполняют под стены зда­ний (рис. 1, а), иногда для придания большей жесткости и обес­печения выравнивания осадки сооружения используют ленточные фундаменты под колонны в виде одиночных (рис. 1, б) или пере­крестных (рис. 1, в) лент.

Рис.1. Ленточные фундаменты: 1 — стена; 2- фундаментная подушка; 3 – колонна Отдельные фундаменты обычно устраивают под колонны каркасных зданий (рис. 2), иногда отдельные фундаменты применяют и под стены бескаркасных сооружений (столбчатые фундаменты), если в основании залегают надежные грунты и нагрузка на фун­даменты невелика (рис. 3). Сплошные фундаменты выполняют, как правило, под всем зда­нием или сооружением в виде сплошных железобетонных плит. Их можно располагать под стены или колонны.Массивные фундаменты выполняют в виде сплошного жесткого массива под все сооружение. Фундаменты данного типа используют при строительстве дымовых труб, доменных печей, опор мостов мачтовых сооружений, отличительной особенностью которых явля­ются относительно небольшие размеры в плане по сравнению с со­оружением, при значительных вертикальных и горизонтальных на­грузках, передаваемых на основание.

Конструкции фундаментов Под стены бескаркасных зданий наиболее целесообразно приме­нять ленточные фундаменты, при возведении которых на дно кот­лована насыпают слой песчаной подготовки толщиной 6... 10 см, который в дальнейшем выравнивают с последующей укладкой на него типовых блоков-подушек, распределяющих нагрузку от стен здания на основание. На блоки-подушки устанавливают в несколько рядов типовые стеновые фундаментные блоки.Блоки-подушки ленточных фундамен­тов могут быть сплошными (рис. 4, а, б), ребристыми (рис.4, в) и пустотными (рис.4, г). Сплошные плиты используют при значительных нагрузках, а ребристые и пустотные — при небольших, причем применение последних позволяет полу­чать экономию строительных материа­лов. Стены фундаментов собирают из сплошных или пустотелых стеновых фун­даментных блоков.Отдельные сборные фундаменты при­меняют под колонны каркасных зданий. В зависимости от размеров такие фундаменты могут быть цельными или составными. Наибо­лее экономичное решение получается при использовании в качестве фундамента одного цельного блока, имеющего срав­нительно небольшие размеры и небольшую массу. Отдельные фун­даменты устанавливают в котлованах на песчано-гравийную подго­товку, толщина которой должна быть не менее 10 см.Бетонные, бутобетонные и каменные фун­даменты устраивают в монолитном варианте и проектируют как жесткие, так как плохо сопротивляются растягивающим напряжени­ям. Для предотвращения значительного раз­вития этих напряжений фундаменты уширяют­ся к подошве уступами, размеры которых огра­ничиваются углом жесткости в пределах 26...38°, который зависит от материала фундамента, давления на грунт основания и типа грунта. Соотношение между высотой уступа и его выносом h: принимают в пределах 1:2, 1:3, причем высота уступа должна составлять 0,5...0,6 м (рис. 5).

Рис. 5. Конструкция жесткого фундамента

Железобетонные монолитные фундаменты проектируют как из­гибаемые конструкции на сжимаемом основании с учетом совмест­ной работы сооружения с грунтом. Сечение и арматуру таких фундаментов назначают с учетом правил проектирования, предъяв­ляемых к железобетонным конструкциям (рис. 6).

Монолитные железобетонные конструкции в зависимости от действующих усилий, грунтовых условий и размеров опирающихся на них конструкций могут быть одно-, двух- и трехступенчатыми.