26 Проектирование фундаментов на естественном основании. Инженерно-геологические изыскания. Расчет фундаментов по несущей способности и деформации.

Фундаменты на естественном основании. Такие фундаменты бывают сплошные, плитные (из железобетонных плит) и перекрестные (в виде решетки из железобетона, стали, а иногда из дерева). Площадь контакта фундамента с грунтом должна соответствовать нагрузке с учетом предполагаемого отпора грунта. Максимальный отпор (реактивное давление) грунта определяется экспериментально на основе принципов механики грунтов, и в государственных строительных нормах даются таблицы допускаемого отпора грунта для тех или иных географических зон. Фундамент должен быть правильно рассчитан на сопротивление изгибу и сдвигу. Подошва фундамента должна быть ниже максимальной глубины промерзания грунта, чтобы не сказывалось вспучивание грунта при замерзании. Безопасная глубина зависит от годовых колебаний температуры, от типа и диапазона вариаций местных грунтов и от нормального уровня подземных вод. Кроме того, иногда наблюдаются сезонные изменения объема глинистых грунтов, чего нельзя допускать под фундаментом, заложенным на естественном основании.

Основания и их свойства играют большую роль в сохранности зданий, их деформативности, а также в экономичности строительства. Поэтому проектированию и строительству предшествуют инженерно-геологические и гидрогеологические изыскания. Они заключаются в выявлении типов грунтов оснований, их прочностных и деформативных характеристик уровня грунтовых вод, скорости их движения и химического состава для установления степени агрессивности по отношению к материалу фундаментов. Геодезическая съемка местности и инженерно-геологические исследования позволяют определить рельеф площадки, строение и напластования грунтов основания показать их на чертежах вертикальных разрезов территории по характерным направлениям. Материалом для построения геологических разрезов служат результаты испытания проб грунта, отбираемых из шурфов и буровых скважин. По результатам изысканий устанавливается возможность использования основания в его естественном виде (естественное основание) или необходимость его предварительного усиления (искусственное основание).

Целью проектирования является выбор такого оптимального решения, которое позволило бы запроектировать надежную и экономичную конструкцию фундамента и его основания. Найти такое решение позволяет принятая в СССР методика расчета по предельным состояниям.

Предельные состояния подразделяют на две группы.

Первая группа — по несущей способности. При расчете по этой группе предельных состояний должны быть исключены все возможные формы разрушений, которые могут произойти в результате потери прочности или устойчивости под действием силовых факторов, обусловливаемых в основном действующими нагрузками или в результате неблагоприятных (агрессивных) воздействий внешней среды.

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, а также амплитудами колебаний при динамических воздействия.

Целью расчета оснований и фундаментов по предельным состояниям должно быть назначение таких размеров и выбор такого конструктивного решения, чтобы в основаниях и элементах фунда­ментов не возникало ни одного предельного состояния.

27 виды деформаций основания и мероприятия по их недопущению и уменьшению. Устройство искусственных оснований. Конструктивные мероприятия уменьшающие влияние деформативности оснований. Осадочные швы. Гидроизоляция фундаментов.

Деформации оснований могут вызываться различными причинами и подразделяются на следующие виды.

Осадки - деформации, происходящие в результате уплотнения грунтов основания под воздействием внешних нагрузок, включая действующие вблизи сооружения, и собственного веса грунтов основания.

Просадки - деформации, происходящие в результате уплотнения и коренного изменения структуры грунтов основания под воздействием как внешних нагрузок и собственного веса грунтов, и проявления дополнительных факторов (замачивания просадочных грунтов, оттаивания ледовых прослоек в мерзлых грунтах и т. п.)

Подъем или усадка поверхности основания - деформации, связанные с изменением объема некоторых видов грунтов при физических и химических воздействиях (морозное пучение при промерзании, набухание при увеличении влажности и т. д., усадка при уменьшении влажности грунтов и т. п.).

Оседание - деформации земной поверхности, вызываемые подземными работами (разработка полезных ископаемых, некачественное возведение подземных сооружений и т. п.), а также резким изменением гидрогеологических условий территории (понижение уровня подземных вод, карстово-суффозионные процессы и т. п.).

Горизонтальные перемещения - деформации, вызываемые действием горизонтальных нагрузок и составляющих общей нагрузки (подпорные стенки, фундаменты распорных систем и т. п.), а также связанные с большими вертикальными перемещениями поверхности при оседаниях, просадках и т. п.

Из-за неоднородности грунтов в пределах пятна застройки и различных нагрузок на отдельные фундаменты сооружения обычно возникают неравномерные деформации основания, вызывающие также неравномерные деформации в конструкциях сооружения. Различают следующие характерные формы совместных деформаций сооружения и основания.

Абсолютная осадка основания отдельного фундамента, определяемая как среднее вертикальное перемещение подошвы фундамента. Зная величины s для различных фундаментов, можно оценить неравномерность деформаций основания и конструкции сооружения.

Крен фундамента (сооружения) г, определяемый как отношение разности осадок крайних точек подошвы фундамента к расстоянию между ними. Кроме учета дополнительных усилий в конструкциях при возникновении крена отдельных фундаментов знание этой величины важно для оценки возможного нарушения технологического процесса в проектируемом сооружении.