1.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.

Различают следующие основные типы фундаментов мелкого заложения (рис.1).

1 . Ленточные фундаменты под стены и колонны.

2. Ленточные прерывистые фундаменты под стены.

3. Столбчатые фундаменты под стены.

4. Отдельно стоящие фундаменты под колонны.

5. Щелевые фундаменты.

6. Фундаменты в вытрамбованных котлованах.

7. Сплошные фундаменты в виде железобетонных плит.

8. Коробчатые фундаменты.

В качестве материала фундаментов применяются бетон, железобетон, бут, кирпич. Основными материалами для фундаментов являются железобетон и бетон, которые применяются при устройстве всех видов фундаментов в различных инженерно-геологических условиях.

Железобетонные фундаменты выполняются из бетона марки не ниже В15 с армированием горячекатаной арматурой из стали класса А-III.

Каменная кладка фундаментов из кирпича, бута и пустотелых блоков предусматривается в конструкциях, работающих на сжатие, в основном для ленточных фундаментов и стен подвалов.

Бутобетон и бетон применяются наиболее часто при устройстве фундаментов в траншеях при их бетонировании в распор со стенками

-Ленточные прерывистые фундаменты (см.рис.1а) отличаются от обычных тем, что фундаментные подушки укладываются с разрывом, величина которого определяется расчетом. Пространство между подушками заполняется песком или грунтом с уплотнением. Нагрузка от фундаментной стены передается через уплотненный грунт на основание. Стоимость прерывистых фундаментов до 10-15 % менее стоимости обычных ленточных.

-Столбчатые фундаменты (см.рис. 1з,к) применяются в зданиях с конструктивной схемой из неполного каркаса. Столбчатые фундаменты состоят из фундамента стаканного типа, на обрез которого укладываются фундаментная балка или цокольная панель. Фундаменты данного типа допускается устраивать на грунтах с высокими деформационными и прочностными характеристиками. Это объясняется тем, что подобные фундаменты не допускают неравномерности деформаций. Фундаменты армируются в плоскости подошвы сварными сетками и пространственными каркасами в теле столба (колонны).

-Отдельно стоящие фундаменты (см.рис.1л,м) устраивают под колонны из монолитного железобетона, включая плитную часть ступенчатой формы и подколонник. Монолитные фундаменты выполняются как одно целое с колоннами. При этом арматура колонн соединяется с арматурой фундамента. Сопряжение сборных колонн с фундаментом осуществляется с помощью стакана, а металлических колонн  при помощи анкерных болтов.

- Щелевые фундаменты (рис.2) представляют собой тонкие стенки толщиной от 10 до 20 см, устраиваемые путем прорезки грунта и заполнения щели бетоном с полным или частичным армированием. Подколонник опирается непосредственно на бетонные пластины и выполняется в монолитном варианте. Преимущество щелевого фундамента в том, что нагрузка на основание передается не только торцом, но и боковой поверхностью. Однако щелевые фундаменты можно устраивать только в глинистых грунтах. При разработке щели барой часть грунта остается на ее дне и зачистку приходится делать вручную, что снижает технологичность устройства подобных фундаментов.

- Фундаменты в вытрамбованных котлованах (рис.3) устраивают с помощью конической или трапецеидальной трамбовки путем ее сбрасывания с высоты 4-6 м до образования полости в грунте, которая заполняется бетоном. Преимущество подобного фундамента в том, что при вытрамбовании грунта вокруг котлована образуется зона с большей плотностью, чем плотность естественного грунта. В результате не только увеличивается несущая способность фундамента, но и частично устраняются просадочные свойства лессовых грунтов.

Несущую способность фундамента можно увеличить, если выполнить устройство уширенной зоны втрамбованием в грунт щебня.

Применение фундаментов в вытрамбованных котлованах дает наибольший эффект при степени влажности S_r  0,75 и удельном весе не более 16 кН/м3.

- Фундаменты в виде сплошных железобетонных плит (см. рис.1 н,о,п) устраиваются под всем зданием или сооружением и представляют собой плоскую, ребристую или коробчатую плиты (рис.4). В плане эти фундаменты имеют прямоугольное, круглое или кольцевое очертания.

В отличие от рассмотренных ранее, сплошные фундаменты обладают способностью изгибаться под действием внешних нагрузок. Поэтому сплошные фундаменты армируются как в нижней, так и в верхней зонах сечения. Армирование выполняется плоскими сварными сетками или отдельными стержнями, которые укладываются на поддерживающие каркасы.

Данный тип фундаментов имеет наибольшее преимущество при слабых грунтах, так как эти фундаменты нечувствительны к неравномерным осадкам.

2. Приведите способы определения несущей способности забивной сваи.

Несущая способность свай определяется исходя из двух условий:

прочности материала сваи и грунта, воспринимаемого нагрузку от сваи. При проверке прочности сваи по материалу находят непосредственно силу расчетного сопротивления сваи по материалу. Несущую способность сваи по грунту определяют следующими способами:

1)расчетным, основанным на использовании табл. значений расчетных сопротивлений грунта, и экспериментальными: динамическим, пробными статическими нагрузками, статическим зондированием, испытанием эталонной сваей.

Когда стоит задача выбора оптимального типа сваи определяют 2 нес. способности: по материалу и по грунту. Для дальнейшего расчета принимают наименьшее значение.

Несущую способность ж/б сваи по материалу определяют по след. Формуле: F_d=_св**( γ_b*R_b*A+R_sc*A_s),

Где _св - коэффициент условий работы, зависит от вида гр. и особенностей устройства свай (т.е.как погружают),

- коэффициент продольного изгиба сваи, γ_b- коэффициент условий работы бетона, R_b- расчетное сопротивление бетона на осевое сжатие, кПа, А- площадь поперечного сечения сваи,м², R_sc- расчетное сопротивление арматуры продольному сжатию, кПа,

A_s- площадь попер. сеч. арм-ры,м².

Несущую способность сваи-стойки по гр.: F_d=γ_c*R*A, где γ_c- коэффициент условий раб. γ_c=1; R-расчетное сопротивление гр.под пятой сваи; А-площадь поперечного сечения сваи.

Несущую способность висячих свай по гр. находят как сумму сопротивлений грунтов под нижним концом и боковой поверхностью сваи: F_d=γ_c*( γ_cr*R*A+u∑ γ_cf*f_i*h_i), где γ_c- коэффициент усл-й работы сваи в гр. γ_c=1; γ_cr и γ_cf- соотв-но коэффициенты усл-й работы гр.под нижгим концом сваи и по бок-ой поверхн-ти (приним-ся по табл.); ; R-расч-е сопр-е гр.под пятой сваи,кПа; А-пл-дь попер-го сеч-я нижн.конца сваи,м²; u- преиметр попер.сеч.сваи,м; f_i- расч.сопр-е i-го слоя гр. по бок.поверх-ти сваи,кПа; h_i- толщина i-го слоя гр, соприкас-го с бок. пов-ю сваи, м.

При испытании сваи в полевых условиях ее нес. способность F_d находят по фор.:F_d = γ_c*F_n / γ_g1, F_n – нормативн. знач-е силы сопр-я сваи, определенное по величине частных значений предельных сопротивлений свай в зависимости от кол-ва испытан-х свай, при кол-ве испыт-й менее 6 приним-ют наименьшее знач-е, при кол-ве испыт-й 6 и более на основании статической обработки;

γ_g1- коэффициент надежности по гр., если число испытаний < 6 то γ_g1=1, если > 6, то γ_g1 – по ГОСТ.

Статические испытания сваи вертикальной нагр. осуществляются с помощью приложения усилия N к пробной свае. Пробную сваю погружают на стр. площадке. Нагружение сваи осуществляют домкратом, упираемым в балку, жестко соединенную с анкерными сваями. Вертик. перемещение измеряют прогибомерами.

Перед началом испыт-й свае дается время на отдых. Нагрузку приклад-ют ступенями по 0,1…0,15 ожидаемой несущей способности сваи. Каждую ступень нагружения выдерживают до условной стабилизации осадки сваи согл. ГОСТ. Затем приклад-ют след-е ступени нагр. до достиж-я нес-ей способ-ти сваи. По результатам измерения осадки сваи s при прилож-и нагр. N строят график зависимости осадки сваи s от N. Нес. спос-ть сваи опред-ся по реком-ям в зависим-ти от хар-ка графиков “s – N”.

Различают 3 случая:

1)график хар-ся резким переломом, осадка непрерывно увел-ся без увел-я нагр-ки, до достиж-я F_n,эту нагрузку приним. за пред. нормет-е сопрот-е сваи. При этом часто в т. перелома осадка не превыш-ет 2-х см.

2)график имеет большую крутизну и плавное очертание. Опред-е нормат-ой нагрузки предельно затруднено отсутствием резкого перелома. За норм-е пред-е сопрот-е приним-м нагр-у под возд-м кот. испыт-я свая получает осадку:

S=*S_U,где S_U-предел. знач-е ср. осадки здания по СНиП, -коэф. перехода от пред-го знач-я ср. осадки ф-та зд. к осадке сваи, приним-й равным 0,2. Если знач-е *S_U окаж-ся больше 40мм,то за частное знач-е сопрот-я сваи F_U приним-ют нагр-у, соответ. осадке сваи 40мм.

3)гр. очень пологий, почти прямолин. Обычно его получ-т при испыт-и св-стойки. Несмотря на пред-е нагр-ки при испыт-и пред-е состояние свая не достигает. Поэтому здесь за пред-е норм-е сопрот-е приним-ют ту нагр-у до кот. вели испыт-е.

Стат-е испыт-я сваи гориз-ой нагр-ой осущ-ют с пом-ю прилож-я усилия F к пробной свае. Пробную сваю нагр-ют ступен.-гидравл. домкратом,упираемым в опорный блок.Гориз-е усилие,приклад-е к свае измер-т с пом. манометра,гориз-е перемещ-е сваи U фикс-т прогибомером.

Кажд. ступень нагр-ки выдерж-т до услов. стабилизации. переем-я сваи U.Гориз-е усилие доводят до вел-ы,при кот. начин-ся незатухающ. перемещ-я сваи.За пред-е сопрот-е сваи F_U приним-ют ступень,

предшест-ю той,при кот. начались незат-е пер-я сваи.Нес-ю спос-ть сваи опред-ют: F_d = γ_c*F_n / γ_g1, γ_g1=1

.Динам-й метод закл-ся в опред-и нес. способ. сваи по велич. истинного отказа от удара молота.Отказ-это показ-ль сопрот-я сваи верт-ой нагр-ке.Чем глубже погруж-ся свая,тем больш. сопрот-е оказ-ет грунт ее внедрению.В рез-те от кажд. удара получ-ся все меньш. и меньший отказ.Работа,соверш-я при ударе молота о сваю,равна Q*H, где Q-масса ударной части молота, H-высотаего падения,расходуется на погруж-е сваи,на упругие дефор-и сис. «молот-свая-молот»,на рассеивание энергии удара молота,что можно выразить фор.: Q*H=Р_пр*е+ Q*h+* Q*H,где Р_пр*е- работа,затрач-я на преод-е сопрот-я гр. погр-ю,е-отказ сваи, Q*h-работа, на упр. дефор., * Q*H-работа на нагрев головы сваи.После принятия ряда допущ-й и преобраз-я фор. Герсеванов получил фор. пред. сопрот-я сваи.Число испыт-й д/б не менее 6.Если измер-й при динам-х испыт-х отказ сваи после отдыха окаж-ся больше проектного,то свая,залож-я в проект имеет недостат. нес. способ. и необходю коррект. проект.

Метод зондирования закл-ся в измер-и сил сопрот-я гр. под наконечником P_q и по бок. пов-ти штанги P_f или муфты трения зонда.Разделив их на соотв-е площади основания конуса A_S зонда и бок-ой пов-ти штанги A_f или муфты трения,опред-ют интенсивность сопрот-я гр. под конусом q_S и по бок. пов-ти f_S по формулам:

q_S=P_q/A_S ; f_S=P_f/A_f.. Частное значение предельного сопротивления забивной сваи

где Rs-сопротивление грунта под нижним концом сваи,А-площадь поперечника.

h-длинна сваи.U-периметр поперечника.f-боковое сопротивление.

Нес. спос-ть сваи находят по форм.: F_d = γ_c*F_n / γ_g1.

3. Конструктивные мероприятия усиления фундаментов.

О сновные причины деформации ф-та, вызывающие необходимость увеличения их несущей способности:

1.увеличение нагрузок на ф-ты

2.надстройка существующих зданий

3.недостаточная прочность материала вследствии неудовл. Качества стр. работ или действие агрессивных подземных вод.

4 .ухудшение усл. Устойчивости оснований вследствие изменения ур.гр.вод, пучения гр. И.т.д.

5.развитие деформаций из-за строительства новых зд. Рядом с существ-ми.

Все методы усиления можно разделить на 3 гр.:

1.изменение условий передачи давления на грунт

2.увеличение прочности кладки ф-та

3.увеличение прочности грунтов оснований.

Уширение подошвы. Для уменьшения развития доп. Осадок уширяемого ф-та, грунт под уширениями предварительно обжимают с помощью домкратов. После обжатия до снятия домкратов полости между домкратами вдоль ф-та заделывают бетоном.

Глубину заложения увеличивают редко, т.к. при этом приходиться выполнять работы захватками. Сначала делают подкоп под часью ф-та, устраивают в пределах захватки новый ф-т и включают его в работу, обжимая домкратами до тех пор, пока под всем ф-том грунт не будет заменен под кладку по проекту. Такого рода работы обычно производят при разрушении врех. Части деревянных свай.

В настоящее время ф-ты чаще всего усиливают путем пересадки их на сваи. Для этого делают буро-инъекционные сваи – бурят через ф-т наклонные скважины d=15-25см, в кот. Под значительным давлением нагнетают бетонную смесь, либо вдавливают звенья ж/б свай под ф-т домкратами.

Цементация. Используется р-р 1:1 (цемент-вода). Р-р нагнетается инъекторами под давлением в заранее пробуренные скважины