7. Основные виды деформаций. Чувствительность конструкций к неравномерным осадкам. Осадки фундаментов в период эксплуатации сооружений.

В зависимости от характера развития неравномерных осадок и от жесткости сооружения возникают деформации и перемещения сооружений следующих простейших видов:

Прогиб и выгиб связаны с искривлением сооружения. Такие деформации могут возникать в зданиях и сооружениях, не обладающих очень большой жесткостью. Иногда на одних участках возникает прогиб, на других — выгиб. При прогибе наиболее опасная зона растяжения находится в нижней части, сооружения, при выгибе — в верхней.

Перекос (рис. 9.1,в, г) возникает в конструкциях, когда резкая неравномерность осадок проявляется на участке неболь­шой протяженности при сохранении относительно вертикального положения конструкции.

Крен сооружения (рис. 9.1,5) — 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. Наибольшую опасность представляет крен высоких сооружений (дымовых труб, высоких зданий, имеющих лифты, и др.). В этом случае он приводит к развитию дополнительного момента, который, в свою очередь, способствует увеличению крена и потере устойчивости сооружений на опрокидывание.

Скручивание возникает при неодинаковом крене сооружения по его длине, особенно при развитии крена в двух сечениях сооружения в разные стороны (рис. 9.1, ж).

Горизонтальные перемещения фундаментов возможны, если опирающиеся на них конструкции передают значительные горизонтальные усилия (например, распорные конструкции, подпорные стенки). Такие перемещения могут наблюдаться также при горизонтальной подвижке массива грунтов в случае оползней откосов и подработке территории.

По чувствительности сооружений и неравномерным осадкам их можно разделить на 3 вида:

1. Абсолютно гибкие сооружения (во всех точках следует за деформацией грунтов основания).

2. Абсолютно жёсткие (дымовые трубы, доменные печи, элеваторы, силосы, резервуары и т.д.)

3. Сооружения с конечной жесткостью (для обычных сооружений)

Меры по уменьшению чувствительности зданий к неравномерным осадкам

1. Стремятся сделать сооружение максимально гибким.

Для того чтобы сделать сооружение как можно более гибким не нарушая его целостности, устраивают разрезные конструкции В здании это делается путем деления его на осадочные швы (на рис).

Шов – это законная трещина, а возникновение трещин способствует перераспределению напряжений. Осадочные швы устраиваются:

В местах изменения конфигурации здания в плане.

В местах изменения этажности.

2. Устройство зданий на консолях.

Использование консольного примыкания зданий позволяет либо отказаться от устройства осадочного шва (левая схема на нижнем рисунке), либо отодвинуть здания друг от друга и тогда убрать эффект взаимного влияния фундаментных конструкций (правая схема на нижнем рисунке).

Схема конструктивного решения примыкания малоэтажной части здания к многоэтажной.

3. Увеличение жёсткости здания.

Для повышения жёсткости здания выполняют железобетонные (ж/б) пояса, располагая их в уровне междуэтажных перекрытий.

Схема конструктивного решения для здания по увеличению жёсткости с использованием ж/б поясов.

прогиб - ж/б пояса целесообразно устанавливать в уровне первого этажа (1) для восприятия возникающих растягивающих усилий.

выгиба - ж/б пояса целесообразно устанавливать в уровне верхнего этажа (2) для восприятия возникающих растягивающих усилий.

Часто делают ж/б пояса в плоскости нескольких перекрытий (3). Это необходимо в период постройки здания.

4. Увеличение прочности зданий с сохранением жёсткости.

Для увеличения прочности зданий – их делают с поперечными несущими стенами (требование к конструктивным особенностям).

Схема конструктивного решения по увеличению прочности здания, устройством поперечных несущих стен.

Для выравнивания неравномерной осадки устраивают сплошные ж/б фундаменты в виде плит.

В общем случае суммарная осадка сооружения слагается из 5 составляющих, каждая из которых вызывается различными причинами:

S = S_упл. + S_выпир. + S_{разупл.} + S_расст. + S_экспл.

S_упл. – осадка, развивающаяся вследствие уплотнения грунтов;

S_выпир. – осадка выпирания, возникающая за счет развития пластических деформаций грунтов в основании (выпирание грунта из-под подошвы фундамента);

S_{разупл.} – осадка за счет разуплотнения грунта, приводящая к поднятию дна котлована при разгрузке грунтов основания во время выполнения земляных работ (снятие бытового давления);

S_расст. – осадка за счет нарушения структуры (расструктуривания) грунтов основания во время строительства (зависит от производства работ);

S_экспл. – осадка, возникающая при эксплуатации здания.

Неравномерность осадки фундамента вызывает дополнительные напряжения в надземных конструкциях здания и, как следствие, их деформации.

8. Конструкции фундаментов мелкого заложения.Последовательность их проектирования.Расчетное сопротивление грунтов.

Классификация:

По размерам

- ленточные фундаменты

- столбчатые

- сплошные (плита)

По способу изготовления

- сборные

- монолитные

-сборно-монолитные

По материалам

- из природного камня

- бутобетонные

- бетонные

- ж.б.

по характеру работы

- жесткие

- гибкие(плитная часть оч большая)

Порядок расчета фундаментов мелкого заложения

оценка надземных конструкций

оценка нагрузок, которые будут действовать на фундамент

оценка строительной площадки

анализ инженерно-геологических условий

оценка геологического строения площадки

выбор глубины заложения ф-тов

определение размеров подошвы ф-та

проверка напряжений по подошве ф-та

проверка слабого подстилающего слоя

расчет осадки ф-тов

определение несущей способности основания

Определение расчётного сопротивления грунта основания (R₀) осуществляется по данным геологических изысканий в зависимости от типа грунта и его характеристик по таблицам СНиП. Полученное значения является приближённым.

Для точного определения расчётного сопротивления грунта используется формула:

R = (γ_c1*γ_c2 / k)*[Mγ*kz*bγ_II + Mq*d₁*γ_II' + (M_q – 1)*d_b*γ_II'+M_c*С_II],

где: γ_c1 – коэффициент работы грунтового основания (1,1 – 1,4);

γ_c2 - коэффициент работы здания или сооружения во взаимодействии с основанием (1,0…1,4 для здания с жёсткой конструктивной схемой; 1 – для здания с гибкой конструктивной схемой).

K – коэффициент надёжности (1,1 – при определении характеристик грунтов по косвенным данным, 1 – при определении характеристик грунтов по непосредственным данным);

M_γ; M_q; M_c - эмпирические коэффициенты (табличные значения), зависящие от φ_II (угла внутреннего трения грунта несущего слоя);

b – меньшая сторона подошвы фундамента;

γ_II' - осреднённое (по слоям) расчетное значение удельного веса грунта, залегающего выше отметки подошвы фундамента;

γ_II – то же, но для грунта, залегающего ниже подошвы фундамента;

C_II – расчетное значение удельного сцепления несущего слоя грунта, определённого по II предельному состоянию;

d_b – глубина подвала;

d₁ – глубина заложения фундаментов сооружений;