3.3.3. Фундаменты на опускных колодцах.

3. Одним из специальных видов фундаментов, когда применение свай оказывается невозможным, являются фундаменты в виде опускных колодцев. Их применяют, когда глубина заложения фундамента превышает 8м и устройство открытого котлована сильно затруднено. Сущность заключается в том, что сначала изготовляют полую бетонную или ж/б конструкцию – колодец, имеющий ограждающие стенки. Затем, выбирая грунт под этими стенками и на дне колодца, его заставляют погружаться под действием собственного веса и преодоления сил трения по его боковым поверхностям. Колодец делают сразу полной высоты или постепенно наращивают его сверху по мере опускания. Когда колодец дойдет до проектной отметки и достигнет надежного грунта, дальнейшее его погружение прекращают, внутреннее пространство заполняют бетонной кладкой, которая вместе с оболочкой-колодцем образует массивный фундамент. Внутреннее пространство колодца не всегда обязательно полностью заполнять кладкой. Возможно устройство в нижней его части бетонной подушки, распределяющей давление фундамента на грунт, и ж/б плиты по верху колодца для поддержания вышележащей части опоры.

На суходоле их изготавливают на спланированной площадке, в водотоке - на искусственно отсыпанных островках.

Рис.68. Искусственные островки на реке для опускания колодцев

1 - островок; 2 - колодец.

Рис.69. Опускной колодец для возведения мостовой опоры в русле реки.

1 — стенка колодца; 2— консоли; З — подводный бетон; 4 — бетонная смесь, укладываемая насухо; 5—железобетонная плита; б—тело опоры

Вопросы для самоконтроля:

1. Какие применяют виды свай?

2. Что такое низкий и высокий свайный ростверк?

3. Конструктивные особенности опускного колодца.

Тема 3.4. Понятие о расчете фундаментов.

3.4.1. Несущая способность грунта.

Грунты подразделяются на два класса скальные - грунты с жесткими (кристаллизационными или цементационными) структурными связями и нескальные - грунты без жестких структурных связей.

Скальные грунты в большинстве своем резко отличаются по своим свойствам от нескальных грунтов. Скальные грунты практически несжимаемы при нагрузках.

Скальные грунты делятся на четыре группы магматические метаморфические осадочные сцементированные и искусственные (преоб­разованные в природном залегании) в каждом из которых выделяются подгруппы типы и виды в зависимости от условий образования и структуры. Скальные грунты подвергаясь природным процессам выветрива­ния теряют свою сплошность в залегании становятся трещиноватыми а затем разрушаются до кусков различной крупности промежутки между которыми заполняются мелкозернистым материалом. В результате выветривания несущая способность и строительные свойства скального грунта ухудшаются.

Нескальные грунты разделяются на группы осадочных и искусственных грунтов которые в свою очередь делятся на подгруппы согласно табл. 3. Таблица 3

Группы и подгруппы нескальных грунтов	Характеристика
Осадочные нецементированные
крупнообломочные	Нецементированные грунты соде­ржащие более 50 % по массе обло­мков кристаллических или осадочных пород с размерами частиц более 2 мм
песчаные	Сыпучие в сухом состоянии грунты содержащие менее 50 % по мас­се частиц крупнее 2 мм и не обладающие свойством пластичности (грунт не раскатывается в шнур ди­аметром 3 мм или число пластичности его IP<1
пылевато-глинистые	Связные грунты для которых число пластичности IP 1
биогенные	Грунты с относительным содержанием органического вещества Iот> > 01 (озерные болотные озерно-болотные аллювиально-болотные)
почвы	Природные образования слагающие поверхностный слой земной коры и обладающие плодородием
Искусственные
уплотненные в природном залегании насыпные намывные	Преобразованные различными спо­собами или перемещенные грунты природного происхождения и отходы производственной и хозяйственной деятельности человека

Давление на грунт под подошвой фундамента мелкого заложения определяют в зависимости от внутренних усилий, действующих на уровне этой подошвы (рис.70).

Рис.70. Схема к расчету несущей способности фундамента мелкого заложения

1 - более нагруженная грань; 2 - менее нагруженная грань.

Среднее и наибольшее напряжения в грунте основания под фундаментом рассчитывают, полагая фундамент абсолютно жестким:

Если

то несущую способность основания фундамента можно считать обеспеченной.

Здесь:

N, М - нормальная сила и изгибающий момент в уровне подошвы фундамента от заданного сочетания нагрузок, включая собственный вес фундамента и грунта на его уступах;

F - площадь опирания фундамента;

- момент сопротивления площади опирания фундамента для его более нагруженной грани W=а²b/6;

R - расчетное сопротивление грунта осевому сжатию;

- коэффициент надежности, равный 1,4;

m - коэффициент условий работы, принимаемый для скальных пород и при расчете на дополнительные сочетания нагрузок равным 1,2 а в остальных случаях - 1,0.

Желательно, чтобы распределение напряжений по подошве фундамента было возможно более равномерным, в особенности от постоянно действующих нагрузок. Неравномерность давлений от постоянных нагрузок может вызвать крен сооружения при осадках основания. Чтобы не возникло опасных кренов, в опорах мостов ограничивают величину эксцентриситета е нормальной силы N пределами (см. рис.1):

На нескальных грунтах для промежуточных опор при учете только постоянных нагрузок е 0,1·р;

На нескальных грунтах для промежуточных опор, при наиболее невыгодном сочетании постоянных и временных нагрузок е 1,0·р;

На нескальных грунтах для устоев при учете только постоянных нагрузок е 0,8·р;

На нескальных грунтах для устоев, при наиболее невыгодном сочетании постоянных и временных нагрузок:

в больших и средних мостах е 1,0·р;

в малых мостах е 1,2·р;

На скальных грунтах при наиболее невыгодном сочетании постоянных и временных нагрузок е 1,2·р;

Эксцентриситет е от постоянных нагрузок для фундаментов на скальных грунтах можно не проверять.

Здесь эксцентриситет приложения вертикальной силы относительно центра тяжести площади опирания фундамента е = М/N; радиус ядра сечения площади опирания фундамента р = /F; где - момент сопротивления площадки опирания фундамента для менее нагруженного ребра. При симметричном фундаменте = , а для прямоугольного фундамента р = а/6, где а - длина стороны фундамента, вдоль которой действует момент М.