3 Вопрос. Исходные данные для проектирования оснований и фундаментов. Характеристики строящихся зданий. Нагрузки и воздействия.

Характеристики строящихся зданий:

1. назначение здания

2. тип конструкции

3. геометрические параметры

4. уровень ответственности (капитальность, огнестойкость)

5. наличие подвала

Нагр и возд-я на основ-е. (см. п. 1.1, 1.3 – 1.12 СНиП “Нагрузки и возд-я”, п. 2.5 “Основ-я”) При проектир-и основ-й и фунд нагр и возд-я, их классиф-я, вид, интенсивность, усл-я возд-я и возможн сочетания назнач-ся в соотв-ии с треб-ми СНиП.

Нагр и возд-я в завис-ти от продолжит-ти действия:

1. длительные – вес всех частей и элементов, вес и давление грунта;

2. длительные-времен – вес стационарного оборудования, нагрузка на перекрытия от складируемых материалов, от кранов, от людей и снега, обусловленные деформациями основания, не сопровождающиеся коренным изменением грунта;

3. кратковременные – вес людей, снега, ветра;

4. особые – воздействия, обусловленные деформациями основания с коренным изменением структуры грунта, сейсмически и взрывные воздействия.

Расчет оснований зданий и сооружений по пред состояниям I и II гр д. выполняется с учетом наиб неблагопр сочетаний нагр, различают след сочетания:

1. основное сочет-я нагр, состоящее из пост, длит, кратковр нагр;

2. особое сочет нагр - пост, длительные, кратковременные и 1 из особых.

4 Вопрос. Инженерно геологические и гидрологические условия строительной площадки. Природно-климатические условия региона.

 Инженерно-геологические условия можно определить как совокупность фактической геологической обстановки на площадке или по трассе, имеющей определяющее значение для рабочего проектирования, возведения и последующей эксплуатации зданий и инженерных сооружений.

Основные компоненты инженерно-геологических условий :

• характер пород,

• порядок и условия залегания и распространения напластований в земной коре,

• гидрогеологический режим

• современные геологические процессы, которые влияют на прочность и устойчивость пород под нагрузкой от здания или сооружения, причем как природные, так и обусловленные инженерно-хозяйственной деятельностью общества.

Гидрологические условия (характеристика водоносных горизонтов):

1. количество в изученном разрезе

2. глубина залегания

3. мощность и выдержанность

4. тип по условиям залегания

5. наличие избыточного напора

6. химический состав

7. гидравлическая связь с поверхностными водами другие показатели режима

Природно-климатические условия региона:

• расчетная температура;

• влажность воздуха

• сейсмичность

• рельеф

• сырьевой базой для производства строительных материалов

5 Вопрос. Основные положения проектирования оснований и фундаментов по предельным состояниям. Виды предельных состояний.

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

В основу положено предположение о том, 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.

Чем ближе искомое расчетное значение к предельному, тем экономичнее будет проектируемый фундамент, а ограничение расчетных усилий и деформаций предельными значениями позволяет обеспечить необходимую надежность принятого конструктивного решения. Предельные состояния подразделяют на две группы.

К первой группе предельных состояний относятся состояния, приводящие сооружение и

основание к полной непригодности к эксплуатации (потеря устойчивости формы и

положения; хрупкое, вязкое или иного характера разрушение; резонансные колебания;

чрезмерные деформации основания и т.п.).

Ко второй группе предельных состояний относятся состояния, затрудняющие нормальную

эксплуатацию сооружения или снижающие его долговечность вследствие недопустимых

перемещений (осадок, подъемов, прогибов, кренов, углов поворота, колебаний, трещин и

т.п.)

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.

6 вопрос. Первая группа предельных состояний. Предельная несущая способность оснований при вертикальной и других видах нагрузки. Условия необходимости расчета оснований. Основные расчетные зависимости.

Целью расчета оснований по первой группе предельных состояний (по несущей способности) является обеспечение необходимой прочности и устойчивости оснований, включая недопущение возможного сдвига фундамента по подошве и его опрокидывания.

К первой группе предельных состояний относятся следующие состояния.

- Потеря устойчивости основания (выпор грунта из-под подошвы фундамента, сползания грунта в откосах, большие горизонтальные перемещения);

- Деформация прогрессирующей ползучести грунтов;

- Резонансные колебания грунтов;

- Вязкое или хрупкое разрушение грунтов;

- Разрушение фундамента, как железобетонной конструкции.

Расчет по первой группе предельных состояний производят только в следующих случаях:

- на основание передаются значительные горизонтальные нагрузки (подпорные стены, фундаменты распорных конструкций и т.д.), в том числе сейсмические;

- сооружение расположено на откосе или вблизи откоса;

- основание сложено медленно уплотняющимися водонасыщенными пылевато-глинистыми и биогенными грунтами;

- основание сложено скальными грунтами.

- при действии на фундамент выдергивающей нагрузкой;

- при проверке устойчивости естественных склонов.

Предельная нагрузка, которую способен выдержать грунт без разрушения, называется несущей способностью грунта.

На несущую способность основания влияют следующие факторы:

• вид нагрузки — вертикальная или наклонная, с горизонтальной составляющей;

• эксцентричность приложения внешней нагрузки относительно центра тяжести площади подошвы фундамента;

• размеры подошвы фундамента;

• форма подошвы фундамента — прямоугольник, квадрат, круг, ленточный фундамент;

• заглубление фундамента в грунт относительно дневной поверхности;

• горизонтальность или уклон по отношению к горизонту плоскости подошвы фундамента (для фундаментов, воспринимающих сдвигающее усилие);

• горизонтальность или уклон по отношению к горизонту дневной поверхности основания вокруг фундамента в пределах области, в которой возможно выпирание грунта из-под фундамента;

• однородность грунтов основания, наличие горизонта подземных вод;

• темп нагружения и другие факторы.

Согласно СНиП 2.02.01—83* несущая способность основания считается обеспеченной при выполнении условия:

где F — равнодействующая расчетной нагрузки на основание; γ_с— коэффициент условий работы, принимается по табл. 8.12; F_u — сила предельного сопротивления (равнодействующая предельной нагрузки) основания; γ_n— коэффициент надежности по назначению сооружения, принимается равным 1,2; 1,15; 1,10 для сооружений I, II и III классов соответственно.

В настоящее время для определения вертикальной составляющей N_u силы предельного сопротивления (несущей способности) основания, сложенного нескальными грунтами в стабилизированном состоянии, используют обобщенную формулу

где b' и l' — соответственно приведенные ширина и длина подошвы фундамента, вычисляемые по формулам

где е_b и е_l — эксцентриситеты приложения равнодействующей нагрузок (рис. 8.13);

Nγ, Nq, Nc — безразмерные коэффициенты несущей способности;

γ1 и γ'I — расчетный удельный вес грунтов, залегающих в пределах призмы выпирания соответственно ниже и выше подошвы фундамента (при наличии подземных вод учитывается взвешивающее действие воды);

d — глубина заложения фундамента, причем при неодинаковой вертикальной пригрузке с разных сторон фундамента значение d принимают соответствующим наименьшей пригрузки,

ζγ, ζq, ζc — коэффициенты формы фундамента.

7 вопрос. Вторая группа предельных состояний. Виды деформации зданий. Причины развития неравномерных осадок оснований. Предельные деформации для различных категории зданий и сооружений. Основные расчетные зависимости.

Ко II группе предельных состояний относятся состояния, затрудняющие нормальную эксплуатацию сооружения или снижающие его долговечность вследствие недопустимых перемещений (осадок, подъемов, прогибов, кренов, углов поворота, колебаний, трещин и т.п.). Расчет по деформациям производится практически во всех случаях.

При этом производится проверка следующих условий.

1) Осадка отдельных фундаментов не превышает предельные значения S≤S_u,

где _S – осадка, определяемая расчетом; S_u - предельная осадка фундамента,.

2) Средняя осадка группы фундаментов не превышает предельные значения

, где – средняя осадка фундамента; – абсолютные осадки отдельных фундаментов;

– соответствующие площади подошв фундаментов; – предельная средняя осадка.

3) Крен фундамента не превышает предельное значение.

Виды деформаций зданий и сооружений:

Осадкой называется медленная и сравнительно небольшая деформация, происходящая в результате уплотнения грунта под действием нагрузок и сопротивляющаяся коренным изменениям его структуры.

При равномерных осадках основания подошва фундамента в любой момент времени опускается на одинаковую величину. Такие осадки не вызывают перераспределения усилий в конструкциях, но затрудняют нормальную эксплуатацию.

При неравномерных осадках основания подошва фундамента опускается на разную величину, вызывая перераспределение усилий и деформаций в надземных частях зданий и сооружений. Такие осадки ухудшают эксплуатацию оборудования, изменяют условия устойчивости сооружений, вызывают перенапряжения в отдельных конструкциях и элементах.

В зависимости от характера развития неравномерных осадок и от жесткости здания или сооружения возникают следующие виды деформаций.

Прогиб и выгиб возникают в протяженных зданиях и сооружениях, не обладающих большей жесткостью.

Относительный прогиб или выгиб (ƒ/L) здания или сооружения оценивается отношением стрелы прогиба или выгиба к длине прогнувшейся части здания и кривизной изгибаемого участка .

Крен (наклон) — поворот фундамента относительно горизонтальной оси, проявляющийся при несимметричной загрузке основания. Наибольшую опасность данный вид деформации представляет для высоких сооружений т.е. характерен для жестких сооружений.

Крен рассматривается как разность абсолютных осадок двух точек фундаментов, отнесенных к расстоянию между ними .

Перекос зданий и сооружений характерен при резком проявлении неравномерности осадок на участке небольшой протяженности при сохранении относительной вертикальности несущих конструкций.

Кручение возникает при неодинаковом крене здания или сооружения по длине, при этом происходит развитие крена в двух сечениях сооружения в разные стороны.

Горизонтальные перемещения фундаментов зданий или сооружений возникают при действии на основания горизонтальных. Например, устои мостов, гидротехнические сооружения, они возможны при развитии оползней и при выполнении подземных выработок.

Предельно возможные деформации сооружений регламентированы нормами на основании обобщения и статистического анализа практического опыта эксплуатации различных зданий и сооружений.

Средние осадки, допускаемые для промышленных и гражданских зданий и сооружений, колеблются в пределах от 10 до 20 см. Большая деформация допускается для зданий, имеющих большую жесткость. Для зданий и сооружений, имеющих значительную жесткость (дымовые трубы, силосные корпуса и др.), предельно допустимую осадку можно принимать в пределах 30…40 см. Помимо абсолютных вертикальных деформаций нормами ограничивается и крен зданий.

Причины развития неравномерных осадок оснований:

Причины развития неравномерных осадок уплотнения

1.Сложное (неоднородное) напластование грунтов

I

II

Выклинивание слоев Линзообразное залеганиеI, mv1

II, mv2

Не одинаковая мощность слоев Если mv1 > mv2 – выгиб

Если mv2 > mv1 – прогиб

2. Неоднородный грунт

-Органические вещества

-Наличие валунов

3. Не одинаковое загружение фундаментов (одно давление разные площади)

4. Влияние загружения соседних фундаментов («Чаша» проседания)

5. Не одновременность загружения фундаментов

6. Не полная загрузка фундаментов

7. Неравномерность консолидации грунтов (фильтрация)\