Простейший случай определения усилия, передаваемого на обрез фундамента стеной многоэтажного здания.

Если не учитывать статическую схему сооружения, то вследствие внецентренного приложения нагрузки от перекрытий (рис. 3) момент, передаваемый на фундамент, должен был бы равняться сумме моментов от перекрытий. Это значит, что можно принять расчетную схему, изображенную на рис. 3,б. Но эта схема реальна, если возможна деформация, показанная пунктиром. Поскольку перекрытия исключают горизонтальные перемещения стены, то в качестве расчетной следует принять схему, изображенную на рис. 3, в.

При расчете по этой схеме действующий момент будет много меньше взятого по предыдущей схеме и направлен в противоположную сторону.

Аналогичная картина наблюдается и при определении моментов, передаваемых на фундаменты рамными и другими неразрезными конструкциями.

Рис. 3. Расчетная схема для сбора нагрузки от стены многоэтажного здания

а — разрез; б — схема без учета распора от перекрытий; в — схема при учете распора от перекрытий

С целью упрощения допускается определять суммарную нормативную нагрузку на основание по усилиям от расчетных нагрузок из выражения

где N0н—суммарная нормативная нагрузка по обрезу фундамента;

N₀ — суммарная расчетная сжимающая нагрузка по обрезу фундамента;

1,2 — средний коэффициент перегрузки.

Вес фундамента и грунта над его уступами проще вычислять сразу как нормативную нагрузку. При внецентренно нагруженных фундаментах момент от нормативных нагрузок можно также определять путем деления величины момента от расчетных нагрузок, действующего в плоскости подошвы фундамента, на указанный выше средний коэффициент перегрузки.

При определении неравномерности осадки следует с осторожностью относиться к оценке временных нагрузок, которые необходимо учитывать при расчете фундаментов по деформации.

Для наглядности рассмотрим суммарную временную нагрузку на площадки и марши многоэтажного здания. При наличии лифта в жилых зданиях лестница используется в исключительных случаях (при подъеме громоздких вещей, аварии лифта и т. п.). Таким образом, в условиях нормальной эксплуатации марши и площадки лестницы практически не загружены. По расчету суммарная нагрузка на лестницу шестнадцатиэтажного здания достигает 45 т.

Аналогичное положение наблюдается и при проектировании многоэтажных производственных зданий, в которых нагрузка на перекрытия задается для случая наихудшего размещения оборудования и материалов. При расчете фундаментов по деформации на величины полезных нагрузок следует вводить понижающие коэффициенты, сообразуясь с реальными условиями эксплуатации уже построенных сооружений.

Расчет оснований по деформациям производится на основное сочетание нагрузок. В основное сочетание входят постоянные и длительно действующие временные нагрузки, а также одна из возможных кратковременных нагрузок (наиболее существенно влияющая в данном случае на деформацию основания). Слабо фильтрующие глинистые грунты, у которых поры полностью заполнены водой, деформируются во времени очень медленно. Во многих случаях нарастание осадки сооружений за счет развития фильтрационной консолидации и деформаций ползучести протекает в течение многих лет и даже десятилетий. Поэтому кратковременная нагрузка, действующая в течение нескольких минут и даже часов, приводит лишь к небольшой доле деформации, которая могла бы развиться, если бы эта нагрузка была постоянной. Как будет развиваться деформация водонасыщенных глинистых грунтов при многократном приложении кратковременной нагрузки, установить трудно.

К кратковременным нагрузкам на перекрытие относятся: вес людей, мебели, легкого оборудования и снеговые нагрузки.

Некоторая часть их действует в течение нескольких месяцев и даже лет. Есть основание полагать, что под действием таких нагрузок развиваются деформации даже водонасыщенных глинистых грунтов.

Песчаные хорошо фильтрующие грунты, а также неводонасыщенные глинистые грунты деформируются во времени значительно быстрее, поэтому они дают осадку даже при относительно непродолжительном их загружении.

Изложенное заставляет при выборе кратковременных нагрузок, входящих в состав основного сочетания, учитывать характер грунтов в основании. Если грунты способны относительно быстро деформироваться во времени (песок, неводонасыщенный глинистый грунт), то выбирается кратковременная нагрузка, вызывающая развитие либо наибольшей нормативной сжимающей силы, либо наибольшего момента. При наличии в основании водонасыщенных слабофильтрующих грунтов (глина, суглинок) целесообразно брать наибольшую кратковременную нагрузку, которая действует в течение относительно длительного периода времени без перерывов или периодически появляется и исчезает при длительном суммарном периоде времени воздействия этой нагрузки.

Расчет оснований по устойчивости (по несущей способности) производится на основное, дополнительное или особое сочетание расчетных нагрузок. При этом основание рассчитывают исходя из наибольших величин усилий независимо от продолжительности их действия.

Напряжения и деформации от сосредоточения сил и других нагрузок на поверхности грунта и в его среде. Распределение напряжений под подошвой фундамента (контактная задача). 

Давление на основание, передаваемое по подошве фундамента, распространяется в грунте во все стороны, постепенно уменьшаясь. Ограничимся рассмотрением случая, когда фундамент передает на основание давление от силы N, кН, проходящей через центр тяжести подошвы фундамента (рис.1). В любом сечении основания горизонтальной плоскостью наибольшее нормальное напряжение Pmaх, кПа, возникает на оси z, в качестве которой принята вертикальная ось с началом в центре тяжести О подошвы фундамента. По мере увеличения глубины наибольшее напряжение ртах уменьшается, распределение напряжений р становится более равномерным. Наибольшее нормальное напряжение Pmaх, кПа, возникающее под центром тяжести подошвы фундамента на глубине d, м, определяется по формуле Pmaх = ар0, (2.7) где а — коэффициент распределения давления в грунте; ро — нормальные напряжения по подошве фундамента, кПа. Значения коэффициента а принимают по табл. При подошве фундамента в форме круга они зависят от отношения d/b (глубины d, м, к диаметру круга b, м) при подошве в форме прямоугольника они зависят от отношения а/b (большей стороны а, м, прямоугольника к меньшей b, м) и от отношения d/b. Для промежуточных значений этих отношений между приведенными в табл. 2.1 величину а определяют интерполяцией. Рис. 2.3. Эпюры нормальных напряжений в основании 1, 2, 3, 4 — соответственно по подошве фундамента и на глубинах d1, d2, d3;  5 —по осиФундамент, воспринимая нагрузку от сооружения, распределяет приложенное к нему давление по поверхности грунта основания. В плоскости его подошвы возникают нормальные и касательные напряжения, которые называют контактными. При вертикальной, нагрузке на основание наибольшее значение имеют нормальные напряжения. Роль касательных напряжений здесь невелика, и ими, как правило, пренебрегают.

Характер распределения нормальных напряжений по подошве фундамента зависит от его жесткости, формы и размеров в плане, а также от свойств грунта основания и степени развития в нем об­ластей предельного равновесия.

В случае абсолютно гибкого фундамента возникающие по его подошве напряжения имеют такой же характер распределения, как и приложенная нагрузка. Однако осадка этого фундамента даже при равномерном давлении на основание будет происходить неравно­мерно. Она, как это нетрудно убедиться из рассмотрения напряжен­ного состояния в толще основания, будет в средней части фунда­мента больше, чем у его краев. Такой фундамент, точки подошвы которого беспрепятственно следуют за деформацией грунта, приобре­тает криволинейную форму очертания, обращенную выпуклостью вниз.

В действительности фундаменты, обладая достаточно большой жесткостью, получают при ocaдкe на сжимаемых грунтах весьма малое искривление, влиянием которого по сравнению с деформациями грунта можно пренебречь. Следовательно, осадку жесткого фундамента при центральной нагрузке на основание можно считать практически равномерной, одинаковой для всех точек его подошвы. При внецентренном нагружении осадка будет сопровождаться еще и некоторым креном в сторону действия момента.

В сравнении с гибким жесткий фундамент как бы выравнивает осадку грунта основания, которая становится меньше в средней его части и увеличивается у краев. Это вызывает соответствующие изменения и в распределении нормальных напряжений по его подошве, которые в пределах средней части жесткого фундамента снижаются, а у его краев они возрастают.

Напряжения от собственного веса грунта. Применение теории сплошных и зернистых сред для определения напряжений и деформаций в грунтовом основании от действия внешних нагрузок.

Фактическое напряженное состояние грунтов основания при современных методах изысканий определить не представляется возможным. В большинстве случаев ограничиваются вычислением вертикальных напряжений, возникающих от веса вышележащих слоев грунта. Эпюра этих напряжений по глубине однородного слоя грунта будет иметь вид треугольника. При слоистом напластовании эпюра ограничивается ломаной линией, как показано на рис. 9 (линия abсde). На глубине z вертикальное напряжение будет равно: где Y_0i — объемный вес грунта i-го слоя в т/м³; hi — толщина i-го слоя в м; п — число разнородных слоев по объемному весу в пределах рассматриваемой глубины z. Объемный вес водопроницаемых грунтов, залегающих ниже уровня грунтовых вод, принимается с учетом взвешивающего действия воды:  здесь y_у — удельный вес твердых частиц грунта в т/м³; ? — коэффициент пористости грунта природного сложения. При монолитных практически водонепроницаемых глинах и суглинках в случаях, когда они подстилаются слоем водопроницаемого грунта, имеющего грунтовые воды с пьезометрическим уровнем ниже уровня грунтовых вод верхних слоев, учет взвешивающего действия воды не производится. Если бы в напластовании грунтов, изображенном на рис. 9, четвертый слой представлял собой монолитную плотную глину и в подстилающем водоносном слое грунтовая вода имела бы пьезометрическим уровень ниже уровня грунтовой воды верхнего слоя, то поверхность слоя глины являлась бы водоупором, воспринимающим давление от слоя воды. В таком случае эпюра вертикальных напряжений изобразилась бы ломаной линией abcdmn, как показано на рис. 9 пунктиром. Следует отметить, что под действием напряжений от собственного веса природного грунта деформации основания (за исключением свеже-отсыпанных насыпей) считаются давно загасшими. При большой толще водонасыщенных сильносжимаемых грунтов, обладающих ползучестью, иногда приходится считаться с незавершенной фильтрационной консолидацией и консолидацией ползучести. В таком случае нагрузку от насыпи нельзя считать за нагрузку от собственного веса грунта. Рис.9.Эпюра напряжений Р_yz от собственного веса грунта.

О

О начальном градиенте в глинистых грунтах.

Фильтрация воды в глинистых грунтах начинается лишь при достижении градиентом напора некоторого начального значения, преодолевающего внутреннее сопротивление, оказываемое водно-коллоидными связями.

Рис. 2.7. Зависимость скорости фильтрации  от градиента напора

I - для песка; II - для глины

На кривой II(рис. 2.7) для пылевато-глинистых грунтов можно выделить три участка:

· - скорость фильтрации практически равна нулю;

· 1-2 - переходной, криволинœейный;

· 2-3 - прямолинœейный, установившейся фильтрации (скорость фильтрации пропорциональна градиенту).

Для участка установившейся фильтрации справедлива зависимость:

, (2.22)

где  - начальный градиент напора для глины.

Учет закономерности (2.22) при прогнозе осадок глинистых грунтов позволяет точнее подойти к их оценке.

Определение конечных значений осадки и крена фундамента инженерными методами. Расчет деформаций оснований во времени. Расчет деформаций оснований численными методами.

Расчетные схемы к задаче определения конечной стабилизированной осадки основания от действия нагрузки, передаваемой на грунты через подошву фундамента, представлены на рис. 5.1.

Осадку поверхности основания в уровне подошвы фундамента будет вызывать не полное давление р(х), возникшее после строительства, а приращение давления, равное р(х)-q. Где q=γd – природное давление на глубине заложения фундамента.

Прогиб поверхности основания будет иметь криволинейное очертание, которое зависит от жесткости фундамента. Для абсолютно жестких фундаментов характер осадок поверхности будет соответствовать пунктирным линиям на рис.5.1

При практических расчётах прибегают к упрощению задачи.

Для центрально нагруженных фундаментов определяется максимальная осадка s по оси z, которая принимается как величина совместной деформации основания и фундамента.

Для внецентренно нагруженных фундаментов определяется величина средней осадки и крена подошвы фундамента.

Различают две группы методов расчёта осадок: основанные на строгих решениях и дополнительных упрощающих предпосылках (приближенные решения).

Определение несущей способности свай по результатам статического зондирования

Несущая способность свай на строительной площадке может быть определена методом зондирования. По данному методу в основание погружается инвентарная труба (зонд) с закрытым наконечником (см. схему).

Зондирование может осуществляться:

Вдавливанием (статическое зондирование).

Забивкой (динамическое зондирование).

По величине сопротивления погружению (Р_общ = Р_ост + Р_бок) судят о несущей способности сваи. Зонд может иметь уширенное относительно трубы остриё и в этом случае определяется только сопротивление под остриём (Р_ост). Зная Р_общ и Р_ост можно определить сопротивление грунта по боковой поверхности зонда Р_бок.

Принципиальная схема проведения испытаний грунтов (свай) методом зондирования.

К примеру, если по результатам зондирования получили:

Р_общ = Р_ост + Р_бок = 120 кг/см²

Р_ост = 40 кг/см²

Тогда: Р_бок =Р_общ - Р_ост = 120 - 40 = 80 кг/см²

Таким образом, по данному методу зондирования можно судить о несущей способности сваи, а также с использованием эмпирических формул определять модуль общей деформации грунта Е₀.

Преимущество данного метода – малая стоимость, возможность проведения большого количества испытаний на строительной площадке.

Пример графического представления результатов зондирования, в виде величины сопротивления зонда от глубины погружения, представлен на схеме.

Схема обработки результатов зондирования основания по глубине с выделением зон слабого, средней плотности и плотного сложения грунтов.

Представленная зависимость Р = f(H) позволяет выделить в глубине основания зоны слабого, средней плотности и плотного грунта, которые, как правило, соответствуют разным слоям грунта (см. схему). Такая интерпретация результатов исследований достаточно наглядна, позволяет выбрать надёжные слои грунта и, следовательно, обоснованно определиться с глубиной заглубления свай.

Определение несущей способности свай-стоек.

Определение несущей способности свай–стоек

Для свай–стоек (опирающихся на практически несжимаемые слои грунта) несущая способность по грунту основания, может быть определена по следующему выражению:

где R – расчетное сопротивление грунта под острием сваи; А – площадь поперечного сечения сваи; γс – коэффициент условия работы сваи; γq – коэффициент надёжности.

Достаточно широкое распространение получили следующие методы определения несущей способности: практический, основывающийся на табличных данных СНиПа, динамический, статического зондирования и испытания свай статической нагрузкой.

Формулу допускается применять для забивных свай, имеющих квадратное, квадратное с круглой полостью, прямоугольное и полое круглое сечение диаметром до 0,8 м.

Несущую способность набивных свай, в том числе с уширенной пятой, свай-оболочек и свай-столбов также находят по формуле (10.6). Различие заключается в значениях коэффициентов условий работы и расчетного сопротивления грунта под нижним концом сваи. В частности, при опирании на лёссовые и лёссовидные грунты ус=0,8, в остальных случаях уе—1,0. При использовании свай, имеющих камуфлетное упшрение, усЛ=1,3, а при бетонировании свай подводным способом уcR—0,9. Расчетное сопротивление грунта основания R для свай, формируемых в глинистых грунтах, принимают по табличным данным СНиПа, а для песчаных грунтов R определяют по формулам, исходя из условий предельного равновесия массива грунта под сваей. Коэффициент условий работы ус/ находят по таблицам норм в зависимости от способа изготовления свай и типа грунтов строительной площадки.

Примечания:

1. При определении/пласты грунтов следует разделять на однородные слои толщиной не более

2. Расчетное сопротивление плотных песчаных грунтов по боковой поверхности свай и свай-оболочек/следует увеличивать на 30% по сравнению со значениями, приведенными в таблице.

При использовании данных табл. 10.2 и 10.3 глубину погружения нижнего конца сваи и среднюю глубину расположения слоя грунта при планировке срезкой, подсыпкой или намывом до 3 м следует принимать от уровня природного рельефа, а при срезке, подсыпке и намыве от 3 до 10 м от условной отметки, расположенной соответственно на 3 м выше уровня срезки или на 3 м ниже уровня подсыпки. При промежуточных глубинах погружения и показателе текучести значения R и /определяют интерполяцией. Для плотных песчаных грунтов, степень плотности которых определяли по результатам статического зондирования, значение R в табл. 10.2 следует увеличить на 100%. При отсутствии данных статического зондирования для этого типа грунтов значение R увеличивают на 60%, но не более чем до 20 МПа.

Определение несущей способности свай-стоек

К сваям-стойкам относятся сваи, прорезающие толщу слабых грунтов и опирающиеся на практически несжимаемые скальные или малосжимаемые грунты (крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем, глины твёрдой консистенции). Свая-стойка практически всю нагрузку на грунт передаёт через нижний конец, так как при малых вертикальных перемещениях сваи не возникают условия для проявления сил трения на её боковой поверхности . Свая-стойка работает как сжатый стержень в упругой среде, её несущая способность определяется или прочностью материала сваи, или сопротивлением грунта под её нижним концом.

Расчёт несущей способности сваи-стойки Поскольку потеря несущей способности сваей-стойкой может произойти либо в результате разрушения грунта под её нижним концом, либо в результате разрушения самой сваи, её расчёт на вертикальную нагрузку проводится по двум условиям: по условию прочности материала ствола сваи и по условию прочности грунта под нижним концом сваи. За несущую способность сваи в проекте принимается меньшая величина. По прочности материала сваи рассчитываются как центрально сжатые стержни. При низком ростверке расчёт ведётся без учёта продольного изгиба сваи, за исключением случаев залегания с поверхности площадки слоев очень слабых грунтов (торф, ил), а при высоком ростверке - с учётом продольного изгиба на участке сваи, не окружённом грунтом. Расчётная нагрузка на сваю по материалу определяется по формулам для расчёта соответствующих строительных конструкций. По прочности грунта под нижним концом сваи несущая способность Fα сваи-стойки определяется по формуле: Fα=γcRA, где γc=1 – коэффициент условий работы сваи в грунте; R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи; А – площадь опирания сваи на грунт. 43 Определение полной стабилизированной осадки свайного фундамента. Определение крена

Осадка свайного фундамента - это изменение уровня размещения свай в грунте, возникающие в процессе их эксплуатации. Основная причина осадки - неправильные расчеты устойчивости фундамента к нагрузкам на стадии его проектирования, которые приводят к использованию опор недостаточной длины либо меньшего, чем того требуют фактические условия, сечения.  Проседания свай возникают под воздействием следующих факторов:

Недостаточной несущей способности почвы, в которой размещена опорная подошва свай;

Нагрузок, передающихся на фундамент в процессе работы в грунте, исходящих от массы здания, давления снега и эксплуатационных воздействий.

а − с помощью отвеса; б − с помощью теодолита

Определение полной стабилизированной осадки свайного фундамента. Определение крена. Определение осадки свайного фундамента – это расчёт его по II предельному состоянию (деформациям). Условия расчёта в принципе остаются такими же, как и для фундамента на естественном основании. В этом случае свайный фундамент следует рассматривать как условный фундамент глубокого заложения (d_ус) (см. схему).

Схема условного свайного фундамента, необходимая для расчёта его осадки.

Для определения осадки свайного фундамента необходимо создать условный фундамент - АБСД , используя величину угла a, определяемую из следующих условий:

φ_ср – средневзвешенный угол внутреннего трения слоев грунта, которых пересекает ствол сваи

α - угол рассеивания напряжений по длине ствола сваи.

Определив (α), и используя графические построения (см. схему), находят ширину и длину условного фундамента АБСД:

_.

Определяют давление по подошве условного фундамента, которое сопоставляется с расчётным сопротивлением грунта основания для условного фундамента на данной глубине:

Расчётное сопротивление грунта основания для условного фундамента:

Обычно соблюдение необходимого условия Р_усл ≤ R_{усл.фун.} удовлетворяется. Далее строят эпюры σ_0z и σ_бz для условного фундамента и определяют его осадку, используя метод послойного суммирования (см. ранее), с определением условной границы сжимаемой толщи (у.г.с.т.).

Необходимо соблюдение условия S ≤ S_u (расчет по II предельному состоянию).

Если рассчитанная осадка S будет превышать предельную величину осадки S_u, то следует принять меры по снижению полученной осадки:

Увеличить глубину используемых свай, таким образом, чтобы остриё свай передавало нагрузку на ниже лежащие, более плотные слои грунта.

Затем производится перерасчёт по выше приведённой методике.

Данная последовательность расчётов производится до тех пор, пока не будут выполнены требуемые условия S ≤ S_u.

Расчет кренов свайных фундаментов

Расчет крена свайного фундамента производится так же, как и условного фундамента на естественном основании, заложенного на отметке нижних концов, в соответствии с указаниями СНиП 2.02.01-83. Этот метод не отвечает реальным условиям работы сооружения с глубоко заложенными фундаментами.

Автором работы [4] разработан метод расчета крена прямоугольного фундамента, а авторами работы [1] — круглого фундамента.

Крен прямоугольного свайного фундамента определяется по формуле

i = 8i₀(1 – v²)M/(El²bγ_f),

(8.10)

где l и b — длина и ширина фундамента; v — коэффициент Пуассона; М — момент, действующий на, фундамент; i₀ — безразмерный коэффициент, определяемый по табл. 

Определение размеров жестких фундаментов под стену и колону при центральной и внецентренной нагрузке

Определение размеров фундаментов под колонны при внецентренной нагрузке.

Высота фундамента назначается исходя из глубины заложения. Глубина заложения должна приниматься с учетом назначения и конструк­тивных особенностей проектируемого сооруже­ния, влияния расположенных вблизи соору­жений и инженерных коммуникаций, инженерно-геологических, гидрогеологических, геоэкологи­ческих условий площадки стр-ва и воз­можных их изменений, в том числе изменение глубины сезонного промерзания грунтов.

Расчетная глубина сезонного промерзания грунтов (df), м, определяется по формуле: df = kn dfn

где kn — коэф влияния теплового режи­ма сооружения на промерзание грунта у фундамента,

dfn — нормативная глубина сезонного промерзания грунтов.

Давление на грунт под подошвой фунд определяется по формуле: 

Определяем расчетное сопротивление грунта R:

Для внецентренно нагруженного фундамента проверяются три условия:

Pmax£1,2×R; P<R; Pmin>0

Строится график зависимости: расчетного давления и давления под подошвой от ширины ф-та. Находим точку пересечения. Находим ширину фундамента.

 

Определение размеров подошвы жестких фундаментов при центральном действии нагрузки

При проектировании фундамента после назначения глубины его заложения приступают к определению размеров подошвы, которая назначается на основании ограничения давления в основании расчетным сопротивлением грунта по условию (4.9), обеспечивая тем самым выполнение требований второй группы предельных состояний. Если грунтовые условия строительной площадки и тип возводимого здания и сооружения требуют расчета деформаций, то проверяют выполнение условий (4.6) и (4.7), причем расчет осадок выполняют методами послойного суммирования, эквивалентного слоя или линейно-деформируемого слоя конечной толщины. Иногда по результатам расчета осадок требуется уточнять предварительно принятый размер подошвы фундамента.

Центрально-нагруженным считается фундамент, равнодействующая внешних нагрузок которого проходит через центр тяжести его подошвы. Основная трудность при проектировании оснований и фундаментов заключается в том, что размеры фундамента назначают, исходя из расчетного сопротивления грунта основания, в то время как оно является переменной величиной и зависит от размеров подошвы фундаментов первое слагаемое, стоящее в квадратных скобках формулы (4.10), зависит от ширины подошвы фундамента. Это приводит к необходимости выполнять расчет с помощью последовательных приближений.

Назначив глубину заложения фундамента, определяют максимальное расчетное значение внешней нагрузки, действующей на его верхний обрез Non от основного сочетания для расчета оснований по второй группе предельных состояний.

Рассматривая условие статического равновесия фундамента (рис. 5.11), из которого следует, что нагрузка от веса здания JV0n, веса грунта обратной засыпки на обрезах фундамента Л^п и веса самого фундамента N/a должна уравновешиваться средним реактивным давлением по подошве фундамента р, получим

Значение р должно удовлетворять условию pR; причем чем ближе давление по подошве к расчетному сопротивлению грунта основания, тем более экономичное решение получается в результате расчета. В практике современного проектирования считается, что фундамент имеет экономически целесообразное решение, если величина р отличается от R не более чем на 5… 10% в меньшую сторону.

Рис. 5.11. Расчетная схема центрально нагруженного фундамента

Давление по подошве центрально-нагруженных фундаментов считается равномерно распределенным. Однако, как указывалось выше, в реальных условиях контактные напряжения имеют криволинейное очертание по подошве фундамента, поэтому их осреднение оказывается оправданным только для жестких фундаментов, а в некоторых случаях и для фундаментов, имеющих конечную жесткость, Так как не вносит существенных погрешностей в окончательный результат расчета. При проектировании гибких фундаментов следует учитывать криволинейность очертания эпюры контактных напряжений, а их осреднение допускается только в предварительных расчетах.

Анализируя формулу (5.1), можно заметить, что до тех пор, пока не найдены размеры фундамента, вес грунта обратной засыпки JV^n, вес фундамента N/й и расчетное сопротивление грунта основания R являются неизвестными величинами. Поэтому в первом приближении принимают R=R0, где JR0 — условное расчетное сопротивление грунта основания, а вес грунта обратной засыпки и вес фундамента зависит от объема параллелепипеда АБВГи удельного веса матери алов, его составляющих (рис . 5.11).

По результатам расчета проверяют выполнение условия (4.9), если оно выполняется, расчет заканчивается, если нет, то во втором приближении уточняют размеры подошвы фундамента и т. д. до тех пор, пока среднее давление по подошве фундамента не будет отличаться от расчетного сопротивления не более чем на 5… 10% в меньшую сторону. В практике проектирования количество приближений обычно не превышает 2 или 3. Следует заметить, что значения^ и Л, входящие в условие (4.9), в каждом приближении необходимо определять для одних и тех же размеров подошвы фундамента.

Основание положения расчета фундаментов из большеразмерных плит и лент. Гибкие фундаменты.

7.5.2 При расчете большеразмерных свайных фундаментов деформационные характеристики материала свай, ростверка и надфундаментных конструкций допускается считать упругими, ограничивая расчетные усилия пределами линейной пропорциональности. Механическое поведение грунта должно преимущественно описываться нелинейными моделями.

7.5.3 Механическая работа грунта при определении внутренних усилий в сваях в составе большеразмерных свайных фундаментов преимущественно должна описываться моделями, использующими характеристики грунта, определение которых регламентировано действующими ГОСТ. С целью выявления особенностей механической работы фундаментов и надземных конструкций в отдельных случаях могут применяться более сложные упругопластические модели, учитывающие упрочнение и разупрочнение грунтов, дилатансию и др. (многопараметрические упругопластические модели). Возможность выбора такой модели должна определяться полнотой инженерно-геологических изысканий и уровнем ответственности проектируемых сооружений. При проведении расчетов по многопараметрическим упругопластическим моделям в составе проекта необходимо проводить сопоставление результатов расчета по различным моделям и учитывать возможное увеличение внутренних усилий для всех конструктивных элементов.

7.5.4 При построении расчетной модели основания должны быть назначены необходимые габариты расчетной области и конфигурация конечно-элементной или конечно-разностной разбивки. Размеры области основания, примыкающей к свайному фундаменту и учитываемой при расчете свайного основания, должны обеспечивать отсутствие существенного влияния граничных условий на результаты расчетов.

7.5.5 При проведении расчетов фундаментов следует учитывать влияние устройства котлована, его ограждающих конструкций, последовательности возведения блоков, частей и очередей сооружения, неоднородности в геологическом строении.

7.5.7 При расчетах, использующих для каждого i-го слоя грунта только стандартные деформационные параметры грунтов (E_i - модуль деформации i-го слоя грунта по ветви первичного нагружения, E_e,i - модуль деформации i-го слоя грунта по ветви вторичного нагружения и v_i - коэффициент Пуассона i-го слоя грунта), допускается глубину расчетной области назначать так же как и при расчетах осадок по схеме условного фундамента подраздела 7.4. При проведении расчетов по многопараметрическим моделям глубина сжимаемой толщи должна определяться на основании проведенных расчетов.

7.5.8 По результатам расчетов должна быть выявлена качественная и количественная картина группового и краевого эффектов в свайном основании, т.е. особенности работы свай, находящихся на разных участках свайного поля. Необходимо учитывать увеличение податливости свай, работающих в составе свайной группы (поля, куста) по сравнению с работой одиночных свай, а также переменность сопротивления свай и грунта в зависимости от их местоположения (краевого: углового, торцевого и пр.; внутреннего: центрального, промежуточного и пр.; в разреженной или сгущенной части и пр.) в группе.

7.5.9 При расчете надземных и фундаментных конструкций зданий допускается свайное основание описывать с помощью линейных и нелинейных контактных элементов податливости. Характеризующие эти элементы зависимости «нагрузка - осадка» для голов свай и межсвайной подошвы плиты-ростверка рекомендуется определять путем пространственного расчета свайного основания по деформациям в диапазоне нагрузок, характеризующем возможные перепады расчетных реакций в головах свай и межсвайного грунта. Допускается описывать работу нелинейных контактных элементов податливости путем нескольких итераций с изменением (пересчетом) жесткостей линейных контактных элементов.

7.5.10 Для определения жесткостных характеристик основания допускается заменять пространственный расчет свайного основания в целом расчетом его характерных фрагментов. При проведении таких расчетов допустимо изгибаемый ростверк принимать абсолютно жестким.

7.5.11 Концентрацию сдвиговых деформаций и пластическое течение грунта по границе «свая - грунт» следует описывать путем использования специальных «интерфейсных» (контактных) элементов или надлежащего сгущения конечно-элементной (конечно-разностной) разбивки.

Гибкие фундаменты Фундаменты по характеру работы делятся на жесткие и гибкие. Гибкие фундаменты в основном работают на изгиб. Это сплошные фундаментные плиты, ленточные фундаменты под колонны. Жесткие фундаменты работают на сжатие, изгибающие моменты в них незначительные. При проектировании жестких фундаментов предполагается линейное изменение реактивных давлений. На самом деле эпюра контактивных давлений по подошве фундамента не будет линейной, а будет определяться жесткостью самого фундамента и податливостью грунта основания.

При расчете небольших фундаментов замена реальной эпюры контактивных давлений линейно распределенной не приведет к серьезным погрешностям в определении усилий в фундаменте. Для гибких фундаментов предположение о линейном распределении не допускается, так как вызывает ошибки в изгибающих моментах и силах. Реальные грунтовые условия представляются в виде механической линейно деформированной модели. В зависимости от принятой модели грунтового основания, наибольшее распространение получили следующие гипотезы:

1) теория местных деформаций;

2) теория упругого полупространства;

3) теория линейно деформированного слоя конечной толщины.

Основные положения расчета оснований по предельным состояниям.

Расчет оснований производится по двум предельным состояниям:

по первому предельному состоянию – по несущей способности грунта, по второму предельному состоянию – по деформациям.

Расчет оснований по несущей способности производится в случаях, если:

1) на основание передаются значительные горизонтальные нагрузки

2) фундамент расположен на откосе;

3) основание сложено слабыми водонасыщенными глинистыми и за-торфованными грунтами;

4) основание сложено скальными грунтами. В соответствии со СНиП 2.02.01.83* расчет оснований по несущей способности производится исходя из условий (пп. 2.57-2.62)

где F – расчетная нагрузка на основание, кПа;

F_v – несущая способность основания, кПа;

 – коэффициент надежности;

 – коэффициент условий работы.

В соответствии со СНиП 2.02.01.83* (П.2.34-2.55) расчет оснований по деформациям производится исходя из условия:

S   S_пред, S_отн   S_{отн.пред.} (5)

где S – величина совместной деформации основания и здания, определяемая расчетом, см;

S_пред – предельно-допустимая величина совместной деформации основания и здания, которая устанавливается по СНиП 2.02.01.83*, см.табл.4 стр. 38 – 8 – Виды деформации фундаментов:

1) абсолютная осадка S, см;

2) относительная осадка S/L

где S – разность осадок двух фундаментов, см;

L – расстояние между этими фундаментами, см;

3) относительный прогиб или выгиб f;

4) крен фундамента tg   .

В данном курсовой работе необходимо произвести расчет по деформации 3^х фундаментов, отличающихся размером в плане и глубиной заложения.

Согласно П. 2.40 [7] расчет деформаций основания производится по двум схемам:

– линейно-деформируемого полупространства с условным ограничением глубины сжимаемой толщи Н_с.

– линейно-деформируемого слоя.

В работе для определения осадок принимается схема, удовлетворяющая условиям П. 2.40 [7]. В проекте, как правило, определение осадки производится по схеме линейно-деформируемого полупространства с использованием метода послойного элементарного суммирования.

Порядок расчета осадки методом элементарного послойного суммирования

1. На геологический профиль наносится сечение фундамента.

2. Слева от оси фундамента строится эпюра природных давлений. При наличии грунтовой воды учитывается ее взвешивающее действие на грунты.

3. Каждый геологический сдой грунта разбивается на элементарные слои hi, см. мощность каждого элементарного слоя h_i   0,4b, где b – меньшая сторона фундамента в плане.

Порядок расчета дан в работах:

При несоблюдении условий необходимо увеличить размеры фундаментов (ширину иди глубину заложения) или перейти на другой тип фундамента, либо разработать мероприятия по улучшению свойств грунтов основания.

Такими мерами являются:

1. Уплотнение грунта тяжелыми трамбовками.

2. Устройство грунтовых подушек.

3. Уплотнение грунта грунтовыми сваями.

4. Прорезка просадочной толщи и др. меры.

Основания надлежит проектировать так, чтобы была надежно обеспечена возможность нормальной эксплуатации сооружений. Для этого они должны быть прочными и устойчивыми, т. е. обладать достаточной несущей способностью. Если это условие не выполнено, то несущая способность основания может оказаться исчерпанной, в результате чего расположенное на них сооружение будет разрушено или деформировано в такой степени, что нормальная эксплуатация сооружения будет невозможна или значительно затруднена. Различают пять форм исчерпания несущей способности оснований и фундаментов: 1) исчерпание прочности фундамента (прочности материала фундамента), приводящее к его разрушению; 2) исчерпание устойчивости фундамента, приводящее к его опрокидыванию; 3) исчерпание устойчивости фундамента, вызывающее его сдвиг; 4) исчерпание прочности основания, приводящее к большим просадкам; 5) исчерпание устойчивости основания, сопровождающееся сдвигом массы грунта совместно с фундаментом по некоторой поверхности скольжения —глубокий сдвиг. Расчеты, выполняемые с целью не допустить исчерпания несущей способности оснований и фундаментов, называют расчетами их на прочность и устойчивость.Основания могут обладать достаточной несущей способностью, но под воздействием нагрузок получать значительные перемещения, недопустимые по условиям нормальной эксплуатации сооружений. Расчеты оснований имеющие целью не допустить таких перемещений, называются расчетами по деформациям.Расчеты оснований на прочность, устойчивость по деформациям и на трещиностойкость, как и других строительных конструкций, выполняют по методу предельных состояний. Под предельным состоянием подразумевается такое напряженное состояние конструкций или оснований, когда при самом незначительном увеличении нагрузок они перестают удовлетворять предъявляемым к ним требованиям: наступает их разрушение, возникают недопустимые деформации, происходит потеря устойчивости и т. п.Основания и фундаменты мостов и труб под насыпями рассчитывают по двум группам предельных состояний:по первой группе — по несущей способности оснований, устойчивости фундаментов против опрокидывания и сдвига, устойчивости фундаментов при действии сил морозного пучения грунтов, прочности и устойчивости конструкций фундаментов;по второй группе — по деформациям оснований и фундаментов (осадкам, кренам, горизонтальным перемещениям), трещиностойкости железобетонных конструкций фундаментов. Расчет по первой группе предельных состояний выполняют с целью не допустить исчерпания несущей способности и устойчивости оснований и фундаментов. Расчет производят исходя из условия F≤Fu, где F — силовое воздействие (нагрузка) на основание или на фундамент; Fu — несущая способность (сила предельного сопротивления) основания или фундамента.Цель расчета по второй группе предельных состояний — исключить возможность возникновения недопустимых по условиям нормальной эксплуатации сооружения деформаций (осадок, кренов, сдвигов) оснований и фундаментов. Расчет производят, исходя из соблюдения условия s< su, где s — совместная деформация основания и фундамента, определяемая расчетом; su —соответствующее предельно допустимое значение деформации.При расчетах оснований и фундаментов необходимо иметь в виду, что по характеру действия на фундамент нагрузки подразделяют на постоянные и временные, которые могут действовать только в вертикальном направлении или же в горизонтальном и вертикальном направлениях одновременно.

Основные типы фундаментов. Их классификация в зависимости от характера работы, применяемых материалов. Преимущества и недостатки отдельных видов материалов

По виду используемого строительного материала различают следующие виды фундаментов:

• Каменный (бывает бутовый, кирпичный, бутобетонный);

• Железобетонный (бывает сборный и монолитный);

• Деревянный.

По виду конструкции фундаменты бывают:

1. Ленточный – такой фундамент располагается под всеми конструкциями сооружения в виде сплошной ленты. Различают ленточный сборный и ленточный монолитный. Применяется в строительстве домов, стены которых делают из кирпича и блоков. В зависимости от уровня промерзания почвы бывает малозаглубленный и заглубленный.

2. Плитный (сплошной) – этот вид фундамента располагается под всеми конструкциями в виде плиты. Используется фундаментная плита для перераспределения нагрузки на фундамент, понижая нагрузки на слабых участках грунта и увеличивая сильные участки.

3. Столбчатый – располагается лишь под колоннами каркаса здания. Используется в строительстве домов с несущим каркасом.

4. Свайный – очень трудоемкий вид фундамента, который используют под все три вышеперечисленных вида фундамента. Бывает сборным и монолитным.

Особенности производства работ по возведению фундаментов. Крепление стен котлована. Расчет шпунтовой стенки.

Возведение фундаментов на суше начинают с разметки на местности котлована. Затем производят крепление стен котлована, осушение его от подземной воды, разработку и удаление грунта, установку опалубки и бетонирование фундамента. После приобретения бетоном прочности, предусмотренной проектом, снимают опалубку, устраивают гидроизоляцию, удаляют крепление, засыпают грунтом пазухи между фундаментом и стенами котлована, планируют местность вокруг фундамента. В зависимости от свойств грунтов, степени насыщения их водой и глубины заложения фундамента котлованы разрабатывают без крепления или с креплением их стен. При разработке грунта необходимо иметь в виду, что от воздействия грунторазрабатывающих механизмов, а также вследствие снятия естественной пригрузки в виде удаляемого слоя грунта происходит разуплотнение верхней зоны несущего пласта. На степень разуплотнения оказывают значительное влияние продолжительность выстойки отрытого до проектной отметки котлована от момента удаления грунта до начала бетонирования фундамента, изменение уровня подземных вод, замачивание грунта атмосферными осадками, промораживание основания в зимний период строительства и т. п. С увеличением сроков выстойки отрытого котлована происходит набухание глинистых грунтов несущего пласта. В случае замачивания таких грунтов атмосферными осадками снижается их прочность, а при замерзании возможно пучение этих грунтов в результате подсоса влаги. Наличие избыточной влаги может вызвать недопустимые по условиям эксплуатации сооружения осадки и перекосы забетонированного в таком котловане фундамента. Способы и конструкции крепления стен котлованов, обеспечивающих устойчивость бортов котлованов и фундаментов реконструируемого здания, в зависимости от их глубины и размеров, физико-механических характеристик грунтов, величины и характера нагрузки на бровке и принятых способов выполнения земляных и строительных работ, могут быть следующими: распорки и подкосы, контрофорсы, нагельное крепление, шпунтовые стенки, стенки с забиркой, "стена в грунте", анкера, стенки из буросоприкасающихся, буросекущихся и завинчивающихся свай, гравитационные подпорные стенки, замораживание.

Особенности работы свай-стоек и висячих свай

Одна и та же железобетонная конструкция может работать в грунте двумя способами - как висячая опора либо как опора-стойка

• Свая-стойка получает свою устойчивость за счет опирания торцевой части конструкции на шар несжимаемого грунта;

• Опора висячего типа получает устойчивость за счет двух факторов - сопротивления грунта ее острию и трения почвы с боковыми стенками сваи.

На практике разница заключается в длине железобетонной сваи. Опоры, работающие как стойки, имеют большую длину - их острие проходит пласт поверхностной низкоплотной почвы и упирается в шар высокоплотного, несжимаемого грунта. 

Рис. 1.1: Схема работы железобетонных опор - а) сваи стойки; б) висячие сваи

Висячие опоры размещаются в поверхностных пластах почвы. Не смотря на то, что устойчивость таких свай достигается комбинированным способом - от сопротивления острию и трения стенок, общая надежность висячих свай меньше - они подвержены осадкам под воздействием сильных внешних нагрузок, тогда как сваи-стойки, за счет опирания на несжимаемый грунт, никогда не подвергаются осадке. Для увеличения общей устойчивости фундамента висячие опоры нередко устанавливаются методом свайного куста - по 3-6 свай в непосредственной близости между собой. За счет такого размещения достигается дополнительное уплотнение почвы между столбами и, как следствие, растет сопротивление грунта к стенкам опор, также уменьшается средняя нагрузка, приходящаяся на одну сваю.

Особенности строительства в условиях реконструкции стесненной застройки. Изменение расчетной схемы здания, увеличение нагрузок на фундаменты. Изменение свойств грунтов основания

Особенности строительства в условиях реконструкции и стесненной застройки заключаются в следующем. До начала работ по усилению фундаментов необходимо проведение подготовительных мероприятий: - согласование режима работы реконструируемого или аварийного сооружения на период усилительных работ; - обеспечение максимального фронта усилительных работ при минимальном времени реконструкции сооружения; - установка геодезических марок; - установка настенных маяков на всех трещинах в несущих конструкциях; - обеспечение доступа к фундаментам и при необходимости закладка шурфов. Изменение свойств грунтов основания при длительном перерыве строительных работ. Периодическое воздействие дождевых и талых вод на грунты основания повышает их влажность. При отсутствии дренажа, планировки территории и при малой водопроницаемости грунтов котлован может быть постоянно заполнен водой. Длительное воздействие воды увеличивает влажность грунтов, снижая несущую способность основания. Особенно сказывается это воздействие на глинистых грунтах, консистенция которых может изменится от твердой до текучепластичной. Толщина слоя грунта, в пределах которой происходит отрицательное воздействие воды, зависит от водопроницаемости грунта: чем она выше, тем больше толщина слоя, в котором от длительного увлажнения будут ухудшаться механические свойства грунта. С другой стороны, степень ухудшения механических свойств грунта тем выше, чем меньше его водопроницаемость. Так, плотные глины твердой консистенции при длительном воздействии воды становятся текуче-пластиночными, но толщина слоя глины, в пределах которой изменяется консистенция, будет незначительной.  Грунты дна котлована, в котором не возведены фундаменты, изменяют свои свойства не только из-за переувлажнения дождевыми и талыми водами, но и из-за проявления упругих деформаций грунтов основания после разгрузки от природного давления, а также действия гидростатического давления подземных вод. Отрицательное влияние на свойства грунтов основания оказывают периодические сезонные замораживания грунтов, особенно пучинистых. Длительное воздействие атмосферных вод в котловане является разрушительным при наличии в основании ленточных глин. Если котлован был отрыт не на полную проекторную глубину, то влияние длительного перерыва в работах на грунтах основания будет не таким значительным. Как при его полной готовности.

Особенности строительства на закарстованных территориях. Оценка характера и степени опасности каркаса. Противокарстовая защита. Устройство противокарстовых фундаментов. Расчет фундаментных конструкций.

Согласно действующим нормативным документам к карстовым районам относятся территории, в геологическом разрезе которых присутствуют растворимые породы, и имеют место или возможны поверхностные и подземные проявления карста. Выделяются следующие основные литологические типы карста: карбонатный; меловой; гипсовый; соляной. Более существенное влияние на методику работ оказывают условия залегания карстующихся пород. По условиям залегания различают следующие типы карста: - открытый или средиземноморский, когда карстующиеся породы лежат непосредственно на поверхности; - покрытый, когда карстующиеся породы перекрыты либо водопроницаемыми, либо водонепроницаемыми нерастворимыми породами. Благодаря неглубокому залеганию карстующихся пород облегчается производство геофизических работ, повышается их эффективность.  В районах покрытого карста, в которых карстующиеся породы перекрыты слоями нерастворимых водопроницаемых пород, возникают трудности обнаружения зон возможных карстовых провалов с помощью геофизических методов при значительной мощности перекрывающих четвертичных отложений (более 20 м). Однако задача обнаружения может облегчаться за счет вторичных изменений вышележащих пород. В случае наличия перекрывающих рыхлых отложений (пески, супеси) в зоне развития карста возникают побочные суффозионные явления, мощность их нередко возрастает вследствие понижения кровли карстующихся пород. Кроме того, существенным поисковым критерием является уменьшение влагосодержания рыхлых пород непосредственно над карстовой зоной, что влечет за собой повышение УЭС этих пород. Последнее обстоятельство связано с интенсивной инфильтрацией поверхностных вод в карстовые полости. Другим существенным поисковым критерием для геофизических методов является резкий перепад УГВ в зоне развития карста. В районах покрытого карста, в которых карстующиеся породы перекрыты слоями нерастворимых водонепроницаемых пород, последние препятствуют развитию карста и связанных с ним явлений. Чем больше мощность перекрывающих отложений, тем труднее установить геофизическими методами зоны карстовых пустот, развитые на глубине. В этом случае необходимо проведение широкого комплекса геофизических методов, включающих электроразведку, сейсморазведку и различные методы каротажа (КС, ПС, резистивиметрия, ГК, ГГК и др.). По отношению к уровню подземных вод карстующиеся породы залегают: в зоне аэрации, в зоне постоянного водонасыщения и в смешанной зоне. В зоне аэрации карст в большинстве случаев представлен в виде полостей, незаполненных вмещающим материалом; в зоне же постоянного водонасыщения карстовые полости часто заполнены вторичным переотложенным материалом (глиной, суглинком, продуктами разрушения карстующихся пород, находящимися в водонасыщенном состоянии). Геофизические методы исследования в карстовых районах решают следующие основные задачи: литологическое расчленение пород; поиски и оконтуривание карстовых полостей или зон их развития (поверхностных и погребенных), определение рельефа карстующихся пород; изучение степени трещиноватости пород и преобладающего его направления; исследование гидрогеологических особенностей карста.

Особенности строительства на макропористых просадочных грунтах

При проектировании фундаментов следует придерживаться следующего порядка:

1. Оценка инженерно-геологических условий .

2. Определение осадки + просадки и сравнение полученных величин с предельной величиной осадки для возводимого сооружения.

S_пр + S ≤ S_u

При соблюдении этого условия – расчет обычен.

Если выше приведённое условие не соблюдается, то стремятся изменить глубину заложения фундамента или изменить конструктивное решение по устройству фундамента в соответствии с, ниже приведённой схемой:

Схема вариантов возможного выбора глубины заложения фундаментов в лёссовых (просадочных) грунтах.

1. Если фундамент мелкого заложения получает S_пр + S > S_u, то увеличивают глубину заложения фундамента.

2. Фундамент с большей глубиной заложения (меньшей просадочной толщей под подошвой).

3. Фундамент глубокого заложения (опора подошвы на непросадочный грунт).

4. Прорезка просадочного грунта сваями (необходимо учитывать отрицательное трение).

5. Сжимаемую зону под фундаментом искусственно делаем непросадочной.

6. Другие мероприятия, сюда относиться (согласно СНиП):

   • дренаж вокруг сооружения (повышенные требования);

   • прокладка инженерных коммуникаций по схеме труба в трубе (снижение риска замачивания лёссового грунта в случае возможной протечки);

   • повышенные требования к планировке застраиваемой территории (расположение сооружений с повышенным риском утечки воды – водонапорных башен в пониженных местах) (см. схему);

   • различные мероприятия, уменьшающие возможность замачивания грунта под фундаментами (уширенная отмостка вокруг здания, повышенный уклон от здания самотечных инженерных трубопроводов и т.д.).

Схема применения различных инженерных мероприятий по снижению возможности развития просадки в лёссовом основании.

Особенности строительства на сильно и неравномерно-сжимаемых грунтах

К сильно сжимаемым грунтам относятся рыхлые пески, глинистые грунты с показателем текучести 0,5 и больше, высокопористые глинистые грунты. К мало сжимаемым относятся плотные пески, твердые и полутвердые глинистые грунты.  При анализе результатов изысканий, выполненных в местах строительства фундаментов, в первую очередь оценивают особенности залегания слоев и физико-механические свойства грунтов каждого слоя с целью выбора несущего пласта и определения прочности и сжимаемости основания. В качестве несущего слоя или основания в целом лучше всего использовать скальные или мало сжимаемые грунты. Не рекомендуется опирать низ свай, оболочек, столбов или подошву опускных колодцев на сильно сжимаемые грунты.

Выбор основания и связанное с ним назначение глубины заложения фундамента заключается в подборе несущего пласта грунта, который будет воспринимать давление от сооружения и передавать его на нижележащие подстилающие пласты слоистой толщи. При однородной (неслоистой) толще грунтов выбор основания сводится к определению необходимой глубины заложения фундаментов, при которой грунты воспринимают нагрузки от сооружения. Как в первом, так и во втором случаях осадки и крены фундаментов не должны превышать предельно допустимых значений.  Во всех случаях в качестве основания фундаментов стремятся принять мало сжимаемые или скальные грунты, а также грунты средней сжимаемости (песчаные грунты средней плотности сложения или тугопластичные глинистые грунты) (см. рис. 6.1, а, б).  Иногда основаниями свайных фундаментов являются сильно сжимаемые грунты (см. рис. 6.1, а) при условии обязательных полевых испытаний статической нагрузкой свай для уточнения их несущей способности.  Глубину заложения фундаментов назначают в зависимости от особенностей расположения несущего пласта грунтов и требований обеспечения предусмотренных проектом сооружения несущей способности и деформативности оснований и фундаментов в условиях неблагоприятного воздействия на них природных факторов.

При назначении глубины заложения фундаментов необходимо учитывать, что серийно выпускаемым в настоящее время оборудованием можно погрузить в разные покровные отложения, например в рыхлые пески или в пластичные связные грунты, призматические сваи на глубину до 24 м; полые железобетонные составные сваи на глубину до 40 м; стальные забивные сваи на глубину до 70 м; железобетонные оболочки на глубину до 50 м; буровые сваи на глубину до 40 м; опускные колодцы на глубину до 40 м.

Способ строительства зданий, сооружений на неравномерно сжимаемых грунтах, включающий воздействие на грунт для изменения его свойств, отличающийся тем, что в процессе возведения здания, сооружения с введением в его конструктивную схему дополнительных элементов жесткости, например железобетонных поясов, осуществляют поэтажные измерения деформаций и/или напряжений в основных и дополнительных элементах строения, причем измерения напряжений и осадок производят после возведения каждого этажа надземного строения выше второго, далее, определив напряженно-деформированное состояние на неравномерно сжимаемых грунтах с учетом жесткости надземного строения в пределах двух этажей, производят оценку допустимости уже возникших осадок и напряжений к моменту поэтажных измерений, фактических значений деформационных и прочностных характеристик грунтов оснований, ожидаемых значений напряжений и осадок к моменту возведения последнего этажа надземного строения и судят о необходимости и об объемах локального воздействия на грунт до завершения строительства, причем при необходимости воздействия на грунт основания строения прекращают возведение строения или продолжают только в той его части, в основании которой не требуется воздействие на грунт, осуществляют требуемое воздействие на грунт, например, закрепляют нагнетанием цементно-песчаных растворов, после чего продолжают возведение здания, сооружения.

От чего зависит и как определяется глубина заложения фундаментов. Нормативная и расчетная глубина промерзания

Глубина заложения фундаментов должна приниматься с учетом: назначения и конструктивных особенностей проектируемого сооружения, нагрузок и воздействий на его фундаменты; глубина заложения фундаментов примыкающих сооружений, а также глубины прокладки инженерных коммуникаций; существующего и проектируемого рельефа за­страиваемой территории; инженерно-геологических условий площадки строительства (физико-механических свойств грун­тов, характера напластований, наличия слоев, склонных к скольжению, карманов выветриаания, карстовых полостей и пр.);

гидрогеологических условий площадки и воз­можных их изменений в процессе строительства и эксплуатации сооружения;

возможного размыва грунта у опор сооружений, возводимых в руслах рек (мостов, переходов трубо­проводов и т.п.);

глубины сезонного промерзания.

Нормативная глубина сезонного промерза­ния грунта принимается равной средней из ежегод­ных максимальных глубин сезонного промерзания грунтов (по данным наблюдений за период не менее 10 лет) на открытой, оголенной от снега горизон­тальной площадке при уровне подземных вод, рас­положенном ниже глубины сезонного промерзания грунтов.

Нормативную глубину сезонного промер­зания грунта dfn, м, при отсутствии данных многолет­них наблюдений следует определять на основе теплотехнических расчетов. Для районов, где глубина промерзания не превышат 2,5 м, ее нормативное значение допускается определять по формуле

dfn=d0√Mt

где Мt - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесяч­ных отрицательных температур за зиму в данном районе, принимаемых по СНиП по строительной климатологии и геофизике, а при отсутствии в них данных для конкретного пункта или района строи­тельства - по результатам наблюдений гидрометео­рологической станции, находящейся в аналогичных условиях с районом строительства; d₀ - величина, принимаемая равной, м, для:

суглинков и глин - 0,23;

супесей, песков мелких и пылеватых - 0,28;

песков гравелистых, крупных и средней крупно­сти - 0,30;

крупнообломочных грунтов - 0,34.

Значение d₀ для грунтов неоднородного сложе­ния определяется как средневзвешенное в пределах глубины промерзания.

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта df м, определяется по формуле

d_f=k_hd_fn

где d_fn - нормативная глубина промерзания;

k_h - коэффициент, учитывающий влияние тепло­вого режима сооружения, принимаемый: для наруж­ных фундаментов отапливаемых сооружений - по табл.1 СНиП РК 5.01-01-2002; для наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых сооружений - k_h= 1,1, кроме районов с отрицательной среднегодовой температурой.

Открытый водоотлив и искусственное понижение уровня грунтовых вод. Многоярусные установки. Искусственное замораживание водонасыщенных грунтов.

Водопонижение на строительстве метрополитенов применяют при сооружении станций, тоннелей и подземных переходов, возводимых открытым способом, при проходке станционных и перегонных тоннелей закрытым способом, при строительстве стволов шахт, а также выполнении различных работ, сопутствующих сооружению тоннелей метрополитена.  Для водопонижения применяют: легкие иглофильтровые установки, эжекторные иглофильтры, установки вакуумного и забойного водопонижения, а также глубинные насосы, устанавливаемые в водопонижающие скважины,  По мере откачки воды депрессионная воронка увеличивается по площади распространения и в глубину. Если интенсивность откачки остается постоянной, то со временем наступает стабилизация - установившийся режим, при котором не происходит дальнейшего развития депрессионной воронки. С прекращением откачки уровень грунтовых вод восстанавливается. Целью водопонижения является развитие и поддержание депрессионной воронки в водоносных грунтах, т. е. их поддержание в осушенном состоянии в течение всего периода возведения сооружения. В ряде случаев водопонижение применяют для снятия избыточного напора в подстилающих водоносных грунтах, отделенных от дна котлована слоем водоупорного грунта.  Водопонижающие скважины бурят за пределами контура возводимых конструкций. Их расположение в плане зависит от размеров сооружения, а также от гидрогеологических характеристик грунтов и может быть: линейным, контурным, кольцевым, комбинированным. Искусственное охлаждение грунтов в естеств. залегании до отрицательных температур с целью их стабилизации и достижения водонепроницаемости. Замораживание грунтов применяется для создания временной прочной водонепроницаемой перемычки, преграждающей доступ воде или плывунным грунтам в выработку, при производстве работ по стр-ву подземных сооружений в водоносных грунтах. Широко распространен этот способ при стр-ве шахт, туннелей, станций метрополитена, подземных камер, фундаментов, мостов, перемычек и др. сооружений. Все замораживающие колонки соединяются с общим коллектором прямым и обратным трубопроводами, в к-рых циркулирует раствор соли хлористого кальция, охлажденный на замораживающей станции. Рассол поступает через питательные трубки в замораживающую колонку и, достигнув дна колонки, давлением насоса поднимается вверх по кольцевому пространству между питательной и замораживающей трубками и омывает внутренние стенки замораживающих колонок. При этом рассол отнимает тепло у грунта, окружающего колонку, понижает его темп-ру и постепенно замораживает. Вокруг каждой колонки образуются цилиндры из замороженного грунта, к-рые, увеличиваясь в диаметре, с течением времени соединяются между собой, образуя сплошную льдогрунтовую перемычку. Время, необходимое для образования перемычки, зависит от количества, скорости движения и состава грунтовой воды, термофизич. свойств грунтов, расстояния между скважинами, темп-ры циркулирующего рассола и других факторов. Во время разработки грунта, после образования льдогрунтовой перемычки, процесс замораживания осуществляется непрерывно или с определенным режимом. Для искусственного замораживания грунтов используются холодильные машины различной конструкции и производительности, применяемые и в др. отраслях пром-сти, основанные на принципе испарения жидкостей (аммиак, углекислота, фреон и др.). 

Отличие связаных грунтов от несвязаных (сыпучих).

Грунт представляет собой горные породы, залегающие большей частью в зоне выветривания и характеризующиеся как многокомпонентная геологическая система. Грунт можно разделить на три основных типа: -Скальный грунт; -Нескальный грунт: связанный (суглинок и глина), несвязанный (пески и супеси); -Конгломерат. Несвязанные грунты состоят из зерен различной величины, которые касаются друг друга. Несвязанные грунты не удерживают воду, и наличие воды практически не влияет на трение между зернами. Так как такие грунты не размягчаются, то их несущая способность не зависит от влагосодержания, а только от их плотности. Связанные грунты состоят из суглинка и глины с пластинчатым строением (глиняные лепестки). Вследствие строения поверхности глиняных лепесточков связанные грунты могут набирать воду и удерживать ее. Водовосприятие размягчает поверхность глиняных пластинок, что уменьшает трение между пластинками. При этом изменяется консистенция грунта и уменьшается его несущая способность. При уменьшающемся содержании влаги несущая способность таких грунтов, соответственно, увеличивается. Нескальный связанный грунт, состоящий из сухой и слежавшейся глины и суглинка, может так же послужить неплохой основой для возведения дома. Но сухая глина встречается крайне редко, чаще всего встречаются мокрые глинистые породы, которые при отрицательных температурах замерзают и деформируются, разрушая фундамент. Такие же неблагоприятные для строительных работ свойства проявляют илистые почвы, торфяники и пылеватые пески с примесью глины. Такой состав почв при прокладке фундамента требует обязательного обустройства амортизационной подушки толщиной не менее 15-20 см. и состоящей из мокрого, утрамбованного, крупного песка. Нескальный несвязанный грунт, состоящей из песков супесей представляет собой прекрасную основу для строительства. Несвязанный грунт неоднороден по своему составу и содержит множество различных примесей, состав которых и определяет глубину залегания фундамента. Например, в крупных песках с содержанием гравия, минимальная глубина залегания фундамента – 50 см., в сухих, мелких, песчаных почвах – 70 см., в твёрдых глинистых почвах – также 70 см., в пластичных глинах и насыщенных водой песках – 1 м. 

П

Порядок проектирования свайных фундаментов.

Проектирование свайных фундаментов выполняется в следующем порядке:

Выполняется оценка инженерно-геологических условий (определяется слой грунта, в который наиболее рационально заглубить острие сваи)

Определяется тип и размер сваи

Определяется несущая способность сваи (расчетная нагрузка, допустимая на сваю):

расчетом с использованием таблиц;

по испытаниям;

по данным статического зондирования (SPT)

Определяется необходимое количество свай.

Производится размещение свай в плане и конструирование ростверка.

Проводится проверка давления, приходящегося на одну сваю. (При несоблюдении данного условия производится перерасчет свайного фундамента, а при выполнении условия п.6 переходят к выполнению п. 7).

Определяется осадка свайного фундамента.

1.Выполняется оценка инженерно-геологических условий (определяется слой грунта, в который наиболее рационально заглубить острие сваи). Как правило, остриё сваи должно быть заглублено в несущий слой основания не менее чем на 1, 5 м (см. схему). Схема алгоритма программного расчёта свайного фундамента и определения длины сваи с заглублением её острия не менее 1,5 м в надёжное основание. 2.Определяется тип и размер сваи. 3. Определяется несущая способность сваи (расчетная нагрузка, допустимая на сваю): - по испытаниям; - по данным статического зондирования, (SPT). 4.Определяется необходимое количество свай. 5.Производится размещение свай в плане и конструирование ростверка. 6.Проводится проверка давления, приходящегося на одну сваю. (При несоблюдении данного условия производится перерасчет свайного фундамента, а при выполнении условия п.6 переходят к выполнению п. 7). 7.Определяется осадка свайного фундамента.

Приложение теории предельного равновесия к определению предельных нагрузок на основание. Возникновение и развитие пластических областей под краями фундамента. Критические кривые напряжений

Модель теории предельного напряженного состояния грунта. Данная модель относится только к предельному состоянию, т.е. к такому напряженному состоянию, когда в массиве грунта от действующих нагрузок сформировались значительные по размерам замкнутые области, в каждой точке которых устанавливается состояние предельного равновесия. Потому теорию предельного напряженного состояния часто называют теорией предельного равновесия грунта.  Теория предельного равновесия  грунта позволяет определить предельную нагрузку на основание ( его предельная несущая способность), но при этом невозможно определять деформации грунта. Решения теории предельного равновесия используются также для общих расчетов устойчивости сооружений и оснований, откосов и склонов, определения давления грунта на ограждения. В основе современных решений теории предельного равновесия лежат фундаментальные работы В.В. Соколовского.  При возведении здания или сооружения наблюдается постоянное возрастание давления по подошве фундаментов. При таком характере воздействия в грунтовом основании, как и во всяком твердом теле, возникает напряженно-деформирующее состояние. При деформации грунтов под нагрузкой выделяют три фазы НДС: I — фаза нормального уплотнения; II — фаза сдвигов; III — фаза выпирания грунта. Зависимость вертикальных перемещений фундамента от действующего давления по его подошве изображена на рис. 1 Рис. 1. Зависимость осадки S от давления Р На графике (см. рис. 1) участок оа соответствует фазе. Из-за концентрации напряжений под краями фундамента в начале фазы сдвигов происходит разрушение грунта в локальных областях, т.е. происходят местные потери устойчивости.  Во второй фазе под краями фундамента формируются области пластических деформаций (разрушения грунта), которые развиваются в сторону и в глубину, P_cr,1 < Р < R. Согласно СНиП 2.02.01—83 наибольшая глубина развития области пластических деформаций под краями фундамента не должна превышать z_max = 0,25b. Среднее давление под подошвой фундамента, при котором под его краями в основании формируются области пластических деформаций на глубину z_max = 0,25b, приравнивается к расчетному сопротивлению Р = R.

Применение теории предельного равновесия к определению давления грунта на сооружение

Для оценки прочности и устойчивости оснований фундаментов в настоящее время используют теорию предельного напряженного состояния. В основу этой теории положено понятие о предельном равновесии грунта.

 Предельным равновесием основания называют такое напряженное состояние, при котором любое достаточно малое увеличение внешней нагрузки или малейшее уменьшение прочности грунта приведет к нарушению установившегося равновесия и вызовет потерю устойчивости грунта, сопровождающуюся выпором грунта из-под подошвы фундамента со значительным нарастанием осадки.

 Теория предельного состояния рассматривает задачи устойчивости грунтов в основаниях фундаментов.

 Обычно нарушение существующего равновесия сопровождается выпором грунта из-под фундаментов с их большой осадкой, сползанием масс грунта в откосах, значительным смещением конструкции, ограждающих массив грунта или заделанных в грунте.

 Поскольку существенные смещения для подавляющего большинства сооружений недопустимы, весьма важно правильно оценивать максимально возможную нагрузку данного направления на массив грунта, при которой еще соблюдается его равновесие — не наступает потери устойчивости.  В теории предельного состояния грунтов рассматриваются задачи устойчивости грунтов в основании сооружений и в откосах, определения давления грунта на ограждающие конструкции (подпорные стенки, обделки тоннелей) и сопротивления грунтов перемещению различных анкеров и ограждающих конструкций.

 Начало решению задач предельного равновесия грунтов было положено более двух столетий назад Ш. Кулоном. Около 30 — 40 лет назад советские ученые (В. В. Соколовский, С. С. Голушкевич, В. Г. Березанцев) разработали эффективные методы решения дифференциальных уравнений устойчивости грунтов в условиях предельного равновесия. В этих методах используется теория прочности Мора.

Применение теории предельного равновесия к решению задач об устойчивости откосов, фундаментов и сооружений

Реальные грунты, как правило, обладают не только сцеплением, но и трением. В связи с этим проблема устойчивости откосов становится значительно сложнее.  Теория предельного равновесия грунтов, развитая В.В. Соколовским, позволяет решать задачи двух типов: -задан угол наклона плоского откоса, определяется интенсивность внешней нагрузки на верхней горизонтальной поверхности грунта, офаниченного откосом массива; -задана интенсивность нагрузки на верхней горизонтальной поверхности грунта, офаниченного откосом массива, определяется форма равноустойчивого откоса, находящегося в предельном напряженном состоянии. Задача первого типа, при однородных грунтах и плоском откосе (рис. 1) решена В.В. Соколовским в безразмерных величинах. Рис. 1. Схема к расчету устойчивости плоского откоса по теории предельного равновесия Исходными уравнениями для решения этой задачи являются:        (1)                  (2)        (3) Выражения (1) и (2), как было выше сказано, представляют дифференциальные уравнения равновесия, а (3) — условие предельного равновесия. Предельная нагрузка на верхней горизонтальной поверхности откоса, зная q , определяется из выражения         (4) где q — безразмерный коэффициент, зависящий от углов внутреннего трения фи, расстояния х от края откоса до рассматриваемой точки).

Принципы строительства на просадочных грунтах. Устранение просадочных свойств грунтов

Обеспечение прочности и нормальной эксплуатации зданий и сооружений на просадочных грунтах достигается применением соответствующих принципов и методов строительства, которые основываются на учете природы, механизма просадочности, закономерности развития просадочных деформаций. При проектировании оснований, фундаментов и зданий на просадочных грунтах прежде всего учитывают возможность их замачивания и возникновения просадочных деформаций. Поэтому в тех случаях, когда исключается замачивание просадочных грунтов сверху или вследствие подъема уровня грунтовых вод и возможно лишь медленное повышение влажности до установившейся за счет застройки территории, основания и фундаменты проектируют как на обычных непросадочных грунтах. Подобные условия обычно имеют место при строительстве зданий и сооружений, необорудованных водопроводом и канализацией, у которых внешние сети и возможные источники замачивания расположены на расстояниях, больших полуторной величины просадочной толщи. При возможности и неизбежности замачивания просадочных грунтов в основании прочность и нормальная эксплуатация зданий и сооружений достигаются применением одного из следующих принципов: а) устранения просадочных свойств грунтов; б) прорезки просадочных грунтов глубокими фундаментами; в) комплекса мероприятий, включающего подготовку основания, водозащитные и конструктивные мероприятия. Устранение просадочных свойств грунтов достигается применением различных методов уплотнения и закрепления и направлено на изменение природной структуры, повышение плотности, прочности, исключение просадочности грунтов и превращение их в обычные непросадочные грунты с более высокими значениями прочностных и деформационных характеристик. Основными методами уплотнения просадочных грунтов с I типом грунтовых условий по просадочности являются: поверхностное уплотнение тяжелыми трамбовками, вытрамбовывание котлованов, устройство грунтовых подушек, а на площадках со II типом: предварительное замачивание, в том числе с глубинными взрывами, глубинное уплотнение пробивкой скважин (грунтовыми сваями) и др. Закрепляют просадочные грунты однорастворной силикатизацией и обжигом.

Природа связаности грунта (сцепление между частицами).

Связность — способность почвы сопротивляться внешнему усилию, стремящемуся разъединить почвенные частицы. Выражают ее в кг/см2. Связность обусловлена силами сцепления между частицами почвы, зависит от гранулометрического, минералогического и химического составов, влажности, а также оструктуренности почвы и факторов, ее обусловливающих. Наибольшей связностью обладают глинистые почвы и почвы, содержащие большое количество обменного натрия. Оструктуренные почвы характеризуются меньшей связностью. Невысокую связность имеют песчаные почвы. Минимальная связность наблюдается при влажности, близкой к влажности завядания.  Учет связности почвы имеет большое значение для качества выполняемых технологических операций - рыхления, перемешивания почвенных слоев, крошения почвы, вспашки и т. п. Эти приемы должны выполняться при наименьшей связности почвы. Определение такого состояния связано с понятием «физическая спелость почвы». Связность грунтов характеризуется сцеплением частиц грунта между собой цементирующими веществами. Такие грунты обладают большим трением частиц и сцеплением. К связным грунтам относятся все глины, суглинки и грунты, содержащие в своем составе глинистые и пылеватые частицы. Причинами слеживаемости могут быть сцепление частиц между собой под давлением, образование новых химических соединений в результате взаимодействия компонентов продукта между собой или с окружающей средой, кристаллизация из растворов, смерзаемость и др. В зависимости от характера причины возможны и различные механизмы самого явления. В породах, где сцепление частиц осуществляется преимущественно за счет льда, растепление мерзлоты при спуске обсадных колонн приводит к разрушению стенок скважины, значительному увеличению ореола протаивания вокруг скважины, образованию каверн и перерасходу цемента при креплении. Давление, развиваемое замерзающими водонасыщенными породами, зависит от объема зоны растепления.  Прессование порошков также дает существенное сцепление частиц даже до спекания.  Под спекаемостью понимают прочность сцепления частиц в результате термической обработки прессованных заготовок. 

Проектирование оснований и фундаментов реконструируемых зданий. Реконструкция ремонт и усиление фундаментов

Работы по проектированию оснований и фундаментов реконструируемых зданий ведут в следующем порядке. На первом этапе анализи­руют материалы технического заключения по инженерно-геологическому обследованию здания, включающие в себя геологические и гидрогеоло­гические условия площадки, данные о типе, материале и прочностных характеристиках фундаментов. При наличии в конструкциях здания раз­рушений, трещин или усилений в заключении указывают причины де­формаций и способы их стабилизации. На втором этапе осуществляют общее освидетельствование конструкций здания и устанавливают его конструктивную схему. Далее определяют дей­ствующие и проектируемые нагрузки в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07—85 "Нагрузки и воздействия" и выполняют расчет и кон­струирование усиления фундаментов, если в этом возникает необходи­мость. Принципы расчета существующих и дополнительно возводимых фундаментов различны. Для существующих фундаментов после сбора нагрузок вычисляют напряжения в месте контакта стены с верхним обрезом фундамента, а также непосредственно под подошвой фундамента и проверяют прочность материала фундамента и стен на местное смятие; определяют прочность грунтов основания и не допускают превышения фактических давлений на грунты оснований над расчетными, вычисленными в соответствии со СНиП 2.02.01—83*. В зависимости от результатов проверки принимают решение о необходи­мости усиления материала фундаментов, изменения их вида и размеров, увеличения числа, укрепления грунтов основания. После принятия новых параметров фундаментов или выбора способа укрепления грунтов осно­ваний проверяют расчет давлений, сравнивают ожидаемые и допустимые дополнительные осадки при увеличении нагрузок на фундаменты. Основными причинами деформаций фундаментов и оснований, вызывающими необходимость их усиления и реконструкции, яв­ляются: 1) увеличение нагрузок на фундаменты; 2) надстройка существующих зданий и сооружений при реконструкции, капитальном ремонте и т.д.  При реконструкции эксплуатируемых зданий проектирование оснований фундаментов осуществляется с учетом уплотнения грун­тов. Расчетное сопротивление грунтов основания эксплуатируе­мых зданий определяется по формуле R'=Rmk Расчет дополнительных осадок фундаментов реконструируемых зданий производят на дополнительные нагрузки, вводя значение модуля деформации с учетом уплотнения грунтов в основании. При этом размер предельно допустимой осадки устанавливается по результатам инженерно-геологического и инженерно-конструктор­ского обследований.  Применяют следующие основные приемы усиления осно­ваний и фундаментов и изменения условий работы грунтов; уширение подошвы; увеличение глубины ее заложения; пересадка фундамента на сваи; возвращение фундамента, смещенного в сторону, в проектное положение; закрепление кладки фундамен­та; взятие кладки в обойму; закрепление грунтов основания. Все эти приемы можно подразделить на три группы; 1) изменение условий передачи давления на грунт; 2) увеличение прочности кладки фундамента; 3) увеличение прочности и уменьшение деформативности грунтов в основании.

Проектирование фундаментов на подрабатываемых территориях. Принципы проектирования и защитные конструктивные мероприятия.

Основания сооружений, возводимых на подрабатываемых территориях, должны проектироваться с учетом неравномерного оседания земной поверхности, сопровождаемого горизонтальными деформациями сдвигающегося грунта в результате производства горных работ и перемещения грунта в выработанное пространство. Параметры деформаций земной поверхности, в том числе кривизна поверхности, ее наклоны и горизонтальные перемещения, а также вертикальные уступы должны определяться в соответствии с требованиями СНиП по проектированию зданий и сооружений на подрабатываемых территориях. Эти параметры, являющиеся основой для расчета оснований, фундаментов и надфундаментных конструкций сооружений, должны учитываться при назначении расчетных значений характеристик грунта. Расчетные значения прочностных и деформационных характеристик грунта для определения усилий, действующих на фундаменты в результате деформаций земной поверхности, следует принимать равными нормативным, полагая в формуле (1) коэффициент надежности по грунту gg = 1. Значение модуля деформации грунта в горизонтальном направлении Еh допускается принимать равным 0,5 для пылевато-глинистых грунтов и 0,65 - для песчаных грунтов от значения модуля деформации грунта в вертикальном направлении Е . К основным мероприятиям, снижающим неблагоприятное воздействие деформаций земной поверхности на фундаменты и конструкции сооружений, относятся: а) уменьшение поверхности фундаментов, имеющей контакт с грунтом; б) заложение фундаментного пояса на одном уровне в пределах отсека сооружения; в) устройство грунтовых подушек на основаниях, сложенных практически несжимаемыми грунтами; г) размещение подвалов и технических подполий под всей площадью отсека сооружения; д) засыпка грунтом пазух котлованов и выполнение грунтовых подушек из материалов, обладающих малым сцеплением и трением на контакте с поверхностью фундаментов; е) отрывка перед подработкой временных компенсационных траншей по периметру сооружения.

Р

Работа свай в составе фундамента и их размещение в ростверке. Конструкции высоких и низких ростверков. Расчет ростверков

Сваи применяют для передачи нагрузки от возводящихся зданий и сооружений нижележащим слоям грунта или для уплотнения грунта и увеличения его несущей способности как основания. По характеру работы сваи подразделяют на сваи-стойки, которые передают давление от зданий и сооружений на прочный грунт, расположенный под толщей слабого фунта, и висячие сваи, передающие нагрузку на окружающий грунт через трение о боковые стенки. В плане сваи располагают полями — в несколько рядов или в шахматном порядке, кустами — группами из нескольких свай, рядами, сплошными шпунтовыми рядами. В грунт сваи забиваются вертикально и наклонно под некоторым углом. Верх свай срезают под один уровень и соединяют между собой ростверком, принимающим на себя нагрузку от зданий и сооружений, равномерно распределяя ее на сваи. Размещение, тип, размер, глубина и способы погружения свай указываются в проектах.  Свайный фундамент с ростверком – строительная конструкция, которая объединяет сваи и служит для равномерной передачи нагрузки сооружения на них и на грунтовое основание. Различают сборные, сборно-монолитные и монолитные ростверки. Ростверки бывают высокие и низкие. Низкий ростверк обычно располагают ниже поверхности грунта и он передает часть вертикального давления на грунт основания, в то время как высокий ростверк эти нагрузки передает на сваи. Устройство сборных железобетонных и монолитных ростверков представляют наиболее приемлемые варианты для дачного строительства. а – металлическую; б – железобетонную  Ростверки являются составной частью свайных фундаментов, объединяют головы свай и служат для передачи нагрузки от надземной части здания через сван на  основание. После размещения свай в плане и определения габаритов ростверка уточняют вертикальную нагрузку на отдельную сваю в фундаменте по формуле , (1) Расчетную горизонтальную нагрузку Р, mс, на сваю определяют из условии равномерного распределения нагрузки на все сваи фундамента. При этом плита ростверка по отношению к сваям принимается бесконечно жесткой. Ростверки ленточные и под отдельные колонны рассчитывают в соответствии с требованиями СНиП II-В.1—62* по первому предельному состоянию на основное, дополнительное и особое сочетание расчетных нагрузок, а при необходимости — по раскрытию трещин на основное и дополнительное сочетание нормативных нагрузок. Проверка ширины раскрытия нормальных трещин производится при применении арматуры из стали класса А-Ш для армирования подошвы ростверка. Расчет по раскрытию трещин следует производить согласно указаниям п. 10.4 СНиП II-В.1—62*. Ширина раскрытия нормальных трещин a_Т должна быть не более 0,2   мм. Расчет ростверков на сваях сплошного круглого сечения производят так же, как и на сваях квадратного сечения. Сборные и монолитные железобетонные ростверки свайных фундаментов должны изготавливаться из бетона проектной марки не ниже соответственно 200 и 150. Высоту железобетонного ленточного свайного ростверка определяют расчетом. Рекомендуемая минимальная высота ростверка — 30, ширина — 40 см. Размеры подошвы ростверка под колонны, ступеней и подколонника в плане из условия унификации рекомендуется принимать кратными 300 мм. Высоту плитной части, ступеней и подколонника следует принимать кратной 150 мм. Арматуру для армирования ростверков применяют стержневую горячекатаную периодического профиля из стали классов A-II, А-III и круглую класса A-I. Плиты ростверка рекомендуется армировать в каждом направлении отдельными сварными сетками, у которых расстояние между рабочими стержнями равно 200 мм. Диаметр рабочей арматуры следует принимать из менее 10 мм при длине стержней до 3 м и не менее 12 мм при длине более 3 м. Арматурные сетки должны быть сварены во всех точках пересечения стержней. Допускается часть пересечений связывать проволокой при условии обязательной сварки всех точек пересечений я двух крайних рядах по периметру сеток. Для обеспечения анкеровки рабочей арматуры по концам сеток на расстоянии 25 мм от конца продольных стержней должны быть предусмотрены поперечные стержни вдвое меньшего диаметра, чем продольные. В случае заделки верхних концов свай в ростверк на глубину 50 мм арматурные сетки укладывают сверху на головы свай. При заделке свай в ростверк на глубину более 50 мм стержни, попадающие на сваи, вырезают, а сетки укладывают с защитным слоем бетона 50 мм. Стенки стакана ростверка под сборные железобетонные колонны армируют продольной и поперечной арматурой. Поперечное армирование стенок стакана следует выполнять в виде сварных сеток с расположением стержней у наружных и внутренних поверхностей стенок. Диаметр арматурных стержней принимается по расчету, но не менее 0,25 диаметра продольной арматуры стенок. Расстояние между сетками принимается не более 0,25 глубины заделки колони и не более 200 мм. В верхней части стакана рекомендуется устанавливать 2—3 сетки с шагом 100 мм. Диаметр продольной арматуры стенок стакана определяют расчетом. Сетки, необходимые по расчету на смятие под торцами сборных железобетонных колонн, укладывают не менее 2 шт., а под опорными плитами базы стальных колонн — не менее 4 шт. с расстоянием по высоте 50—100 мм. Железобетонные монолитные, а также стальные колонны соединяются с монолитными ростверками так же, как и с монолитными фундаментами на естественном основании.

Расчет и конструирование жестких фундаментов при центральной нагрузке

В ычисления производим при известной R – которая сама зависит от А;

Задача решается методом последовательных приближений. Определив А – подбирают размеры сторон фундамента.

Производят конструирование фундамента (толщину подошвы фундамента и высоту ступеней – рассчитывают методом ж/б конструкций)

Расчет фундаментов состоит из двух частей — расчета основания и расчета тела фундамента. Задачей первой части расчета является определение размеров подошвы фундамента исходя из предельной деформативности основания.  При напряжениях под подошвой фундамента, не превышающих нормативного давления грунта, осадку можно не рассчитывать.  Задачей второй части расчета является определение высоты фундамента, размеров его ступеней и площади рабочей арматуры, т. е. обеспечение прочности тела фундамента.  Высоту фундамента определяют из расчета на продавливание, которое может произойти по поверхности пирамиды со сторонами, наклоненными к вертикали под углом 45°.

Расчет и конструирование фундаментов при внецентренной нагрузке

Внецентренное нагружение наиболее характерно для фундаментов каркасных производственных зданий с крановыми нагрузками, подпорных стенок, высоких сооружений, воспринимающих значительные ветровые нагрузки (дымовые трубы и проч.) и т.д. Действующие на основание нагрузки всегда можно привести к сочетанию вертикальной нагрузки Nz и моментов Mx, My относительно осей х и у, как это показано на рис. 1.

Р ис.1 Схема действующих нагрузок и моментов при внецентренном нагружении основания (обозначенного ABCD)

При расчете внецентренно нагруженного основания необходимо обеспечить соблюдение следующих условий:

среднее давление на основание р не должно превышать R – расчетного сопротивления грунта этого основания (как и при центральном нагружении) максимальное давление по краям подошвы фундамента – «максимальное краевое давление» рmax (на рис. 1 это давление у сторон ВС или CD) не должно быть превышать 1,2 R максимальное давление по углам подошвы фундамента – «максимальное давление в угловой точке» рС max (на рис. 1 это давление в углах С или D) не должно быть превышать 1,5 R. Максимальное краевое давление рmax и максимальное угловое давление рС max определяются по формулам

г де Nz, Mx , My – соответственно вертикальная сила и моменты относительно осей х и у; А – площадь основания (подошвы фундамента), А = bl; Wx , Wy – соответственно моменты сопротивлений подошвы фундамента относительно осей х и у:

b, l – ширина и длина подошвы фундамента (см. рис. 1).

При проектировании внецентренно нагруженного фундамента следует по возможности располагать подошву фундамента таким образом, чтобы эксцентриситет нагрузки был минимальным. При эксцентриситете более 1/6 стороны подошвы фундамента краевые и угловые давления (рmax, рС max) определяются по формулам, несколько отличным от приведенных выше, и предполагают получение более высоких значений рmax и рС max (см. СП 50-101-2004).

Расчет осадки свайных фундаментов.

О пределение осадки свайного фундамента – это расчёт его по II предельному состоянию (деформациям). Условия расчёта в принципе остаются такими же, как и для фундамента на естественном основании. В этом случае свайный фундамент следует рассматривать как условный фундамент глубокого заложения (d_ус) (см. схему). Схема условного свайного фундамента, необходимая для расчёта его осадки. Для определения осадки свайного фундамента необходимо создать условный фундамент - АБСД , используя величину угла a, определяемую из следующих условий:

φ_ср – средневзвешенный угол внутреннего трения слоев грунта, которых пересекает ствол сваи; α - угол рассеивания напряжений по длине ствола сваи.

О пределив (α), и используя графические построения (см. схему), находят ширину и длину условного фундамента АБСД:

_.

О пределяют давление по подошве условного фундамента, которое сопоставляется с расчётным сопротивлением грунта основания для условного фундамента на данной глубине:

Р асчётное сопротивление грунта основания для условного фундамента:

Обычно соблюдение необходимого условия Р_усл ≤ R_{усл.фун.} удовлетворяется. Далее строят эпюры σ_0z и σ_бz для условного фундамента и определяют его осадку, используя метод послойного суммирования (см. ранее), с определением условной границы сжимаемой толщи (у.г.с.т.).

Необходимо соблюдение условия S ≤ S_u (расчет по II предельному состоянию).

Если рассчитанная осадка S будет превышать предельную величину осадки S_u, то следует принять меры по снижению полученной осадки:

Увеличить глубину используемых свай, таким образом, чтобы остриё свай передавало нагрузку на ниже лежащие, более плотные слои грунта.

Затем производится перерасчёт по выше приведённой методике.

Данная последовательность расчётов производится до тех пор, пока не будут выполнены требуемые условия S ≤ S_u.

Расчет оснований фундаментов глубокого заложения по предельным состояниям.

Проектирование конструкций сооружения и их оснований осуществляется по предельным состояниям, которые подразделяются на две группы. Первая группа – по несущей способности – потеря устойчивости или формы, возможные виды разрушений, ползучесть или текучесть материала, чрезмерное раскрытие трещин и др. Вторая группа – по непригодности к нормальной эксплуатации. Предельные состояния оснований существенно отличаются от предельных состояний строительных конструкций, в том числе и самого фундамента, т.к. у них различные условия работы, а именно: материалы в строительных конструкциях и грунтов в основаниях; физико-механические свойства; критерии оценки прочности и деформативности оснований и возводимых на них фундаментов и надземных конструкций. Предельными состояниями основания считается такие, в результате которых возникают предел. состояния самого сооружения. Основной целью расчёта по предельным сост. является: ограничение усилий (I-я группа предел. сост.) F< F_u и деформаций (II-е пред.сост.) S < S_u , чтобы они не наступили, т.е. была бы обеспечена в дальнейшем возможность эксплуатации зданий и сооружений. По I- пред. сост. оценивается: - надёжность конструкций , из условия недопущения потери общей устойчивости основания. F – усилие от сооружения  F_u – несущая способность основания Если оцениваем по вертикальной составляющей несущей способности N < N_u , несоблюдение этого условия не гарантирует, что может быть допущена дальнейшая эксплуатация здания или сооружения. По первому пред. сост. расчёт ведут в случаях: – основание – скальный грунт – если на основание передаются значительные горизонтальные нагрузки, в том числе и сейсмические – сооружение расположено на откосе или в близи его – сооружение расположено на медленно уплотняющихся водонасыщеных грунтах  – при анкерных фундаментах В остальных случаях оценка по II-му пред.сост., ограничивает нагрузки и они значительно меньше чем мы получили бы от использования условий по I-му предельному сост.  По II-му предельному состоянию оценивается: Выполнение основного условия S < S_u, где S – совместная деформация основания и сооружения, в том числе осадка или относительная разность осадок  S_u – предельно допустимая деформация или предельная относительная деформация  Условие S < S_u – основное для II-го пред. сост., а значения S и S_u имеют обобщённое значение, т.е. средняя или max осадка, горизонтальные перемещения, относительная разность осадок , крен и т.п. Величина S_u – предельное значение полученное в результате строительного опыта, наблюдений и т. п. – берётся из норм, для принципиально новых зданий и сооружений назначается проектировщиками. Проверка по II-му предельному состоянию и оценка согласно его критериев обязательны, кроме: - под S подразумевается конечная стабилизирующаяся со временем деформация, однако расчёт по деформациям можно не делать , если давление под подошвой не превышает расчётного сопротивления (P< R₀), а сжимаемость грунтов в пределах здания , сооружения изменяется в ограниченных пределах. - если инженерно-геологические условия площадки соответствуют области применения типового проекта.

Расчет подпорных стен, шпунтовых ограждений и анкерных креплений.

Подпорные стены рассчитываются по двум группам предельных состояний: по первой группе выполняются расчеты на устойчивость стены против сдвига, на устойчивость основания (несущая способность), на прочность скального основания, на прочность элементов конструкций и узлов соединения, по второй группе выполняются расчеты оснований по деформациям и по трещиностойкости элементов конструкций. Расчет подпорных стен по обеим группам предельных состояний производится на расчетные нагрузки, определяемые как произведение нормативных нагрузок и коэффициентов надежности по нагрузке. Коэффициенты надежности по нагрузке γ_f при расчетах по первой группе предельных состояний принимаются по табл., а при расчетах по второй группе γ_f = 1. Шпунтовые стенки рассчитывают по первой группе предельных состояний. Подавляющее большинство методов основано на классической теории предельного равновесия грунтов. Задача состоит в определении глубины ее забивки, усилий, действующих в стенках, и размеров поперечного сечения шпунта. Принимается, что под действием E_a, стенка стремится повернуться вокруг т.О, расположенной на некоторой глубине t_o ниже дна котлована. Устойчивость стенки обеспечивается вследствие уравновешенного активного и пассивного давления грунта с разных ее сторон. За счет перемещений и гибкости стенки получается довольно сложным криволинейная эпюра давлений грунта на стенку (рис. 14.6. б). С целью упрощения расчета эта эпюра заменяется на более простую (рис. 14.6. в). После этого задача становится статически определимой с двумя неизвестными t_o и  E_р’, которые находятся из уравнений равновесия. Рис. 14.6. Работа безанкерной шпунтовой стенки: а – действующие силы; б – фактическая эпюра давления грунта; в – эпюра давления грунта, принятая в расчете; 1 – активное давление; 2 – пассивное давление; 3 – предельное активное давление; 4 – предельное пассивное давление.

Добавить слайды 12,13

1. $$$Расчет свайного фундамента по предельным состояниям. Испытание свай. – 157

Расчет свайных фундаментов и их оснований должен быть выполнен в соответствии с ГОСТ 27751 по предельным состояниям: 1) первой группы:  а) по прочности материала свай и свайных ростверков;  б) по несущей способности грунта основания свай;  в) по несущей способности грунта оснований свайных фундаментов; 2) второй группы: а) по осадкам оснований свай и свайных фундаментов от вертикальных нагрузок; б) по перемещениям свай совместно с грунтом оснований от действия горизонтальных нагрузок и моментов; в) по образованию или чрезмерному раскрытию трещин в элементах железобетонных конструкций свайных фундаментов. В расчетах оснований свайных фундаментов следует учитывать совместное действие силовых факторов и неблагоприятных влияний внешней среды. Расчет свай, свайных фундаментов и их оснований по несущей способности необходимо выполнять на основные и особые сочетания нагрузок, по деформациям - на основные сочетания. Нагрузки, воздействия, их сочетания и коэффициенты надежности по нагрузке при расчете свайных фундаментов мостов и гидротехнических сооружений следует принимать согласно требованиям СНиП 2.05.03 и СНиП 2.06.06. Все расчеты свай, свайных фундаментов и их оснований следует выполнять с использованием расчетных значений характеристик материалов и грунтов. Испытания свай выполняются с целью получения данных, необходимых для обоснования предпостроечного выбоpа типа свайных фундаментов, их паpаметpов и способов устpойства, а также пpовеpки несущей способности свай при увеличении проектной нагрузки на сваю при реконструкции зданий, при наличии отступлений при производстве работ от принятой технологии устройства свай (для буронабивных свай).  Испытания свай необходимо в обязательном порядке проводить при возобновлении строительства зданий и сооружений после длительного перерыва.  Наиболее широко используемым методом являются испытания свай статической вдавливающей нагрузкой. При наличии на сваях ростверка испытания свай вдавливающей нагрузкой производятся под ростверком, для чего сваи вырубаются из ростверка для установки домкрата, а упором домкрату служил ростверк. При отсутствии вышележащих конструкций (стен) ростверк пригружается упорной балкой или грузом. При отсутствии ростверков испытания свай вдавливающей нагрузкой производятся при помощи грузовой платформы, упорных балок, системы анкерных свай и тарированных грузов.  Варианты схем установок для испытания свай статической вдавливающей нагрузкой: Установка с гидравлическим домкратом, системой балок и анкерными сваями 

Установка с грузовой платформой, служащей упором для гидравлического домкрата

Установка с тарированным грузом

Установка комбинированная 

Проведение испытаний свай на начальном этапе строительства позволяет точно оценить несущую способность свай, в результате чего может быть принято решение по увеличению этажности строящегося здания либо своевременные меры по усилению его фундаментов до возникновения деформаций конструкций

Расчет свайных фундаментов из забивных железобетонных свай на сейсмические воздействия

Свайные фундаменты в условиях сейсмики применяются в аналогичных целях, что и в несейсмических районах. При проек­тировании свайных фундаментов в сейсмических районах ниж­ние торцы свай следует опирать на грунты скальные, крупнообло­мочные, плотные и средней плотности пески, твердые, полутвер­дые и тугопластичные пылевато-глинистые грунты. Опирание свай на рыхлые водонасыщенные пески, пылевато-глинистые грунты мягкопластичнои, текучепластичнои и текучей консистенции не допускается. Заглубление свай в грунт в сейсмических районах должно быть не менее 4 м, за исключением случаев их опирания на скальные грунты.

В условиях сейсмики применяются как забивные, так и на­бивные сваи. Набивные сваи рекомендуется устраивать в мало­влажных связных грунтах при диаметре свай не менее 40 см и отношении их длины к диаметру не более 25. В структурно-неустойчивых грунтах применять набивные сваи можно только с об­садными неизвлекаемыми трубами. Армирование набивных свай является обязательным при минимальном относительном арми­ровании, равном 0,05.

Проектирование свайных фундаментов производится в соот­ветствии с общими принципами проектирования и расчета фун­даментов в сейсмических районах, изложенными выше. При этом учитываются особенности взаимодействия свайного фундамента с окружающим грунтом при воздействии сейсмических импуль­сов (возникновение зазора между сваей и грунтом на некотором расстоянии ниже подошвы ростверка, уменьшение сил трения грунта по боковой поверхности сваи, уменьшение сопротивления грунта под нижним торцом сваи и др.). Кроме того, расчет свай на горизонтальную составляющую нагрузки в особом сочетании с учетом сейсмического воздействия является обязательным.

Несущая способность забивной призматической или на­бивной сваи, работающей на осевую сжимающую нагрузку, с уче­том сейсмических воздействий определяется по формуле

где - коэффициент условий работы сваи в грунте; R - расчетное сопротивление грунта под нижним торцом сваи; A - площадь опирания сваи на фунт; и - наруж­ный периметр поперечного сечения сваи; - расчетное сопротивление i-го слоя грунта по боковой поверхности сваи (учитывается, начиная с глубины h_р); -тол­щина i-го слоя грунта, начиная с глубины h_p , соприкасающегося с боковой повер­хностью сваи; и — коэффициенты условий работы сваи, учитывающие влия­ние сейсмических воздействий на величину сил сопротивления грунта по нижне­му торцу и боковой поверхности сваи; d_p - глубина пофужения сваи в грунт: и — коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним торцом и по боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения или из­готовления сваи на величину расчетного сопротивления грунта.

Глубина, до которой не учитывается сопротивление грунта по боковой поверхности сваи, определяется по формулам: для забивной сваи.

При расчете свайных фундаментов при сейсмических нагруз­ках проверка устойчивости грунта по условию ограничения дав­ления, передаваемого на грунт боковой поверхностью сваи, долж­на выполняться с условием понижения расчетного угла внутрен­него трения в зависимости от интенсивности землетрясения, как это приведено выше. Обязательной является и проверка сечений железобетонных свай по сопротивлению материалов как для вне-центренно сжатого элемента. Методика определения расчетных усилий изложена в приложении СНиП 2.02.03 - 85.

В сейсмических районах нашли применение свайные фунда­менты с промежуточной распределительной песчаной подушкой .

Для того, чтобы свайные фундаменты с промежуточной по­душкой обеспечивали распределение сейсмических нагрузок, необходимы определенные соотношения между размерами свай, ого­ловков и промежуточной подушкой. В связи с этим толщина по­душки над оголовками свай назначается в зависимости от расчет­ной нагрузки на одну сваю и составляет 40 см при нагрузках 600 кН и 60 см - при нагрузках более 600 кН. Размеры фундаментного блока в плане должны быть не менее размеров свайного куста по наружным граням оголовков. Размеры промежуточной подушки в плане должны быть больше размеров фундаментного блока не менее чем на 30 см в каждую сторону.

Поскольку значительные горизонтальные нагрузки на сваи не передаются, то и расчет свай на воздействие горизонтальных сил не производится. Проверяются устойчивость фундаментного блока на сдвиг по подошве и общая устойчивость сооружения на опроки­дывание. Свайные фундаменты с промежуточной подушкой долж­ны рассчитываться по деформациям при основном сочетании на­грузок. Осадка фундаментного блока под нагрузкой определяется как сумма осадок промежуточной подушки 5₍ и свайного куста 5 .

Расчет устойчивости в предложении круглоцилиндрических и плоских поверхностей скольжения. Учет динамических и сейсмических воздействий.

Реальные грунты, как правило, обладают не только сцеплением, но и трением. В связи с этим проблема устойчивости откосов становится значительно сложнее. Поэтому на практике для решения задач в строгой постановке, большое распространение получил метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения. Большое распространение на практике получил метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения, сущность этого метода заключается в отыскании круглоцилиндрической поверхности скольжения с центром в некоторой точке О, проходящей через подошву откоса, для которой коэффициент устойчивости будет минимальным (рис. 1). Рис. 1. Схема к расчету устойчивости откоса методом круглоцилиндрической поверхности скольжения Расчет ведется для отсека, для чего оползающий клин ABC разбивается на n вертикальных отсеков. Делается предположение, что нормальные и касательные напряжения, действующие по поверхности скольжения, в пределах каждого из отсеков оползающего клина определяются весом данного отсека Q_i, и равны соответственно:           (1)           (2) Здесь A_i — площадь поверхности скольжения в пределах i-го вертикального отсека, A_i= 1l_i; l_i — длина дуги скольжения в плоскости чертежа (см. рис. 1). Препятствующее оползанию откоса сопротивление сдвигу по рассматриваемой поверхности в предельном состоянии        (3) Из (1)—(3) следует выражение для силы сопротивления сдвигу в пределах i-го отсека:     (4) Устойчивость откоса можно оценить отношением моментов удерживающих M_s,l и сдвигающихM_s,a сил. Соответственно коэффициент запаса устойчивости определим по формуле          (5) Момент удерживающих сил относительно О представляет собой момент сил Q_i:             (6) Момент сдвигающих сил относительно точки О          (7) Тогда формулу (4) можно записать в следующем виде:                (8)

Техника учета сейсмических сил в методе кругло цилиндрических поверхностей скольжения состоит в следующем. Вычисляется вес грунтов и насыщающей его воды в объеме каждого элемента. Сейсмическая сила G_si, приложенная к элементу, определяется по формуле (7.28):

G_si = μ P_gi , (7.28)

где P_gi - вес грунта и воды в объеме элемента отсека;

μ - коэффициент динамической сейсмичности, принимаемый при расчете естественных склонов по таблице 7.1 (при расчете устойчивости искусственных откосов значения, приведенные в таблице 7.1, следует увеличивать в 1,5 раза).

В силу неопределенности прогноза направления действия сейсмической силы, чаще всего ее прикладывают горизонтально (из глубины массива грунтов в сторону свободной поверхности).

Расчет устойчивости откоса по кругло цилиндрическим поверхностям скольжения.

Расчет коэффициента устойчивости выполняется по двум методам:    1) метод кругло-цилиндрических поверхностей скольжения.    2) метод касательных сил (для призм с произвольной поверхностью скольжения).

Коэффициент устойчивости и оползневое давление определяются с учетом внешних нагрузок (сосредототоченные, распределенные силы, сейсмичность), анкеров (преднатяжение и сцепление по корню), нагелей (сцепление по боковой поверхности). С помощью программы можно определить положение круглоцилиндрической  поверхности скольжения с минимальным коэффициентом устойчивости, или с допустимым коэффициентом устойчивости при максимальном объеме призмы сдвига.

Расчет устойчивости откоса по кругло цилиндрическим поверхностям скольжения.

Меры по увеличению устойчивости откосов

Если откос не устойчив, необходимо принимать меры по увеличению его устойчивости:

А- уположение откоса

Б- поддержание откоса подпорной стенкой

В- осушение грунтов откоса

Г- закрепление грунтов в откосе.