Основания и фундаменты

1. Причины развития неравномерных осадок и просадок основания зданий.

Осадка здания - это смещение здания, вызванное сжатием грунта в основании под зданием. Это нормальный процесс. Важно, чтобы осадка здания проходила равномерно по всему основанию. Для этого необходимо рассчитать ее еще на стадии проектирования.

Просадка основания - быстрая неравномерная вертикальная деформация, связанная с замачиванием просадочных грунтов (например, лёссов) в основании или с оттаиванием мерзлой толщи грунтов.

Причины развития неравномерной осадки:

1. Выклинивание отдельных слоев грунта в пределах контура здания

2. Линзообразное залегание отдельных видов грунта

3. Неодинаковая мощность слоев грунта, залегающих в основании

4. Неодинаковая плотность грунта или неравномерное распределение в грунте различных включений (торф и др.)

5. Неодинаковые нагрузки на отдельные фундаменты и разные размеры фундаментов при равных контактных давлениях

6. Неодинаковое влияние соседних фундаментов на осадку фундаментов в средних и крайних частях сооружения

7. Неодновременное загружение фундаментов в период постройки сооружения

8. Загружение отдельных фундаментов нагрузкой меньше проектной

Воздействие метеорологических факторов:

9. Промерзание и оттаивание грунта в основании при устройстве фундаментов и строительстве зданий;

10. Набухание и размягчение грунта в оснований при увлажнении его атмосферными водами;

11. Высыхание грунта в основании под воздействием солнечной радиации и ветра.

Воздействие грунтовых вод:

12. разрушение слоев грунта гидростатическим давлением;

13. Разрушение грунта в результате гидродинамического воздействия;

14. Суффозия грунта потоком грунтовых вод в котлован или приямки.

Динамическое воздействие на водонасыщенные, очень пористые пылеватые и глинистые грунты:

15. При перемещении механизмов по дну котлована;

16. При ударах землеройных машин о грунт (например, при разработке прочного или мерзлого грунта);

17. При выполнении взрывных работ около возводимого сооружения.

2. Определение осадки основания методом послойного суммирования.

Сущность метода заключается в определении осадок элементарных слоев основания в пределах сжимаемой толщи от дополнительных вертикальных напряжений σZP, возникающих от нагрузок, передаваемых сооружениям.

Так как в основу этого метода положена расчетная модель основания в виде линейно-деформируемой сплошной среды, то необходимо ограничить среднее давление на основание таким пределом, при котором области возникающих пластических деформаций лишь незначительно нарушают линейную деформируемость основания, т.е. требуется удовлетворить условие:

Для определения глубины сжимаемой толщи Нс вычисляют напряжения от собственного веса σZq и дополнительные от внешней нагрузки σZP.

Нижняя граница сжимаемой толщи ВС основания принимается на глубине z = Нс от подошвы фундамента, где выполняется условие:

т.е. дополнительные напряжения составляют 20% от собственного веса грунта.

При наличии нижеуказанной глубины грунтов с модулем деформации Е≤5 МПа должно соблюдаться условие:

Расчет осадки удобно вести с использованием графических построений в следующей последовательности:

1) строят геологический разрез строительной площадки на месте рассчитываемого фундамента;

2) наносятся размеры фундамента;

3) строятся эпюры напряжений от собственного веса грунта σZg и дополнительного σZP от внешней нагрузки;

4) определяется сжимаемая толща Нс;

5) разбивается Нс на слои толщиной hi≤0,4b;

6) определяется осадка элементарного слоя грунта по формуле:

Тогда полную осадку можно найти простым суммированием осадок всех элементарных слоев в пределах сжимаемой толщи из выражения:

где β— безразмерный коэффициент, зависящий от коэффициента относительных поперечных деформаций, принимаемый равным 0,8; hi — высота i-го слоя; Ei — модуль деформации i-го слоя грунта;

—среднее напряжение i-го элементарного слоя.

Метод послойного суммирования позволяет определять осадку не только центральной точки подошвы фундамента. С его помощью можно вычислить осадку любой точки в пределах или вне пределов фундамента. Для этого пользуются методом угловых точек и строится эпюра напряжений вертикальной, проходящей через точку, для которой требуется расчет осадки.

Таким образом, метод послойного суммирования в основном используется при расчете небольших по размерам фундаментов зданий и сооружений и при отсутствии в основании пластов очень плотных малосжимаемых грунтов.