![](/user_photo/_userpic.png)
книги из ГПНТБ / Пилягин А.В. Пути повышения качества проектирования и возведения фундаментов в Марийской АССР
.pdfпо глубине. |
Количество образцов должно |
|
быть |
доста |
||||||||
точным |
(не |
менее |
6 значений |
каждого показателя) для |
||||||||
определения |
нормативных |
и |
расчетных |
характеристик |
||||||||
грунта |
методами .математической статистики. |
|
||||||||||
В |
состав |
лабораторных |
исследований |
в |
обязатель |
|||||||
ном |
порядке |
должно |
входить |
определение |
всех |
харак |
||||||
теристик прунта, |
необходимых |
для |
расчета |
фундамен |
||||||||
тов по |
предельным |
состояниям, |
для |
песков |
— |
гран со |
став, плотность, влажность, удельный и объемный веса, угол внутреннего трения; дли глин—• естественная влаж ность и влажность на праницах текучести и раскаты вания, удельный и объемный веса, угол внутреннего трения. Для образцов грунта, взятых ниже отметен свай пли подошвы фундамента, дополнительно опреде ляются нормативное сцепление и модуль деформацич.
Детальному исследованию подлежит слой грунта мощностью 0,25 «в», лежащий ниже подошвы фунда мента пли острия свай, так как ошибка в определении
угла внутреннего трения «ср» на 1 |
—1,5° |
и |
сцепления на |
|||
0,02—0,04 к г,'ом2 |
приводит |
к неточности |
в |
определении |
||
нормативного давления |
на |
грунты |
основания на 10°/о |
|||
[52]. |
|
|
|
|
|
|
Как известно, |
выбор |
значений |
R" I" |
производит |
ся в зависимости от глубины залегания середины слоя грунта, крупности и плотности песков и консистенции глинистых грунтов. Поэтому особенно тщательно необ ходимо определять показатель консистенции глинистых грунтов, так как ошибка в определении характерных влажиостей на 1% может привести к ошибке в опреде
лении несущей способности овай в 1,5 |
и более |
раза |
[48]. |
|
|
Изыскателям и проектировщикам |
следует |
особое |
внимание уделять вопросам оценки изменения физикомеханических свойств грунтов при изменении их водно го режим'а. Как известно [16], уровень грунтовых вод по вышается на 0,5—4,5 м и более в год в связи с застрой кой территории. Основная причина его подъема — это инфильтрация повер.хно|стиы>х вод.
Планировочные работы на площадке нередко прово дятся без учета естественных путей стока атмосферных вод, стремясь обеспечить минимальный объем земляных работ. Ликвидация существующих путей стока воды может привести к обводнению территории. Особенно
70
тщателыньгй анализ гидрогеологической обстановки на площадке должен проводиться в случае, когда строи тельство объектов продолжается несколько лет, так как гидрогеологические данные, имевшие место в период изысканий и проектирования, могут существенно отли
чаться |
от |
таковых |
в |
период |
строительства. |
Прогноз |
|||
влажности |
прунтов в |
период |
строительства необходим |
||||||
при назначении величины |
нормативного |
давления |
на |
||||||
грунты |
основания, |
глубины |
|
заложения |
фундаментов, |
||||
проектировании подземных |
сооружений и |
т. д. |
Допол |
||||||
нительное |
увлажнение |
плинистььх грунтов |
приводит |
к |
|||||
увеличению показатели их |
консистенции, |
от |
которой |
||||||
зависит |
величина |
нормативного сопротивления |
грунта |
по боковой поверхности оваи и под ее острием, а сле
довательно, несущая |
способность. |
|
|
|
|
|
|
||||
Увеличение влажности песчаных прунтов приводит к |
|||||||||||
снижению |
величины |
нормативного давления. |
|
Так, на |
|||||||
пример, согласно |
ОНи1П II —6 . |
1—'62 |
(табл. |
14), |
вели |
||||||
чина нормативного |
давления |
с |
увеличением |
степени |
|||||||
влажности |
от .0,6 |
до |
0,6 и |
более |
для |
мелких |
плотных |
||||
песков снижается |
на |
Ш%, |
средней плотности |
.на 25%, а |
|||||||
для пылеваты'Х песков соответственно на 60 и |
50%. Вели |
||||||||||
чина нормативного давления, подсчитанная по |
формуле |
||||||||||
12 С|Ни1П II—Б. |
1—612 с учетом |
подъема |
уровня |
грун |
|||||||
товых вод |
выше |
подошвы |
фундамента, |
должна |
быть |
снижена для пылаватых песков на 40, а мелких — 20%. Плотность песчаных прунтов должна определяться в условиях его естественного залегания. Однако отобрать образцы песчаного грунта ненарушенной структуры из скважин довольно сложно. Поэтому для этих целей лучше попользовать статическое зондирование, поз воляющее одновременно определять напластование прунтов, модуль деформации, а также консистенцию
глинистых тргунтав.
Приведенный выше анализ указывает на необходи мость повышения полноты и качества инженерно-гео логических изысканий, что позволит избежать ошибок в проектировании фундаментов и снизить стоимость строительства.
I
§ 2. ПРОЕКТИРОВАНИЯ ФУНДАМЕНТОВ НА ЕСТЕСТВЕННОМ ОСНОВАНИИ
Одним из |
ошоан'Ы'Х путей удешевления строительст |
||||||
ва является |
внедрение |
современных |
методов |
расчета |
|||
фундаментов. |
|
|
|
|
|
|
|
Проектирование |
фундаментов |
согласно |
|
СНнП |
|||
I I — Б . |
1—62 |
ведется |
по |
предельным! |
состояниям. Пр'Н |
||
этом основным является |
расчет фундаментов |
по |
дефор- |
||||
м а цип, |
включ ающнй: |
|
|
|
|
|
|
а) сбор нагрузок, действующих на обрез |
фундамен- |
||||||
та; |
|
|
|
|
|
|
|
б) оценку инженерно-геологических условий площад ки с установлением нормативных и расчетных характе ристик грунтов;
в) выбор возможных вариантов фундаментов; г) определение размеров фундаментов и ожидаемых
осадок.
При проектировании фундаментов особое внимание должно быть уделено выбору возможных вариантов и типов фундаментов. Только технико-экономическое срав нение различных намеченных вариантов позволит вы брать экономически оправданный вид фундамента. K I K указывалось выше, большой ущерб качеству строитель
ства наносит низкий технический уровень |
проектиро |
||||||
вания. |
|
|
|
|
|
|
|
С целью повышения качества проектирования фун |
|||||||
даментов |
ниже приводятся |
методы |
их расчета |
по пре |
|||
дел ьн ым |
состояп и i ям. |
|
|
|
|
|
|
1. |
С б о р н а г р у з о к |
при |
расчете |
ф у н д а м е н т о в . |
|||
Сбор нагрузок, действующих на обрезы фундаментов, |
|||||||
должен |
производиться |
в |
соответствии |
со |
статиче |
||
ской схемой |
работы сооружения. Однако нормы |
СНнП |
|||||
II—iB. 1—62 |
допускают |
производить сбор |
нагрузок в |
предположении отсутствия неравномерности осадок от дельных фундаментов и без учета неразрезности кон струкций. Величины нагрузок на основание устанавли ваются согласно СНшП И—|Б. il0—.62 и И—А. 11—62. Для упрощения расчета по деформациям суммарную нормативную нагрузку на основание допускается опре делять делением расчетной нагрузки на средний коэф фициент перегрузки, равный 1,2.
72
riipoiBеденный анализ указывает, что определение из гибающего момента без умета неразрезиоети конструк ций в большинстве случаев недопустимо. Сравнение ве личии моментов в заделке фундаментов, подсчитанных: для рам с различным числом этажей и пролетов точ ным и приближенным методами при отношении жестко сти ригеля ч< жесткости стойки, равном 2, приведено в таблице 1.
|
|
|
|
|
Таблица |
1 |
|
Момент в заделке фундаментов крайней опоры в долях от |
|
||||||
|
|
q]2 |
т м |
|
|
|
|
Число |
Число |
Приближенны!) |
Точный |
|
|
||
пролетов |
этажей |
|
метод |
метод |
|
|
|
1 |
1 |
|
0.5 |
1о |
0,0208 |
|
|
|
2 |
|
1 |
к |
0,011 |
|
|
|
3 |
|
1,5 |
U |
0,013 |
|
|
|
4 |
|
2 (о |
0,013 |
|
|
|
|
1 |
|
0.5 |
1» |
0.014 |
|
|
2 |
2 |
|
1.0 |
10 |
0,010 |
|
|
|
3 |
|
1.5 |
lo |
0,010 |
|
|
|
1 |
|
0,5 |
lo |
0,015 |
|
|
3 |
2 |
|
1,0 |
lo |
0,010 |
|
|
|
3 |
|
1.5 |
lo |
0,010 |
|
|
Примечание: |
q — равномерно |
распределенная |
.нагрузка |
т/п. |
м; |
||
|
1 —'Отролет рамы, м; |
|
|
|
|||
|
1о—эксцентриситет |
приложения |
.нагрузки, |
м. |
|
Из таблицы видно, что величина момента, вычис ленная с учетам неразрезноети конструкций, уменьша ется с увеличением числа этажей, а при вычислении приближенным методом — возрастает и зависит от ве личины эксцентриситета приложения нагрузки. Эта разница существенно зависит от равномерности загружеиия отдельных пролетов сооружения, а также возра стает с увеличением отношения погонной жесткости ри геля к жесткости стойки. Следовательно, при определе нии величины момента в заделке фундамента, в особенности под крайние опоры, нельзя использовать упрощения, рекомендуемые ОНиП II—Б. 1—62. В таком
73
случае наиболее экономичные размеры фундаментов мо гут быть подобраны только на усилия, вычисленные с учетом статической схемы работы сооружения.
2. Определение нормативного давления на грунты оснований.
Существующие методы определения осадок фунда ментов в основном базируются на теории линейно-де формируемой среды, возможность применения которой
оговаривается условием, чтобы среднее давление |
по по |
||||||
дошве фундамента от веса здания было меньше |
вели |
||||||
чины давления, определяемого по формуле |
(новая ре |
||||||
дакция ОНиП I I — Б. |
1—6-2): |
|
|
|
|
||
r |
= ЛЬ™1 ( А ЬТ о ' + |
Bh То + |
DC" - То h0 ) . |
(13) |
|||
|
К и |
|
|
|
|
|
|
где: То'; То — соответственно объемный вес грунта, зале |
|||||||
|
гающего ниже и выше отметки |
заложения |
|||||
|
подошвы |
фундамента, т/м3 ; |
|
|
|||
h—глубина |
заложения подошвы |
фундамента |
|||||
|
от уровня планировки срезной или подсып |
||||||
|
кой, м; |
|
|
|
|
|
|
h 0 =h — h„; |
h„— глубина |
заложения |
подошвы |
фунда |
|||
|
мента со стороны подвала; |
|
|
||||
т 2 |
— коэффициент |
условий |
работы |
сооружения; |
|||
ш,— коэффициент |
условий |
|
работы грунта |
осно |
|||
|
вания. Остальные обозначения |
приведены |
|||||
|
в ОНшП П—Б. 1—62. |
|
|
|
|
||
При расчете фундаментов по деформациям в случае |
|||||||
наличия слабого слоя грунта в |
пределах |
сжимаемой |
толщи необходимо выяснить влияние этого слоя на де формацию основания зданий и сооружений. Определе ние осадки слабого слоя грунта методом суммирования возможно в том случае, если полное давление на кров лю слабого грунта меньше величины нормативного на слабый грунт, определяемого но формуле (17) СНпП U—Б. 1—62.
Определение Rr J I по ОНи'П II—03. 1—62 предпола гает, что ширина и длина условного фундамента и фун дамента сооружения отличаются на одинаковую вели чину. Ширина условного фундамента, найденная таким образом, оказывается завышенной. Следовательно, и
74
завышается величина нормативного давления на слабый слой грунта. Кроме того, при принятых размерах по дошвы условного фундамента не соблюдается условие равновесия системы: фундамент—основание (сумма про екций всех сил на вертикальную ось не равна нулю). С учетом указанных замечаний площадь условного фун
дамента правильнее |
определять |
из |
источников |
[28, 39]. |
Довольно часто |
фундаменты |
сооружений |
выполня |
|
ются в виде кольца. |
Однако нормы |
ОНшП II—'Б. 1—,62 |
не содержат указания по определению величины давле ния на грунты основания кольцевые фундаментов.
Выбор величины нормативного давления на грунты основания кольцевых фундаментов и расчет по дефор мациям приводится в рекомендуемой работе [27].
3. О п р е д е л е н и е р а з м е р о в п о д о ш в ы ф у н д а м е н т о в .
Ширина подошвы фундамента определяется совмест но с нормативным давлением на грунты основания.
Площадь подошвы центрально-нагруженного фунда мента определяется по формуле:
R — 7срЬф
где: |
N —нагрузка, |
действующая |
на |
уровне обреза |
||||||
|
фундамента, |
т; |
|
|
|
|
|
|||
|
R —нормативное |
давление |
на |
грунт |
основания, |
|||||
|
T / I M 2 : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тер—средний объемный вес |
материала |
фунда |
|||||||
|
мента и грунта на его уступах, т/м3 ; |
|||||||||
|
Ьф—глубина |
заложения подошвы |
фундамента, |
|||||||
|
определяемая в соответствии с требования |
|||||||||
|
ми |
|
ffltfl |
II—iB. 1—62, |
м. |
|
|
|
||
При |
определении |
площади |
подошвы |
фундаментов на |
||||||
ружных стен |
зданий с |
подвалами .вместо, |
значения |
|||||||
Ьф необходимо |
в |
выражение |
(14) |
подставить |
среднее |
значение глубины заложения фундамента с наружной и внутренней сторон подвала. При известной площади подошвы фундамента его ширина устанавливается, за давшись отношением сторон. Найденный размер подош вы фундаментов уточняется с учетом модульности и
75
унификации конструкций. При принятых размерах по дошвы фундаментов должно соблюдаться условие
|
Р |
: |
|
(15) |
где Р — среднее |
давление |
по подошве |
фундамента с |
|
учетом |
его веса |
и грунта на уступак, т/м2 . |
Размеры подошвы фундаментов с внецентренным при ложением нагрузки определяют также по формуле (14). Найденные размеры подошвы должны удовлетво рять условию:
|
|
Р м а „ < 1 , 2 |
R при h'b<0, 5 |
|
(16) |
|
||||||||
|
|
Р«,к<1, 5 |
R при |
h/b>2,0, |
|
|
|
|
||||||
г де |
Рмзк —максимальное |
давление |
под краем |
|
подош |
|||||||||
|
|
|
вы фундамента; т/м2 ; |
|
|
|
|
|
||||||
Краевые |
напряжения |
для |
прямоугольных |
фундаментов |
||||||||||
в случае, если момент |
действует |
относительно |
обеих |
|||||||||||
главных |
осей, определяется |
по формуле |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
Р м а к = = |
Л Л + |
6 А + |
б|у\ |
|
|
( 1 |
7 ) |
|
|||
|
|
|
MIIM |
F |
\ |
- |
1 |
- |
Ь / |
|
|
|
|
|
где |
l x |
и 1,. —эксцентриситеты |
равнодействующей |
от |
||||||||||
|
|
|
носительно |
оси х и у. |
|
|
|
|
|
|||||
Для |
определения |
краев ьлх |
напряжений |
по |
подошве |
|||||||||
фундамента |
можно |
воспользоваться |
предлагаемой |
но |
||||||||||
мограммой |
(рис. 24). При |
прое/ктиров'ании |
внецентрэп- |
|||||||||||
но нагруженных фундаментов не допускается |
разница |
|||||||||||||
Рмак- |
и Рмпн- |
более |
чем в четыре |
раза, а также |
|
отрыв |
||||||||
подошвы |
фундамента. Для |
выравнивания |
напряжений |
по подошве фундамента рекомендуется его центр тяже сти вместить в сторону действия момента, то есть к точ ке приложения равнодействующей.
4. О п р е д е л е н и е ю с а д о к ф у н д а м е н т о в .
Расчет основания по деформациям производится на основное сочетание нагрузок, включающее постоянные и временные длительно действующие нагрузки, а также одну из возможных кратковременных нагрузок, наибо лее существенно влияющих на деформацию основания.
76
Рис. 24. Момопрамша определения давления по подошве выеден треашочнапру.женйЫ'Х фундаментов.
Основные характеристики грунта, необходимые для расчета фундаментов по деформациям, следующие: удельный in объемный .веса, естественная влажность, угол внутреннего трения, сцепление и модуль деформа ции. Для глинистых прунтов должны быть дополни тельно определены: влажность на границе текучести и раскатывания, а также показатель консистенции. Ука
занные характеристики |
грунта должны |
определяться |
по результатам полевых |
и ла.борато,рН'Ы.х |
испытаний. |
Для предварительных расчетов, а также при проекти
ровании |
зданий I I I — I V |
классов |
допускается |
использо |
|
вание |
прочностных и |
деформатнганых |
характеристик |
||
грунтов, приводимых |
в СН'иП |
II—.Б. |
1—62. |
Нормы |
рекомендуют определять осадки фундаментов методом
суммирования. С .использованием данного метода |
осад |
||
ка отдельно стоящего фундамента может быть |
вычис |
||
лена |
по формуле: |
' |
|
|
S = 0,8 £ |
' • l i ^ L |
(18) |
|
i = i |
Pi |
|
Все |
обозначения приведены |
в ОНпП II—iB. 1—62. |
|
Для облегчения расчета |
осадок фундаментов |
пред |
лагается графоаналитический метод, точность которого достаточная для практического применения. Графиче ское построение сводится к отысканию нижней границы сжимаемой толщи (рис. 25). Для этого достаточно за
даться двумя значениями |
мощности |
сжимаемой |
толщи |
|||||||||
7л и z-z и |
|
вычислить |
|
для |
данных |
|
.глубин |
значение |
||||
Po/oPj.. |
Точка пересечения |
прямой, |
проводимой |
через |
||||||||
найденные |
значения |
Р 6 |
/5Р2 |
с |
кривой |
|
изменения |
коэф |
||||
фициента |
а, помеченной |
соответствующим |
значением |
|||||||||
«п», даст |
нижнюю |
границу |
|
сжимаемой |
толщи, которую |
|||||||
•необходимо |
уменьшить на |
величину |
•—. Зная |
мощность |
||||||||
сжимаемой |
толщи |
|
и |
Sa, |
подсчитанной |
по |
СНиП |
|||||
I I — Б . I—62, легко |
вычислить |
осадку |
фундамента по |
формуле (18). Указанная методика может быть исполь зована и для определения осадок фундаментов на слои стых ооноваинйх. Для этого значения Еа необходимо брать в пределах разнородных слоев грунта или в рас четы вводить средний модуль деформации грунта. Опре деление осадок фундаментов можно вести по номограм ме (рис. 23).
78
71 |
1 , |
, ) |
, ! |
, ! |
, , |
, |
Г |
• • |
• |
•• |
» |
/.г |
го |
2.8 |
з.б |
чч |
5.7 |
е.о s.s |
SM |
д.г |
w |
|
/г.о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в |
Рис. 25. |
Графический |
метод определения |
нижней границы |
сжимае |
|||||||
|
|
|
|
|
мой Т0Л1ЩГ. |
|
|
|
|
|
|
При проектировании фундаментов из сборных, эле |
|||||||||||
ментов |
иногда |
трудно |
подобрать |
ширину |
подушки в |
||||||
строгом |
соответствии с |
расчетом. |
Поэтому |
ширина |
бло |
ка подушки принимается больше расчетной, а для того, чтобы расчетная площадь .фундамента была равна фактической, блоки укладывают с разрывами, но не более 1 м. При расчете по деформациям осадку такого прерывистого фундамента определяют как оплошного ленточного, что ведет к ее занижению. Вследствие раз рывов между блоками их взаимное влияние будет ска
зываться на |
некоторой глубине ниже отметки заложе |
ния подошвы |
фундамента. С известным допущением эту |
глубину можно принять равной расстоянию между бло ками подушками. В таком случае осадка прерывистого фундамента Snp может быть подсчитана по формуле: