ОиФ(строительный грунт) / 1-11

1. По какому принципу фундаменты можно подразделить на фундаменты мелкого и глубокого заложения?

По общепринятой классификации в зависимости от характера деформации грунта в основании фундаменты подразделяются на фундаменты мелкого и глубокого заложения. Подобная классификация основана на характере развития зон предельного равновесия в массиве грунта, окружающего фундамент.

Характер деформации грунта в предельном состоянии зависит от относительной глубины заложения d/b. На рис.Ф.5.1 показано очертание зон предельного равновесия для фундаментов с различной относительной глубиной заложения.

Рис.Ф.5.1. Зоны с предельным состоянием при различных значениях d/b: а - d/b  1/2; б - ; в - d/b=2-4

При d/b  1/2 фундаменты относятся к категории мелкого заложения. Предельное состояние основания характеризуется выпором грунта на поверхность основания. В большинстве случаев реальные фундаменты имеют глубину заложения не более 3,5 м.

При глубине заложения от 2 до 5 м и относительной глубине заложения фундаменты относятся к категории средней глубины заложения. В предельном состоянии наблюдается не только выпирание грунта на поверхность, но и развитие зон предельного равновесия по направлению вглубь основания.

Фундаментами глубокого заложения называются такие, у которых не наблюдается выпора грунта на поверхность. Предельное состояние основания характеризуется развитием зон предельного равновесия вглубь него. Подобное состояние может возникнуть в основании свайных фундаментов, фундаментов-оболочек и буровых опор. Существует также определение, что фундаменты мелкого заложения  это фундаменты, сооружаемые в открытых котлованах, а фундаменты глубокого заложения не требуют вскрытия котлованов.

2. Что понимается под "проектированием оснований и фундаментов"?

Проектирование оснований включает обоснованный расчетом выбор типа основания (естественное или искусственное), а также типа, конструкции, материала и размеров фундаментов (мелкого или глубокого заложения; ленточных, столбчатых, железобетонных, бетонных, бутобетонных) с применением в случае необходимости строительных или конструктивных мероприятий для уменьшения влияния деформаций оснований на эксплуатационную пригодность зданий или сооружений.

В большинстве случаев проектирование оснований производится без учета совместной работы основания и надземных конструкций. Это объясняется сложностью и трудоемкостью подобных расчетов. Однако применение современных вычислительных машин и численных методов расчета позволяет эффективно выполнять соответствующие расчеты. Эти расчеты показывают, что учет совместной работы может привести к снижению затрат на устройство фундаментов.

3. На основании каких нормативных документов выполняется проектирование оснований?

Основания зданий и сооружений должны проектироваться с учетом нормативных документов СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений.

СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты.

СНиП 2.02.04-88 Снования и фундаменты на вечномерзлых грунтах.

4. Какие исходные данные необходимы для проектирования оснований?

Основания зданий и сооружений должны проектироваться на основе:

  результатов инженерно-геологических, инженерно-геодезических и инженерно-гидрологических изысканий;

  данных, характеризующих назначение, конструктивные и технологические особенности сооружения, нагрузок, действующих на фундаменты, и условий его эксплуатации;

  технико-экономического сравнения возможных вариантов фундаментов.

5. Что такое расчетное сопротивление грунта основания и как оно рассчитывается?

В нормах расчетное сопротивление R грунта основания предлагается оценивать двояко.

Расчетное сопротивление грунта основания  среднее давление под подошвой фундамента R, которое не допускается превышать. Считается, что при таком превышении под краями фундамента будет наблюдаться существенное развитие областей пластической деформации, то есть областей, в которых грунт будет в предельно напряженном состоянии, а это нарушит изначально принятую линейную зависимость между напряжениями и деформациями. Поэтому принимается ограничительное условие p  R. Для предварительного определения размеров подошвы фундамента величина R находится по физическим характеристикам грунта основания. Затем для принятых размеров подошвы фундамента производится проверка получаемой величины давления p. В качестве определяющих расчетное сопротивление R принимаются прочностные характеристики грунта: угол внутреннего трения  и удельное сцепление c. Области с предельным состоянием не должны по глубине превышать 1/4 ширины подошвы фундамента. Расчет производится по формуле (7) главы СНиП:

здесь  _c1,  _c2 коэффициенты условий работы; k  коэффициент надежности; M , Mq, Mc  безразмерные коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения;  _II удельный вес грунта расположенного ниже подошвы фундамента;  то же, но выше подошвы фундамента шириной b, заглубленного в грунт на величину d₁. Величина db представляет разность заглублений в грунт фундамента справа и слева, c_II удельное сцепление (см. также п.Ф.10.16).

6. От чего зависят коэффициенты условий работы, введенные в формулу (7) главы СНиП для нахождения расчетного сопротивления R?

Коэффициенты условий работы  _с1и  _с2зависят соответственно от вида и состояния грунта основания, а также от жесткости конструкции сооружения, определяемой отношением длины к высоте здания. Эти коэффициенты условий работы изменяются в пределах для  _с1от 1,1 до 1,4 а  _с2 от 1 до 1,4. Таким образом, их произведение изменяется от 1,1 до 1,96.

7. Почему в первые и вторые слагаемые формулы (7) для вычисления расчетного сопротивления R введены различающиеся величины удельного веса грунта  _II и ?

В первый член введен удельный вес грунта  _II, расположенного ниже подошвы фундамента, а во второй член входит удельный вес грунта , расположенного выше подошвы фундамента, то есть служащего пригрузкой против возможного выпирания. Они могут быть различными. В данном случае при сложном напластовании грунтов производится осреднение значений этих удельных весов  вниз до глубины b/4, где b  ширина подошвы фундамента и выше подошвы до поверхности грунтовой пригрузки.

8. Из каких соображений устанавливаются величины предельных значений совместной деформации зданий и сооружений?

Величины предельных значений совместных деформаций сооружений и оснований s_u (под этим подразумеваются максимальные осадки, средние осадки, относительные неравномерные осадки, крен и другие) установлены по результатам расчетов, наблюдения за поведением этих сооружений при деформировании, анализе аварийных случаев и последующего обобщения этих результатов. Они приводятся в СНиП [1]. Для новых сооружений, не имеющих существующих аналогов, они устанавливаются расчетным путем при проектировании.

9. Какие цели преследуются при изменении строительных свойств грунтов оснований?

Строительные свойства грунтов оснований изменяют с целью уменьшения их сжимаемости и увеличения прочности. Сюда следует отнести уплотнение грунтов и их закрепление. Оба типа этих мероприятий оказываются часто взаимосвязанными  уплотняя и уменьшая модуль деформации грунта, мы одновременно увеличиваем угол внутреннего трения грунта, а также удельное сцепление.

Уплотняя просадочные грунты при замачивании, мы "ломаем" их структуру и, тем самым, ликвидируем просадочность при замачивании. Для каждой региональной разновидности грунтов могут быть предложены различные способы, а их эффективность оценивается комплексно, исходя из технико-экономической целесообразности.

10. Какие факторы необходимо учитывать при проектировании фундаментов?

Проектирование фундаментов необходимо выполнять с учетом следующих факторов:

  абсолютная средняя осадка фундаментов и неравномерные осадки отдельных фундаментов не должны быть более предельно допускаемых;

  размеры фундаментов следует выбирать с максимальным использованием прочностных и деформационных свойств грунтов, а также прочности материала фундаментов.

При этом должны учитываться стоимость и трудоемкость устройства фундаментов.

11. Какие причины вызывают осадки фундаментов?

При нагружении основания происходит сжатие грунтов от действующих нагрузок. При сжатии возникают деформации грунтов, которые делятся на деформации уплотнения о ползучести. Уплотнение (первичная консолидация) происходит в результате уменьшения пор между частицами грунта, что связано с вытеснением воды из пор. В глинистых грунтах присутствуют деформации ползучести (вторичная консолидация). Ползучесть – деформация при постоянном давлении – протекает в основном вследствие структурных изменений в строении глинистых частиц и водо-коллоидных пленок связной воды.

Причинами неравномерных деформаций оснований могут быть:

- инженерно-геологические и гидрологические факторы;

-конструктивно-технологические особенности;

- способы производства работ по устройству оснований и фундаментов;

-особенности эксплуатации сооружений.