Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Механика грунтов основания и фундаменты. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 208 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 > Следующая >>>

Часть 2

ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ

Глава 6 ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ

6.1. ОЦЕНКА ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ ПО ЖЕСТКОСТИ

При проектировании зданий и сооружений необходимо учитывать

их пространственноконструктивную жесткость.

Здания и сооружения в зависимости от чувствительности к осадкам

можно разделить на три группы:

1) жесткие; 2) относительно жесткие; 3) нежесткие (гибкие).

Жесткие сооружения обладают большой вертикальной жесткостью. Примером являются элеваторы, доменные печи, кирпичные и железо бетонные дымовые трубы, водонапорные башни со сплошными ствола ми, массивные мостовые опоры и пр. Они не изгибаются, а дают осадку как единый массив. Жесткие сооружения выравнивают осадки: в мес тах большей податливости основания давление по подошве фундамента уменьшается, а меньшей – увеличивается. За счет перераспределения давления сооружением уменьшаются неравномерные осадки основа ния. В то же время это приводит к возникновению в сооружении допол нительных усилий, которые в большинстве случаев не опасны, посколь ку такие сооружения имеют значительный запас прочности несущих конструкций на изгиб.

Относительно жесткие сооружения, деформируясь вместе с осно ванием, влияют на величину осадок и частично их выравнивают. В кон струкциях происходит перераспределение напряжений и изменений усилий, действующих на основание. К этой группе относят здания и со оружения с рамными и неразрезными железобетонными конструкция ми, с несущими стенами и жесткими железобетонными перекрытиями, кирпичные, крупноблочные и крупнопанельные здания. В несущих кон струкциях возникают дополнительные усилия, которые во многих слу чаях не учитываются при их проектировании. Поэтому в несущих кон

7711

струкциях могут появится трещины. Таким образом, эти сооружения чувствительны к неравномерным осадкам, и при их расчете необходимо учитывать все возможные виды деформаций.

Нежесткие (гибкие) сооружения, передавая нагрузку на грунты, следуют за осадкой основания, при этом дополнительных напряжений в них не возникает. К этой группе относят здания и сооружения с цельно металлическим каркасом, гибкие днища резервуаров, сооружения со статически определимой схемой несущих конструкций. Например: про мышленные здания с покрытием по фермам, одноэтажные складские помещения, малоэтажные жилые, гражданские и сельскохозяйствен ные здания, эстакады и галереи с разрезными пролетными строениями. Осадки отдельных элементов этих сооружений следуют за осадками ос нований и не вызывают значительных перераспределений напряжений в конструкциях.

Для предотвращения возникновения трещин в несущих конструк циях сооружений при неравномерных осадках большое внимание должно уделяться оценке совместной работы грунтов основания, фун даментов и надфундаментных конструкций. Такая оценка относится к наиболее сложным задачам расчета сооружения, в связи с трудностями определения жесткости несущих конструкций сооружения в целом ра ботающего как единая пространственная система и в неопределенности деформации грунта в каждом месте основания под зданием.

6.2. ВИДЫ ДЕФОРМАЦИЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Различают следующие характерные формы совместных деформа ций сооружений и основания.

1. Абсолютная осадка основания отдельного фундамента «S», опре

деляемая как среднее вертикальное перемещение подошвы фундамента.

2. Средняя осадка основания сооружения.

7722

Средняя осадка основания вычисляется по формуле при n > 3

, (6.2.1)

где S

– абсолютная осадка iго фундамента с площадью подошвы Аi.

При известных значениях S

и S можно оценить неравномерность

осадок и наметить мероприятия по их уменьшению или приспособле нию конструкций сооружения к неравномерным осадкам.

3. Разность осадок основания



S = S

– S1, (6.2.2)

гдеS – разность абсолютных осадок соседних фундаментов.

4. Относительная разность осадок двух фундаментов –S/L,

где L – расстояние между осями двух фундаментов.

Относительная неравномерность осадок двух фундаментов является

важнейшей характеристикой для оценки дополнительных усилий, воз никающих в конструкциях при неравномерной деформации оснований.

5. Крен фундамента (сооружения) – i

(6.2.3)

Крен фундамента – отношение разности осадок крайних точек по

дошвы фундамента к расстоянию между ними. Знание крена важно для оценки возможного нарушения технологического процесса в проекти руемом сооружении.

6. Относительный прогиб, или выгиб, сооружения – это отношение

стрелы прогиба (выгиба) к длине однозначно изгибаемого участка сооруже

7733

см,AASS

åå

×=



tgi

–

=Q=







(6.2.4)

где S

и S3– осадки концов рассматриваемого участка сооружения;

– наибольший (прогиб) или наименьший (выгиб) – осадка на том

же участке;

L – расстояние между осями фундаментов, для которых определены осадки S

и S3.

7. Кручение представляет собой неодинаковый крен сооружения по

его длине.

8. Горизонтальные смещения «u» фундаментов возникают при пе редаче от конструкций значительных горизонтальных усилий (распор ные конструкции).

6.3. ПРЕДЕЛЬНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ ОСНОВАНИЙ

В результате многочисленных геодезических наблюдений за осад ками зданий и сооружений различного вида и конструкции, а также обобщения полученных данных, рекомендуются предельные деформа ции основания, указанные в нормах проектирования /СНиП 2.02.0183*/.

7744

Выгиб f

Прогиб f

––2

312

SSS

7755

Таблица 6.3.1

Предельные деформации основания

Сооружения

относи#

тельная

разность

осадок

крен i

средняя

(в скобках мак#

симальная S

max,u

)

осадка, см

1. Производственные и гражданские одноэтажные и многоэтажные здания с полным

каркасом:

железобетонным;

стальным.

2. Здания и сооружения, в конструкциях которых не возникают усилия от неравномер#

ных осадок.

3. Многоэтажные бескаркасные здания с несущими стенами из:

крупных панелей;

крупных блоков или кирпичной кладки без армирования;

то же, с армированием, в том числе с устройством железобетонных поясов.

4. Сооружения элеваторов из железобетонных конструкций:

рабочее здание и силосный корпус монолитной конструкции на одной фундаментной

плите;

то же, сборной конструкции;

отдельно стоящий силосный корпус монолитной конструкции;

то же, сборной конструкции;

отдельно стоящее рабочее здание.

5. Дымовые трубы высотой Н, м: Н

100;

100 < Н

200;

200 < Н

300;

Н > 300.

0,002

0,004

0,006

0,0016

0,0020

0,0024––––

–

–––

–

–––

0,005

0,003

0,004

0,005

1/(2Н)

(8)

(12)

(15)

101015

403040302540302010

∆

(s/L)

≤

7766

Предельные деформации основания

Сооружения

относи#

тельная

разность

осадок

крен i

средняя

(в скобках мак#

симальная S

max,u

)

осадка, см

6. Жесткие сооружения высотой до 100 м, кроме указанных в поз. 4 и 5.

7. Антенные сооружения связи:

стволы мачт заземленные;

то же, электрически изолированные;

башни радио;

башни коротковолновых радиостанций;

башни (отдельные блоки).

8. Опоры воздушных линий электропередачи:

промежуточные прямые;

анкерные и анкерно#угловые, промежуточные угловые, концевые, порталы открытых

распределительных устройств;

специальные переходные

–

––0,002

0,0025

0,001

0,003

0,0025

0,002

0,004

0,002

0,001––

–

0,003

0,0025

0,002

2010–––

–

Примечания: 1. Предельные значения относительного прогиба (выгиба) зданий, указанных в поз. 3 настоящего приложения, при#

нимаются равными 0,5

2. При определении относительной разности осадок в поз. 8 настоящего приложения за L принимается расстояние между

осями блоков фундаментов в направлении горизонтальных нагруз

ок, а в опорах с оттяжками – расстояние между осями сжатого

фундамента и анкера.

3. Если основание сложено горизонтальными (с уклоном не более

0,1), выдержанными по толщине слоями грунтов, предельные

значения максимальных и средних осадок допускается увеличивать на 20%.

4. Предельные значения подъема основания, сложенного набуха

ющими грунтами, допускается принимать: максимальный и сре

д#

ний подъем в размере 25% и относительную неравномерность осадок (относительный выгиб) здания в размере 50% соответст#

вующих предельных значений деформации

, приведенных в настоящем приложении.

5. Для сооружений, перечисленных в поз. 1–3 настоящего приложения, с фундаментами и виде сплошных плит предельные значе#

ния средних осадок допускается увеличить в 1,5 раза.

6. На основе обобщения опыта проектирования, строительства и эксплуатации отдельных видов сооружений допускается прини#

мать предельные значения деформаций основания, отличающиеся от указанных в настоящем приложении

Окончание таблицы 6.3.1

∆

(s/L)

∆

(s/L)

∆

(s/L)

6.4. ОЦЕНКА ИНЖЕНЕРНО!ГЕОЛОГИЧЕСКИХ И ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ПЛОЩАДКИ СТРОИТЕЛЬСТВА

Проектирование оснований и фундаментов любого здания или со оружения предшествуют инженерногеологические и гидрогеологиче ские изыскания на строительной площадке. Для этого проходят не сколько выработок (шурфов и скважин) и уточняют характер и мощность пластов грунтов, залегающих под фундаментами проекти руемого сооружения.

Оценка инженерногеологических и гидрогеологических условий площадки строительства начинается с описания географического расположения площадки строительства, рельефа местности, вели чины и направления уклонов. Рассматривается геологолитологиче ские условия площадки (размещение и глубина выработок, характе ристики грунтов сверху вниз с указанием мощности пластов и линз слабых грунтов, особенностей залегания, положения уровня подзем ных вод).

На практике грунты основания условно разделяют на прочные и слабые. К прочным относят грунты, которые могут служить основани ем сооружений и обеспечивают их нормальную эксплуатацию. К ним можно отнести: крупнообломочные грунты, плотные, средней плотнос ти пески, твердые и пластичные пылеватоглинистые грунты. К слабым относятся грунты, которые дают под нагрузкой большие деформации, неустойчивы и не могут служить основанием сооружений. Это рыхлые пески, текучие пылеватоглинистые грунты, некоторые структурноне устойчивые грунты.

Для всех грунтов, представленных на геологическом разрезе, опре деляются дополнительные физикомеханические характеристики, по которым производится уточнение наименования грунтов и их класси фикационных характеристик.

По степени уплотняемости грунта производится следующая класси фикация (табл. 6.4.1).

Таблица 6.4.1

Подразделение по степени уплотняемости грунта

7777

Плотность грунта

в сухом состоянии

Подразделение по степени

уплотняемости грунта

Пределы изменения

Сильноуплотняющийся Среднеуплотняющийся

Слабоуплотняющийся

Практически неуплотняющийся

I,40

£ r

I,40 <

£ I,60

I,60 <

£ I,70

> I,70

Подразделение по степени

уплотняемости грунта

≤

ρρ

≤

ρρ

≤

ρρ

По коэффициенту пористости «е» выполняется оценка плотности сложения песков (табл. 6.4.2), свойств некоторых глинистых грунтов, расчетного сопротивления грунта.

Таблица 6.4.2

Плотность сложения песчаных грунтов

По степени влажности «Sr» определяется насыщение водой крупно обломочных и песчаных грунтов (табл. 6.4.2).

Таблица 6.4.3

Наименование крупнообломочных и песчаных грунтов

по степени влажности

Таблица 6.4.4

Виды пылеватоглинистых грунтов

По показателю текучести «IL» устанавливается наименование гли нистых грунтов (табл. 6.4.5).

По величине относительной просадочности «

εε

» грунты подразделя

ются согласно табл. 6.4.6.

При определении типа грунтовых условий по просадочности по ре зультатам лабораторных испытаний пользуются данными относитель ной просадочности «

εε

» и собственного веса грунтов «

σσ

».

7788

Подразделение

по плотности сложения

Коэффициент

пористости

Виды песков

Плотные

Средней

плотности

Рыхлые

–

Пески гравелистые крупные и средней крупности

Пески мелкие Пески пылеватые

e < 0,55

e < 0,6 e < 0,6

0,55 £ е £ 0,7

0,6 £ е £ 0,75

0,6 £ е £ 0,8

e > 0,55

e > 0,75

e > 0,8

Степень влажности

Наименование крупнооб

ломочных и песчаных грун

тов по степени влажности

Предметы

изменения

r×

r×w

= I т/м3 –

плотность воды

Маловлажные Влажные Насыщенные водой

0 < Sr £ 0,5 0,5 < Sr £ 0,8 0,8 < Sr £ I

Число пластичности

Виды глинистых грунтов

Пределы изменения

Ip =

–

Супесь Суглинок Глина

0,01 £ Ip £ 0,07 0,07 < Ip £ 0,17

Ip > 0,17

ρρ

–

ρρ

≤

≤ ≤

≤

ωω·ρρ

ωω

–

ωω

ρρ

Таблица 6.4.5

Наименование глинистых грунтов по показателю текучести

Таблица 6.4.6

Наименование грунтов по относительной просадочности

По результатам проведенной оценки инженерногеологических ус ловий строительной площадки делается вывод о том, на какие неблаго приятные факторы в совместной работе оснований и фундаментов необ ходимо обратить внимание в процессе дальнейшего проектирования и дать оценку в отношении возможности использования грунтов в качест ве основания с учетом вероятных осадок, а также их неравномерности.

6.5. ВИДЫ НАГРУЗОК, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ОСНОВАНИЕ

Нагрузки и воздействия, передаваемые фундаментами сооружений на основание, как правило, должны устанавливаться расчетом, исходя из рассмотрения совместной работы сооружения и основания.

Все расчеты оснований производятся на расчетные значения нагру зок, которые определяются как произведение их нормативных значе ний на коэффициент надежности по нагрузке «

γγ

». Этот коэффициент, учитывающий возможное отклонение нагрузок в неблагоприятную сто рону, принимается при расчете оснований по несущей способности, со гласно действующим нормам, а при расчете оснований по деформациям –

γγ

= 1.

В зависимости от продолжительности действия нагрузки подразде

ляются на постоянные и временные.

7799

Показатель

текучести

Виды глини

стых грунтов

Наименование глини

стых грунтов по пока

зателю текучести

Пределы

изменения

Супесь

Твердая Пластичная Текучая

< 0

0 £ I

£ I

> I

WWWW-

Суглинки и

глины

Твердые Полутвердые Тугопластичные Мягкопластичные Текучепластичные Текучие

< 0

0 £ I

£ 0,25

0,25 < I

£ 0,5

0,5 < I

£ 0,75

0,75 < I

£ I

> I

Подразделение по относи

тельной просадочности

Пределы изменения

Сильнопросадочные грунты Среднепросадочные грунты Малопросадочные грунты Непросадочные грунты

> 0,08

0,04 <

£ 0,08

0,0I £

£ 0,04

< 0,0I

≤

Постоянными считаются нагрузки, которые при строительстве и экс плуатации сооружения действуют постоянно (собственный вес конст рукций и грунтов и т.д.).

Временными считаются нагрузки, которые в отдельные периоды строительства и эксплуатации могут отсутствовать.

Временные нагрузки, в свою очередь, подразделяются на:

– длительные (вес стационарного оборудования, нагрузки на перекры тиях в складских помещениях, зернохранилищах, библиотеках и т.п.);

– кратковременные, которые могут действовать лишь в отдельные пе риоды (вес людей и ремонтных материалов в зонах ремонта и обслужива ния; нагрузки, возникающие при изготовлении, перевозке и возведении конструкций; снеговые, ветровые и гололедные нагрузки и т.п.);

– особые, возникновение которых возможно лишь в исключитель ных случаях (сейсмические, аварийные и т.п.).

Расчет оснований по первой и второй группам предельных состоя ний следует выполнять с учетом наиболее неблагоприятных сочетаний нагрузок.

При учете совместного действия нагрузок различают:

а) основные сочетания, состоящие из постоянных, длительных и крат ковременных нагрузок;

б) особые сочетания, состоящие из постоянных, длительных, отдель ных кратковременных и одной из особых нагрузок.

Расчет оснований по деформациям производится на основное соче тание нагрузок, по несущей способности – на основное и особое соче тания.

При одновременном действии на фундамент нескольких нагрузок по стоянных и временных составляются наиболее невыгодные комбинации, которые принимаются для расчета. Комбинации нагрузок следующие:

а – максимальная вертикальная нагрузка и соответствующий момент;

б –максимальный момент и соответствующая ему вертикальная на грузка;

в –максимальная горизонтальная сила и минимальная вертикаль ная нагрузка.

Сбор нагрузок, действующих на фундаменты, для зданий без подва лов производится до уровня первого этажа, а для здания с подвалом – до уровня пола подвала.

Перед началом сбора нагрузок необходимо установить:

– какие элементы конструкций являются несущими и самонесущими;

– как происходит передача нагрузок от перекрытий.

Сбор нагрузок от веса конструкций и временной нагрузки произво дится на грузовую площадь, которая принимается в соответствии со статической схемой сооружения. На рис. 6.5.1 показаны схема грузовых площадей для каркасных (а) и бескаркасных зданий (б).

8800

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 208 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]