Массивные фундаменты

- фундаменты массивных сооружений с массивной подземной частью (фундаменты плотин, мостовых опор, доменных печей, дымовых труб, под машинное оборудование с динамическими нагрузками). Они создают большую инерцию, препятствуют колебаниям, уменьшают амплитуду, скорость, ускорение колебаний и т.д.

По способу устройства фундаментов в котловане различают:

- монолитные

- сборные

Тип и глубина заложения фундамента зависят от инженерно-геологических условий площадки строительства.

Схематично все грунты условно делят на слабые и надежные (хорошие).

К хорошим относятся грунты со сравнительно высокими значениями φ,cи Е, при которых подошва фундаментов рассматриваемого сооружения не требует больших выносов за габариты несущей конструкции, а осадки фундаментов заведомо меньше предельных.

Надежные, слабые грунты это понятия относительные. Если сооружение легкое или его конструкции допускают развитие больших неравномерных осадок, то для него даже сильно сжимаемые грунты будут относиться к категории надежных, а для тяжелых сооружений и при возведении конструкции, не допускающих неравномерных осадок, считаются слабыми грунты обладающие средней сжимаемостью и считающимися хорошими в основании обычных сооружений.

Схемы деления грунтов

Различают три схемы деления грунтов.

1 – надежный грунт

2 – слабый грунт

Рис 7.1

I– с поверхностью на большую глубину залегают надежные грунты. Может быть несколько слоев, строительные качества которых не ниже качества верхнего слоя толщи.

Решение: принимаем минимально допустимую глубину заложения подошвы фундамента. Иногда можно принять за несущий слой (где находится подошва фундамента мелкого заложения) более плотный грунт, залегающий на некоторой глубине (если это экономичнее).

Рис 7.2

1 – надёжный грунт среднего качества

2 – более плотный грунт

II– с поверхности на некоторую глубину залегает один или несколько пластов слабых грунтов, ниже которых располагается толща надежных грунтов.

Решения:

а) Прорезка слабых грунтов и передача нагрузки на слои надежных грунтов;

б) если качество надежного грунта высокое, сооружение можно опереть столбы;

в) или сваи;

г) сваи различной длины в зависимости от качества надежных грунтов – легкие сооружения можно возводить на сваях, передающих нагрузку на слабые грунты;

д) слабые грунты могут быть уплотнены, заменены или закреплены.

Рис 7.3

III– на некоторой глубине слоистой толщи залегает один или несколько пластов слабых грунтов.

Решение: приемлемы решения схемы 2, но приходится прорезать и верхний слой надежного грунта. Верхний слой можно использовать в качестве распределительной подушки (1) или закрепить только слой слабого грунта (2).

Рис 7.4

1 – «надежный» грунт

2 – слабый грунт

3 – зона закрепления

4 – эпюра напряжений

Свайные фундаменты. Область применения. Классификация свай.

В тех случаях, когда в верхней части основания находятся слабые грунты, возникает необходимость в передаче давления от сооружения на более плотные (надежные) грунты, залегающие на некоторой глубине. В таких случаях устраивают свайные фундаменты.

Свая– длинный стержень, который забит или погружен в грунт каким-либо другим способом.

Рис 7.5

Лекция 8 – 17.05.12

Для того, чтобы все сваи работали одновременно их объединяют ж/б плитой или балкой, которая называется ростверком, который обеспечивает распределение нагрузки на сваи и приблизительно равномерность осадки или при несимметричном загружении – осадку с креном.

Различают три типа свайных ростверков:

- низкий

- повышенный

- высокий

Рис 8.1

Конструкции свай с низким ростверком состоит из совместно работающих ростверков, свай и грунта в межсвайном пространстве. В этих конструкциях сваи полностью погружены в грунт и работают преимущественно на сжатие. Сваи с высоким ростверком является своеобразными инженерными сооружениями (мосты и их опоры, причалы, пирсы и т.п.), в которых сваи могут работать на изгиб и внецентренное сжатие и растяжение. Эти конструкции рассчитываются как плоские или пространственные рамы, у которых ростверк принимают за жесткий или гибкий ригель, а свая, заглубленная часть которых является фундаментом, за вертикальные или наклонные гибкие стойки.

Заделка свай в ростверк (монолитная и жесткая заделка)

Рис 8.2

1 – свая

2 – ростверк

3 – песчаная подготовка

4 – выпуск арматуры из сваи

5 – арматурная сетка

Классификация свай

• По материалу

- ж/б

- бетонные

- деревянные, реже металлические

• По способу устройства

- погружаемые в грунт (забивные)

- выполняемые непосредственно в грунте (набивные)

• По способу погружения

- забивные

- забивные с подмывом

- вибропогружаемые

- ввинчиваемые

Те сваи, которые выполняются в грунте: по способу устройства скважин и по способу уплотнения бетона в скважине.

Скважины устраиваются бурением или выштамповыванием с помощью металлического сердечника или ударноканатным бурением.

• По способу уплотнения бетона

- вибротрамбованные

- частотрамбованные

- пневмотрамбованные

- камуфлетные (взрывом)

- уплотненные обычной трамбовкой

• По форме поперечного сечения

- квадратные (ж/б)

- квадратные с отверстием (ж/б)

- трубчатой формы (ж/б)

- круглого сплошного сечения (деревянные и набивные бетонные)

- металлические

Рис 8.3

Металлические чаще всего трубчатого сечения, реже двутаврового (2 швеллера + лист).

Рис 8.4

• По форме продольного сечения

Рис 8.5

Пучение – возможность увеличения объема грунта при промерзании.

• По характеру работы

- висячие сваи (сваи трения) – сваи, которые окружены со всех сторон (в том числе и со стороны нижнего конца), сжимаемыми грунтами.

Рис 8.6

А – площадь опирания на грунт сваи

А₁– площадь боковой поверхности сваи

- сваи-стойки –сваи, которые погружают всю толщу сжимаемых грунтов и опираются на прочный, практически несжимаемый слой грунта (скала, плотный или крупно-обломочный грунт или глинистый грунт твердой консистенции).

Рис 8.7

K_d– несущая способность сваи

Несущая способность сваи-стойки выше. Несущая способность одиночной сваи во много раз меньше нагрузки, поэтому (в большинстве случаев), передаваемой надземной конструкции, поэтому свайные фундаменты приходится делать из нескольких свай.

• В зависимости от размещения свай в плане:

- одиночные сваи

- ленточные свайные фундаменты с размещением свай рядами

- свайные кусты

- сплошное свайное поле

Одиночные сваи– принимают, когда нагрузки от колонн здания или стыка панелей воспринимает одна свая. Иногда сваи являются одновременно колоннами здания (такие называются сваями-колоннами).

Лекция 9 – 24.05.12

Ленточные свайные фундаменты– устраивают под стенами зданий и другими протяженными конструкциями.

Различают однорядное и многорядное (в 2..3 и более ряда) размещение свай.

Рис 9.1

При многорядном размещении свай свайный фундамент воспринимает не только вертикальную нагрузку, но и момент; при однорядном размещении свай внецентренно приложенная нагрузка вызывает изгиб свай.

В случае однорядного размещения свай под внутренними и наружными стенами здания, обладающего пространственной жесткостью, верхние части свай не могут испытывать изгиба, так как надподвальные перекрытия и пересечения стен препятствуют развитию деформаций изгиба в сваях.

Свайные кусты– это группы свай, обычно расположенные под отдельными конструкциями (например, под колоннами). Минимальное число свай в одном кусте – три. Иногда допускается делать свайные кусты из двух свай, если исключительно развитие свай в перпендикулярном направление по отношению к оси, проходящей через обе сваи.

(для одноэтажного промышленного здания минимальное количество свай в кусте четыре – по справочнику проектировщика)

Сплошное свайное поле– устраивают под тяжелыми сооружениями, когда сваи располагаются по некоторой сетке под все сооружением или его частью. На сплошное свайное поле опираются все конструкции этой части сооружения (колонны, стены, оборудование).

Свайным полем строители также называют систему свай, расположенных под сооружением, состоящую из одиночных свай, лент и свайных кустов.