Надежность оснований и фундаментов
Лекция 4
1
1. Виды фундаментов и оснований
Фундамент – подземная часть здания, передающая нагрузки от надземной части здания на грунт основания.
Основание – несущий слой грунта, воспринимающий нагрузки от здания.
При оценке надежности оснований и фундаментов рассматривается единая система «фундамент-основание».
2
Варианты конструкций фундаментов
Ленточный |
Столбчатый |
Перекрестно- |
Столбчатый |
под стены |
под стены |
ленточный под |
под |
|
|
колонны |
колонны |
Плитный |
Коробчаты |
Свайный |
3 |
й |
|
Виды грунтов основания
Естественные основания:
•Песчаные грунты - состоят из частиц крупностью 1-2 мм, характеризуются высокой прочностью и малой деформативностью (осадки в таких грунтах проходят быстро, в течение двух лет). Недостатком песчаных грунтов является их подверженность суффозионному разрушению (вымыванию несвязных частиц грунта водой).
•Глинистые грунты – состоят из чешуйчатых частиц крупностью менее 0,005мм, характеризуются большой сжимаемостью и водоудерживающей способностью. Прочность таких грунтов сильно зависит от влажности: твердые глины обладают высокой прочностью, пластичные и текуче-пластичные – малопрочные. Осадки в глинистых грунтах протекают долго, стабилизируются до 8 лет. Также недостатком глинистых грунтов является их подверженность морозному пучению в водонасыщенном состоянии.
•Супеси и суглинки – представляют собой смесь песка и глины, по своим качествам занимают промежуточное положение между песками и глинами.
4•Лессовые грунты – по зерновому составу относятся к пылеватым суглинкам, являются макропористыми грунтами с вертикальными
Искусственные основания:
•Армированные основания – прочность основания повышается путем внедрения свай набивных или забивных. Тем самым прочность основания характеризуется приведенными характеристиками грунта и свай.
•Инъецированные основания – прочность грунта основания повышается одним из способов упрочнения (закрепления):
•силикатизации - для песчаных и лессовых грунтов, путем введения в грунт жидкого стекла и/ или хлористого кальция;
•цементации - для гравелистых, скальных и песчаных грунтов, заключается в нагнетании через инъекторы цементного раствора;
•смолизации - для песчаных грунтов, путем нагнетания через инъекторы водного раствора синтетической карбомидной смолы;
•электрохимическим закреплением - для водонасыщенных глинистых грунтов, заключается в подаче на анодных участках растворов солей и откачке из труб-катодов поступающей в них воды;
•термическим закреплением грунтов –для глинистых, лессовых грунтов и чернозема, заключается в обжиге грунта в скважинах
с помощью жидкого топлива или нагнетанием газов 5 •Уплотненные основания – уплотнение достигается путем
поверхностного трамбования, устройством грунтовых свай или
2.Требования к фундаментам и основаниям
Прочность - относительно системы «фундамент-основание» прочность обеспечивается условием, когда нагрузка на фундамент не превышает расчетного сопротивления грунта основания.
q ≤ R
6
Устойчивость – требование предъявляется в фундаментам зданий, построенных на откосах или подверженных горизонтальным воздействиям, обеспечивается условием, когда силы скольжения от нагрузки здания и веса грунта не превышают силы внутреннего трения и сцепления грунтов основания.
≤ σ·tg c (закон Мора-Кулона)
7
Деформации - характеризуются величинами, при которых обеспечивается целостность надземной части здания.
Предельные деформации основания в соответствии со СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений следующие:
крен iu=0,005
абсолютная осадка smax,u=8-12 см;
средняя осадка šu= si/n=10 см;
относительная разность осадок ( s/L)u=0,002-0,004
8
3. Классификация деформаций
оснований
Осадки - деформации, происходящие в результате уплотнения грунта под воздействием внешних нагрузок и в отдельных случаях собственного веса грунта, не сопровождающиеся коренным изменением его структуры.
Просадки - деформации, происходящие в результате уплотнения грунта под воздействием как внешних нагрузок и собственного веса грунта, так и дополнительных факторов, таких, как, например, замачивание просадочного грунта, оттаивание ледовых прослоек в замерзшем грунте и т.п.
Подъемы и осадки - деформации, связанные с изменением объема некоторых грунтов при изменении их влажности или воздействии химических веществ (набухание и усадка) и при замерзании воды и оттаивании льда в порах грунта (морозное пучение и оттаивание грунта).
Оседания - деформации земной поверхности, вызываемые разработкой полезных ископаемых, изменением гидрогеологических условий, понижением уровня подземных вод, карстово-суффозионными процессами и т.п.
Горизонтальные перемещения - деформации, связанные с действием горизонтальных нагрузок на основание (фундаменты распорных систем, подпорные стены и т.д.) или со значительными вертикальными перемещениями поверхности при оседаниях, просадках грунтов от собственного веса и т.п.
Провалы - деформации земной поверхности с нарушением сплошности грунтов, образующиеся вследствие обрушения толщи грунтов над
9 карстовыми полостями или горными выработками.
4. Виды повреждений фундаментов
Расслоение бутовой кладки
фундамента
Возможные причины повреждения:
•отсутствие перевязки камней в кладке;
•недостаточная прочность кладки;
•перегрузка фундамента в связи с надстройкой
Разрушение боковых поверхностей фундамента
|
Возможные причины повреждения: |
|
•воздействие агрессивной среды в |
|
грунте на незащищенные |
|
поверхности; |
|
•поднятие уровня грунтовых вод; |
|
• утечка в основание |
10 |
производственных химических |
растворов |