Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ГОС / Спецкурс.docx
Скачиваний:
81
Добавлен:
12.05.2015
Размер:
16.82 Mб
Скачать

Специализация: “ Исследование и проектирование зданий и сооружений”

Архитектура специальных зданий и сооружений

  1. Пространственные покрытия. Виды. Их особенности, достоинства и недостатки. Конструкции оболочек (цилиндрических, двоякой кривизны, конусоидальных).

В пространственных конструкциях в большинстве случаев совмещают ограждающие и несущие функции, и они работают под нагрузкой как одно целое.

Пространственные конструкции покрытий имеют небольшую толщину, и ими можно перекрывать большие пролеты. Существует много различных систем и конструкций таких покрытий, как в монолитном, так и в сборном исполнении.

Эти конструкции работают на сжатие, а растягивающие усилия сосредоточены в контурных элементах. Такие покрытия экономичнее плоскостных: по расходу бетона на 30%, металла 20%.

По конструкции оболочки делятся:

  1. Оболочки одинарной кривизны (цилиндр, конич);

  2. Двоякой кривизны. Делятся на 3 типа: 1 оболочки вращения с криволинейной образующей; 2 оболочки переноса с постоянной кривизной в вертикальной плоскости;

  3. Комбинированные оболочки. Цилиндрические и конические оболочки имеют круг или параболическое очертание, опирается на торец диафрагмы плоскости (стены, фермы, арки). Подразделяются на короткие и длинные. Рис.

Бочарная оболочка. Имеет продольную ось, изогнутую по кривой с выпуклой к верху, которая чаще всего очертана по окружности. Оболочка имеет форму тора. Работает и в поперечном и в продольном направлении, подобно сводам. Распор м/д смежной конструкцией взаимно погашается. Может перекрывать прямоуг в плане помещения. Может состоять из криволинейных элементов 3х6, 3х12м. Купольная оболочка. Представляет поверхность вращения вокруг вертикальной оси геом кривой. Круговой сегмент, парабола. Является частью поверхности шара. Может опираться на стену или на отд опоры. Оболочка, которая является частью шара наиболее рациональна по материалу. Просто решается водоотвод. Специальное мероприятие по звуку. Купола все распорные. Распор воспринимает нижнее опорное кольцо или наклонные стойки. В верхней части м.б. устроено отверстие. С поверхностью гиперболоида. Оболочки отрицательной гауссовой кривизны. Образуется перемещением параболы с вертикальной образующей вверх, в направлении перпендикулярной плоскости по другой параболе с вершиной вниз на получаемой поверхности может вычислить элемент в виде скругленного квадрата. М.б. выполнена из монолитного ж/б металла, дерева. Используется затяжки для погашения распора. Рис.

По конструктивным схемам жесткие оболочки делятся на оболочки положительной и отрицательной кривизны, зонтичные оболочки, своды и купола.

Оболочки выполняются из железобетона, армоцемента, металла, дерева, пластмасс и других материалов, хорошо воспринимающих сжимающие усилия.

Оболочки имеют и еще ряд преимуществ:

– в покрытии они выполняют одновременно две функции: несущей конструкции и кровли;

– они огнестойки, что во многих случаях ставит их в более выгодное положение даже при равных экономических условиях;

– они не имеют себе равных по разнообразию и оригинальности форм в истории архитектуры;

– наконец, по сравнению с прежними сводчатыми и купольными конструкциями, во много раз превзошли их по масштабам перекрываемых пролетов.

Оболочки бывают одинарной и двоякой кривизны.

К оболочкам одинарной кривизны относятся оболочки с цилиндрической или конической поверхностью (лист 12, а, б).

Цилиндрические оболочки имеют круговое, эллиптическое или параболическое очертание и опираются на торцевые диафрагмы жесткости, которые могут быть выполнены в виде стен, ферм, арок или рам. В зависимости от длины оболочек их делят на короткие, у которых пролет по продольной оси не более чем полторы длины волны (пролет в поперечном направлении), и на длинные, у которых пролет по продольной оси более, чем полторы волны (лист 13, а, в, д).

По продольным краям длинных цилиндрических оболочек предусматриваются бортовые элементы (ребра жесткости), в которых размещается продольная арматура, позволяющая работать оболочке вдоль продольного пролета подобно балке. Кроме того, бортовые элементы воспринимают распор от работы оболочек в поперечном направлении и поэтому должны обладать достаточной жесткостью и в горизонтальном направлении (лист 13, а, д).

Длина волны длинной цилиндрической оболочки обычно не превышает 12 м. Отношение стрелы подъема к длине волны принимается не менее 1/7 пролета, а отношение стрелы подъема к длине пролета – не менее 1/10.

Сборные длинные цилиндрические оболочки членятся обычно на цилиндрические секции, бортовые элементы и диафрагму жесткости, арматура которых в процессе монтажа сваривается между собой и замоноличивается (лист 13, д).

Короткие цилиндрические оболочки по сравнению с длинными оболочками имеют более значительную величину волны и стрелу подъема. Кривизна коротких цилиндрических оболочек соответствует направлению наибольшего пролета перекрываемого помещения. Эти оболочки работают как своды.

Форма кривой может быть представлена дугой круга или параболой. В связи с опасностью выпучивания в коротких оболочках в большинстве случаев вводятся поперечные ребра жесткости. Кроме бортовых элементов такие оболочки должны иметь затяжки для восприятия горизонтальных поперечных сил (лист 13, в, д).

Широко известны короткие цилиндрические оболочки для зданий с сеткой колонн 24 × 12 м и 18 ×12 м. Они состоят из ферм-диафрагм, ребристых панелей 3 × 12 м и бортовых элементов

Конические оболочки обычно используются для покрытий трапецеидальных в плане зданий или помещений. Конструктивные особенности этих оболочек такие же как и длинных цилиндрических (лист 12, а).

В волнообразных и складчатых оболочках с большими пролетами возникают значительные изгибающие моменты, вызываемые временными нагрузками от ветра, снега, изменений температуры и т.д.

Складки и волны это интересная пластинчатая форма для потолка, а иногда и для стен в интерьерах.

Волнистая оболочка, когда для нее найдены масштаб, кривизна, форма, исходя из требований архитектурной эстетики, может быть достаточно выразительной. Этот тип конструкций разработан для пролетов более 100 м, которые были применены для покрытий самых различных объектов.

Многогранные складчатые своды-оболочки являются примером повышения жесткости цилиндрической оболочки путем придания многогранной формы.

Переход от оболочек одинарной кривизны к оболочкам двоякой кривизны знаменует собой новый этап в развитии оболочек, так как действие изгибающих усилий в них сводится к минимуму.

Разновидностью таких оболочек на круглом или овальном плане является купол.

Оболочки двоякой кривизны могут выполняться как с вспарушенными так и пологими контурами.

К их недостаткам можно отнести: завышенный объем перекрываемого здания, большую поверхность кровли, не всегда благоприятные акустические характеристики. В покрытии возможно применение световых фонарей главным образом, в центре.

Такие оболочки могут выполняться в монолитном и сборно-монолитном варианте железобетона.

Пролеты этих зданий варьируются в пределах 24 … 30 м. Устойчивость оболочки обеспечивается системой предварительно-напряженных балок жесткости с сеткой 12 × 12 м. Контур оболочки опирается на преднапряженный пояс.

В ряде случаев целесообразно перекрывать зальные помещения шатровыми оболочками, имеющими форму усеченной пирамиды, выполненными из железобетона. Опираться они могут по контуру, по двум сторонам или углам.

Наиболее распространенные в строительной практике типы оболочек двоякой кривизны представлены на листе 12, е, ж, з.

  1. Пространственные покрытия. Виды. Их особенности, достоинства и недостатки. Конструкции висячих покрытий (вантовые конструкции и мембраны).

Пространственное покрытие – это система, образуемая из тонкостенной оболочки и контурных элементов. Пространственное покрытие работает в двух направлениях по отношению к плану, в результате достигается оптимальное использование материала по сравнению с покрытием из плоских элементов. Значительно уменьшается масса материала на единицу перекрываемой площади.

Достоинства:

- перекрывают огромные проёмы 30 м и более, при наиболее экономных расходах конструкционных материалов;

- имеют более лёгкий вес;

- придают архитектурную выразительность зданию;

- улучшение акустики (при перекрытии зальных помещений);

Недостатки:

- сложности при монтаже;

- сложность расчётов.

Сейсмостойкость строительства

  1. Особенности расчета и проектирования фундаментов мелкого заложения при сейсмических воздействиях.

  1. Особенности расчета и проектирования свайных фундаментов при сейсмических воздействиях.

Свайные фундаменты в сейсмических районах применяются в аналогичных условиях, что и не в сейсмических районах.

Нижние концы свай необходимо заглублять в надежные грунты (скальные, пески плотные и средней плотности, глинистые грунты находящиеся в твердом, полутвердом и тугопластичном состояниях). Опирание свай на водонасыщенные рыхлые пески, на глинистые грунты мягкопластические, текучепластические и пластичной консистенции не допускается. Заглубление свай в грунт в сейсмоопасных районах должно быть не менее 4 м, за исключением случаев опирания их на скальные грунты. В условиях сейсмики могут применяться забивные и набивные сваи.

Набивные сваи рекомендуется устраивать в маловлажных связных грунтах, диаметр не менее 40 см и отношение длины сваи к диаметру не более 25. В структурно неустойчивых грунтах устройство набивных свай необходимо производить под защитой обсадных труб. Армирование набивных свай является обязательным условием.

В сейсмоопасных районах могут применяться 2 варианта свайных фундаментов:

1)традиционный СФ с жесткой заделкой свай в ростверк;

2)СФ с промежуточной подушкой.

При этом расчет производится на основные и особые сочетания нагрузок. Расчет на основное сочетание по традиционной схеме. Расчет на особое сочетание(2 временны2, 1 сейсмическая) предусматривает:

1)определение несущей способности грунтов на сжимающие (в отдельных случаях выдергивающие) нагрузки;

2)расчет свай на совместное действие продольной силы, изгибающего момента и поперечной силы.

Расчетная схема для определения несущей способности

сваи по грунту

. Из формулы видно, что разница между традиционной формулой и формулой для сейсмических условий заключается в ведении коэффициентов: и.

d-глубина заглубления сваи в грунт относительно ростверка;

hd – глубина, в пределах которой отсутствует боковое сопротивление грунта, вызванное нарушением контакта между сваей и грунтом под действием горизонтальных нагрузок.

, где α1, α2, α3 – безразмерные коэффициенты принимаемые в зависимости от вида ростверка; H, M- расчетные значения горизонтальной силы и изгибающего момента приложенное к сваям в уровне поверхности грунта при особом сочетании нагрузок; - коэффициент деформации;bp =1.5D+0.5 – условная ширина сваи; γ1, φ11- удельный вес, угол внутреннего трения, дельное сцепление в пределах длины сваи.

После определения несущей способности сваи по грунту, определяется допустимая нагрузка на сваи, требуемое количество, конструирование ростверка. Далее производится расчет сваи на совместное действие трех компонент. В этом случае расчетная схема сваи будет иметь вид:

Этот расчет включает в себя:

1) расчет сваи по деформациям(определение перемещения сваи)

2)расчет устойчивости грунта окружающего сваю

3)проверка сечения сваи по сопротивлению материала на M, N, Q. СФ с промежуточной подушкой.

Конструктивная схема такого фундамента имеет вид:

Ж/б оголовки устраиваются для увеличения площади передачи нагрузки. Промежуточная подушка из сыпучего материала предназначена для восприятия (гашения) горизонтальной нагрузки. На сваю передается только сжимающее усилие. Несущая способность сваи определяется по традиционной методике. Отличие здесь является определение осадки, который включает 2 расчета: S=Sсф+St

1)Sсф –осадка СФ получаемая традиционным путем

2)St- осадка промежуточной подушки

Основания, фундаменты и подземные сооружения в проблемных грунтах

  1. Типы грунтов по просадочным свойствам. Определение типа грунтовых условий по просадочности.

Тип 1-грунтовые условия, в которых возникает, в основном, просадка от внешней нагрузки, а просадка от собственного веса не превышает 5 см.

Тип 2-грунтовые условия, в которых кроме просадки от внешней нагрузки возможна просадка от собственного веса грунта более 5 см.

Одним из наиболее важных вопросов инженерно-геологических изысканий на площадках, сложенных просадочными грунтами, является правильное установление типа грунтовых условий по просадочности, который может быть определен: а) на основе анализа общего инженерно-геологического строения рассматриваемого участка и местного опыта строительства; б) по данным лабораторных испытаний грунтов на просадочность; в) замачиванием опытных котлованов.

  1. Классификация методов искусственного улучшения оснований.

Если естественное основание оказывается недостаточно прочным (т.е. физико-механические характеристики его не соответствуют предъявляемым к нему требованиям), то прибегают к устройству искусственных оснований. Методы искусственного улучшения грунтов оснований можно подразделить и классифицировать по схеме на рис.4. Применительно к конкретным условиям решаемых инженерных задач в пределах курсовой работы, необходимо из классификационной схемы (рис. 4) различных методов искусственного улучшения оснований вблизи от существующих зданий и сооружений, возведенных на просадочных грунтах, выбрать наиболее приемлемый метод. Приемлемыми методами в рамках поставленной задачи следует считать:

  • устройство грунтовых подушек в комбинации со шпунтовым ограждением котлована;

  • армирование просадочного грунта (вертикальное, горизонтальное, наклонное, комбинированное);

  • предварительное глубинное замачивание в комбинации с водонепроницаемыми контурными завесами («стена в грунте», закрепленная инъекцией крепящего раствора стенка, термически закрепленная стенка);

  • физико-химические методы закрепления просадочного грунта основания (силикатизация, смолизация, цементация, обжиг грунта (газообразным, жидким топливом или токами СВЧ), струйная или буросмесительная геотехнология, высоконапорная инъекция). 

  1. Химические способы закрепления структурно-неустойчивых грунтов оснований. Способы и границы применимости инъекционных растворов.

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Как способ производства строительных работ химическое закрепление грунтов в широком смысле слова представляет собой искусственное целенаправленное преобразование строительных свойств естественных грунтов их химической обработкой различными реагентами, основанной на реакциях взаимодействия реагентов между собой или с участием химически активной части грунтов. Такое закрепление грунтов обеспечивает необратимость и долговечность приобретенных ими свойств.

1.2. В зависимости от технологии химической обработки грунтов химическое закрепление имеет два направления:

инъекционное химическое закрепление, когда реагенты в виде растворов или газов вводятся в грунты в условиях их естественного залегания и без нарушения их структуры, нагнетанием под давление; буросмесительное закрепление грунтов, когда оно осуществляется с нарушением их естественной структуры механическим перемешиванием грунтов с цементами или другими реагентами и добавками, с применением специальных механизмов.

1.3. Инъекционное закрепление распространяется на грунты, обладающие определенной водопроницаемостью, включая песчаные, крупнообломочные, трещиноватые скальные и полускальные грунты, а также просадочные лессовые грунты. Буросмесительное закрепление распространяется в принципе на все нескальные грунты, включая глинистые, независимо от их водопроницаемости. Инъекционное химзакрепление давно и прочно вошло в практику строительства. Буросмесительное закрепление находится в стадии становления, но уже сейчас способно успешно решать некоторые важные практические задачи. Оба направления вместе дополняют друг друга и обеспечивают возможность закрепления всех без исключения грунтов в естественном залегании, что в значительной мере способствует разрешению проблемы строительства на слабых грунтах в сложных инженерно-геологических условиях.

1.4. Настоящее Пособие, разработанное в соответствии с требованиями действующих СНиП, распространяется на проектирование и производство работ по химическому закреплению грунтов при решении различных практических задач в области промышленного и гражданского строительства инъекционными способами силикатизации, смолизации и цементации.

1.5. Не подлежат инъекционному химзакреплению грунты, пропитанные нефтепродуктами, и водонасыщенные грунты при скоростях грунтовых вод св. 5 м/сут. Возможность химического закрепления засоленных грунтов устанавливается специальными исследованиями.

1.6. Инъекционное химзакрепление необратимо повышает механическую прочность и устойчивость, уменьшает сжимаемость и водопроницаемость грунтов, указанных в п. 1.3 , а также устраняет просадочность при замачивании лессов и лессовидных грунтов, что обеспечивает широкие возможности его применения для решения многих практических задач в строительстве.

1.7. В промышленном и гражданском строительстве инъекционное химзакрепление грунтов применяется для:

усиления и устройства оснований, фундаментов вновь строящихся зданий и сооружений;

усиления оснований и фундаментов существующих зданий и сооружений;

устройства защитных стен и других подземных конструкций из закрепленных грунтов в качестве мероприятий против подвижек грунтов при их подработке горными выработками;

устройства подпорных стенок и укрепления откосов при вскрытии строительных котлованов и других открытых выработок;

повышения несущей способности свай и других опор;

в качестве временного мероприятия при проходке в слабых грунтах различных подземных выработок.

На рис. 1 - 8 схематически показаны различные случаи практического применения инъекционного химзакрепления грунтов.

1.8. С химической точки зрения в основе инъекционного химзакрепления грунтов , лежит явление конденсации неорганических и органических полимеров (крепителей) при их взаимодействии с коагулянтами (отвердителями) и заключающееся в отверждении полимеров в порах и трещинах грунтов, чем обеспечиваются положительные изменения физико-механических свойств закрепляемых грунтов, указанные в п. 1.6.

В качестве крепителей применяют водные растворы силиката натрия (неорганический полимер), а также растворы карбамидных и других синтетических смол (органические полимеры) В качестве отвердителей применяют различные неорганические и органические кислоты, соли и химические добавки к ним, некоторые газы.

Закрепление грунтов на основе растворов силиката натрия независимо от применяемых отвердителей называется силикатизацией, на основе карбамидных смол - смолизацией , на основе цементных растворов - цементацией .

Участвующие в процессе закрепления грунтов химические вещества в растворах или газы называются закрепляющими реагентами.

Смесь растворов крепителей и отвердителей рабочих концентраций при однорастворном химзакреплении грунтов называется гелеобразующей смесью.

Рис. 1. (Опоры из силикатированного просадочного лессового грунта под вновь строящееся сооружение (на примере административного здания в Ташкенте)

1 - фундамент; 2 - незакрепленный грунт; 3 - закрепленный силикатизацией лесс; 4 - непросадочный грунт

Рис. 2. Технологические схемы инъекционного химзакрепления грунтов под фундаментами существующих зданий

1 - фундамент; 2 - инъекторы; 3 - закрепленные массивы по заходкам

Рис. 3. Схема инъекционного химзакрепления грунтов под фундаментами существующих зданий по горизонтальной технологии (на примере смолизации грунтов в основании церкви Ризположения в Московском Кремле)

а - план, б - разрез, в - схема манжетно-тампонного инъектора; 1 - инъекторы; 2 - технологические колодцы; 3 - закрепленный массив; 4 - остатки сгнивших уплотнительных свай «коротышей»; 5 - инъекторная перфорированная труба; 6 - тампон; 7 - резиновые обоймы

Рис. 4. Подводка фундаментов из химически закрепленных грунтов в качестве предупредительного мероприятия против осадок существующих зданий от выноса грунта при проходке подземных выработок (на примере Большого театра в Москве)

Рис. 5. Закрепление грунтов в основании существующих зданий при его подработке горной выработкой

I - V - последовательный порядок инъекции закрепляющих реагентов (на примере здания на проспекте Маркса, бывшей Моховой улице в Москве)

1.9. С технологической точки зрения инъекционное химзакрепление заключается в нагнетании под давлением в поры грунтов в их естественном залегании, отверждающихся и закрепляющих грунты различных химических реагентов в виде двух отдельно нагнетаемых растворов (двухрастворный способ), одного раствора (однорастворный однокомпонентный способ), одного раствора и газа (двухкомпонентные газовые способы), гелеобразующих смесей из двух компонентов (однорастворные двухкомпонентные способы).

Рис. 6. Устройство подпорных стенок из химически закрепленных грунтов (на примере работ по реконструкции Новолипецкого металлургического завода)

1 - инъекторы; 2 - водосборник в котловане; 3 - подпорные стенки из закрепленного грунта; 4 - опускные колодцы; 5 - существующая термическая печь

Рис. 7. Устройство защитных стенок из химически закрепленных грунтов против осадок существующих зданий при проходке подземных выработок

Рис. 8. Опережающее инъекционное химзакрепление грунтов при проходке подземных выработок

1 - тоннель; 2 - закрепленный грунт; 3 - инъекторы; 4 - водонасыщенный песок; 5 - моренный суглинок

Нагнетание закрепляющих реагентов в грунты осуществляется насосами, сжатым воздухом из специальных пневмобаков или из газовых баллонов, преимущественно по технологии с вертикальным и наклонным заглублением сверху вниз инъекторов или инъекционных скважин с открытой поверхности земли, с отмосток или из внутренних помещений (условно-вертикальная технология). На рис. 2, 4, 5, 6 и 7 показаны характерные примеры закрепления грунтов по этой технологии.

Если выполнение инъекционных работ при закреплении грунтов под существующими зданиями и сооружениями по технологии с вертикальным заглублением сверху вниз инъекторов и скважин в силу стесненных условий или по иным причинам невозможно, то инъекционные работы производятся по технологии с горизонтальным заглублением инъекторов и скважин из специально пройденных и оборудованных технологических выработок (траншей, штолен, колодцев); для предупреждения деформаций сооружений в этих условиях в результате возможных подвижек и разуплотнения грунтов под фундаментами стенки технологических выработок, обращенные к сооружению, предварительно подвергаются химзакреплению (условно-горизонтальная технология). На рис. 3 показан пример применения этой технологии из двух технологических колодцев.

1.10. При закреплении грунтов под существующими зданиями и сооружениями с ветхими фундаментами в качестве вспомогательного мероприятия против вероятных утечек закрепляющих реагентов через полости и трещины в кладке при нагнетании предусматривается предварительная цементация фундаментов на контакте подошвы с основанием (вспомогательная цементация).

1.11. Для закрепления грунтов в промышленном и гражданском строительстве применяются специально разработанные и опробованные опытом инъекционные химические способы согласно табл. 1. Каждый из способов имеет свою область применения, ограниченную величинами коэффициента фильтрации - для песчаных грунтов и значениями коэффициента фильтрации, емкости поглощения и степени влажности - для просадочных лессовых грунтов. Выбор способов закрепления для конкретных грунтов осуществляется, руководствуясь указанной таблицей, с учетом гранулометрического состава, номенклатуры, коэффициента фильтрации и других характеристик естественных грунтов, а также проектных требований к прочностным и деформационным свойствам закрепленных грунтов.

1.12. С целью повышения эффективности (прочности и радиуса) закрепления грунтов однорастворными способами силикатизации и смолизации, за исключением силикатизации просадочных лессовых грунтов, во многих случаях бывает целесообразно производить предварительную химическую обработку грунтов отвердителями. Вопрос о предварительной химической обработке решается в результате проведения специальных лабораторных исследований и опытных работ в натурных условиях по химзакреплению грунтов.

Таблица 1

Наименование способов и исходных реагентов

Реакция среды закрепляющих реагентов

Область применения

Экстремальные и средние значения прочности при одноосном сжатии, МПа

Номенклатура и некоторые характеристики грунтов

Коэффициент фильтрации грунтов, м/сут

Двухрастворная силикатизация на основе растворов силиката натрия и хлористого кальция

Щелочная

Пески гравелистые, крупные и средней крупности

5 - 80

(2 - 8)/5

Однорастворная двухкомпонентная силикатизация на основе растворов силиката натрия и кремнефтористо-водородной кислоты

»

Пески средней крупности, мелкие и пылеватые, в том числе карбонатные

0,5 - 20

(1 - 5)/3

Однорастворная однокомпонентная силикатизация просадочных грунтов на основе одного раствора силиката натрия

»

Просадочные лессовые грунты, обладающие емкостью поглощения не менее 10 мг-экв/100 г грунта и степенью влажности не более 0,7*

Не менее 0,2*

(0,5 - 3,5)/2

Газовая силикатизация на основе раствора силиката натрия и углекислого газа

»

То же, но степень влажности не более 0,75*

Не менее 0,2

(0,5 - 3,5)/2

Пески средней крупности, мелкие и пылеватые, в том числе карбонатные

0,5 - 20

(1 - 5)/3

Однорастворная двухкомпонентная силикатизация на основе раствора силиката натрия и формамида с добавкой кремнефтористо-водородной кислоты

»

Пески средней крупности, мелкие и пылеватые, в том числе карбонатные

0,5 - 25

(1 - 3)/2

Однорастворная двухкомпонентная силикатизация на основе раствора силиката натрия и ортофосфорной кислоты

Кислая

Пески средней крупности, мелкие и пылеватые

0,5 - 10

(0,2 - 0,5)/0,35

Однорастворная двухкомпонентная силикатизация на основе раствора силиката натрия и алюмината натрия

Щелочная

Пески средней крупности, мелкие и пылеватые, в том числе карбонатные

0,5 - 10

(0,2 - 0,3)/0,25

Однорастворная двухкомпонентная смолизация на основе растворов карбамидных смол марок М, М-2, М-3, МФ-17 и соляной кислоты

Кислая

Пески всех видов - от гравелистых до пылеватых, кроме карбонатных

0,5 - 50

(2 - 8)/5

Однорастворная двухкомпонентная смолизация на основе растворов карбамидных смол марок М, М-2, М-3 и МФ-17 и щавелевой кислоты

»

Пески всех видов - от гравелистых до пылеватых, в том числе некоторые карбонатные, согласно результатам специальных исследований

0,5 - 50

(2 - 8)/5

Цементация

Щелочная

Пустоты, полости в грунтах всех видов. Крупнообломочные и некоторые гравелистые песчаные, трещиноватые скальные и полускальные грунты

Для скальных и полускальных удельное водопоглощение > 0,01 л/мин × м2, для прочих > 50

* При других значениях характеристик возможность применения силикатизации устанавливается опытным путем.

Примечание . До черты - экстремальные значения прочности закрепленных грунтов, за чертой - средние.

1.13. Производство работ по химзакреплению грунтов допускается только по утвержденному проекту, увязанному с проектом сооружения. Внесение в проект изменений, вызванных несоответствием заложенных в проекте данных инженерных изысканий с действительными, должно быть согласовано с проектной организацией.

1.14. Исходя из опыта практического применения инъекционного химзакрепления грунтов в строительстве, проектирование этого вида работ, в зависимости от объема закрепления и сложности устройств из закрепленных грунтов, может осуществляться двояко: в два этапа - при больших объемах закрепления и сложных устройствах, иодноэтапно - при небольших и менее сложных устройствах.

1.15. На первом этапе производится проектная проработка химзакрепления грунтов наряду с другими возможными решениями (общестроительное проектирование), в результате которой делается выбор варианта. Проектной проработке на этом этапе предшествуют типовые инженерные изыскания согласно действующим СНиП и пособий по проектированию оснований, а также другим источникам, содержащим табличные данные прочностных и деформационных характеристик закрепленных грунтов.

Проектом сооружения на первом этапе определяется тип (вид) основания, фундамента или какой-либо иной заглубленной конструкции из закрепленных грунтов и устанавливаются формы и расчетом - геометрические параметры закрепляемого массива, требования к прочностным и деформационным свойствам закрепленных грунтов и допускаемые напряжения в закрепленном массиве от действующих нагрузок. Так как при проектировании на первом этапе в расчетах используются табличные весьма приближенные прочностные и деформационные характеристики закрепленных грунтов, проект сооружения на этом этапе носит предварительный (эскизный) характер и подлежит уточнению по результатам специальных исследований на втором этапе.

На втором этапе осуществляется разработка проекта закрепления грунтов по созданию заданных общестроительным проектом сооружения закрепленных массивов (специальное технологическое проектирование). Этому этапу проектирования предшествуют соответствующие специальные изыскания и исследования. Исследования и проектирование на втором этапе выполняются, руководствуясь соответственно третьим и четвертым разделами настоящего пособия.

1.16. При одноэтапном проектировании общестроительное и специальное технологическое проектирование объединяются в едином рабочем проекте, который разрабатывается организацией, имеющей подразделение по специальным видам работ. Разработка проекта закрепления грунтов в этом случае осуществляется с использованием типовых и специальных изысканий и исследований.

1.17. При проектировании и производстве работ по химзакреплению грунтов должны быть предусмотрены мероприятия по контролю качества закрепления согласно разд. 6 настоящего пособия. Эти мероприятия направлены на контроль качества исходных химических и других материалов и рабочих закрепляющих реагентов, проверку заложенных в проект расчетных параметров и технических условий на производство работ, а также на контроль исполнения проектных расчетных параметров закрепления.

1.18. Учитывая, что химическое закрепление грунтов, связанное с применением химических веществ, в той или иной мере токсично, при производстве этих работ кроме соблюдения требований противопожарной охраны и техники безопасности, предусмотренных действующим СНиП по технике безопасности в строительстве, должны также выполняться специальные требования по технике безопасности и охране окружающей среды, изложенные в разд. 7 настоящего пособия.

1.19. До производства работ по химзакреплению грунтов должно быть уточнено и учитываться в работах расположение подземных коммуникаций (водопровода, канализации, кабельной сети, телефона, газа и др.), а также расположение и состояние сооружений, находящихся вблизи места закрепления.

О функциях инвестора, заказчика, генподрядчика, надзорных организаций, требования к проекту производства работ

  1. Проекты производства работ. Производственно-технологическая документация.

Проект Производства Работ (ППР) - это основной документ, регламентирующий организацию производства строительных работ в соответствии с технологическими правилами, требованиями к охране труда, экологической безопасности и качеству работ.  ППР в системе организационно-технологической подготовки строительных работ является основным документом, устанавливающим порядок инженерного оборудования и обустройства строительной площадки, обеспечивает моделирование строительного процесса, прогнозирование возможных рисков и определяет оптимальные сроки строительства.  Проект производства работ может быть разработан на строительство здания или сооружения в целом, на возведение их отдельных частей (подземная и надземная части, секция, пролет, этаж, ярус и т.п.), на выполнение отдельных технически сложных строительных, монтажных и специальных строительных работ, а также работ подготовительного периода.  Проект производства работ утверждается руководителем генеральной подрядной строительно-монтажной организации, а по производству монтажных и специальных работ - руководителем соответствующей субподрядной организации по согласованию с генеральной подрядной строительно-монтажной организацией. Проект производства работ на расширение, реконструкцию, техническое перевооружение действующего предприятия (здания или сооружения) должен быть согласован также с предприятием (организацией-заказчиком).

В состав проекта производства работ входит: 

 Календарный план производства работ;

 Cтроительный генеральный план;

 Графики поступления на объект строительных конструкций, изделий, материалов и оборудования;

 Графики движения рабочих кадров по объекту;

 Технологические карты;

 Решения по производству геодезических работ;

 Решения по технике безопасности;

 Перечни технологического инвентаря и монтажной оснастки, а также схемы строповки грузов;

 Пояснительная записка, содержащая:- обоснование решений по производству работ, в том числе выполняемых в зимнее время; - потребность в энергетических ресурсах и решения по ее покрытию;  - перечень мобильных (инвентарных) зданий и сооружений и устройств с расчетом потребности и обоснованием условий привязки их к участкам строительной площадки; - мероприятия, направленные на обеспечение сохранности и исключение хищения материалов, изделий, конструкций и оборудования на строительной площадке, в зданиях и сооружениях; - мероприятия по защите действующих зданий и сооружений от повреждений, а также природоохранные мероприятия.  На состав и содержание ППР влияют особенности организации проектирования и строительства, связанные с условиями застройки, видами и спецификой строительных работ.  Стоимость разработки ППР зависит от: 

 Сроков разработки;

 Наличия полного пакета исходной документации;

 Сложности проводимых работ. Разработка проекта производства работ осуществляется от 7 до 10 дней, в зависимости от наличия полного пакета исходной документации и сложности проводимых работ.  Качественно разработанная организационно-технологическая документация является основой для принятия правильных управленческих решений. Без этой документации ведение строительства (реконструкции) запрещено законодательством.

Технологической документацией называют документы, которые регламентируют выполнение технологического процесса изготовления деталей. Технологическая документация служит, таким образом, основой для руководства производственным процессом. Для того чтобы техпроцесс выполнялся на каждом рабочем месте без задержек и нарушений, необходимо провести специальные подготовительные работы. Поэтому технологическая документация должна содержать исчерпывающие сведения не только для выполнения самого технологического процесса, но и для подготовки производства. В состав технологической документации на процессы механической обработки входят: маршрутная карта, операционная карта, карта эскизов и схем, спецификация технологических документов, технологическая инструкция, материальная ведомость, ведомость оснастки и прочие документы. Технологические документы подразделяются на текстовые и графические. К текстовым относятся инструкции, описания и другие документы, содержащие сплошной текст, а также карты технологических процессов, ведомости и другие документы, где текст разбит на графы. Маршрутная карта (МК) представляет собой документ, содержащий описание технологического процесса изготовления изделия по всем операциям в технологической последовательности, с указанием соответствующих данных по оборудованию, оснастке, материальным, трудовым и другим нормативам. Операционная карта (ОК) - документ, содержащий описание операций технологического процесса изготовления изделия с расчленением операций по переходам и с указанием режимов работы, расчетных норм и трудовых нормативов. Карта эскизов и схем (КЭ) является документом, в котором содержится графическая иллюстрация технологического процесса изготовления изделия и отдельных его элементов, дополняющая или поясняющая содержание операций. Технологическая инструкция (ТИ) представляет собой документ, содержащий описание специфических приемов работы, методики контроля технологического процесса, правил пользования оборудованием и приборами, мер безопасности, а также описание физико-химических явлений, происходящих при выполнении отдельных операций технологического процесса. Материальная ведомость (ВМ) представляет собой документ, содержащий предварительные данные для подготовки производства. Она составляется на материалы, применяемые при выполнении технологического процесса изготовления изделия. ВМ является подетальной и сводной ведомостью норм расхода материалов. Ведомость оснастки (ВТ) - документ, содержащий перечень специальных и стандартных приспособлений и инструментов, необходимых для оснащения технологического процесса изготовления изделия. Эту ведомость составляют на основании карт технологического процесса. В зависимости от стадии разработки технологические документы подразделяют на проектные и рабочие (рабочая документация).

  1. Организация приемки объекта в эксплуатацию. Рабочая комиссия. Государственная комиссия.

  1. Разработка проекта организации строительства на застройку жилого микрорайона. Очередность строительства.

Проектирование усиления строительных конструкций

  1. Оценка технического состояния строительных конструкций.

  1. Основные принципы усиления конструкций: выбор методов, схемы усиления, исходные данные, рекомендуемые материалы, конструктивные требования.

Усилением строительных конструкций подразумеваются мероприятия, способствующие повышению несущей способности, жесткости, трещиностойкости и других физических качеств строительной конструкции.

Несмотря на многообразие строительных конструкций, существуют общие для них приемы усиления, которые могут быть применены для различных видов конструкций [20—30, 34—40]. Основными способами усиления конструкций являются:

1) увеличение сечения элементов и их соединений за счет присоединения к ним новых элементов;

2) введение дополнительных элементов (связей, ребер, диафрагм и т. д.), уменьшающих расчетные длины несущих элементов конструкций и повышающих их устойчивость;

3) разгрузка конструкций за счет замены тяжелых плит или утеплителя на легкие; установка ограничителей, изменяющих расположения колес двух кранов, снижение их грузоподъемности; снятие части тяжелого оборудования; создание разгружающих консолей;

4) изменение схемы передачи нагрузки с помощью дополнительных распределительных устройств, в том числе автоматических, при управлении работой конструкции;

5) изменение закрепления концов стержней, например, шарнирного на жесткое, превращение однопролетных систем в многопролетные и т.д.;

6) устройство дублирующих элементов;

7) введение затяжек, шпренгелей, тяжей с созданием предварительного напряжения в конструкциях;

8) применение распорных устройств, снижающих расчетное усилие в сечениях элементов, а также подкосов, оттяжек, расчалок;

9) включение в совместную работу соприкасающихся элементов, например плит с балками или фермами, и т. д.;

схемы усиления

Схема усиления строительной конструкции или целой группы принимается в зависимости от степени поврежденности элемента, требуемой конечной величины несущей способности, условий эксплуатации, влияния элементов усиления на основные технологические процессы и возможность качественного выполнения работ. 

Исходные данные включают в себя следующее:

  • – материалы обследования здания или сооружения;

  • – инженерно-геологические и топографические материалы по площадке (при усилении фундаментов);

  • – общие чертежи существующего здания;

  • – исполнительные чертежи конструкций;

  • – данные о нагрузках (исходя из нормативных документов)- фактические и планируемые – для оценки изменений величин усилий;

  • – материалы геодезических наблюдений (для фундаментов);

  • – намечаемые решения по реконструкции надфундаментной части здания;

  • – данные о предельных деформациях (исходя из эксплуатационных условий и требований).

  • - фактические характеристики конструкции – геометрические параметры, прочность бетона или кладки, площадь сечения и класс рабочей арматуры – для оценки остаточной несущей способности;

  • - наличие агрессивных факторов среды, что отразится на выборе материала усиления или степени антикоррозионной защиты;

  • - влияние возможных вариантов на основную технологию здания или сооружения – оценка возможности уменьшения пролетов или высот, установки стоек, порталов, обойм, подвесов и т.п.;

  • - характеристики материалов и изделий, применяемых для усиления.

Выбор методов усиления зависит от необходимой степени повышения несущей способности и возможностей размещения элементов усиления, связанных с технологией здания или сооружения. В таблице 1 приведен пример сопоставительной оценки основных способов усиления различных конструкций по степени увеличения несущей способности и возможности реализации, а на рис. 1-5 их принципиальные схемы. Например, усиление колонн транспортных сооружений возможно наращиванием сечений или устройством портальных систем, потому что установка дополнительных стоек или колонн в проездах неприемлема из-за влияния на основную технологию.  Наиболее эффективным вариантом с точки зрения несущей способности во всех случаях является замена конструкции на соответствующую действующим нагрузкам, но это зачастую влечет за собой практически полную разборку сооружения, что неприемлемо. Таблица 1.

Вид конструкции

Способ усиления

Реализация

Свойства

положительные

отрицательные

Колонны, стойки

Наращивание сечения

Обоймы, рубашки  ( рис. 1 )

Возможность усиления элементов в широком диапазоне значений

Большая трудоемкость по сравнению с установкой дополнительных стоек

Разгружение 

Установка дополнительных стоек, порталов или уменьшение нагрузок ( рис. 2, 3 )

Наибольшая степень усиления 

Появление дополнительных стоек, влияющих на техноло-гию, уменьшающих ширину помещений, проездов и т.д. Снижение нагрузок зачастую невозможно.

Замена

Замена конструкции

Возможность установки конструкции, соответствующей действующим нагрузкам

Большой объем демонтажных и монтажных работ, остановка производства

Балки, ригели

Наращивание (увеличение) сечения

Затяжки, шпренгели, обоймы ( рис. 4, 5 )

Возможность усиления элементов в широком диапазоне значений

Большая трудоемкость по сравнению с установкой дополнительных стоек

Замена

Замена конструкции

Возможность установки конструкции, соответствующей действующим нагрузкам

Большой объем демонтажных и монтажных работ, остановка производства

Изменение статической схемы

Введение дополнительных опор - стоек или подвесов ( рис. 2-4 )

Наибольшая степень усиления 

Появление дополнитель-ных стоек или подвесов, влияющих на техноло-гию, уменьшающих ширину помещений, проездов и т.д.

Рекомендуемые классы арматуры и материалы Металл. Для изготовления стальных элементов конструкций усиления применяются стандартные прокатные профили ( лист, уголок, швеллер, двутавр, труба, круглый и квадратный стержни ) и арматурная сталь классов АI-AIII. Для усилений собираемых на сварных соединениях или включаемых в работу путем нагрева не применяются термически упрочненные стали. Для сварных соединений необходимо использовать совместимые с металлом элементов усиления марки электродов. Для растворных рубашек применяются стальные сетки – штукатурные «паутинка» и просечно-вытяжные из черного и оцинкованного металла. Раствор. Цементно-песчаные растворы, применяемые для выравнивания опорных поверхностей, плотной установки стальных деталей усиления, создания защитного антикоррозионного слоя, рекомендуется готовить из кварцевого или речного промытого песка, безусадочного или напрягающего цемента НЦ, чистой воды и пластификаторов, позволяющих предельно снизить водо-цементное отношение.  Рекомендуемые марки раствора по прочности для штукатурных защитных покрытий – не ниже М25, для инъектирования и зачеканки трещин, зазоров, щелей – М50-М100, для установки стальных опорных деталей на кладку или бетон – М100-М150. Бетон. Применяемые при восстановлении или усилении строительных конструкций бетона могут существенно отличаться свойствами в зависимости от конкретных условий использования. Как правило, это мелкозернистые тяжелые бетоны классов В20-В30 на портландцементе М400-М500 с пластификаторами. Для бетонирования объемных конструкций могут применяться бетоны с крупным заполнителем. Полимерсодержащие составы. В современной практике строительства и ремонта все большее место занимают специальные смеси, обладающие заданным набором свойств. Наиболее важными в производстве ремонтных работ и усилении являются: адгезия, прочность на сжатие и растяжение, класс по водонепроницаемости, химическая стойкость, скорость схватывания и набора эксплуатационных характеристик и.т.п. В каждом конкретном случае требуется материал, обладающий тем или иным сочетанием перечисленных и других свойств. Существуют несколько серий материалов, созданных специально для выполнения ремонтных и антикоррозионных работ: «Бирсс», «Эмако»«Глимс» и т.д.  Краски, лаки. Лако-красочные материалы и области их применения рассмотрены в СНиП 2.03.11-85. Защита строительных конструкций от коррозии. Кроме рассмотренных в СНиП, существуют другие антикоррозионные составы.

Конструктивныетребования. 1. Антикоррозионная защита металла раствором или окрасочными составами 2. Стальные элементы усиления необходимо устанавливать на усиляемые конструкции с устройством контактного растворного шва. Использовать цементно-песчаный раствор М100-М150.  3. Величины напряжений в элементах усиления – затяжках, шпильках, хомутах следует назначать в соответствии с диаграммой «-» в пределах участка упругих деформаций. Превышение величин т в долгосрочной перспективе приведет к релаксации и снижению напряжений. 4. Используемые при усилении строительных конструкций материалы должны применяться строго в соответствии с инструкциями производителя. Отступления от предписанных технологий приводят к отсутствию необходимого эффекта от усиления или восстановления конструкции.  5. Выбор наиболее надежных вариантов усиления. При проектировании усиления следует рассматривать несколько вариантов с определяющим критерием – надежность. 6. Для включения элементов усиления в работу применять методы с большей степенью точности получения нужного эффекта. Например, натяжение хомутов обоймы можно выполнять термическим способом, попарным стягиванием, резьбовыми соединениями. Наиболее простым вариантом является термический способ, но и наименее точным. Методы стягивания и натяжения резьбой обеспечивают наиболее точный результат. 7. Бетон наращивания или обойм следует принимать большей прочности, чем материал усиливаемой конструкции. 8. Рабочие поверхности усиливаемых конструкций следует готовить: обеспыливать, обезжиривать, насекать, наносить грунтовочные составы и адгезионные обмазки. 9. Передача нагрузок на усиливаемые и предварительно разгруженные конструкции производится после набора бетоном усиления или раствором контактных швов проектной прочности. 

Спецкурс выпускающей кафедры (ОФДСиИГ)

  1. Возведение фундаментов вблизи существующих зданий и сооружений. Основные правила и условия.

В последние годы особую актуальность приобретает проблема возведения фундаментов новых зданий вблизи существующих объектов, поскольку при этом возникают не только значительные технологические трудности, но и опасность повреждений расположенных в непосредственной близости ранее возведенных строений. Строительство зданий вблизи или вплотную к уже существующим является более сложной задачей, чем возведение отдельно стоящего здания. Опыт свидетельствует, что пренебрежение особыми условиями такого строительства может привести к появлению в стенах ранее построенных зданий трещин, к перекосам проемов и лестничных маршей, к сдвигу плит перекрытий и, в конечном итоге, к нарушению нормальных условий эксплуатации существующих зданий, а иногда даже к аварийным ситуациям. Особенно возрастает опасность подобных деформаций при строительстве на основаниях, сложенных слабыми грунтами, так как эти грунты сравнительно легко подвержены технологическому разрушению и характеризуются значительными и медленно затухающими осадками.

Б.И. Далматов выделяет следующие причины, обусловливающие проявление дополнительных деформаций существующих зданий при возведении около них фундаментов:

  • выпор грунта в сторону разрабатываемого котлована;

  • суффозия грунта из-под подошвы фундамента при открытом водоотливе;

  • динамическое воздействие на грунт при забивке шпунта свай;

  • разработка мерзлого грунта и промораживание талого грунта;

  • отклонение шпунта под воздействием нового фундамента.

При разработке котлована для строительства нового здания рядом с существующим необходимо соблюдать следующие правила:

  • не применять ударные и взрывные способы разработки грунта;

  • максимально сокращать строительные работы в котловане.

Если строительство ведется рядом с существующим зданием вплотную и отметки заложения подошв их фундаментов совпадают, то не рекомендуется разрабатывать весь котлован до стенки существующего фундамента без специальных мероприятий. Строительство в этом случае осуществляют захватками. При этом соседняя захватка делается только после возведения фундамента на предыдущем участке.

Если глубина заложения подошвы фундамента нового здания больше, чем глубина существующего, то применяется шпунтовое ограждение, или «стена в грунте». Водопонижение в этих случаях следует проводить с осторожностью, так как оно может вызвать дополнительные осадки.

Для рядом строящихся зданий желательно использовать однотипные фундаменты.

Основная опасность для существующих зданий связана с развитием дополнительных осадок, вызванных передаваемым давлением на грунт основания новым зданием. При этом наибольшие повреждения возникают в пределах 2...7 м от границы примыкания старых зданий. Следовательно, если между смежными зданиями обеспечен достаточный разрыв, то опасность дополнительной осадки резко снижается. На этом принципе было разработано предложение консольного примыкания к существующим фундаментам новых зданий (рис. 13.5.1).

Рис. 13.5.1. Применение фундамента с консолями с поперечными несущими стенами: 1 - существующий фундамент; 2 - ограждающая стена; 3 — зазор; 4 - монолитная часть стены фундамента с консолью; 5 - шпунт; 6 - поперечный ленточный фундамент.

Сущность этого решения заключается в том, что фундамент нового здания не доводится до его торца. Торцевая часть здания опирается на консоль, вылет которой определяется расчетом. Сама консоль рассчитывается и проектируется в соответствии с требованиями расчета железобетонных конструкций.

Другим способом является устройство между зданиями разделительной стенки в виде шпунтового ряда набивных свай, или «стена в грунте». Стенка заделывается на глубину h2 в более прочные подстилающие грунты ниже перекрывающих их слабых грунтов (рис. 13.5.2).

Разделительная стенка должна устраиваться по всей линии примыкания фундамента нового здания к существующему и с каждой стороны выходить за пределы существующего здания не менее чем на hi/4. Шпунтовая стенка в плане должна иметь шпоры, развитые в стороны примерно на 0,25h (h - мощность сжимаемой толщи или глубина развития зоны деформации).

Перспективным является способ погружения свай вблизи существующего здания статической нагрузкой. Применение этого метода позволяет полностью устранить шум, опасную вибрацию и загрязнение воздушной среды. Разработан ряд эффективных установок, позволяющих производить вдавливание свай.

Устройство буронабивных свай по технологическим особенностям вполне отвечает требованиям к возведению фундаментов вблизи зданий.

Известно много типов буронабивных свай, отличающихся, в основном, конструкцией оборудования, применяемого для проходки скважин, изготовления ствола и уширения сваи. Опыт строительства зданий на таких сваях свидетельствует о снижении в несколько раз осадок домов по отношению к фундаментам на естественном основании. Это позволяет использовать буронабивные сваи на участках примыкания к существующим зданиям, обеспечивая тем самым уменьшение влияния загружения соседних площадей до безопасных величин.

В перспективе при выборе типа фундаментов вблизи существующих зданий преимущество будет отдаваться буронабивным сваям, позволяющим достигать высокого уровня механизации процесса, иметь высокую несущую способность, проходить толщу слабых грунтов, опираться на прочные грунты и создавать необходимые условия для сохранения несущих конструкций зданий, вблизи которых выполняется строительство новых зданий.

  1. Основные причины, вызывающие необходимость усиления оснований и фундаментов.

  1. Приемы усиления оснований и фундаментов и изменение условий работы грунтов.

Свайные фундаменты в сейсмических районах применяются в аналогичных условиях, что и не в сейсмических районах.

Нижние концы свай необходимо заглублять в надежные грунты (скальные, пески плотные и средней плотности, глинистые грунты находящиеся в твердом, полутвердом и тугопластичном состояниях). Опирание свай на водонасыщенные рыхлые пески, на глинистые грунты мягкопластические, текучепластические и пластичной консистенции не допускается. Заглубление свай в грунт в сейсмоопасных районах должно быть не менее 4 м, за исключением случаев опирания их на скальные грунты. В условиях сейсмики могут применяться забивные и набивные сваи.

Набивные сваи рекомендуется устраивать в маловлажных связных грунтах, диаметр не менее 40 см и отношение длины сваи к диаметру не более 25. В структурно неустойчивых грунтах устройство набивных свай необходимо производить под защитой обсадных труб. Армирование набивных свай является обязательным условием.

В сейсмоопасных районах могут применяться 2 варианта свайных фундаментов:

1)традиционный СФ с жесткой заделкой свай в ростверк;

2)СФ с промежуточной подушкой.

При этом расчет производится на основные и особые сочетания нагрузок. Расчет на основное сочетание по традиционной схеме. Расчет на особое сочетание(2 временны2, 1 сейсмическая) предусматривает:

1)определение несущей способности грунтов на сжимающие (в отдельных случаях выдергивающие) нагрузки;

2)расчет свай на совместное действие продольной силы, изгибающего момента и поперечной силы.

Расчетная схема для определения несущей способности

сваи по грунту

. Из формулы видно, что разница между традиционной формулой и формулой для сейсмических условий заключается в ведении коэффициентов: и.

d-глубина заглубления сваи в грунт относительно ростверка;

hd – глубина, в пределах которой отсутствует боковое сопротивление грунта, вызванное нарушением контакта между сваей и грунтом под действием горизонтальных нагрузок.

, где α1, α2, α3 – безразмерные коэффициенты принимаемые в зависимости от вида ростверка; H, M- расчетные значения горизонтальной силы и изгибающего момента приложенное к сваям в уровне поверхности грунта при особом сочетании нагрузок; - коэффициент деформации;bp =1.5D+0.5 – условная ширина сваи; γ1, φ11- удельный вес, угол внутреннего трения, дельное сцепление в пределах длины сваи.

После определения несущей способности сваи по грунту, определяется допустимая нагрузка на сваи, требуемое количество, конструирование ростверка. Далее производится расчет сваи на совместное действие трех компонент. В этом случае расчетная схема сваи будет иметь вид:

Этот расчет включает в себя:

1) расчет сваи по деформациям(определение перемещения сваи)

2)расчет устойчивости грунта окружающего сваю

3)проверка сечения сваи по сопротивлению материала на M, N, Q. СФ с промежуточной подушкой.

Конструктивная схема такого фундамента имеет вид:

Ж/б оголовки устраиваются для увеличения площади передачи нагрузки. Промежуточная подушка из сыпучего материала предназначена для восприятия (гашения) горизонтальной нагрузки. На сваю передается только сжимающее усилие. Несущая способность сваи определяется по традиционной методике. Отличие здесь является определение осадки, который включает 2 расчета: S=Sсф+St

1)Sсф –осадка СФ получаемая традиционным путем

2)St- осадка промежуточной подушки

15. Приемы усиления оснований и фундаментов и изменение условий работы грунтов.

1)Укрепление фундаментов(укрепление тела фундаментов).

Укрепление тела фундамента производится если прочности фундамента недостаточно для восприятия нагрузок после реконструкции или если имеются повреждения фундамента. Применяются следующие методы укрепления фундаментов:

- инъектирование тела фундамента. В фундамент через предварительно пробуренные скважины (Ø20-100мм) нагнетается жидкий цементный раствор под давлением 0.2-0.5 МПА.

-укрепление фундамента бетонными и ж/б обоймами. Мin толщина бетонной обоймы 10см, ж/б – 15 см.

-замена разрушившейся части фундамента на новую

2)Усиление фундаментов по грунту.

-увеличение опорной площади фундаментов.

-заглубление фундаментов.

-устройство под зданием фундаментной плиты.

-введение дополнительных опор.

-применение свай при усилении: буроинекционные(рис1), сваи выполненные по разрядно-импульсной технологии(рис2), вдавливаемые сваи, буронабивные сваи.

3) Закрепление грунтового основания.

Закрепление грунта инъекцией заключается в нагнетании раствора в грунт через инъекторы. Инъекторы устраиваются в пробуренные скважины или забиваются.

Раствор распространяясь в грунте заполняет поры и покрывает частицы грунта слоем цементирующего вещества. Близлежащие частицы скрепляются друг с другом и образуют жесткий скелет, способный воспринимать значительно большую нагрузку. Нагнетание раствора производится до отказа: 1)поглощение скважиной расчетного количества раствора при давлении не превышающем проектное; 2) снижение расхода раствора до 10л/мин приодновременнном повышении давления выше проектного.

Виды закрепления грунтов: цементация, силикатизация, смолизация, термическое закрепление.Схемы закрепления:

4)Укрепление грунтов.

-струйный метод укрепления грунта. Заключается в перемешивании грунта с цементным раствором который подается в заранее пробуренную скважину(100-180мм) под давлением 40-50 МПа.

- метод напорной цементации. Давление нагнетания превышает структурную прочность грунта(1.5-5 МПа). В массиве образуются трещины, полости, в результате образуется армированный твердый каркас в грунте и происходит уплотнение грунта.

  1. Меры по уменьшению влияния загружения соседних фундаментов при реконструкции пристройкой зданий и сооружений.

1) Использование консольного фундамента.

2) Использование свайного фундамента.

Усиление существующего здания.

а) Цементация

б) Буроинъекционные сваи.

в) Армируем надземную часть здания.

г) Отсекающая стена ограждения.

  1. Расчет просадки Ssl грунтов оснований. Дать определение: начального просадочного давления Ps1, начальной просадочной влажности Ws1, относительной просадочности sl

  1. Cпособы и методы увеличения прочности грунтов оснований фундаментов при реконструкции зданий и сооружений.

В результате истечения срока эксплуатации сооружений, необходимости использования новых технологий при интенсификации или переориентации производства в цехах промышленных зданий, изменения условий эксплуатации строений, прокладки новых подземных коммуникации, возведения зданий рядом с уже существующими, а также развития незатухающей дополнительной осадки требуется оценка обеспечения фундаментами дальнейшей нормальной эксплуатации, а в необходимых случаях — реконструкция и усиление оснований и фундаментов.

Усиление фундаментов необходимо выполнять в следующих условиях: при увеличении нагрузки на фундаменты, возможной при реконструкции, капитальном ремонте и надстройке зданий; при разрушении конструкции фундамента при ее расположении в агрессивной среде; при увеличении деформативности и ухудшении условий устойчивости оснований в результате дополнительного увлажнения или ухудшения свойств грунтов в силу изменения инженерно-геологических условий; при развитии недопустимых осадок, происходящих, как правило, в результате ошибок, допущенных при проектировании вследствие неправильной оценки несущей способности и деформативности основания или при строительстве и вызвавших нарушение природной структуры грунта.

В настоящее время используют следующие методы усилия оснований и фундаментов: изменение условий передачи давления по подошве фундамента на грунты оснований; повышение прочности конструкции фундамента; увеличение несущей способности грунтов, слагающих основание; пересадка фундаментов на сваи; изменение условий передачи давления по подошве фундамента на грунт оснований с помощью увеличения опорной площади, заглубления фундамента, устройства под зданием фундаментной плиты и введение дополнительных опор.

При недостаточной несущей способности основания увеличивают площадь фундаментов. Уширение выполняют двумя способами: без обжатия грунтов основания и с предварительным Обжатием.

В первом случае уширение производится с помощью дополнительных частей (банкетов), которые могут быть односторонними (при внецентренной нагрузке) или двусторонними (при центральной). Фундаменты под колонны чаще всего усиливают по всему периметру. Банкеты и существующие фундаменты должны быть жестко соединены, для чего используют штрабы (рис. 14.4, а) либо специальные металлические и железобетонные балки (рис. 14.4, б, в).

Ширина банкета в нижней части должна быть не менее 30 см, в верхней—20 см.

При необходимости ряд одиночных фундаментов может быть превращен в ленточный, а несколько ленточных фундаментов — в сплошную железобетонную плиту. Иногда уширение ленточных и отдельных фундаментов выполняют с применением арматуры, располагаемой в банкетах (рис. 14.5, а, б).

При уширении без обжатия (рис. 14.4 и 14.5, а) уширенная часть фундамента вступает в работу только после значительного увеличения внешней нагрузки, когда появятся дополнительные осадки, причем уширения воспримут только часть дополнительной нагрузки, значительная же ее часть будет по-прежнему передаваться через подошву старого фундамента, что вполне допустимо, поскольку выпор грунта из-под старой подошвы затруднен вследствие при-грузки основания уширениями фундамента (рис. 14.5, а).

Рис. 14.4. Уширение ленточных фундаментов монолитными банкетами: а — одностороннее уширение; б, в — двустороннее ушврение соответственно при большом и незначительном увеличении размера подошвы фундамента; 1 — упорный уголок; 2 — подкос; 3 — рабочая балка; 4 — щебеночная подготовка; 5 — анкер; б — распределительная балка; 7 — зачеканка литым бетдам

При уширении фундамента с обжатием основания (рис. 14.5, б) вдоль боковых граней фундамента разрабатывают траншею и бетонируют примыкающие к граням фундамента банкеты отдельными участками по длине омоноличивания с кладкой. Затем устанавливают в проемах фундаментов пакеты из стальных балок для упоров в них гидравлических домкратов. Домкраты обжимают основание под новыми частями фундамента. До перестановки домкратов банкеты расклинивают, сохраняя тем самым напряжения под их подошвой. После перестановки домкратов пространство между банкетами и стальными пакетами заливают бетоном. В этом случае уширения будут воспринимать большую часть дополнительного давления по сравнению с предыдущим случаем (рис. 14.5, е).

Рис. 14.5. Конструкции уширения подошвы фундаментов: а — без обжатия грунта основания; б, ж — с обжатием грунта домкратами; в — эпюра давления до усиления; г—то же, после обжатия грунта домкратами (эпюра до усиления показана пунктиром); д, е — то же, после усиления и загружения фундаментов; 1 — усиливаемый фундамент; 2 — конструкция уширения; 3 — арматура; 4 — домкрат; 5 — клинья; 6 — пакеты из металлических балок; 7 — бетон; 8 — банкет

Для усиления фундаментов совместно с обжатием грунтов можно применять плоские гидравлические домкраты (рис. 14.6, а), представляющие собой плоские резервуары из двух тонких (1…3 мм) металлических листов, имеющих по периметру валик круглого сечения диаметром 20…80 мм (рис. 14.6, б). В домкраты рекомендуется нагнетать твердеющие жидкости (эпоксидную смолу, цементный раствор), которые фиксируют созданное напряженное состояние.

Рис. 14.6. Усиление фундамента с применением плоских домкратов: а — схема усиления; б — деталь размещения домкрата; 1 — фундамент; 2 — банкеты; 3 — штрабы в фундаменте; 4 — балки; 5 — плоский домкрат; 6 — трубка для нагнетания жидкости в домкрат

Для предварительного уплотнения грунтов применяют и другой метод, заключающийся в установке с двух сторон существующего фундамента дополнительных железобетонных блоков уши рения, нижняя часть которых стягивается гибкими анкерами из арматурной стали, пронизанными сквозь них и существующие фундаменты (рис. 14.7). Верхнюю часть блоков разжимают с помощью домкратов или забивных клиньев. В результате блоки, поворачиваясь вокруг нижней закрепленной точки, обжимают грунт основания, а затем в этом положении щели между фундаментами и блоками заполняются бетоном. Такой способ особенно удобен, если у усиливаемого фундамента отсутствуют развитые консоли.

Рис. 14.7. Усиление фундаментов дополнительными блоками, обжимающими грунты оснований при их повороте: 1 — существующий фундамент; 2 — щель, раскрывшаяся при повороте блоков и заполняемая бетоном; 3 — железобетонный блок; 4 — анкерное крепление; 5 — отверстие для анкеров, заполняемое раствором по окончании работ

Рис. 14.8. Увеличение опорной площади фундаментов: 1 — распределительная монолитная обвязка по периметру стен; 2 — монолитные участки перекрытий; 3 — нажимная рамная конструкция из монолитного железобетона; 4 — дополнительный фундамент из сборных плит; 5 — основной фундамент из сборных плит

В случае необходимости значительного увеличения площади фундаментов может быть предложен другой метод, сущность которого заключается в укладке на щебеночную подготовку дополнительных железобетонных плит (рис. 14.8). Плиты располагают в виде двух (или более) лент, уложенных в продольном направлении, перпендикулярном существующим поперечным стенам. На каждой ленте дополнительного фундамента устанавливают опалубку и арматуру нажимных рам, которые состоят из нижних горизонтальных ригелей сечением 40 ж 60 см, лежащих на новых фундаментах, и наклонных стоек упоров такого же сечения. Рамы передают усилия на пояса-обвязки поперечных стен, по которым ведется кладка кирпичных стен надземных стен здания. Для образования замкнутого контура нажимных рам над ними, в плоскости перекрытия над техническим подпольем, устраивают монолитные участки железобетона в виде полос шириной 60 см, высотой, равной высоте сборных плит перекрытия.

К увеличению глубины заложения фундаментов прибегают реже из-за значительной трудоемкости. Однако этот способ применяют в случае необходимости увеличения глубины подвала, переноса подошвы фундамента на более плотные нижележащие слои грунта и т. д.

Для ленточных фундаментов эту процедуру выполняют в такой последовательности (рис. 14.9). Сначала в несущей стене прорубают отверстия, через которые пропускают разгружающие балки, устанавливаемые на бетонные тумбы или специальные опоры. Учитывая возможность осадки грунта, целесообразно опирать балки на домкраты, что позволяет регулировать положение опор при увеличении деформации основания.

Работы по увеличению глубины заложения ведут отдельными захватками длиной 2,5…3 м.

При заглублении фундамента под колонну применяют подкосы (рис. 14.10) или специальную конструкцию — «ножницы» (рис. 14.11).

Рис. 14.9. Заглубление ленточных фундаментов

Подводка под здание фундаментной плиты снижает давление по подошве и используется при существенном возрастании нагрузок или значительных неравномерных осадках и слабых грунтах оснований. Плиту толщиной до 25 см укладывают на щебеночную подготовку (рис. 14.12); сечение ее второстепенных балок 30×40 см, главных — 50×100 см. Шаг второстепенных балок около 2,5 м. Глубина заделки плиты в существующие стены 30…40 см, ее целесообразно устраивать не на уровне уже существующих фундаментов, а на 75…80 см выше.

Рис. 14.10. Перенос отметки заложения подошвы фундамента под колонну

Рис. 14.11. Подводка фундаментов под колонны на глубоких отметках с помощью приспособления «ножницы»: L— подкос; 2 — воротник; 3 — стальной анкер; 4 – новый фундамент; 5 – старый фундамент

Введение дополнительных опор целесообразно при сплошной замене перекрытий и при больших (более 7,5 м) пролетах. Необходимо соблюдать условие равномерности осадок существующих и вновь возводимых опор, имея в виду, что осадки уже построенных опор стабилизировались и практически равны нулю.

Рис. 14.12. Фундаментные плиты: прогоны фундаментной плиты; 2 — плита; 3 — балки фундаментной плиты; 4 — существующие конструкции

Рис. 14.13. Увеличение прочности оснований и фундаментов: а — наращиванием с помощью обойм; 6 — инъекцией раствора в кладку; в — закреплением грунта под фундаментом; 1 — усиливаемый фундамент; 2 — железобетонная обойма; 3 — трубки для инъекции; 4 — шгьекторы; 5 — закрепленный грунт

Рис. 14.14. Усиление ленточных и одиночных фундаментов набивными сваями: 1 — существующий фундамент; 2 — рандбалка (железобетонная или металлическая); 3 — свайный ростверк; 4— набивная свая

Повышение прочности конструкций фундаментов достигается с помощью устройства железобетонных или металлических (с последующим обетонированием) обойм (рис. 14.13, а) или инъецированием в кладку фундамента цементного раствора (рис. 14.13, б). Иногда оба способа используются одновременно.

Увеличение несущей способности грунтов основания осуществляется с помощью методов закрепления грунтов, рассмотренных в гл. 12. Обычно закрепление осуществляют с помощью инъекторов, погружаемых в грунт под подошвой фундамента (рис. 14.13, в). Применение набивных свай при усилении фундаментов может быть рекомендовано при высокой деформируемости грунтов, наличии подземных вод, осложняющих процесс уширения, и при значительном увеличении внешних нагрузок. Несущую способность и число свай определяют расчетом. Недостатком такого способа является его сложность из-за необходимости подводки набивных свай. Сваи формируются в грунте обычно из подвальных помещений с помощью обсадных труб либо в предварительно пробуренных скважинах (рис. 14.14, а — д).

Кроме набивных свай в последнее время все большее распространение получают вдавливаемые сваи, состоящие из отдельных сборных железобетонных элементов квадратного (20 х 20, 30 х 30) или круглого (со сквозным каналом) поперечного сечения длиной 80… 100 см. Эти звенья последовательно вдавливаются в грунт с помощью домкратов (рис. 14.15).)

Рис. 14.15. Последовательность работ по устройству свай Мега: а — г — этапы выполнения работ; 1 — несущая стена; 2 — домкрат; 3 — насосная станчи; 4 — нижний элемент; 5 — рядовой элемент сваи; б — стойка; 7 — распределитель вал балка; 8 — головной элемент

Рис. 14.16. Изготовление свай в грунте с помощью высоконапорной струи: 1,2 — образование скважин струей; 3,4 — заполнение скважин раствором твердеющего материала

Рис. 14.17. Подведение свайных фундаментов под реконструируемое здание

Наиболее эффективной при усилении фундаментов является струйная технология., позволяющая создавать несущие конструкции в грунте. Она основывается на использовании энергии водяной струи для прорезки в грунте полостей, заполняемых бетонной смесью.

Главным элементом устройства для образования щелей, скважин или полости является струйный гидромонитор, имеющий на боковой поверхности водяные сопла, в нижней — отверстия для подачи бетона, в верхней — подводящие трубопроводы и пггангу для опускания монитора в скважину. Высоконапорная струя воды под большим давлением способна разрезать грунты и другие твердые материалы, а при добавке в струю абразивного материала даже железобетон. Для увеличения разрушающего воздействия струя поступает под защитой воздушного потока или подаваемых одновременно водяного и воздушного потоков.

При опускании монитора в лидерную скважину можно выполнять вертикальные разрезы, разрушая и удаляя грунт высоконапорными струями с последующим заполнением полостей раствором вяжущего материала, получая в грунте плоские элементы (типа щелевых фундаментов). Вращая монитор в грунте с одновременным подъемом, можно получить цилиндрические элементы — сваи (рис. 14.16). Часто струйную технологию используют при реконструкции для устройства цементно-грунтовых свай.

Струйная технология имеет большие преимущества: не вызывает динамических воздействий, может применяться при работе в стесненных условиях, так как не имеет громоздкого оборудования (рис. 14.17) при высокой производительности, и может оказаться незаменимой при укреплении грунтов оснований деформирующихся зданий, устранении кренов, ликвидации неравномерных осадок и т. д.

  1. Особенности расчета оснований и фундаментов по предельным состояниям в условиях реконструкции.

По первому предельному состоянию (по несущей способности, т. е. устойчивости) расчет ведется в случаях, когда: на основание передаются горизонтальные нагрузки в основном сочетании нагрузок (подпорные стенки и др.); основания ограничены вниз идущими откосами; фундаменты работают на выдергивание; основания сложены скальными породами.  Главной задачей расчета оснований подавляющего большинства зданий и сооружений является проверка выполнения условия, согласно которому деформации, определяемые по расчету, не должны превышать предельных величин, ограниченных для обычных типов зданий нормами. Предельные величины деформаций специальных сооружений, а также зданий с особыми несущими конструкциями назначаются исходя из обеспечения нормальных условий их эксплуатации. 

Расчет по 1 группе ПС сводится к проверке условия:

. (1)

Расчет ПС производится по расчетной схеме:

(2)

Если условие (1) выполняется несущая способность достаточно и можно строить фундамент без дополнительных мероприятий.

Основания реконструируемых зданий так же, как и новых, рас­считывают по двум группам предельных состояний: несущей способно­сти и деформациям, создающим препятствия для нормальной эксплуа­тации зданий и сооружений. Однако в расчетах оснований реконструи­руемых зданий имеются некоторые особенности.

В соответствии со СНиП 2.02.01—83*, расчет по несущей спо­собности производят в следующих случаях:

на основание передаются значительные горизонтальные нагрузки, в том числе сейсмические,

фундамент или сооружение в целом расположено на бровке отко­са или вблизи крутопадающего слоя грунта; основание сложено водонасыщенными глинистыми или заторфованными грунтами при степени влажности Sr>0,85 и сv<1* 107 см2/год; основание сложено скальными грунтами.

Наибольший практический интерес для расчета оснований ре­конструируемых зданий по несущей способности представляет собой третий случай.

Расчет оснований по несущей способности в общем случае произ­водят исходя из условия

(37)

где R—расчетная нагрузка на основание; Fu— сила предельного сопротивления;

—коэффициент условий работы, принимаемый в зависимости от вида и

состояния грунта равным 0,8—1,0; - коэффициент надежности, принимае­мый равным 1,2; 1,15 и 1,1 соответственно для зданий и сооружений1, 2 и 3 классов.

Расчет по второй группе предельных состояний проводят с целью ограничения перемещений оснований, фундаментов и надфундаментных конструкций такими пределами, при которых гарантирована невозможность достижения состояния, затрудняющего нормальную эксплуатацию сооружений в целом или отдельных элементов, либо снижающего их долговечность.

Различают следующие деформации (перемещения) основания: 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 и, как правило, коренного изменения структуры грунта под воздействием как внешних нагрузок и собственного веса грунта, так и дополнительно с ними действующих факторов, например, замачивания просадочного грунта, оттаивания ледовых прослоек в замерзшем грунте и т. п.; подъемы и усадки — 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 действия собственного веса и т. п.

Расчет оснований по деформациям в общем виде выполняют, ис­ходя из условия

s<su.

где S - совместная деформация основания здания или сооружения, найденная расчетом: Su - предельная совместная деформация основания и сооружения, определяемая но СНиП 2.02.01—83*.

Для реконструируемых с повышением нагрузок зданий, осадки которых от ранее существовавших нагрузок полностью стабилизирова­лись, расчетную осадку S вычисляют только от действия дополнитель­ных нагрузок. Наличие уплотненной зоны грунта в основании фунда­ментов учитывают, вводя в расчет осадки фактическое значение модуля деформации, выявленное при обследовании оснований эксплуатируемо­го сооружения по глубине сжимаемой толщи. Предельно допустимую осадку Su реконструируемого здания устанавливают при его инженерно­-геологическом и инженерно-конструкторском обследовании. Она зави­сит от состояния надфундаментных конструкций и связей между сосед­ними сооружениями, положения инженерных коммуникаций в местах ввода в сооружение, состояния гидроизоляции и т. п.

(4) - осадка основания во времени.

; (5)

(6) Функция осадок во времени.

  1. Деформации зданий при разработке вблизи них котлованов, траншей при водопонижении и загружении соседних с ними участков. Деформации зданий при погружении вблизи них шпунта и свай.

  1. Расчет несущей способности оснований фундаментов на слабых пылевато – глинистых водонасыщенных и заторфованных грунтах.

  1. Особенности проектирования оснований и фундаментов в глубоких котлованах.

  1. Расчет осадок плитно – свайных фундаментов.

Для уменьшения общей и неравномерной осадки сооружений с большой нагрузкой на фундамент следует при проектировании рассмотреть вариант устройства комбинированного свайно-плитного (КСП) фундамента.

В практике наибольшее применение нашли буронабивные сваи диаметром 0,8—1,2 м, возможно также применение забивных свай квадратного сечения.

Длину свай следует принимать от 0,5В до В (В — ширина фундамента), расстояние между осями свай а = (5—7) d и более.

Таблица 7.19

Число

свай n

Значения коэффициента Rs

l/d = 10;  = 100

l/d = 25;  = 1000

l/d = 50;  = 10000

a/d

a/d

a/d

3

5

7

10

3

5

7

10

3

5

7

10

4

1,40

1,30

1,20

1,10

2,45

2,00

1,80

1,70

2,75

2,25

2,00

1,80

9

2,25

2,00

1,90

1,80

3,90

3,25

2,90

2,65

4,35

3,55

3,15

2,85

16

2,85

2,50

2,35

2,25

4,90

4,10

3,65

3,30

5,50

4,50

4,00

3,60

25

3,30

3,00

2,75

2,60

5,60

4,75

4,25

3,90

6,50

5,25

4,70

4,25

36

3,70

3,30

3,10

2,90

6,40

5,35

4,80

4,30

7,20

5,85

5,25

4,70

49

4,00

3,55

3,30

3,15

6,90

5,75

5,10

4,70

7,75

6,35

5,60

5,10

100

4,70

4,20

4,00

3,70

8,20

6,80

6,10

5,50

9,20

7,50

6,70

6,00

196

5,40

4,80

4,50

4,25

9,35

7,75

7,00

6,35

10,50

8,60

7,65

6,90

400

6,15

5,50

5,10

4,85

10,60

8,85

7,90

7,20

12,00

9,80

8,70

7,80

1000

7,05

6,30

6,00

5,55

12,30

10,00

9,15

8,25

13,80

11,25

10,05

9,00

Примечания

1 В каждом столбце при других значениях n коэффициент Rs определяют по формуле Rs(n) = 0,5 Rs(100)lg n.

2 Таблица составлена для свайных кустов квадратной формы. Для кустов прямоугольной формы число свай n принимают равным квадрату числа свай по короткой стороне фундамента.

Метод расчета осадки таких фундаментов основан на совместном рассмотрении жесткости свай и плиты. В этом расчете, когда в работу включается плита, приблизительно принимают на сваи 85 % общей нагрузки на фундамент, на плиту — 15 %.

Расчет осадки КСП фундамента производят на основе определения частных значений жесткости всех свай и ростверка, коэффициента их взаимодействия и коэффициента жесткости всего фундамента:

а) жесткость всех свай Кp определяют по формуле

(7.38)

где К1 — жесткость одной сваи, определяемая как отношение нагрузки на сваю к ее осадке

К1 = Р1/s1 = ESL d/Is (см. формулу (7.35);

n — общее число свай в фундаменте;

Rs — см. таблицу 7.19;

б) жесткость плиты Кс определяют по формуле

(7.39)

где Es — средний модуль деформации грунта на глубине до В, м (В — ширина плиты), кПа;

А — площадь плиты (А = BL, где L — длина плиты, м), м2;

 — коэффициент Пуассона грунта;

т0 — коэффициент площади, зависящий от отношения L/B:

L/B

1

2

3

5

10

m0

0,88

0,86

0,83

0,77

0,67

в) общую жесткость КСП фундамента Kf вычисляют по формуле

Kf = Кр + Кс. (7.40)

Осадку КСП фундамента вычисляют по формуле

(7.41)

При этом часть нагрузки, воспринимаемой сваями, составит

(7.42)

а часть нагрузки, воспринимаемой плитой, составит

(7.43)

Определение расчетных показателей КСП фундамента производят методом последовательных приближений:

а) имея площадь ростверка здания А и задавшись расстоянием между сваями а порядка (5—7) d, находим число свай в фундаменте

n = А/а2; (7.44)

б) при максимально допустимой осадке свайного фундамента sф расчетная осадка одиночной сваи s1 равна

s1 = sф/R's, (7.45)

где в первом приближении принимают значение R's по таблице 7.19, имея значения n и а при l/d = 25 и  = 1000;

в) определяют расчетную нагрузку на сваю Р1 по формуле

(7.46)

где значение I's принимают по таблице 7.18, которое в первом приближении при принятом значении R's равно I's = 0,10;

г) определяют расчетную нагрузку на одиночную сваю свайного фундамента , приходящуюся от внешней расчетной нагрузки на фундамент (P). При этом принимается, что сваи воспринимают 85 % P

(7.47)

Полученное расхождение между значениями Р1 и указывает направление уточнения расчета главным образом за счет изменения значенияn с включением в расчет фактических значений l/d и .

Выполненные расчеты осадки КСП фундаментов рекомендуется дополнительно проверить на осадку как условного фундамента.

При расчете КСП фундамента жесткого ростверка следует учитывать, что в результате перераспределения нагрузок нагрузка на крайние ряды свай, особенно на угловые, значительно выше средней нагрузки на сваю в фундаменте, что может вызвать значительные изгибающие моменты на краях и в углах ростверка.

Для зданий и сооружений II и III уровней ответственности допускается принимать нагрузки на сваи в ростверке в зависимости от средней нагрузки на сваю в фундаменте Рср: в крайних рядах — Рк = 2 Рср, в том числе на угловых сваях — Ру = 3 Рср.

  1. Основные методы проектирования фундаментов на вечномерзлых грунтах.

Проектирование ОиФ на вечномёрзлых грунтах производится по тем же методам и принципам, как на обычных немёрзлых грунтах. Но при этом учитывается особенность поведения этих грунтов при изменении температуры и при оттаивании.

Основные методы проектирования на вечномёрзлых грунтах заключаются в использовании двух принципов:

1) ВМГ используются в мёрзлом состоянии, сохраняемом в процессе строительства и в течение всего периода эксплуатации;

2) в качестве оснований ЗиС используются предварительно оттаянные грунты или грунты, оттаивающие в период эксплуатации.

Принцип 1 применяется в тех случаях, когда расчёт деформаций основания в предположении его оттаивания превышает предельные значения и не удаётся их привести в соответствии с требованиями норм. Этот принцип рекомендуется, когда грунты находятся в твёрдомёрзлом состоянии, и такое состояние может быть сохранено при экономически разумных затратах. Для пластично-мёрзлых грунтов, как правило, проектом предусматриваются дополнительное охлаждение основания.

Принцип 2 рекомендуется применять при неглубоком залегании скальных грунтов, а также при других типах грунтов, которые в пределах расчётной глубины оттаивания малосжимаемы.

В пределах застраиваемой территории должен предусматриваться, как правило, один принцип использования ВМГ.

Мероприятия по сохранению вечномёрзлого состояния при строительстве по принципу 1.

Используются различные методы. Выбор метода производится на основании теплотехнических расчётов с учётом конструктивных и технологических особенностей сооружения.

1) возведение на подсыпках

2) использование теплоизоляции полов

3) использование продувания техподполий

4) регулируемое проветиривание

5) промораживающие колонны

Принцип 2.

При его использовании существуют два основных подхода:

1) предпостроечное оттаивание эффективно при возведении зданий на крупнообломочных грунтах. В глинистых грунтах метод даёт результат, если грунт переслаивается песчаными и крупнообломочными прослойками, которые способствуют быстрому удалению воды, образующейся при оттавивании льда.

В отдельных случаях эффективным оказывается замена глинистых грунтов талым песчаным или крупнообломочным грунтом. Контуры зоны оттаивания или замены грунтов должны выходить за контуры сооружения не менее, чем на половину глубины предварительного оттаивания или глубины замены грунтов.

2) 2-ой подход, при котором допускается оттаивание в процессе эксплуатации сооружения должен применяться с большой осторожностью и подкрепляться тщательным прогнозом температурного режима и деформаций оттаивающих оснований. При этом следует учитывать возможность возникновения дополнительных осадок и просадок, а также неравномерность осадок отдельных фундаментов. Поэтому применение такого подхода целесообразно при строительстве на грунтах, свойства которых не ухудшаются при оттаивании, например, на сыпучих мёрзлых грунтах или на скальных основаниях.

  1. Возведение подземных сооружений и фундаментов способом «стена в грунте» Область применения. Конструктивные схемы сооружений. Конструктивные решения монолитных и сборных «стен в грунте. Технология возведения монолитных и сборных «стен в грунте».