Петраков и др. Осн.ифунд. в СИГУ

принято, что полная величина бокового пассивного давления устанавливается при относительном горизонтальном перемещении грунта εг=10х10-3. С учетом этого положения для случая горизонтальных перемещений грунта при просадке его от собственного веса можно приближенно принять, что полная величина бокового пассивного давления Nд будут наблюдаться при относительном горизонтальном перемещении εг≥10х10-3, а при меньшем относительном перемещении величина бокового пассивного давления изменяется по линейной интерполяции.

В свою очередь, полная величина усилия Nд, вызванного боковым пассивным давлением на фундаменты поперечных стен, расположенных в пределах участка lт, равна:

где γ – объемный вес грунта, залегающего от пола или уровня планировки до подошвы фундамента;

h – глубина заложения фундамента; φ – угол внутреннего трения грунта.

Длина участка фундамента lт, на котором передаются горизонтальные перемещения, вызывающие дополнительные усилия в фундаментах, определяется расположением здания или отдельного отсека, отрезанного осадочным швом, на криволинейном участке кривой просадки поверхности грунта и зависит от длины здания 2l и длины (ширины) криволинейного участка А. Анализ различных схем расположений зданий на кривой просадки грунта показывает, что максимальная длина участка lт равна:

Наименьшее значение lт, полученное из выражения (6), и следует принимать в расчетах по формулам (2) – (5).

Приведенное в формуле (1) суммарное горизонтальное усилие, возникающее в фундаменте, получено исходя из того условия, что сдвиг фундамента происходит по грунту. Наряду с этим суммарная величина горизонтального усилия, передаваемого на фундамент, при горизонтальном перемещении поверхности грунта будет определяться и прочностными характеристиками грунтов основания, т.е. плоскость сдвига может располагаться ниже подошвы фундамента и проходить только по грунту. В этом случае суммарное горизонтальное усилие Рп.с, передаваемое на фундамент, будет

Рп.с=Fп(рсрtgφ+c), (7)

где Fп – площадь подошвы продольного и примыкающих поперечных фундаментов в пределах участка длиной lт в м;

рср – средневзвешенная величина нагрузки на 1 пог. м длины подошвы фундаментов в

тс/м2; φ – угол внутреннего трения грунта основания;

с - сцепление грунта основания в тс/м2.

За расчетную величину суммарного горизонтального усилия, возникающего в фундаменте, принимается минимальная величина, получаемая из выражений (1) и (7).

На полученную расчетную минимальную величину горизонтального усилия должны рассчитываться соответствующим образом:

а) ленточные фундаменты зданий с несущими стенами; б) колонны нижних этажей каркасных зданий с отдельно стоящими фундаментами, не

связанными между собой; в) горизонтальные связи между отдельными столбчатыми фундаментами.

8.2 Расчет горизонтальных перемещений конструкций и ширины осадочных швов

Горизонтальные перемещения поверхности при просадке лёссового грунта от собственного веса приводят к появлению не только дополнительных напряжений в фундаментах, но и к смещению их в плане, что, естественно, необходимо учитывать при компоновке зданий и сооружений, состоящих из отдельных отсеков, устройстве осадочных швов, прокладке подземных коммуникаций и т.п.

Возможные величины горизонтальных перемещений зданий или сооружений в целом, а также отдельных их отсеков, отрезанных осадочными швами, столбчатых фундаментов под колонны или фундаментов под оборудование определяются в основном расположением их на кривой просадки поверхности грунта, размерами зданий, шириной зон уплотнения или разуплотнения грунта, расчетной величиной относительного горизонтального перемещения.

Вполне очевидно, что при расположении здания или основной его части за пределами зон горизонтального уплотнения или разуплотнения грунтов оно не будет испытывать горизонтального перемещения. Последнее появляется лишь в тех случаях, когда более половины длины здания или его отсека, отрезанного осадочными швами, располагается в пределах области развития горизонтальных перемещений. В соответствии с этим при значительных размерах здания или сооружения, запроектированного без осадочных швов, когда длина его равна или более 24, горизонтальные перемещения при любом расположении здания будут отсутствовать. В этом отношении в целях исключения горизонтальных перемещений целесообразно длину зданий или отдельных отсеков принимать величиной не менее 24, что, в свою очередь, нежелательно с точки зрения снижения дополнительных усилий, возникающих при просадке грунта.

Расчет величин горизонтальных перемещений зданий в целом, отдельных отсеков, отрезанных осадочными швами, фундаментов под колонны и оборудование, так же как и расчет самих конструкций зданий и сооружений, должен производиться с учетом совместной работы зданий с грунтом основания, т.е. в пределах расположения здания следует учитывать, что горизонтальные перемещения поверхности грунта взаимодействуют со зданием.

Суть этого взаимодействия состоит в том, что в жестких в горизонтальном направлении зданиях, к которым относятся все здания с ленточными фундаментами, связанными между собой или со сплошными плитными фундаментами, передаваемые грунтом горизонтальные перемещения воспринимаются фундаментом, и здание может смещаться только как единое целое. При этом горизонтальные перемещения в одних точках поверхности грунта уменьшаются, а в других увеличиваются. Взаимодействие здания с грунтом основания приводит к тому, что в зонах разуплотнения грунта, располагающихся под жестким зданием,

В соответствии с изложенным и данными рис. 8.2 в первом случае возможная величина горизонтального перемещения подошвы фундамента здания будет равна площади эпюры абсолютных величин горизонтальных перемещений под зданием, отнесенной к длине здания, т.е.

где mг – коэффициент условий работы, учитывающий жесткость колонн, соединений их с перекрытиями и покрытиями и принимаемый равным:

а) для внутренних рядов одноэтажных промышленных зданий, эстакад и подобных конструкций с шарнирным соединением колонн с элементами покрытия mг=1;

б) для многоэтажных каркасных зданий в зависимости от их конструкции, жесткости колонн и стыковых соединений приближенно mг=0,2÷0,8.

Относительное горизонтальное смещение между двумя соседними фундаментами определяется из выражения

Sг.ф.с=εгmгL1 (10)

Схема III служит для определения ширины осадочных швов (рис. 8.2, III). В ней рассматривается наиболее неблагоприятное расположение отсеков здания на кривой просадки поверхности грунта, когда горизонтальный участок просадки грунта отсутствует и рядом расположенные отсеки сближаются.

ЛЕКЦИЯ 9. Конструктивные меры защиты фундаментов сооружений на просадочных грунтах. Методы устранения просадочных свойств оснований

(2 часа)

В связи с тем, что воздействия на сооружения от просадки основания во многом подобны воздействиям подрабатываемого основания, конструктивные меры защиты фундаментов сооружений на просадочных грунтах совпадают с таковыми для подрабатываемых территорий.

При выборе мероприятий по защите зданий и сооружений от проявления просадочных свойств грунта необходимо учитывать схемы их возможных деформаций вследствие местного замокания просадочного основания (рис. 9.1), а также поднятия уровня грунтовых вод (рис. 9.2).

отсеки зданий по всей высоте, включая кровлю и в отдельных случаях фундаменты. При одинаковых нагрузках на фундаменты допускается смежные стены ставить на общую фундаментную подушку. Ширина осадочных швов (рис. 9.3) назначается по расчету на горизонтальные перемещения и наклоны отдельных отсеков при просадках грунтов от собственного веса (II тип по просадочности) (см. лекцию 7) и принимается равной:

Необходимая ширина осадочного шва по низу фундаментов ан в этом случае будет складываться из возможных величин горизонтальных перемещений двух соседних отсеков и равна:

при 2L≤r/2

При определении горизонтальных перемещений конструкций и осадочных швов в верхней части наряду с горизонтальными перемещениями фундаментов необходимо учитывать наклоны поверхности, вызванные неравномерной просадкой грунта.

Для отдельно стоящего фундамента с небольшой площадью в плане максимальная величина наклона при просадке грунта от собственного веса может быть принята равной:

а величина полного горизонтального смещения в верхней части

где Нз – высота здания от подошвы фундамента до наиболее высокой точки.

Для отдельных зданий или отсеков, отрезанных осадочными швами, учитывая их некоторую жесткость, протяженность в плане и врезку фундамента в грунт основания, без больших погрешностей средний наклон поверхности грунта в пределах расположения здания можно принять

С учетом этого необходимая ширина осадочного шва в верхней части здания вычисляется из выражения

При назначении ширины осадочных швов полученные расчетные их величины по формулам (1), (2) и (6) увеличиваются на 10-15%.

Рис. 9.3 Осадочный шов.

1 – упругий непродувной материал; 2 – смежные участки стены; 3 – размер зазора (по расчету).

При проектировании зданий и сооружений необходимо учитывать возможность появления значительных повреждений в зданиях, которые состоят из нескольких блоксекций, в местах их примыкания (рис. 9.4), так как при расчете оснований фундаментов вблизи места примыкания блок-секций не учитывается их взаимное влияние и связанное с этим увеличение напряжений в грунте.

a)

б)

1

2

3

2

4

Рис. 9.4 Схема примыкания сооружений.

а– блок-секций; буронабивная свая – фундаментов поперечных стен;

1– здание; 2 – фундамент; 3 – контур активной зоны; 4 – зона накладки напряжений.

Взависимости от конструктивных особенностей и чувствительности к неравномерным деформациям грунтов основания здания и сооружения подразделяются на жесткие и податливые (гибкие).

К жестким сооружениям относятся сооружения, которые оседают как одно пространственно целое:

дымовые тубы,

железобетонные силосы,

водонапорные башни.

Относительно жесткими являются сооружения состоящие из жестко связанных между собой элементов, например: жилые и гражданские бескаркасные здания, многоэтажные каркасно–панельные здания.

Податливыми (гибкими) являются сооружения, элементы которых шарнирно связаны между собой и взаимное смещение которых вследствие неравномерных деформаций грунтов оснований не приводит к существенным дополнительным усилиям в конструкциях, например: одноэтажные каркасные промздания, эстакады с шарнирным сопряжением верха колонн и т.п.

В зависимости от конструктивной системы сооружения (жесткой, относительно жесткой, податливой) меры защиты от просадки основания назначаются в соответствии с принципами жесткости или податливости. Специальными мероприятиями являются мероприятия, направленные на восстановление проектного положения конструкций, частей здания и оборудования, получивших недопустимые осадки и крены.

Мероприятия по принципу жесткости включают:

устройство железобетонных поясов или армированных швов;

изменение вида и степени армирования отдельных железобетонных элементов;

увеличение прочности стыков между отдельными элементами конструкций;

устройство жестких горизонтальных диафрагм из сборных железобетонных

элементов;

усиление фундаментно–подвальной части зданий и сооружений путем применения монолитных или сборно–монолитных фундаментов, фундаментных связей – распорок и т.п.

Железобетонные пояса и армированные швы (рис. 9.5) устраиваются для повышения прочности стен и увеличения общей жесткости зданий.

В крупнопанельных зданиях поэтажные пояса выполняются путем стыкования верхней арматуры панелей, расположенных в надпроемных перемычках. В крупноблочных зданиях в качестве поясов используются поясные и перемычечные блоки, соответствующим образом армированные и соединенные между собой при помощи сварки арматуры и последующего замоноличивания стыков.

Усиление фундаментно–подвальной части зданий и сооружений осуществляется путем устройства ленточных монолитных или сборно–монолитных фундаментов под стены или колонны при шаге их до 6м.

Ленточные фундаменты должны иметь два пояса, расположенные в верхней и нижней частях. В качестве нижнего пояса целесообразно использовать монолитную фундаментную подушку, а верхнего–обвязочную цокольную балку.

В фундаментах из кирпичных панелей в качестве поясов используется усиленное армирование верхней и нижней части панелей. Поясная арматура в панелях сопрягается с помощью сварки.