2.2.А Котлованы с естественными откосами

Устраивают в сухих и маловлажных устойчивых грунтах.

Если высота котлована h_к≤5 м, то заложение откоса (отношение h_к/b) определяется по таблицам в зависимости от вида грунта.

Если высота h_к>5 м, то необходим расчет крутизны откоса.

· Такие котлованы наиболее просты, однако при этом резко увеличивается объем земляных работ, особенно при глубоких котлованах. Кроме того в естественных условиях города отрывка котлована с естественным откосом далеко не всегда возможна (близко расположенные здания)

2.2.Б Котлованы с вертикальными стенками

могут быть:

- с креплением

- без крепления

Без крепления допускается только в сухих и маловлажных устойчивых грунтах на непродолжительный срок. Глубина таких котлованов не должна превышать:

· в песках до 0,5 м

· в супесях до 1,0 м

· в суглинках и глинах до 3^х м

Конструкции креплений котлованов выбирают в зависимости от следующих условий:

· глубина котлована;

· свойств грунтов;

· УГВ;

· срок службы крепления.

В зависимости от этих условий подбираются следующие конструкции крепления:

· закладные крепления;

· анкерные или подкосные крепления;

· шпунтовые ограждения.

23. Защита котлованов от подтопления

· Для защиты котлованов от подтопления используют следующие группы методов: - водопонижение; - противофильтрационные завесы; - комбинация первых двух методов. · Выбор той или иной группы методов зависит от: - вида подземных вод; - УПВ (УГВ); - свойств грунтов; - особенностей их напластования; - глубины, размеров и формы котлована в плане; - других факторов. · Во всех случаях, какой бы способ мы не выбрали, необходимо исключить нарушение природной структуры грунта в основании, обеспечить устойчивость откосов котлована и сохранность близко расположенных зданий. → Водопонижение осуществляется с помощью: - глубинного водопонижения; - открытого водоотлива 1. Открытый водоотлив – наиболее простой способ. Воду откачивают насосами непосредственно из котлована. А точнее из устраиваемой на дне котлована сети канавок глубиной 0,3…0,6 м, по которым вода отводится в приямок (зумпф), откуда она и откачивается систематически насосами. - Открытый водоотлив применяют только в малоразмываемых грунтах и породах (трещиноватые скальные породы, галька, гравий, крупные пески), а также там, где мало прямого поступления воды. 2. Глубинное водопонижение исключает просачивание подземных вод через откосы и дно котлована. Он заключается в искусственном понижении УГВ в районе котлована. Осуществляется с помощью: - иглофильтров; либо - откачной воды из глубинных трубчатых колодцев (в случае большого притока воды).: Иглофильтр состоит из стальной трубы d=38…50 мм, нижнем конце имеется фильтрующее устройство, через которое производится всасывание и откачка воды. Фильтр сконструирован так, что обеспечивается невозможностью выноса частиц. Возникающее при движении воды (от дна котлована к ИФУ) рис. 14.9 а, гидродинамическое давление способствует уплотнению грунтов а … - улучшению их структурных свойств. · Легкие иглофильтровые установки (ЛИУ) служат для понижения уровня подземных вод на глубину 4…5 м в песках. При больших глубинах иглофильтры располагают в несколько ярусов (рис. 14.9. б) или применяют специальные эжекторные иглофильтры (водоструйные насосы, создающие разрежение окло фильтрующего элемента, что способствует увеличению всасывания), позволяющее понизить УГВ на глубину до 25 м. - ЛИУ применяют в песках крупной, средней крупности и мелких - Эжекторные иглофильтры, как более мощные применяют в пылеватых песках и супесях с kф>0,1 м/сут. Битумизация заключается в подаче (нагнетание) в грунт, обладающий трещиноватостью (скальные трещиноватые породы) с большим притоком воды, разогретого до жидкого состояния битума. За счет чего, образуется сплошная водонепроницаемая стенка. Наряду с нагнетанием битума используют цементный раствор, или синтетические смолы. Нагнетание в грунт какого-либо материала с целью устранения его водопроницаемости называется тампонажем.Конец формы

24. Защита фундаментов от подземных вод и сырости

Проникающая в строительные конструкции влага является серьезной причиной их разрушения. Защита от проникновения воды (гидроизоляция) является важным фактором сохранности и долговечности зданий. При высоком уровне стояния грунтовых вод возникает опасность проникновения их в подвальные помещения, образования течи и пятен сырости на стенах.

Капиллярная влага, поднимающаяся по порам в массиве фундамента и цоколя от влажного грунта, может распространиться и в кладку стен нижних этажей. В случае агрессивности грунтовых вод материалы фундамента и подземных частей здания могут разрушаться. Для защиты здания от грунтовых вод предусматривают меры борьбы с движением грунтовых вод и проникновением атмосферных осадков в грунт основания и устраивают защитную гидроизоляцию от проникновения грунтовой влаги в конструкции здания.

Чтобы предупредить проникновение дождевых и талых вод в подземные части здания, осуществляют планировку поверхности участка под застройку, создавая необходимый уклон для отвода поверхностных вод от здания. Вокруг здания вдоль наружных стен устраивают отмостку из плотных водонепроницаемых материалов (асфальт, асфальтобетон и др.). Для защиты от проникновения грунтовой влаги в конструкции здания при новом строительстве обычно выполняется наружная изоляция конструкций со стороны воздействия воды, а для старой застройки применяют внутреннюю гидроизоляцию в подвальных помещениях.

Выделяют три типа гидроизоляции, соответствующие видам воздействия воды, - безнапорная, противонапорная и противокапиллярная. Безнапорная гидроизоляция выполняется для защиты от временного воздействия влаги атмосферных осадков, сезонной верховодки, а также в дренируемых полах и перекрытиях. Противонапорная гидроизоляция - для защиты ограждающих конструкций (полы, стены, фундаменты) от гидростатического подпора грунтовых вод. Противокапиллярная - для изоляции стен зданий в зоне капиллярного подъема грунтовой влаги.

Устройство гидроизоляции подвалов определяется характером воздействия воды, особенностью дренируемых конструкций и материалов, а также функциональными требованиями к помещениям по эксплуатации, назначению и допустимой влажности. Это влияет на выбор типа и материала изоляции, определяемый необходимыми показателями по водопроницаемости, водостойкости, паропроницаемости и долговечности. Возможности подрядных организаций, сезон и темпы работ также следует учитывать при отборе гидроизоляционных материалов. Существуют различные методы устройства гидроизоляции: основные - оклеечные, окрасочные, обмазочные, штукатурные, листовые (кессонные) и глиняные, а также специальные - инъекционные, проникающие (пенетрационные), геомембранные пропиточные, шовные, подводные, ликвидации активных течей и др.

25. Фундаменты на слабых глинистых водонасыщенных и заторфованных грунтах

К слабым водонасыщенным грунтам относят насыщеннные водой сильносжимаемые грунты, которые при обычных скоростях приложения нагрузок на основание теряют свою прочность, вследствие чего уменьшается их сопротивление сдвигу и возрастает сжимаемость. Слабый глинистый грунт – это дисперсная структурированная система с коагуляционным типом структурных связей, способная при их нарушении переходить из твердообразного состояния в жидкообразное. Текучее состояние грунта определяется степенью нарушения структурных связей. При расчете осадок сильносжимаемых водонасыщенных глинистых оснований возникает необходимость учета ползучести, нелинейной деформируемости и проницаемости. Цикличность приложения нагрузок, например, в элеваторах, изменяет прочностные и деформационные свойства грунтов оснований во времени. Неравномерная загрузка отдельных силосов приводит к значительным неравномерным деформациям. Специалисты рекомендуют проводить равномерную первичную загрузку и разгрузку элеваторов.

Часто к слабым водонасыщенным относят глинистые грунты (илы, ленточные глинистые грунты, водонасыщенные лессовые макропористые и заторфованные грунты и др.) при Е ≤ 5 МПа и sr ≥ 0,8, ϕ = 4 … 10°, с = 0,006 … 0,025 МПа.

Значение коэффициентов фильтрации в вертикальном и горизонтальном направлениях отличаются до 10 раз. Общая осадка подразделяется на часть, описываемую теорией фильтрационной консолидации, и часть, описываемую процессами вторичной консолидации.

При проектировании фундаментов мелкого заложения необходимо ограничить:

• средние осадки предельными величинами;

• относительные разности осадок соседних фундаментов предельными значениями;

• скорости протекания осадок допустимыми.

При прохождении сейсмических волн через слабый водонепроницаемый грунт возникает поровое давление и снижаются прочностные характеристики грунта. В этих условиях рекомендуется применять сваи-стойки с полной прорезкой слабых грунтов и опиранием на прочный. Кроме того, возможно применение песчаных подушек, дренажных прорезей с пригрузочными насыпями, известковых свай с последующим уплотнением грунтов тяжелыми трамбовками.

В случае, когда методы уплотнения и упрочнения не дают эффекта, а осадка превышает предельную, необходимы конструктивные мероприятия. К ним относятся: повышение жесткости зданий путем разрезки осадочными швами на отдельные блоки; повышение жесткости каждого блока устройством монолитных железобетонных или сборно-монолитных фундаментов; устройство железобетонных или металлических поясов или армированных швов; устройство жестких диафрагм, например, горизонтальных из плит; повышение гибкости и податливости гибких зданий и сооружений.

Осадки фундаментов вычисляются с использованием расчетных схем в виде линейно-деформированного пространства или линейно-деформи-руемого слоя. Границу сжимаемой толщи определяют на такой глубине, где дополнительные напряжения равны 3 кПа – для илов, а для заторфованных грунтов на глубине, где дополнительное к природному давление равно структурной прочности.

Дополнительную осадку фундаментов на основаниях, сложенных водонасыщенными или органо-минеральными грунтами за счет разложения органических включений допускается не учитывать, если в период срока службы сооружения, уровень грунтовых вод не будет понижаться

26. Фундаменты на засоленных грунтах

При расчете оснований, сложенных засоленными грунтами по второй группе предельных состояний, осадку основания следует определять с учетом деформаций, вызываемых внешней нагрузкой, а также возможных деформаций от просадки в результате набухания, усадки и суффозионной осадки. Основания, сложенные засоленными грунтами, необходимо про-ектировать с учетом следующих факторов: возможности образования суффозионной осадки в результате фильтрации воды с последующим выщелачиванием солей; снижения прочностных характеристик в результате изменения физико-механических свойств в процессе выщелачивания; возможной просадки или набухания при замачивании, а также повышенной агрессивности подземных вод по отношению к материалам подземных конструкций, возможной в результате растворения солей, содержащихся в грунте. Расчетное сопротивление основания R при возможности длительного замачивания и выщелачивания определяют по формуле (4.10) с учетом значений характеристик Если расчетные деформации основания превысят предельно допустимые по нормам или несущая способность окажется недостаточной, необходимо выполнять водозащитные мероприятия, исключающие замачивание, а в случае невозможности: осуществлять конструктивные меры, направленные на снижение неблагоприятного влияния неравномерных осадок; прибегать к частичной или полной срезке слоев засоленных грунтов с заменой последних подушками из пылевато-глинистых грунтов; применять свайные фундаменты с прорезкой слоев засоленных грунтов; использовать закрепление и уплотнение грунтов, а также предварительное рассоление специальными веществами, вступающими в реакцию с солями. Если предусматривается комплекс мероприятий, направленных на предотвращение длительного замачивания и выщелачивания грунтов, или возможность последнего полностью отсутствует, осадки основания определяют как для незасоленных грунтов при полном водонасыщении. При расчете оснований на подрабатываемых территориях учитывают расчетные относительные горизонтальные деформации, радиус кривизны деформации земной поверхности и показатель суммарных деформаций, развивающихся в пределах длины здания. Фундаменты на подрабатываемых территориях должны проектировать с учетом неравномерного оседания поверхности грунта, сопровождаемого горизонтальными деформациями от сдвига массивов грунта в результате производства горных работ и перемещения грунта в выработанное пространство при добыче полезных ископаемых.

27. Фундаменты на насыпных грунтах

Насыпной грунт – это совершенно особая категория грунта, что напрямую связано с разнородностью входящих в его состав характеристик. Определенные трудности при его разработке связаны с неравномерностью сжатия и уплотнения по истечении определенного периода времени, а также тех нагрузок, которые оказывают на него свое действие.

При этом абсолютно выполнима задача по созданию на таких грунтах фундаментов практически для любых зданий и сооружений. Каждому живущему на обрывистом берегу не раз приходила в голову мысль о том, чтобы все засыпать, разровнять и построить что-либо на этом месте.

Грунт насыпной – это, прежде всего, неоднородная почва, состоящая из множества компонентов. Как правило, в их число входят глина и шлак, песок и т.д. Отличительной особенностью, которая собственно и определяет характеристики данного грунта, является его пучинистость или способность увеличиваться в объеме в случае замачивания. Отсюда напрашивается следующий вывод – фундамент, который сооружается на насыпном грунте, в первую очередь должен выдержать нагрузки по вертикали, оказываемые на него почвой снизу.

Обеспечить максимально надежную и эффективную защиту фундамента, возведенного на таких грунтах, от тех разрушительных воздействий, которые поступают со стороны почвы, можно при помощи буронабивных свай, у которых на конце имеется расширение. По длине сваи выбираются согласно геологоразведочных данных и должны превышать, причем обязательно, ту глубину, на которую залегает насыпной слой. Это позволяет пройти насквозь ненадежный участок и погрузиться в более надежное основание, на которое собственно и придется весь объем оказываемой нагрузки. Слой, который может легко сместиться или сдвинуться, окажется незадействованным. В качестве защиты свай от опасности, которые несут на себе горизонтальные нагрузки, производимые все тем же пучинистым грунтом, выступит обратная засыпка песком имеющихся пазух. Повысить устойчивость позволит арматура, размещенная продольно в области подошвы самого ростверка. Она же сумеет погасить усилия на разрыв направленные горизонтально, которые действуют поперек направления самой арматуры.

Непременно следует учитывать тот факт, что в насыпном грунте присутствует глина, причем её увеличение приводит к повышению пластичности почвы. Из этого напрашивается вывод, что на осадку уйдет много времени. Стоит отметить, что из-за глины, присутствующей в почве, время осадки увеличивается как минимум в 2 раза. Поэтому говорить о полной усадке можно лишь по прошествии нескольких лет по окончании постройки.

28. Фундаменты на скальных и элювиальных грунтах

Скальными называются такие грунты, где входящие в них породы надежно сцементированы и словно спаяны между собой – представляют сплошной массив, а в некоторых случаях трещиноватый слой. Для них свойственны такие отличительные характеристики, как:

• предел прочности очень высокий в момент их сжатия в процессе насыщения водой;

• нерастворимость;

• не размягчаются под действием жидкости.

Стоит особо отметить, что именно скальные породы выступают самым надежным основанием для фундамента. В их основе лежат плотные породы гор, которые выходят непосредственно на поверхность, либо их прикрывает тонкий почвенный слой. Еще раз отметим, какие именно породы относятся к скальным – базальт и песчаник, гранит и диабаз, доломит и известняк. Их отличительным свойством является высокая сопротивляемость нагрузкам – они не деформируются. Это дает широкие возможности закладывать на таком грунте фундамент прямо на их поверхности, не заглубляясь глубоко в грунт. В некоторых ситуациях сразу же укладывается цоколь, либо выстраивается цокольный этаж непосредственно на основание.

Значимость несущей способности делает их идеальным местом для фундаментного основания. Однако на пути владельца такого участка может возникнуть одна, достаточно серьезная сложность. Это разработка грунта скалы. Невозможно заложить на скальной поверхности фундамент в том случае, если велика вероятность бокового сдвига. Происходит это, в ситуации, когда склон слишком крутой.

Надежность скального грунта позволяет обойтись и вовсе без фундамента. Скала сама по себе идеальное основание для дома. В том случае, если это обломочные грунты, то глубина заложения фундамента не должна превышать полуметра. Фундаменты плитные – это одна из разновидностей мелко- , а если говорить точнее, то незаглубленного фундамента. Зачастую такие плиты выступают в качестве пола самого дома.

29. Явления, происходящие в грунтах при динамических воздействиях

1.1. Распространение колебаний в массиве грун

Величина распространения колебаний в грунте зависит от источника колебаний и состояния среды.

Любое сооружение, попавшее в зону вибрации, начинает само вибрировать. Опасны резонансные явления, т.е. совпадение собственных частот колебаний с вынужденными колебаниями в грунтовой среде.

2. Уплотнение грунта

В большей степени характерно для песчаного грунта.

В общем случае S = S _стат. + S _динам.

S _динам. - может быть упругой или (упругой + остаточной), в зависимости от вида динамического воздействия.

1.3. Разжижение водонасыщенных песков

При динамических воздействиях грунтовая вода будет то вытесняться из пор, то засасываться, переходя в колебательные движения.

Если скорость движения воды будет создавать гидродинамический напор равный весу частиц песка, то песок будет испытывать взвешивающие действие воды, переходя в плывунное состояние.

При взрывныхработах на расстоянии 200 м от плотины, водонасыщенный песок плотины перешел в плывунное состояние. Сооружение потеряло устойчивость, т.к. угол откоса грунта составил всего 4 .

4. Тиксотропные явления (характерны для глинистого грунта)

При динамических воздействиях происходит нарушение структуры глинистых грунтов, с уменьшением характеристик С, Е₀.

При снятии динамических нагрузок глинистый грунт может вновь восстанавливать прежнюю структуру, т.е. проявляет тиксотропные свойства (выполнение стены в грунте под глинистым тиксотропным раствором).

30. Фундаменты под машины и оборудование с динамическими нагрузками

фундаменты под машины с динамическими нагрузками должны отделяться от смежных фундаментов сквозным швом не менее 100 мм. Размеры и форма верхней части фундамента назначается в соответствии со строительным заданием и расчетом фундамента. Принимается наиболее простая форма, подошва прямоугольная на одной отметке без уступов. Глубина заложения зависит от конструкции, глубины заложения соседних фундаментов, глубины подвалов и приямков. В не отапливаемых зданиях глубина заложения зависит от глубины сезонного промерзания грунтов. При слабых грунтах в основании мощностью до 1,5 м этот слой заменяется полностью на более прочный. Если толщина слоя менее 1,5 м, то используются искусственные основания или свайные фундаменты. Бетонирование массива фундаментов должно производиться непрерывно, так как исключается устройство рабочих швов. Класс бетона более В12,5. В исключительных случаях допускаются сборные фундаменты или сборно-монолитные.

Настоящие нормы распространяются на проектирование фундаментов машин с динамическими нагрузками, в том числе фундаментов: машин с вращающимися частями (включая турбомашины мощностью до 100 МВт), машин с кривошипно-шатунными механизмами, кузнечных молотов, формовочных машин для литейного производства, формовочных машин для производства сборного железобетона, копрового оборудования бойных площадок, дробильного, прокатного, прессового оборудования, мельничных установок, металлорежущих станков и вращающих печей.

31. Форма, размеры и взаимное расположение частиц в грунте

Совокупность твердых частиц, состоящих из минерального ве­щества. Поровая вода и газ как сплошная среда располагаются в порах и трещинах между частицами. Форма частиц может быть угловатой и округлой.

Уг­ловатая форма характерна для мельчайших кристаллов, которые не округляются при соударениях из-за их исключительно малой массы и значительной прочности. Среди крупных обломков выделяются угловатые (глыбы, щебень, дресва) и окатанные (валуны, галька, гравий).

Для удобства классификации частицы, близкие по крупности, объединяются в определенные группы (гранулометрические фрак­ции), которым присваиваются соответствующие наименования

Природные грунты состоят из совокупности частиц разного размера. Пожалуй, только морские отложения бывают хорошо отсортированы: на песчаном морском пляже не встречаются ни крупнообломочные, ни пылевато-глинистые частицы. Речные пески значительно менее отсортированы. Здесь можно встретить не толь­ко песчаные, но и пылевато-глинистые частицы. Еще более неод­нородны грунты другого образования.

В зависимости от соотношения в грунте частиц того или иного размера они разделяются на три группы: крупнообломочные, песча­ные и пылевато-глинистые грунты.

32. Трещины и их влияние на свойства грунта

Сопротивление взаимному перемещению частиц сыпучих грунтов, вызываемое трением в точках контакта частиц, называют внутренним трением грунта.

Трещины наиболее часто встречаются в скальных грунтах, плотных глинах, и изредка в песчаных грунтах. По степени расчлененности трещинами скальные грунты разделяют на: монолитные – если трещин нет, либо они есть, но не пересекаются; трещиноватые – трещины частично пересекаются, оставляя между блоками мостики прочного скального грунта; разборные – трещины образуют густую сеть, пересекаются и полностью разделяют обломки породы.

Трещины оказывают негативное влияние на свойства грунтов. По трещинам возможны сдвиги частей скального грунта под нагрузкой. Глинистые и песчаные грунты также могут иметь сеть трещин, по которым будет происходить замачивание массива, отрыв и соскальзывание при оползнях, следовательно, пренебрегать их трещиноватостью нельзя.

33. Классификация песчаных и глинистых грунтов

Песчаные - несвязанные грунты, сложенные угловатыми и окатанными обломками минералов размером от 2 до 0,05 мм. Основная масса состоит из кварца и полевых шпатов. Песчаные грунты подразделяются:

 по гранулометрическому составу (гравелистый, крупный, средний, мелкий, пылеватый);

 по показателю максимальной неоднородности, среднеоднородный неоднородный, повышенной неоднородности

 степени влажности (маловлажные (влажные водонасыщенные

 прочности (сопротивлению грунта при зондировании) (прочный, средней прочности, малопрочный).

Пылевато-глинистые грунты - группа осадочных пород с преобладанием тонких фракций(<0,01 мм). Состоят из глинистых минералов, а также минералов обломочного(слюда, кварц, полевые шпаты) и химического(карбонаты, сульфаты) происхождения. Занимают около 60% объёма осадочных пород. Происхождение- обломочно-химическое.

Пылевато-глинистые грунты подразделяются:

 по числу пластичности I_p:

супесь- 1≤ I_p≤7; суглинок- 7< I_p≤17; глина- I_p>17;

 по показателю текучести I_l:

супеси бывают:

 твердые, I_l < 0;

 пластичные, 0 ≤ I_l ≤ 1;

 текучие, I_l ≥ 1;

суглинки и глины бывают:

 твердые, I_l < 0;

 полутвердые, 0 < I_l ≤ 0,25;

 тугопластичные, 0,25 < I_l ≤0,5;

 мягкопластичные, 0,5 < I_l ≤0,75;

 текучепластичные, 0,75 < I_l ≤ 0,1

 текучие, I_l ≥ 1;

 по прочности (очень прочные, прочные, средней прочности и слабые)

Для определения характеристик глиняного грунта определим число пластичности и показатель текучести.

34. Классификация скальных грунтов

Классификация скальных грунтов также производится с помо­щью ГОСТ 25100-82. Типы скальных грунтов выделяются по петро­графическому составу слагающих их пород, вид  -  по структурно-текстурным особенностям данной породы. В отличие от нескальных грунтов в качестве основной характеристики разновидности скаль­ных грунтов ГОСТ принимает предел прочности на одноосное сжатие образцов в водонасыщенном состоянии.

Различа­ют скальные грунты:

Очень прочные

Пониженной прочности

Прочные

Низкой прочности

Средней прочности

Весьма низкой прочности

Малопрочные

Скальные грунты при 5 МПа обычно называют полускаль­ными.

В инженерной практике часто используют обобщенные харак­теристики трещиноватости скальных пород: КТП  -  коэффициент трещинной пустотности, М – модуль трещиноватости. Коэффи­циентом трещинной пустотности называют отношение объема трещин к объему скальных блоков. Формально эта характеристика аналогична пористости нескальных грунтов. Но если в обычных условиях для нескальных грунтов колеблется от 0,3 до 0,5, то для скальных грунтов КТП составляет сотые и даже тысячные доли единицы, достигая в исключительных случаях значения 0,1…0,15. Модуль трещиноватости  -  это количество трещин на 1 м длины обнажения скального грунта. Максимальные значения этого показа­теля приближаются к 100, минимальные составляют доли единицы.

С использованием этих показателей разработаны различные способы классификации трещиноватых скальных пород.

35. Объемные и сдвиговые деформации в грунтах

Пластические деформации в грунтах можно разделить на объемные и сдвиговые. Объемные деформации приводят к изменению объема пор в грунте, т.е. к его уплотнению, сдвиговые – к изменению его первоначальной формы и могут вызвать разрушение грунта

В зависимости от граничных условий ползучесть может быть объемной и сдвиговой. Объемная ползучесть наблюдается при постоянном всестороннем сжатии, например при компрессии водонасыщенной высокопористой глины (консолидация), и всегда имеет затухающий характер. Сдвиговая ползучесть проявляется при постоянно действующих сдвигающих усилиях, например в основаниях и теле сооружений, в откосах, в основании плотин и т. п.

Обычно сдвиговую ползучесть изучают при постоянных уровнях напряжений. В начальный момент нагружения в теле возникают упругие деформации или (при достаточно больших напряжениях) упругопластические, а затем развиваются деформации ползучести. При этом кривая переходит от упругой или упругопластической ее части к вязкоупругой плавно, без излома. Со временем скорость ползучести уменьшается и через некоторый промежуток времени может стать нулевой или конечной величиной, но иногда после убывания она начинает возрастать.

Деформации грунтов возникают при динамических вибрационных и взрывных воздействиях. Динамические вибрационные нагрузки вызывают в грунте появление сил инерции. Колебания от таких нагрузок могут распространяться в грунте на значительные расстояния, усиливая развитие осадок сооружений и ослабляя грунты. При взрывах в грунтовом массиве образуются полости (воронки) и колебания различной интенсивности, уменьшающейся по мере удаления от места взрыва. Кроме того, взрывы приводят к деформации грунта в результате возникновения и движения взрывных волн и газов. Возникающее при взрыве давление достигает десятков гигапаскалей, оно распространяется в грунте с высокой скоростью, но действует в течение очень короткого промежутка времени (миллисекунды). На поверхности раздела заряд-грунт образуется ударная волна, вызывающая перемещение и измельчение грунта, находящегося в условиях всестороннего неравномерного сжатия. Возникающая при этом полость зависит от свойств грунта и массы заряда взрывчатого вещества. При взрыве внутри грунтового массива радиус, возникающей полости оценивается по эмпирической формуле, предложенной Г. И. Покровским.

???? 36. Характеристика основных грунтов на территории г.Семей, ВКО

36. Основные физические характеристики грунтов

Свойства грунтов следует характеризовать количественными показателями. Определяют характеристики на образцах грунта, отобранных в полевых условиях с сохранением природной структуры и влажности.

Рассмотрим лишь те характеристики грунтов, которые определяют их физические свойства.

Отобранный без нарушения структуры образец грунта единичного объема можно представить себе состоящим из объема V_s, занимаемого твердым веществом (скелетом), и объема V_n, занимаемого порами (рис.1.3, где V₀ – объем грунта; V_s – объем твердой фазы, V_n – объем пор, V_в – объем воды в порах; V_г – объем воздуха (газа); m₀ – масса единицы объема грунта в естественном состоянии;m_s – масса твердой фазы; m_в – масса воды в порах; m_г – масса газа, принимаемая равной нулю.).

Часть объема пор V_n может быть заполнена водой, а часть V_г – воздухом (газом).

Пористость, обозначаемая буквой n, представляет собой весьма важный показатель, характеризующий соотношение между объемом скелета (твердого вещества) и объемом пор в грунте и равный отношению объема пор к объему всего образца грунта, выраженному в %

. (1.5)

Весовая влажность грунта W – отношение веса влаги, содержащейся в порах грунта, к весу твердого вещества (скелета грунта), выраженное в %:

Строительные качества грунтов оценивают по ряду физических характеристик. Эти характеристики делятся на основные, определяемые лабораторными анализами (удельный и объемный вес, влажность, граница текучести и граница раскатывания глинистого грунта), и иа производные, вычисляемые по значениям основных характеристик (объемныи вес скелета, пористость, коэффициент пористости, объемный вес взвешенного вводе грунта, степень влажности или степень водонасыщеиия).

Удельный нес грунта у, гс/см5, (ГОСТ 5181—64) выражается отношением веса минеральных частиц (скелета) к их объему и определяется по формуле

Объемный вес грунта, (ГОСТ 5182—64) характеризует вес единицы его объема, различают объемный вес влажного грунта у, гс/см3, равный отношению веса образца грунта природной влажности к его объему, и объемный вео скелета грунта усн, гс}смъ, равный отношению веса образца грунта, высушенного при 100— 105° С до постоянного веса, к его первоначальному объему (т. е. к объему до высушивания).

Объемный вес влажного грунта вычисляют по формуле

Влажностью грунта (ГОСТ 5179—64) называется содержание в нем воды, удаляемой высушиванием при 100—105° С до постоянного веса, выраженное в процентах к этому постоянному весу. Величину влажности грунта вычисляют по формуле

Граница текучести глинистого грунта WL проц., является мерой консистенции (степени подвижности) и выражается влажностью, определяющей границу между его пластичным и текучим состоянием (ГОСТ 5184—64).

Граница раскатывания глинистого грунта Wp , проц., является мерой пластичности и выражается влажностью, определяющей границу между его пластичным и твердым состоянием (ГОСТ 5183—64).

Пористость л, проц., и коэффициент пористости е служат для количественной оценки объема, занимаемого порами в грунте природного сложения и влажности

37. Грунты с неустойчивыми структурными связями

Среди грунтов, на которых возводятся сооружения, есть несколько характерных типов особенных образований. Строительство на таких грунтах сопряжено со специальными мероприятиями, несоблюдение которых часто приводит к авариям. К таким грунтам обычно относят мерзлые, вечномерзлые, лёссовые, набухающие, слабые водонасыщенные глинистые, засоленные, насыпные грунты, торфы и заторфованные грунты.

 Этим грунтам свойственна общая особенность – способность к резкому снижению прочности структурных связей между частицами при некоторых обычных для строительства и эксплуатации сооружений воздействиях: при нагревании – для одних, увлажнении – для других, быстром нагружении или вибрационном воздействии – для третьих типов грунтов. Это, в свою очередь, приводит также к резкому уменьшению прочности и несущей способности оснований, развитию недопустимых для сооружения деформаций

38. Особенности грунтов оснований как объекта строительства

Грунты представляют собой тела естественного, реже искусственного происхождения со сложной историей образования и последующего изменения. Основной их отличительной особенностью является несплошность (раздробленность, дискретность) строения, а во многих случаях, например, пылевато-глинистые грунты, очень мелкая раздробленность (дисперсность) вплоть до коллоидных размеров частиц. Многокомпонентный состав грунтов, их пористость, водонасыщенность, структурные связи между частицами, сложное взаимодействие различных компонент друг с другом приводят к особым свойствам этих материалов, существенно отличающимися от свойств конструкционных материалов. Массивы грунтов, являющиеся основанием сооружений, формируются в различных геолого-географических условиях, постоянно испытывают воздействие природных и техногенных процессов. Это порождает огромное многообразие их строения и состояния. В отличие от конструкционных материалов, состав которых подбирается технологами так, чтобы обеспечить необходимые свойства, грунты каждой строительной площадки обладают своими свойствами, что требует каждый раз их самостоятельного изучения. Протекающие в них процессы видоизменяют состояние и свойства грунтов. Они могут быть крайне медленными, так что к началу строительства массив грунтов может рассматриваться как находящийся в равновесном состоянии. В других случаях (например, при строительстве на территориях, самоуплотнение которых продолжается) процессы, возникающие в результате строительства сооружений, будут накладываться на процессы, протекающие собственно в массиве грунтов. В результате строительства сооружения начальное состояние основания нарушается, и в грунтах возникают новые процессы. Грунты (скальные, крупнообломочные, песчаные, пылевато-глинистые) в разном состоянии по трещиноватости, плотности, влажности неодинаково реагируют на одни и те же нагрузки, и протекающие в них процессы будут приводить к различным результатам. Они могут вызывать смещения отдельных частиц, приводящие к их более плотной или рыхлой упаковке (уплотнение и разуплотнение грунта), к возникновению в поровой воде разности напоров и ее движению (фильтрация воды в грунте), к большим взаимным перемещениям одной части основания относительно другой (разрушение грунтов основания). Состояние и свойства грунтов в основании построенного сооружения также могут меняться в процессе его эксплуатации (уплотнение от нагрузок, передаваемых сооружением; изменение влажностного режима при колебании уровня подземных вод; оттаивание вечной мерзлоты в основании и т.д.). Строительство новых сооружений рядом с существующими, ведение подземных работ, реконструкция сооружений и т.п. будут приводить к дополнительным воздействиям на грунты основания уже построенных сооружений. В результате в грунтах могут вновь развиваться процессы, осложняющие эксплуатацию сооружений. Таким образом, грунты основания не только обладают особыми свойствами, но и постоянно (до строительства, во время строительства и в процессе эксплуатации сооружения) испытывают различного рода воздействия, изменяющие их состояние и свойства. Это вызывает необходимость разработки совершенно иного подхода к исследованиям, расчетам и проектированию оснований, чем принятый подход в инженерной практике для конструкционных материалов. Данное обстоятельство может в полной мере быть отнесено и к тем случаям, когда грунты являются материалом сооружения или средой, в которой оно возводится.

39. Особенности деформации грунтов

Особенности деформирования грунтов выявляются в результате экспериментов, основные сведения о которых будут приведены в следующих лекциях. Здесь мы ограничимся только «мысленными» экспериментами, т. е. будем рассматривать некоторые воображаемые схемы нагружения грунта и с их помощью иллюстрировать его поведение под нагрузкой.

Линейные и нелинейные деформации. Пусть на поверхности грунта установлен штамп (или фундамент), передающий на грунт по подошве возрастающее давление р (рис. 4.2, а). Под действием этого давления будет происходить перемещение поверхности грунта (осадка штампа) s, величина которого возрастает с увеличением р. Опыт показывает, что эта зависимость имеет весьма сложный характер (рис. 4.2, б).

При изменении давления от 0 до некоторой величины р_хосадка штампа будет близка к линейной (участок Оа).Дальнейшее увеличение давления (p₁<р_i<p₂) вызывает все большее значение осадки и зависимость s=f(p)становится существенно нелинейной (участок абв). Прир=р₂ происходит резкое увеличение осадки, свидетельствующее об исчерпании несущей способности грунта.

Если теперь перейти от зависимости между давлением под штампом и перемещениями поверхности грунта к анализу зависимости между напряжениями и деформациями в элементарном параллелепипеде, вырезанном из основания, то очевидно, что и эта зависимость окажется нелинейной.

Таким образом, в общем случае грунтам свойственна нелинейная деформируемость, причем в некотором начальном интервале изменения напряжений она достаточно близка к линейной.

Упругие и пластические деформации. Усложним опыт и в процессе нагружения штампа при достижении некоторых значений давления р будем производить разгрузку (рис. 4.2, в). Тогда можно заметить, что при любом значении р, даже в пределах линейной деформируемости (p≤p_i), разгрузка не вызывает полного восстановления осадок поверхности грунта.

Следовательно, при любом значении давления общая осадка грунта может быть разделена на восстанавливающуюся (упругую) и остаточную (пластическую) s^p.

Вопросы №33333333333333333333333333333333333333

40. Прочность грунтов

1. Гранулометрический состав почвы – доля частиц разного размера, которые образуют данную почву (выражается в процентном отношении). Размер частиц у каждой породы свой: у глинистых пород – миллиметры, у крупнообломочных пород – сотни и десятки сантиметров.

2. Объемная масса – это величина массы земли, объем которой 1 куб. см. Важным условием является то, что масса должна определяться, при естественной влажности и пористости земли.

3. Объемная масса является одной из главных характеристик, которая определяет прочность грунтов. Она зависит от влажности и пористости земных пород. Также рассчитывается объемная масса твердой фазы, то есть масса единица земли, но без массы воды.

4. Естественная влажность – количество воды в почве при естественных условиях. Влажность сильно варьируется в зависимости от исследуемой породы. Величина влажности может сделать одну и ту же породу разной прочности. От естественной влажности напрямую зависит устойчивость основания.

5. Пористость грунтов. Если рассмотреть эту характеристику со стороны физики, то ее можно определить как отношение объема пор почвы ко всему его объему, соответственно, пористость выражается в процентах. Пористость является основной характеристикой плотности основания, от которой напрямую зависят прочностные характеристики.

6. Пластичность грунтов – тоже важный фактор при определении прочностных характеристик грунта. Пластичность является показателем того, какую нагрузку почва может выдержать без разрыва сплошности. Также пластичность означает сохранение полученной формы после оказания на почву внешнего воздействия. Пластичность зависит от влажности и состава земли.

7. Клейкость или липкость грунтов – способность почвы при определенном количестве воды в нем прилипать к инструментам и строениям.

8. Набухание и усадка почвы. Если в грунте увеличить содержание воды, то он увеличится в объеме – это набухание, а если уменьшить, то его объем станет меньше – это усадка.

Пожалуй, это самые необходимые характеристики прочности грунтов. При строительстве нужно учитывать каждый фактор по отдельности и их совокупность. Если один показатель в норме, это совсем не означает, что другой тоже будет соответствовать строительным стандартам. Перед началом строительства обязательно должен быть проведен комплекс геолого-геодезических работ. После разведочных работ вы получаете геолого-геодезическое заключение, на основании которого можно осуществлять расчетные работы.

Инженерно-геологические изыскания дают вам комплексную картину и характеристики района или необходимого вам участка под строительство. Данные изыскания – трудоемкий процесс, который требует много времени и конкретную информацию. Основная задача изыскания – определение геологического разреза, уровня вод и отбор почвы.

41. Критические нагрузки на грунты оснований

по мере загружения фундамента наблюдаются две критические нагрузки: нагрузка, соответствующая началу возникновения в грунте зон сдвига и окончания фазы уплотнения, и нагрузка, при которой под нагруженным фундаментом сформировываются сплошные области предельного равновесия, происходит потеря устойчивости грунтов основания и исчерпывается его несущая способность.

Начальная критическая нагрузка соответствует случаю, когда в основании под подошвой фундамента возникает предельное состояние. Эта нагрузка еще безопасна в основаниях сооружения, так как до ее достижения грунт всегда находится в фазе уплотнения. При нагрузках, меньших начальной критической, во всех точках основания напряженные состояния допредельные и деформируемость грунта подчиняется закону Гука. Следовательно, для определения начальной критической нагрузки могут быть использованы решения задач теории упругости

Следует иметь в виду, что начальная критическая нагрузка соответствует пределу пропорциональности между напряжениями и деформациями грунта, а давление, равное начальному критическому давлению или меньше его, рассматривается как безопасное.

42. Давления грунтов на ограждающие конструкции

Давление грунта на ограждающую поверхность зависит от многих факторов:

• способа и последовательности засыпки грунта;

• естественного и искусственного трамбования;

• физико-механических свойств грунта;

• случайных или систематических сотрясений грунта;

• осадок и перемещений стенки под действием собственного веса, давления грунта;

• типа сопряженных сооружений.

Все это значительно осложняет задачу определения давления грунта. Существуют теории определения давления грунта, использующие предпосылки, позволяющие с разной степенью точности выполнять решения задачи. Отметим, что решение этой задачи выполняется в плоской постановке.

Теория Кулона, предложенная в 1776 г., основывается на рассмотрении предельного равновесия призмы грунта, Ограниченной прямолинейными плоскостями обрушения (выпирания). Более строгое решение о предельном равновесии показывает, что действительное очертание этих поверхностей скольжения является криволинейным. Однако величины активного давления грунта на вертикальные или близкие к вертикальным, жесткие, гладкие и шероховатые стенки, определенные по Кулону и по точной методике,различаются между собой на 2—3 % что, несомненно, можно считать удовлетворительным результатом с инженерной точки зрения. Пассивное давление грунта весьма существенно зависит от трения грунта о стенку, которое в реальных условиях всегда имеет место. Учет трения грунта о стенку с использованием зависимостей, вытекающих из теории Кулона, дает при φ = 15—20° существенную погрешность в сторону преувеличения по сравнению с имеющимся решением. Более точные результаты дает теория, предложенная СВ. Соколовским, построенная на основе общей теории предельного напряженного состояния сыпучей среды. Существуют различные интерпретации этой теории, в том числе и хорошо известная графическая трактовка С.С. Галушкевича.

В большинстве инженерных расчетов используются результаты, полученные на основании теории Кулона; в тех случаях, когда результаты следует уточнить, используются поправочные коэффициенты, вводимые на основании точных решений и экспериментальных данных. Различают следующие виды бокового давления грунта:

• давление покоя (E_а), называемое также естественным (натуральное), действующее в том случае, когда стена (ограждающая поверхность) неподвижна или относительные перемещения грунта и конструкции малы (рис. 10.7);

• активное давление (E_а) возникающее при значительных перемещениях конструкции в направлении давления и образования плоскостей скольжения в грунте, соответствующих его предельному равновесию (рис. 10.8). АБС — основание призмы обрушения, высота призмы — 1 м;

• пассивное давление (Е_р), появляющееся при значительных перемещениях конструкции в направлении, противоположном направлению давления и сопровождающееся началом «выпора грунта» (рис. 10.9). АБС— основание призмы выпирания, высота призмы —1м;

• дополнительное реактивное давление (Е_r), которое образуется при движении конструкции в сторону грунта (в направлении, противоположном давлению), но не вызывает «выпора грунта».

Взаимодействие ограждающей конструкции с массивом грунта имеет сложный характер и зависит от жесткости конструкции, от ее смещений и прогибов. При абсолютно неподвижном состоянии массива грунта за подпорной стеной реализуется так называемое давление покоя. При смещении стены от массива грунта за подпорной стеной реализуется активное давление. При движении стены на удерживаемый ею массив грунта в нем реализуетсяпассивное давление. Графически эти три вида давления представляются в виде зависимости

43. Практические методы расчета конечных деформаций оснований фундаментов

Расчет осадок методом послойного суммирования.

Этот метод (без возможности бокового расширения грунта) рекомендован СНиП 2.02.01  -  83 и является основным при расчетах осадок фун­даментов промышленных зданий и гражданских со­оружений. Ниже рассмат­риваются порядок вспомо­гательных      построений и последовательность рас­четов       применительно к расчетной схеме на рисунке.

Вначале производится привязка фундамента к ин­женерно-геологической си­туации основания, т. е. со­вмещение его оси. При известных на­грузках от сооружения определяется среднее дав­ление на основание по по­дошве фундамента р. За­тем по правилам, приве­денным в § 5.4, начиная от поверхности природного рельефа строится эпюра природного давления по оси фундамента. Зная при­родное давление в уровне подошвы фундамента, определяют дополнительное вертикальное напряжение в плоскости подошвы фундамента. В соответствии с изложенным в том же масштабе строят эпюру дополнительных напряжений по оси фундамента.

Построив эпюры природного давления и дополнительного на­пряжения, находят нижнюю границу сжимаемой толщи. Эту опера­цию удобно выполнять графически, для чего эпюру природного давления, уменьшенную в 5 или 10 раз (в зависимости от условия ограничения сжимаемой толщи), совмещают с эпюрой дополни­тельных напряжений. Точка пересечения линий, ограничивающих эти эпюры, и определит положение нижней границы сжимаемой толщи.

Сжимаемую толщу основания разбивают на элементарные слои так, чтобы в пределах каждого слоя грунт был однородным. Обыч­но толщину каждого элементарного слоя принимают не более 0.5. Зная дополнительное напряжение в середине каждого элементарного слоя, определяют сжатие этого слоя. Нормы допускают принимать значения безразмерного коэффициента р равным 0,8.

45. Общие требования к проектированию оснований и фундаментов

Типовых проектов для систем сооружение-основание не существует. Система рассчитывается как единое целое. Расчет ведется по предельным нагрузкам.

В конструктивной схеме фундамента выбираются характерные сечения. В них рассчитывается взаимодействие фундамента и основания. Размеры сооружения должны соответствовать всем расчетам по предельным состояниям. Исходя из результатов расчетов, конструируются фрагменты в каждом сечении, а затем фундамент для всего здания.

Основания и фундаменты проектируются по вариантному методу. Расчет производится для нескольких конструкций сечений и сооружения в целом. Затем делается сравнение по ряду технико-экономических показателей, и выбирается наиболее экономичный вариант. Для него разрабатывается проект, включающий архитектурно-строительные чертежи и ППР.

При выборе варианта учитываются:

• рельеф площадки;

• физико-механические свойства грунтов;

• геологическое строение массива;

• гидрогеологические условия площадки;

• объемно-планировочное решение здания;

• особенности производства работ при закладке фундамента;

• особенности использования строения и возможные факторы, приводящие к изменению свойств грунтов в период его эксплуатации.

При проектировании фундаментов производятся расчеты на прочность, трещиностойкость и устойчивость к деформациям.

46. Принципы расчета оснований по предельным состояниям

1 предельное состояние – обеспечение условий невозможности потери несущей способности, устойчивости и формы.

2 предельное состояние – обеспечение пригодности к нормальной эксплуатации зданий и сооружений при недопущении деформаций сверх нормативных (потери устойчивости не происходит).

По 1 ПС расчет ведется всегда, по 2 (по тещиностойкости) – только для гибких фундаментов (ленточных, притных).

По 1 ПС расчеты ведутся, если:

1) на основание передается значительная горизонтальная нагрузка.

 

2) фундамент расположен на откосе или вблизи, или основание сложено крупнопадающими пластинами грунта.

 

3) основание сложено медленноуплотняющимися водонасыщенными пылевато-глинистыми грунтами с показателем водонасыщения S_r≥ 0.8 и к-нтом консолидации с_y≤10⁷cм²/год – прочность скелета грунта при нейтральном давлении.

4) основание сложено скальным грунтом.

Расчетное условие для 1 ПС:

F – расчетная нагрузка на основание,

F_u – сила предельного сопротивления основания,

γ_с = 0,8..1,0 – к-нт условий работы грунтового основания,

γ_n = 1,1..1,2 – к-нт надежности, зависит от назначения здания.

По 2 ПС – ведется всегда.

S ≤ Su – расчетное улови (при P ≤ R), где P – давление под подошвой фундамента.

R – расчетное сопротивление грунта.

47. Мероприятия по уменьшению деформаций оснований и их влияния на сооружение

Три группы:

        мероприятия по сохранению природных свойств грунтов, предотвращающие от ухудшения их свойств:

a)      водозащитные мероприятия на площадках, сложенных грунтами, чувствительными к изменению влажности (правильная компоновка ген.плана, вертикальная планировка, обеспечивающая сток и  отвод воды, дренаж, завесы, экраны – искусственные преграды воды, заключение водных коммуникаций в специальные каналы, контроль за утечками воды);

b)      защита грунтов от химически активных жидкостей, способных привести к просадкам, набуханиям, активации карстово-суффозионных процессов, увеличению агрессивности подземных вод;

c)      ограничение источников внешних воздействий;

d)     предохранительные мероприятия, осуществляемые в период строительства сооружений – сохранение природной структуры и влажности грунтов, соблюдение технологий устройства оснований фундаментов;

        Мероприятия по преобразованию строительных свойств грунтов оснований:

a)    Механические способы – уплотнение, замена плохого грунта;

b)    Химические способы – в грунт вводят вещества, которые реагируют с грунтом – силикатизация, смолизация, глина, битум, цемент и т.п.;

Конструктивные мероприятия, уменьшающие чувствительность сооружения к деформациям основания:

        Рациональная компоновка здания-сооружения в плане и по высоте;

        Повышение прочности и пространственной жёсткости сооружения, достигаемое усилением конструкций сооружения;

        Увеличение податливости сооружения за счёт применения разрезных и гибких конструкций;

        Устройство приспособлений для выравнивания конструкций сооружений и рехтовки технологического оборудования.

 

К мероприятиям, позволяющим уменьшить усилия в конструкциях сооружения при взаимодействии его с основанием, относятся:

 

размещение сооружения на площади застройки с учетом ее инженерно-геологического строения и возможных источников вредных влияний (линз слабых грунтов, старых горных выработок, карстовых полостей, внешних водоводов и т.п.);

 

применение соответствующих конструкций фундаментов (например, фундаментов с малой боковой поверхностью на подрабатываемых территориях и при наличии в основании пучинистых грунтов);

 

засыпка пазух и устройство подушек под фундаментами из материалов, обладающим малых сцеплением и трением, применение  специальных антифрикционных покрытий, отрывка временных компенсационных траншей для уменьшения усилий от горизонтальных деформаций оснований (например, в районах горных выработок); 

 

регулирование сроков замоноличивания стыков сборных и сборно-монолитных конструкций;

 

обоснованная скорость и последовательность возведения отдельных частей сооружения.

48. Конструкции фундаментов мелкого заложения

Основной принцип фундаментов мелкого заложения заключается в следующем – при пучении грунта такое основание, являющееся своего рода жесткой армированной рамой, равномерно, без разрушений, поднимается и опускается вместе с домом. Вопреки распространенному мнению, ФМЗ могут применяться для любых сооружений.

Конструкция фундаментов мелкого заложения

Верхняя плоскость фундамента, являющаяся для надземных конструкций упором, называется обрезом (3). Нижняя плоскость, в свою очередь, передающая все нагрузки на основание – подошвой (4). Ширина определяется наименьшим размером (b) подошвы, длина, соответственно, наибольшим (l). Высота (h) рассчитывается от края подошвы фундамента до его обреза. А расстояние от подошвы до поверхности (DL)является глубиной заложения (d).

У столбчатых фундаментов мелкого заложения верхняя часть называется подколонником (5). Его внутренняя область для установки непосредственно колонны (2) обозначается как «стакан».

Виды фундаментов мелкого заложения

Большинство владельцев загородных участков хотят сэкономить на строительстве собственного жилого дома. В этом случае рекомендуется возводить ФМЗ. В сравнении с глубокозаглубленными основаниями, он обходится существенно дешевле без риска разрушения всей постройки. Классификация фундаментов мелкого заложения предполагает четыре вида оснований – ленточные, столбчатые, плитные и монолитные. Каждый обладает своей спецификой применения, и подбирается исходя из расчетных данных.

49. Классификация свайных фундаментов

о способу заглубления в грунт различают следующие виды свай:

1. забивные железобетонные,деревянные и стальные,погружаемые в грунт без его выемки с помощью молотов,вибропогружателей,вибровдавливающих и вдавливающих устройств,а также железобетонные сваи-оболочки,заглубляемые вибропогружателями без выемки или с частичной выемкой грунта и не заполняемые бетонной смесью;

2. сваи-оболочки железобетонные,заглубляемые вибропогружателями с выемкой грунта и заполняемые частично или полностью бетонной смесью;

3. набивные бетонные и железобетонные,устраиваемые в грунте путем укладки бетонной смеси в скважины,образованные в результате принудительного отжатия (вытеснения) грунта;

4. буровые железобетонные,устраиваемые в грунте путем заполнения пробуренных скважин бетонной смесью или установки в них железобетонных элементов;

5. винтовые.

Сваи в грунте

По условиям взаимодействия с грунтом сваи следует подразделять на сваи-стойки и висячие. К сваям-стойкам надлежит относить сваи всех видов,опирающиеся на скальные грунты,а забивные сваи,кроме того,на малосжимаемые грунты.

К малосжимаемым грунтам относятся крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем средней плотности и плотным,а также глины твердой консистенции в водонасыщенном состоянии с модулем деформации более 50000 кПа. Силы сопротивления грунтов,за исключением отрицательных (негативных) сил трения на боковой поверхности свай-стоек,в расчетах их несущей способности по грунту основания на сжимающую нагрузку не должны учитываться.

К висячим сваям следует относить сваи всех видов,опирающиеся на сжимаемые грунты и передающие нагрузку на грунты основания боковой поверхностью и нижним концом. Отрицательными (негативными) силами трения называются силы,возникающие на боковой поверхности сваи при осадке околосвайного грунта и направленные вертикально вниз. Забивные железобетонные сваи размером поперечного сечения до 0,8 м и сваи-оболочки диаметром 1 м и более следует подразделять:

1. по способу армирования –на сваи и сваи-оболочки с ненапрягаемой продольной арматурой с поперечным армированием и на предварительно напряженные со стержневой или проволочной продольной арматурой (из высокопрочной проволоки и арматурных канатов) с поперечным армированием и без него;

2. по форме поперечного сечения –на сваи квадратные,прямоугольные,таврового и двутаврового сечений,квадратные с круглой полостью,полые круглого сечения;

3. по форме продольного сечения –на призматические,цилиндрические и с наклонными боковыми гранями (пирамидальные,трапецеидальные,ромбовидные);

4. по конструктивным особенностям –на сваи цельные и составные (из отдельных секций);

5. по конструкции нижнего конца –на сваи с заостренным или плоским нижним концом,с плоским или объемным уширением (булавовидные) и на полые сваи с закрытым или открытым нижним концом или с камуфлетной пятой.

50. Особенности технологии производства свайных фундаментов

Особенности проектирования свайных фундаментов распространяются на следующие виды малоэтажных сельских зданий: дома усадебного типа, животноводческие и птицеводческие, склады сельскохозяйственных продуктов и сельскохозяйственной техники, навесы различного назначения и т.п. с расчетной нагрузкой в уровне цоколя стены зданий до 150 кН/м, а на колонну - до 400 кН.

При проектировании свайных фундаментов малоэтажных сельских зданий следует применять преимущественно сваи-колонны, короткие пирамидальные сваи с предварительно напряженной арматурой без поперечного армирования, буровые сваи длиной до 3 м с уплотненным трамбованием забоем и набивные сваи, устраиваемые в пробивных скважинах.

В фундаментах сельских зданий распорной конструкции следует применять сваи таврового и двутаврового сечений с консолями. Применение свай-колонн для малоэтажных сельских зданий, возводимых в сейсмических районах, допускается при глубине погружения свай-колонн в грунт не менее 2 м.

Уплотнение забоя скважин при устройстве буровых свай длиной до 3 м должно осуществляться путем втрамбовывания в грунт слоя щебня толщиной не менее 10 см.

В проектах свайных фундаментов малоэтажных сельских зданий на просадочных грунтах с просадкой от их собственного веса до 15 см допускается не предусматривать полной прорезки сваями просадочной толщи, если надземные конструкции зданий проектируются с применением конструктивных мероприятий, обеспечивающих возможность их нормальной эксплуатации при определенных расчетом неравномерных осадках и просадках фундаментов.

При расчете несущей способности свай) расчетные сопротивления грунта R (кПа), под нижним концом забивных свай при глубине погружения от 2 до 3 м следует принимать по табл. 20, а на боковой поверхности (кПа) - по табл. 21.

Расчетные сопротивления грунта R, кПа (тс/M2), под нижним концом набивных и буровых свай с уплотненным забоем при глубине погружения свай от 2 до 3 м следует принимать по табл. 22; при этом для плотных песчаных грунтов табличные значения следует увеличить в 1,3 раза. Расчетные сопротивления Fi кПа (тс/M2), на боковой поверхности набивных и буровых свай допускается принимать по табл. 21 с дополнительным коэффициентом условий работы, равным 0,9.

51. Способы погружения свай в грунт

При забивке свай в обезвоженные плотные песчаные и супесчаные грунты для повышения производительности забивки осуществляется подмыв. За счет подачи воды (под большим напором) под нижний конец сваи, грунт размывается, что значительно уменьшает сопротивление погружению.

Вибропогружение 

сваи наиболее эффективно при насыщенных водой песках. В этом случае вертикальные колебания, создаваемые вибратором, передаются сваей грунту, который разжижается, что приводит к резкому уменьшению сил трения по боковой поверхности и она легко погружается в грунт. После прекращения вибрирования структура грунта быстро восстанавливается и трение по боковой поверхности сваи увеличивается.