Тема 1.5 Основи будівель та споруд

Мета: Вивчити та ознайомитись з видами основ та споруд

ПЛАН

1. Класифікація ґрунтів та їх характеристики.

2. Основи будівель і споруд.

Питання 1. Класифікація ґрунтів та їх характеристики.

Ґрунти – це гірські породи, техногенні утворення, що являють собою

багатокомпонентну і різноманітну геологічну систему та є об’єктом інженерно – господарської діяльності людини.

Ґрунти можуть служити: матеріалом основ будівель та споруд;

середовищем для розміщення в них споруд (труб, тунелів, підземних споруд тощо); матеріалом для споруд (насипи, земляні греблі, сировина для виготовлення будівельних матеріалів). Ґрунти складаються: з твердих мінеральних частинок; води в різних видах і станах, у тому числі у вигляді льоду; газів або повітря. Води і гази знаходяться в порах між мінеральними частинками ґрунтів.

Чинний в Україні державний стандарт [ДСТУ Б. В. 2.1-2-96. Ґрунти.

Класифікація] при класифікації ґрунтів включає таксономічні одиниці, що виділяються за групами ознак: клас – за загальним характером структурних зв’язків; група – за характером структурних зв’язків з урахуванням їх міцності; підгрупа – за походженням та умовами утворення; тип – за речовинами (хіміко – мінеральним) складом компонентів; вид – за найменуванням ґрунтів з урахуванням розмірів часток та показників властивостей; різновиди – за кількісними показниками речовинного складу, властивостями та структурою ґрунтів.

Таким чином, ґрунти поділяють на чотири класи: 1 – природні скельні;

ІІ – природні дисперсні; ІІІ – природні мерзлі; ІV – техногенні (скельні, природні та мерзлі).

Ґрунти скельні – це ґрунти, що складаються з кристалічних (одного чи

декількох) мінералів, які мають жорсткі структурні зв’язки кристалізаційного типу. В класі природних скельних ґрунтів виділяють різновиди за межею міцності на одноосний стиск у водонасиченому стані: щільністю скелета ґрунту; коефіцієнтом вивітрюваності; ступенем розм’якання, розчинності, водопроникності, засоленості; структурою та текстурою; температурою. За характером структурних зв’язків з урахуванням їх міцності скельні ґрунти поділяють на дві групи: скельні та напівскельні.

Ґрунти напівскельні – це ґрунти, що складаються з одного чи декількох

мінералів, які мають жорсткі структурні зв’язки цементаційного типу. Умовна межа між скельними та напівскельними ґрунтами приймається за міцністю на одноосьовий стиск.

За проходженням та умовами утворення скельні ґрунти поділяють на:

магнетичні, інтрузивні, ефузивні, метаморфічні та осадові; напівскельні – на ефузивні та осадові. За речовинним складом скельні ґрунти поділяють на: силікатні, карбонатні та залізисті; напівскельні – на силікатні, кремністі, карбонатні, сульфатні та галоїдні. За найменуванням скельні ґрунти поділяють на: перидотити, дуніти, піроксени, габро, норіти, анортозити, діабази, діабазові профірити, долетіти, діорити, сієніти, порфірити, ортоклазові порфіри, граніти, гранодіорити, кварцові і т.д.; напівскельні – на вулканогенно – уламкові ґрунти, аргіліти, алевроліти, пісколовки, опоки, трапели, діатоміти, крейди, мергелі, вапняки, гіпси, і т.д.

Ґрунти дисперсні – це ґрунти з водно колоїдними та механічними

структурними зв’язками, що складаються з окремих мінеральних часток (зернин) різного розміру, слабопов’язаних один з одним; утворюються в результаті вивірювання скельних ґрунтів з подальшим транспортуванням продуктів вивірювання водним чи золовим шляхом та їх відкладання.

За характером структурних зв’язків дисперсні ґрунти поділяють на дві групи: зв’язані та незв’язані. За походженням та умовами утворення – це підгрупа осадових ґрунтів. За речовинним складом компонентів і найменуванням дисперсні ґрунти класифікують за типом і видами. Зв’язні поділяють на: мінеральні – це глинясті ґрунти; органо-мінеральні – це мули, сапропелі та за торфовані ґрунти; органічні – це торфи тощо. Незв’язні поділяють на: мінеральні – це піски і великоуламкові.

Природні мерзлі ґрунти – це ґрунти з кріогенними структурними зв’язками, які за характером структурних зв’язків поділяють на скельні, напівскельні, зв’язні та льодяні. За походженням, умовами утворення та речовинним складом, скельні, напівскельні та зв’язні класифікують так само, як не мерзлі, а льодяні поділяють – на конструкційні (внутрішньо - ґрунтові), поховальні та печерно – жильні, за найменуванням – це льоди сегрегаційні, ін’єкційні, льодовикові, налідні, річні, озерні, морські, донні, інфільтраційні (сніжні), жильні, повторно – жильні та печерні.

Техногенні ґрунти (скельні, дисперсні та мерзлі) – це ґрунти з різними структурними зв’язками, утвореними в результаті діяльності людини, які класифікують за всіма вище перерахованими ознаками з урахуванням специфічних особливостей і властивостей. За походженням та умовами утворення – це ґрунти, змінені фізичним (тепловим) або фізико – хімічним впливами, насипні, намивні або наморожені.

У класі техногенних ґрунтів розрізняють:

- антропогенні утворення – тверді відходи виробництва та

господарської діяльності людини в результаті якої відбулась корінна зміна складу, структури і текстури природної мінеральної або органічної сировини;

- природні переміщення утворення – природні ґрунти, переміщені з

місць їх природного залягання, які пройшли часткову виробничу переробку в процесі їх переміщення (намивні ґрунти);

- побутові відходи – тверді відходи, утворені в результаті діяльності

людини;

- промислові відходи – тверді відходи виробництва, отримані в

результаті хімічних і термічних перетворень матеріалів природного походження.

До найбільш слабких і небезпечних ґрунтів цього класу належать

ґрунти класів дисперсних і мерзлих, групи нев’язних, підгрупи антропогенних утворень, насипних і намивних, до яких за найменуванням належать: побутові відходи; промислові відходи – будівельні, шлаки, шмали, золи, золошлаки тощо; штучні льоди.

Питання 2. Основи будівель і споруд.

Довговічність всіх будівель залежить від надійності основи та фундаменту.

Основою називається масив ґрунту розташований під фундаментом та приймаючий навантаження від будівлі. Ґрунтові основи поділяються на природні та неприродно покращенні.

Природною основою називається ґрунт, який знаходиться під фундаментом та здатний в своєму природному становищі приймати навантаження від побудованої будівлі.

Основні вимоги до основ будівель та споруд – це загальна стійкість масиву ґрунту від впливів природних і техногенних факторів і навантажень, які передаються фундаментами будівель та споруд на ґрунтові основи.

Навантаження, яке передається

Р фундаментом, викликає в ґрунті основи

напруження та деформує його. На

малюнку 2 показане приблизна форма

2в 2в напруженого стану ґрунту. Як видно з

малюнка, глибина та ширина

в напруженої зони значно

перебільшують ширину

фундаменту.

2в Чим більше заглиблення нижче

підошви фундаменту область

3в поширення напруги

4в збільшується до визначеного

значення, а їх абсолютна

величина знижується та з часом

5в область поширення напруги

зменшується. На глибині більш

6в ніж 6в ґрунт практично не

Малюнок 2 – Напружений стан ґрунту відчуває напруженого стану.

Ґрунти , які використовують в якості природних основ, повинні мати необхідну міцність, невелике і рівномірне стискання (деформативність), гарно опиратися дії ґрунтових вод, не піддаватися дії спухання при замерзанні, мати достатню міцність слою, володіти нерухомістю та дозволяти тільки рівномірну усадку. Будівлі.

Несуча здатність ґрунтових основ – це загальне максимальне навантаження від фундаменту, яке можуть витримати ґрунтові основи без руйнування та надмірного ущільнення. Величина несучої здатності основ, поділена на площу фундаменту, визначає граничний опір основ.

При втраті основами несучої здатності у будівель та споруд, які передають основам домінуюче зсувне навантаження, відбувається зсув, пов’язаний з різними прогресуючими переміщеннями із захватом частини масиву ґрунту основ або безпосередньо по підошві фундаменту. У будівель та споруд, які спираються на фундаменти мілкого закладання і передають основам домінуюче вертикальне навантаження, відбувається випирання ґрунту основ із – під фундаменту і пов’язане з цим різке, прогресуюче наростання вертикальних переміщень. У будівель та споруд з фундаментами глибокого закладання зростання осадок відбувається одночасно із збільшенням навантажень.

Несуча здатність ґрунтових основ залежить: від опору ґрунту зсуву, розмірів і форми фундаментів; глибини закладання фундаментів; характеру навантажень; ексцентриситету і значення її горизонтальної складової від дії конструкцій будівель та споруд; жорсткості фундаменту, що впливає на характер розподілу напруг і деформацій у ґрунтових основах.

Питання для контролю знань:

1. Що Ви можете сказати про ґрунти, які вони бувають?

2. Дайте визначення скельних ґрунтів, які вони бувають?

3. Що Ви можете сказати про напівскельні ґрунти, які вони бувають?

4. Дайте визначення дисперсних ґрунтів, які вони бувають?

5. Що Ви можете сказати про природні мерзлі ґрунти, які вони бувають?

6. Дайте визначення техногенним ґрунтам, які вони бувають?

7. Що Ви можете сказати про основи, які вони бувають?

8. Наведіть основні вимоги до основ?

9. Опішить приблизну форму напруженості ґрунту.

10. Що Ви можете сказати про несучу здатність ґрунтових основ?