- •Памяти профессора игоря александровича кудрявцева
- •И фундаменты
- •Вопросы для самопроверки
- •На естественном основании
- •1.1 Классификация фундаментов
- •1.2 Проектирование фундаментов мелкого заложения
- •1.2.1 Выбор опорного пласта
- •1.2.2 Глубина заложения фундамента
- •1.2.3 Расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента
- •1.2.4 Определение основных размеров фундаментов
- •1.2.5 Расчет осадок основания
- •1.2.6 Определение крена фундаментов
- •1.2.7 Предельные деформации основания
- •1.2.8 Мероприятия по уменьшению деформаций основания
- •1.3 Проектирование фундаментов глубокого заложения
- •Вопросы для самопроверки
- •2Проектирование фундаментов на свайном основании
- •2.2 Выбор несущего слоя и определение размеров свай
- •2.3 Определение несущей способности сваи
- •2.5 Конструирование ростверка
- •2.6 Проверка усилий, передаваемых на сваю
- •2.7 Расчет осадок свайного фундамента
- •2.9 Вопросы расчета свайных фундаментов
- •2.10 Подбор молота для погружения свай
- •2.11 Погружение свай вдавливанием
- •2.12 Погружение свай забивкой
- •2.13 Способы контроля состояния
- •2.14 Особенности определения несущей способности
- •3Проектирование искусственно улучшенных оснований
- •3.1 Виды искусственно улучшенных оснований
- •3.2 Проектирование и устройство грунтовых подушек
- •3.3 Поверхностное уплотнение грунтов
- •3.4 Глубинное уплотнение грунтов
- •3.5 Закрепление грунтов
- •3.6 Армирование грунта
- •Вопросы для самопроверки
- •4Проектирование подземных сооружений
- •4.1 Разновидности подземных сооружений
- •4.2 Способы строительства подземных сооружений
- •4.3 Нагрузки на подземные сооружения
- •4.4 Защита подземных и заглубленных сооружений
- •4.5 Обеспечение устойчивости стен котлованов
- •4.6 Примеры расчета конструкций
- •4.6.1 Расчет стен протяженных сооружений
- •4.6.2 Армированная подпорная стена
- •Вопросы для самопроверки
3.6 Армирование грунта
Часто строительные площадки располагаются на так называемых «бросовых» землях: оврагах, заболоченных и оползневых участках, склонах, пойменных территориях, сильно пересеченной местности и т.д. В этих условиях возводятся промышленные и гражданские здания и сооружения, мосты, дороги, набережные, подземные и надземные хранилища и др. При этом на основание могут передаваться значительные статические и динамические нагрузки.
Рассматриваемые территории отличаются наличием слабых водонасыщенных грунтов, погребенных почв, значительной пространственной изменчивостью их физико-механических характеристик, развитием реологических процессов и агрессивностью по отношению к строительным материалам.
Использование подобных территорий в качестве строительных площадок возможно с применением их армирования.
Армирование грунта заключается во введении в грунт специальных армирующих элементов. Армированный грунт – композитный материал, у которого армирующий элемент обладает значительной по сравнению с другим компонентом жесткостью и прочностью. К материалу арматуры предъявляются требования коррозионной стойкости и низкой стоимости, прочности и сопротивления ползучести, долговечности и легкости укладки, высокой шероховатости для обеспечения зацепления с грунтом.
Этим требованиям отвечают: оцинкованная сталь, стекловолокно, пластик, полимерные волокна, геотекстиль, алюминиевые сплавы, резина и др. Армирующие элементы укладываются в виде отдельных полос, стержней, сеток, волокон, пространственных систем (геоячеек). Для армирования могут быть использованы грунтовые сваи, бетонные и железобетонные конструкции. В качестве засыпок применяют как связные, так и несвязные грунты. К ним предъявляют требования по показателю неоднородности, влажности, составу, значению водородного показателя, максимального содержания Cl, SO3, электрическому сопротивлению и др. Отмечено также, что с увеличением плотности основания возрастают: плотность контакта грунта с арматурой, прочностные и деформационные характеристики армированного грунта. Требования норм различных стран значительно отличаются.
Преимуществами армогрунтовых сооружений являются: экономичность, простота, быстрота возведения, достаточная долговечность, возможность строительства разнообразных сооружений, рациональное использование территорий и др. Этим методом может быть решен широкий круг инженерно-строительных задач.
Армирование грунта применяется при возведении насыпей, подпорных стен, плотин, дамб, дорог, устоев мостов и т.п. При возведении насыпей возрастает устойчивость их откосов, при возведении подпорных стенок армирование грунта обратной засыпки существенно снижает активное давление грунта на стенку, вследствие чего уменьшаются усилия в конструкции стенки и увеличивается ее устойчивость. Арматура в этом случае играет роль анкерующих элементов и должна заводиться за пределы поверхности скольжения. Использование арматуры для оснований зданий и сооружений находится в стадии научных разработок. Показано, что данным методом можно существенно повысить прочностные и деформационные характеристики основания, сократить расход материалов на устройство фундаментов. Некоторые примеры применения армирования грунтов показаны на рисунке 3.8.
Рисунок 3.8 – Армирование грунта: а – в искусственном основании фундамента; б – при устройстве насыпи; в – при возведении обратных засыпок: 1 – фундамент; 2 – армирующие элементы; 3 – песчаная подушка; 4 – насыпь; 5 – подпорная стенка; 6 – призма обрушения; 7 – поверхность скольжения
Расчетное сопротивление армированного основания может быть определено по формуле
,
где ks – коэффициент увеличения расчетного сопротивления за счет армирования;
;
Fus и Fu – разрушающие нагрузки на армированное и неармированное основание.
Модуль деформации армированного основания
,
где Е – модуль деформации неармированного основания; kE – коэффициент повышения модуля деформации за счет армирования;
.
Исследования показывают, что в результате армирования возможно повысить расчетное сопротивление в 1,5–2,5 раза. При этом модуль деформации армированного основания вырастает в 2,5–4,5 раза.