5: Определяющие факторы при проектировании ОиФ.

Качественный уровень надежности грунтовых ОиФ сооружений определяется качеством исходных данных, используемых в процессе проектирования.

Проектирование ОиФ сооружений, в том числе и их расчет, во многом отличаются от проектирования строительных конструкций (кирпичных, железобетонных и других). Эти отличия обусловлены рядом факторов. Первое отли­чие вытекает из самого понятия — основание сооружения как массив. Грунты, слагаю­щие основание сооружения, залегают чаще всего в виде 2≑5 и более слоев (ИГЭ), неод­нородных по сложению (по глубине и в плане) и свойствам. Второе — на поведение основания сильно влияют нагрузки и воздействия (температура воздуха, атмосферные осадки и другие природно-климатические и техногенные воздействия). Третье — де­формации основания часто продолжаются значительное время, а механические свойс­тва изменяются (ухудшаются или улучшаются) в процессе уплотнения.

ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ФАКТОРЫ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ О и Ф:

1. Рельеф, инженерно-геологические и гидрогеологические усло­вия (ИГУ) (геотехнические условия): а) геоморфология; 6) оцен­ка однородности основания (категория сложности); в) инже­нерно-геологические элементы (ИГЭ); г) подземные воды; д) физико-механические характеристики грунтов (расчетные)

2. Архитектурно-конструктивные и технологические особеннос­ти сооружения (АКСС): а) уровень ответственности (I, II, III); б) влияние жесткости и чувствительности надземных конс­трукций на основания и фундаменты; в) наличие подвала, заглубленных помещений и др.; г) тепловой режим в здании и подвале

3. Нагрузки и воздействия (Н и В): а) постоянные; б) временные; в) особые; г) промерзание (морозоопасность) и др.

4. Местные условия (МУ): а) климатические условия (суровость климата, выпадение осадков и др.); б) наличие соответствую­щих материалов и механизмов; в) наличие рядом соседних (близко расположенных) коммуникаций, зданий, охранных зон и др.; г) местный опыт строительства

5, 6 Экологические требования (ЭТ), технико-экономические пока­затели (ТЭП)

7: Вариантность решения. Рекомендации для выбора о и ф.

Наиболее ответственным и трудным этапом проектирования оснований и фундаментов является начальный выбор типа основания и глубины заложения фун­дамента (d).

Выбор основания (несущего слоя) производится в зависимости от ИГУ площадки строительства, конструктивных особенностей проектируемого сооружения, возмож­ностей местных строительных организаций и др. Грунты основания должны обеспе­чить надежную работу сооружений при минимальных объемах строительных работ по устройству фундаментов и сроках их выполнения, а также требований экологии.

В качестве несущего слоя могут приниматься любые грунты, кроме торфов, сапропелей, илов, рыхлых песчаных, текучепластичных пылевато-глинистых, насыпных и им подобных грунтов (слабых).

При выборе оснований сооружений необходимо учитывать в отдельных случаях выполнение специальных работ, связанных с инженерной подготовкой площадки стро­ительства: планировочные работы, уплотнение грунтов, водопонижение или водоот­лив, противопучинные, противооползневые мероприятия и т. п.

Выбирая основание и конструкцию фундамента сооружения, возводимого вблизи существующего, следует учитывать тип и состояние конструкции фундамента су­ществующего здания, требования к действующему технологическому оборудованию на возможные динамические воздействия при производстве работ, стесненность пло­щадки, возможности строительной организации и другие факторы.

При выборе вариантов рекомендуется:

1. Изучить местный опыт проектирования и строительства;

2. Составить эскизы по возможности всех реальных вариантов оснований и фун­даментов (типичного фундамента);

3. Отбросить наиболее неприемлемые из них;

4. Сделать предварительный расчет оставленных технически целесообразных ва­риантов (Т);

5. Произвести сравнение технически целесообразных вариантов по приведенным затратам (ТЭП).

При выборе технически возможных вариантов оснований и фундаментов следует учитывать принципы работы и идти от более простых к более сложным: на естественном основании в открытых котлованах, свайные, искусственные основания, фундаменты глубокого заложения.

Осадки могут быть определены только конечные и лишь при грунтах с Е<15МПа.

При выборе несущего слоя основания всегда стараются иметь этот слой достаточной мощности (1,5—2,0 м). Желательно во избежание неравномерностей осадки (AS) иметь основание и несущий слой под всем сооружением однородными.

После выбора несущего слоя предусматривают врезку фундаментов в несущий слой на 0,2..,0,5 м.

Для составления вариантов фундаментов и оснований рекомендуется вначале уста­новить, какие грунты будут относиться к «слабым», а какие — к «хорошим».

Принятая конструкция фун-та соор. должна характеризоваться минимальными величинами приведенных затрат, материалоемкости, трудоемкости, энергоемкости, соблюдением требований экологии и безопасности работ.

ПРИНЦИПЫ, УЧИТЫВАЕМЫЕ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ И ПРИНЯТИИ ТИПА ФУН-ТА:

1. Стремление к минимизации веса и расхода материалов на единицу несущей способности;

2. Непрерывное повышение прочностных свойств конструкционных материалов и грунтов в основании фун-ов;

3. Стремление максимально использовать совместную работу системы «О+Ф+С»;

4. Повышение технологичности фун-ов;

5. Вовлечение максимального объема грунта основания в работу;

6. Конструкции, позволяющие получить более равномерное напряженное состояние массива грунта и снизить концентрацию напряжения, изгибающие моменты и растягивающие усилия;

7. Возможность работы на различное сочетание нагрузок;

8. Возможность регулирования осадок в процессе эксплуатации.

8. Меры и пути обеспечения качества и надежности оснований и фундаментов.

Инженерно-геологические условия (ИГУ): проведение тщательных и всесторонних изысканий на площадке; тщательный анализ и обра­ботка получен­ной информа­ции.

Силовые воздействия: тщатель­ный анализ силовых воздействий (особенно при при­мыкании сооружений к существую­щим).

Природно-климатические воздействия: анализ влияния воды; анализ температур­ного режима (промерза­ния — от­таивания, пучения).

Система фундирования: выбор фунда­ментов, обес­печивающих максимальную стабильность или улучшение деформативных и прочностных характеристик грунтов осно­ваний.

Экспертиза проектов: проектных решений; расчетных схем; методов рас­чета.

Качество производства работ: применяемых материалов и изделий; технологий нулевого цикла; консервации объектов.

Контроль: за приемкой (особенно скрытых работ); за проект­ным режимом эксплуатации.

Выполнение ремонта: обеспечение своевременного ремонта; устранение отрицательных воздействий.

Оценка надежности ведется для каждого предельного состояния (1 ГПС и 2 ГПС). Различают 5 видов частных коэффициентов надежности (установленный нормами расчета коэффициент, учитывающий возможность отклонения нагрузки (коэффициент надежности по нагрузке) или прочности материала (коэффициент надежности по материалу) от нормативных их значений):

1. γ_n — надежности по ответственности (на­значению) сооруже­ния γ_п=0,8 - 1,20 (СНиП 2.01.07-85*, СНиП 2.02.01 -83*), на него умножаются все нагрузки. Учитывает: Экономическое, социальное и экологическое значение; размеры последствий отказов; сроки службы сооружения.

2. γ_f - по нагрузке (СНиП 2.01.07-85*) за­висит от вида и ха­рактера нагрузки: Постоянные (соб­ственный вес) — 0,9...1.3; Временные (под­вижные) — 1,1...1,6; Ветер —1,2...1,3; Снег — с учетом изменений к СНиП 2.01.07-85. Учитывает: Естественную из­менчивость нагрузки; Возможные отклонения от норм, условий; Не зависит от ма­териала сооружения.

3. Ψ - сочетание нагрузок (ψ≤1) не зависит от мате­риала сооружений (СНиП 2.О1.07-85*) основное сочетание (ОС=П+В) особое сочетание (с учетом внезапных). Учитывает: Малую вероят­ность одновремен­ного появления на­ибольших значений различных нагрузок (рассматриваются только вместе с правилом сочета­ния нагрузок).

4. γ_q - по грунту (материалу) не зави­сит от нагрузки, но зависит от группы предельных состоя­ний (ГПС) и вида характеристики: 1 ГПС γ_q > l, 2 ГПС γ_q=l. Учитывает: Неизбежную из­менчивость и раз­брос свойств; Отклонение от нормативных значений (Хn); Неточности харак­теристик.

5. γ_с - условия работы (СНиП 2.02.01-83*) Вводится к R грунта (γ_с=0,85...1,0). Для песков крупных, средних, мелких — 1,0; песков пылеватых и глинистых грунтов в стабилизированном состоянии — 0,9; то же в нестабилизир. — 0,85. Учитывает: Неточности расчет­ной модели (упроще­ния); Повышенную веро­ятность отказа боль­ших систем; Влияние способа изготовления откло­нения размеров.