
- •Механика грунтов, основания и фундаменты Конспект лекций Северодвинск
- •Isbn 5-7723-0078-4 Севмашвтуз, 2010 Содержание
- •1. Физические свойства грунтов 7
- •2. Механические свойства грунтов 23
- •3. Определение напряжений в массиве грунта 39
- •4. Теория предельного напряженного состояния грунтов 51
- •5. Расчет осадок фундаментов 56
- •6. Изменение осадок во времени 68
- •7. Проектирование оснований и фундаментов по предельным состояниям 81
- •8. Фундаменты на естественных основаниях 96
- •9. Свайные фундаменты 114
- •Введение
- •Физические свойства грунтов
- •Состав грунтов и свойства их составных частей
- •Классификация по происхождению
- •Классификация по зерновому составу
- •Виды воды в грунте и их свойства
- •Влияние газа, содержащегося в порах грунта, на его свойства
- •Структура и текстура грунтов
- •Характеристики физического состояния грунтов
- •Определяемые характеристики грунта
- •Вычисляемые характеристики грунта
- •Состояния пылевато-глинистых грунтов
- •Состояния сыпучих грунтов по плотности сложения
- •Классификация грунтов по гост 25100-95
- •Механические свойства грунтов
- •Основные закономерности механики грунтов
- •Закон уплотнения
- •Компрессионная зависимость
- •Коэффициент относительной сжимаемости
- •Закон уплотнения и линейная деформируемость грунтов.
- •Структурная прочность грунтов.
- •Напряженное состояние грунта при компрессионных испытаниях.
- •Определение модуля деформации грунта
- •Водопроницаемость грунтов
- •Закон ламинарной фильтрации
- •О начальном градиенте в глинистых грунтах
- •Давление в водонасыщенных грунтах
- •Сопротивление грунтов сдвигу
- •Сопротивление сдвигу сыпучих грунтов
- •Сопротивление сдвигу связных грунтов
- •Сопротивление грунтов сдвигу при трехосном сжатии
- •Определение напряжений в массиве грунта
- •Применимость решений теории упругости к грунтам
- •Фазы напряженного состояния грунта
- •Основные допущения
- •Определение напряжений в массиве грунта от действия внешних нагрузок
- •Действие сосредоточенной силы на упругое полупространство (задача Буссинеска)
- •Действие нескольких сил
- •Действие равномерно распределенного давления
- •Действие равномерно распределенной полосовой нагрузки (плоская задача)
- •Напряжения от действия собственного веса грунта
- •Распределение напряжений по подошве жестких фундаментов (контактная задача)
- •Определение перемещений
- •Теория предельного напряженного состояния грунтов
- •Общие положения
- •Устойчивость грунтов в основании сооружений
- •Развитие предельного напряженного состояния в основании жестких штампов
- •Критические нагрузки на грунт основания при полосообразной нагрузке
- •Расчет осадок фундаментов
- •Осадка слоя грунта при сплошной нагрузке
- •А) расчетная схема нагруженного слоя; б) компрессионная кривая
- •Метод послойного суммирования
- •Метод эквивалентного слоя
- •Вывод основной зависимости
- •Определение осадки при слоистом основании
- •Метод линейно деформируемого слоя
- •Определение осадки
- •Определение толщины линейно деформируемого слоя
- •Изменение осадок во времени
- •Теория фильтрационной консолидации
- •Осадка слоя грунта при сплошной нагрузке
- •Степень консолидации осадки и эпюры уплотняющих давлений
- •Однородный грунт при двусторонней фильтрации
- •Реологические процессы в грунтах
- •Длительная прочность и релаксация напряжений
- •Деформации ползучести грунтов и методы их описания
- •Учет ползучести грунтов при прогнозе осадок сооружений
- •Проектирование оснований и фундаментов по предельным состояниям
- •Метод расчета конструкций по предельным состояниям
- •Сущность метода
- •Две группы предельных состояний
- •Классификация нагрузок
- •Нормативные и расчетные характеристики материалов
- •Степень ответственности зданий и сооружений
- •Коэффициент условий работы конструкции
- •Основные типы сооружений по жесткости и характер их деформаций
- •Формы деформаций и смещений сооружений
- •Предельные состояния оснований и фундаментов
- •Причины возникновения неравномерных осадок
- •Выбор типа и глубины заложения фундаментов
- •Инженерно-геологические условия площадки строительства
- •Климатические факторы
- •Особенности сооружений
- •Фундаменты на естественных основаниях
- •Определение расчетного сопротивления грунта
- •Центрально нагруженный фундамент
- •Внецентренно нагруженный фундамент
- •Проверка давления на подстилающий слой слабого грунта
- •Конструкции фундаментов
- •Типы фундаментов
- •Каменные и бетонные фундаменты
- •Железобетонные монолитные фундаменты
- •Сборные ленточные фундаменты
- •Защита помещений от подземных вод и сырости
- •Расчет фундаментов на продавливание
- •Свайные фундаменты
- •Типы свай и виды свайных фундаментов
- •Сваи, погружаемые в грунт в готовом виде
- •Сваи, изготавливаемые в грунте
- •Определение несущей способности свай
- •Расчет на прочность свай по материалу
- •Расчет на прочность свай по грунту
- •Проектирование свайных фундаментов.
- •Работа свай в кусте.
- •Центрально нагруженные фундаменты
- •Внецентренно нагруженные фундаменты.
- •Свайные фундаменты, воспринимающие горизонтальную нагрузку
- •Определение осадки свайных фундаментов
- •Возникновение отрицательного трения
- •Литература
Каменные и бетонные фундаменты
Рис. 8.65. Конструкции каменных и бетонных фундаментов
а – минимальной ширины; б – обычной ширины; в – уширенный фундамент
Каменные и бетонные фундаменты (рис. 8 .65) устраиваются монолитными и проектируются как жесткие.
Фундаменты
уширяются к подошве уступами, размеры
которых определяются углом жесткости
из условия прочности на скалывание.
Угол жесткости и отношение между шириной
и высотой
уступов назначаются по таблице [9].
Каменные фундаменты выполняются из камня марки не ниже 100 и раствора не ниже 10, бетонные – из бетона класса не ниже B7,5.
Наименьшую высоту уступа принимают из условия обеспечения перевязки швов кладки: для постелистого камня – 40 см (два ряда кладки), для рваного 60 см (три ряда), для бетона – 30 см.
Рис. 8.66. Схемы железобетонных фундаментов
а – монолитное сопряжение фундаментной плиты с колонной; б – то же, с подколонником; в – сопряжение монолитного фундамента со сборной колонной; 1 – колонна; 2 – плита; 3 – подколонник
При конструировании бетонных и каменных фундаментов на выбранной глубине заложения откладывают необходимую ширину фундамента. Далее в зависимости от материала фундамента определяют минимальную высоту уступов, затем по табл. [9] устанавливают ширину и число уступов (рис. 8 .65).
Железобетонные монолитные фундаменты
Монолитные железобетонные фундаменты проектируются из тяжелого бетона класса В15 и в20 в соответствии с требованиями СНиП 2 03.01-84. Они состоят из плитной части ступенчатой формы, передающей нагрузку на грунт и подколонника (может отсутствовать), с которым стыкуется колонна (рис. 8 .66). При монолитном сопряжении колонны с фундаментной плитой подколонник устраивается в тех случаях, когда в основании залегают грунты с достаточно большим расчетным сопротивлением, а глубина промерзания достаточно велика.
При сопряжении фундамента со сборной колонной в верхней части подколонника устраивается стакан. Его глубина должна быть не менее большей стороны колонны (расчет глубины стакана см. [ 3], [10]). При сопряжении с монолитной железобетонной колонной ее арматура соединяется сваркой и хомутами с выпусками арматуры подколонника (обычно длиной 30 – 40 диаметров) Стык замоноличивается в опалубке.
С металлическими колоннами фундамент соединяется с помощью анкерных болтов, которые заделываются в подколонник и крепятся к траверсе или к закладному устройству колонны (рис. 8 .67). Глубина заделки и диаметр болтов назначаются такими, чтобы исключить возможность разрыва подколонника растягивающими усилиями и сдвига колонны горизонтальными силами [10].
Рис. 8.67. Конструкция стыка фундамента с металлической колонной
1 – закладная деталь в колонне; 2 – анкер с отгибом (H=25d)
Основные размеры фундамента назначают кратными 300 мм. Верхний обрез фундамента должен быть на 150 мм ниже спланированной отметки, что позволяет засыпать котлован без монтажа колонн. Соотношение сторон прямоугольного фундамента принимается равным в пределах:
.
Размеры подколонника назначаются конструктивно [10]. Высота плитной части фундамента и высота ступеней назначаются конструктивно кратными 150 мм. Плита может иметь до трех ступеней, размеры которых указаны в [10]. Высота плитной части фундамента проверяется на продавливание.