Искусственные основания. Классификация. Методы устройства.

⇐ ПредыдущаяСтр 12 из 29Следующая ⇒

К конструктивным методам улучшения работы грунтов оснований относятся устройство грунтовых подушек, применение шпунтового ограждения, создание боковых пригрузок, армирование грунта.

Для уплотнения грунтов применяют следующие методы: поверхностное уплотнение, глубинное виброуплотнение, камуф-летные взрывы, устройство грунтовых (из местного грунта) и песчаных свай, уплотнение либо статической нагрузкой с применением вертикальных дрен, либо водопонижением, в т. ч. с использованием электроосмоса.

К методам устройства искусственно улучшенных оснований с уплотнением грунта относят также сооружение фундаментов в вытрамбованных котлованах.

Выбор метода улучшения работы и свойств грунтов в основании в значительной степени зависит от характера напластования и свойств грунтов, интенсивности передаваемых нагрузок, особенностей сооружения и возможностей строительной организации. Устройство грунтовых подушек. При действии на грунт внешней местной равномерно распределенной нагрузки наибольшие нормальные напряжения возникают в нем непосредственно под местом ее приложения. С глубиной и в стороны от площади загружения напряжения быстро уменьшаются вследствие рассеяния в окружающем грунте. Зоны сдвигов возникают под краями фундаментов и затем развиваются в глубину и частично в стороны. Если в пределах области возможных значительных уплотнений и зон сдвигов заменить слабый грунт на малосжимаемый с относительно высоким сопротивлением сдвигу, можно существенно улучшить работу грунтов в основании. Примером такого решения является устройство под фундаментами подушек (рис.) песчаных или из иного материала (гравия, щебня, шлака, отходов различных производств), К материалу, применяемому для подушек, предъявляются следующие требования: удобоукладываемость с заданной плотностью, малая сжимаемость, относительно высокое сопротивление сдвигу, устойчивость его скелета при движении грунтовых вод.

Песок в подушке должен быть уплотнен, так как, если он будет находиться в рыхлом или близком к рыхлому состоянию, возможна его осадка в результате динамических воздействий, а также замачивания. По этой причине не допускается укладка в подушку мерзлого песка, не поддающегося уплотнению. При большой стоимости пески для устройства подушек иногда используют местные грунты, поддающиеся уплотнению. Выше уровня подземных вод можно применять супеси, суглинки и даже глины. В

подушку эти грунты укладывают при оптимальной влажности с тщательным контролем за однородностью их состава и степенью их уплотнения.

Поверхностное уплотнение грунтов. Производя удары трамбовкой по дну котлована, можно уплотнить грунты некоторых видов и тем самым существенно улучшить их качество. К таким грунтам относятся ненасыщенные водой пылевато-глинистые грунты (с коэффициентом водонасыщенности S_r - по СНиПу со степенью влажности - менее 0, 7} и независимо от степени насыщения водой крупнообломочные и песчаные грунты. Толщина слоя уплотняемого грунта зависит от интенсивности воздействия применяемой трамбовки или катка и свойств грунта. Грунты уплотняются до плотности сложения, при которой они обладают деформативностью не выше заданной и требуемой прочностью. Уплотнение грунта достигается многократной проходкой катков (обычно 6.., 8 раз) или ударами трамбовки до 8 раз по одному месту.

Глубинное уплотнение грунтов динамическими воздействиями. Для уплотнения насыщенных водой песчаных грунтов применяют глубинное вибрирование. Виброуплотнение песков можно производить двумя способами: погружением вибратора (вибробулавы) в песок аналогично погружению вибробулавы в бетонную смесь или погружением в грунт стержня с прикрепленным к его голове вибропогружателем. В этом и другом случае колебательные движения передаются песку, который сначала частично или полностью разжижается, а затем постепенно уплотняется.

Вибробулавы обычно используют для уплотнения слоя песка толщиной от 1 до 10 м. В целях ускорения работ на специальной раме укрепляют куст вибраторов, погружая и извлекая его из грунта с помощью крапа. При необходимости уплотнения слоя песка толщиной 5...20 м можно применять вибропогружатель, который крепится к трубчатому стержню

Взрывами уплотняют толщи просадочных лёссовых грунтов. Для этого грунты предварительно замачивают через фильтрующие или совмещенные скважины. Затем в скважины устанавливают заряды в трубках и производят ряд взрывов, следующих один за другим через несколько секунд. Уплотненный таким образом лёссовый грунт теряет просадочные свойства и может быть использован в качестве естественного основания сооружении.

Уплотнение грунта статической нагрузкой. Рассмотренными выше способами невозможно эффективно уплотнить слабые, насыщенные водой пылевато-глинистые грунты (илы, очень пористые глины и суглинки, находящиеся в текучем и текучепластичном состоянии) и торфы, так как они обладают малой водопроницаемостью, а их уплотнение связано с выдавливанием поды из пор грунта. Для уплотнения таких грунтов используют статическую нагрузку в виде насыпи. При этом для ускорения процесса уплотнения устраивают дрены (рис.а). Давление по подошве насыпи должно быть больше давления от проектируемого сооружения в пределах площади застройки. Обычно насыпь отсыпают послойно, так как выполнение се сразу на необходимую высоту может привести к потере устойчивости слабых грунтов в ее основании.

Вертикальные дрены делают песчаными, из специального пористого картона или из пластмассовой ленты в бумажном кожухе (рис.6). Песчаные дрены изготовляют аналогично песчаным сваям, но располагают значительно реже - обычно через 2...4 м. Картонные и пластмассовые дрены обычно вдавливают в грунт.

Уплотнение грунта водопонижением. Слабые пылевато-глинистые грунты, которые способны отдавать воду из пор (илы, ленточные глины, заторфованные супеси и др.), можно уплотнить, понижая уровень подземных вод, например, путем откачки воды из скважин-фильтров. Понижение уровня подземных вод приводит к снятию выталкивающего давления воды, что вызывает в скелете грунта значительное повышение напряжений, действие которых на грунт будет аналогичным действию внешней нагрузки. Отжимаемая в процессе уплотнения вода откачивается из скважин-фильтров.

Слабо фильтрующие пылевато-глинистые грунты во многих случаях не отдают воду. Тогда для их уплотнения прибегают к использованию электроосмоса. Для этого в грунт погружают электроды и пропускают через них постоянный электрический ток. По мере прохождения тока поровая вода концентрируется у катода. Катод делается в виде иглофильтра (рис). Из группы иглофильтров вода откачивается вихревыми насосами. Таким образом, пылевато-глинистый грунт уплотняется как вследствие понижения уровня подземных вод и увеличения напряжений в скелете грунта, так и благодаря уменьшению влажности грунта в результате движения поровой воды к катодам. При использовании электроосмоса грунт уплотняется достаточно быстро и только в пределах необходимой площади. Кроме того, увеличивается прочность этого грунта, т. е. он закрепляется, при этом улучшаются его строительные качества.

42. Основы расчета двухслойных оснований (метод эквивалентного слоя).

Осадку методом эквивалентного слоя определяют из выражения: s = h_э x a_o x p_g (1), где h_э – мощность эквивалентного слоя, которую вычисляют по формуле: h_э = Aw b (2), где Aw – коэффициент эквивалентного слоя, а_о – коэффициент относительной сжимаемости, p_g – дополнительное давление по подошве фундамента.

Осадку слоистого основания методом эквивалентного слоя определяют приближенно. В расчетной схеме высоту сжимаемой толщи принимают Н=2h_э, а распределение дополнительных давлений – по закону треугольника. Коэффициент относительной сжимаемости в пределах эквивалентного слоя определяются осредненно по формуле: (3), где h_i – мощность каждого слоя в пределах сжимаемой толщи; a_о_i – коэффициент относительной сжимаемости соответствующего слоя; z_i – расстояние от точки, соответствующей глубине Н, до середины рассматриваемого слоя.

Метод эквивалентного слоя дает возможность прогнозировать затухание осадки во времени на основе теории фильтрационной консолидации. Осадку, происходящую за время t, находят по формуле: s_t = u s_k, где s_k – конечная осадка, определяемая по формуле (1); u – степень уплотнения (часть полной осадки за время t значение табличное).

Расчет затухания осадки во времени удобно вести в табличной форме в следующем порядке: сначала задаются различными значениям и и по этим значениям определяют соответствующие значения К_t, затем находят время t, за которое происходит данная осадка s_t , где h – путь фильтрации воды; с_v – коэффициент консолидации определяемый по формуле: , где а₀ – коэффициент относительной сжимаемости, для слоистых оснований определяемый по формуле (3); v_w – удельный вес воды.

Коэффициент фильтрации грунта k_ф дляслоистых оснований находят по формуле , где h_i = мощность отдельных слоев грунта в пределах сжимаемой толщи; k_i – коэффициент фильтрации I – го слоя.

При вычислении затухания осадки во времени возможны различные расчетные схемы.

Н Н Н

По завершению расчетов основания по второй группе предельных состояний выполняют расчет самого фундамента по 1 и 2 группам предельных состояний.

43.Укрепление грунтов. Физические и химические свойства материалов, применяемых для укрепления грунтов.

Из методов закрепления грунтов широко известны следующие: цементация, химические, электрохимические способы, смолизация, термический метод, битумизация и глинизация. После закрепления грунты иногда превращаются в сравнительно прочную полускальную породу.

В процессе закрепления грунтов между твердыми частицами устанавливаются прочные, обусловленные вяжущим веществом, связи, которые в значительной степени увеличивают прочность грунта и уменьшают его сжимаемость. В отдельных случаях грунт превращается в полускальную породу.

Закреплению поддаются грунты, относительно хорошо фильтрующие воду или газопроницаемые, так как этот процесс свзан с внедрением в их поры растворов или газов. Закрепленные грунты в некоторых случаях можно рассматривать как фундаменты, которые сделаны без отрывки котлована. Хотя такое устройство фундаментов имеет определенные преимущества, однако применяется оно сравнительно редко вследствие высокой стоимости закрепления грунтов. Закрепление грунтов применяют главным образом в тех случаях, когда устройство фундаментов невозможно или связано с затратами значительных средств (например, при усилении основания под существующим фундаментом), либо для уменьшения фильтрации воды около мест ее проникания в подземные помещения.

Цементацию (нагнетание цементационного раствора под большим давлением) производят для закрепления грунтов, обладающих большой водопроницаемостью (трещиноватой скальной породы, гальки, гравия, гравелистого и крупного песка). Закрепление грунтов цементационным раствором в основном применяют для уменьшения их водопроницаемости, а в некоторых случаях - для увеличения прочности. Наиболее часто для цементации грунтов используют смесь цемента с водой, иногда в раствор добавляют тонкий песок. Чем мельче поры и тоньше трещины в грунте, тем более жидкий раствор применяют для его закрепления. Обычно на 1 часть цемента берут 10...50 частей (по массе) воды.

Цементацию применяют также для уменьшения водопроницаемости и повышения прочности материала самого фундамента. С этой целью в бетонной или иной кладке фундамента делают шпуры, в которые заделывают трубки. Затем через эти трубки подают цементационный раствор под большим давлением. Раствор проникает в поры бетона, в связи с чем его прочность повышается, а водопроницаемость резко снижается.

Силикатизация. Химические растворы (силикаты натрия) легко проникают в поры песков и других грунтов, относительно хорошо фильтрующих воду. В настоящее время в строительной практике применяют два метода силикатизации грунтов - двухрастворный и однорастворный.

Двухрастворный метод силикатизации используют для закрепления песков крупных и средней крупности, обладающих коэффициентом фильтрации от 80 до 2 м/сут. При закреплении по этому методу в грунт последовательно нагнетают, например, растворы силиката натрия и хлористого кальция. В результате взаимодействия этих растворов выделяется гель кремниевой кислоты, являющийся вяжущим веществом.

При двухрастворном методе в песок забивкой или вибрированием погружают инъектор (рис.1), через который в грунт нагнетают раствор силиката натрия. При толщине массива закрепляемого грунта более 1 м инъектор после подачи раствора в верхний слой погружают еще на 1м и вновь нагнетают через него в грунт раствор силиката натрия. Такие операции повторяют до тех пор, пока низ инъектора не достигнет глубины, до которой необходимо закрепить грунт. Затем через этот же инъектор в грунт подают раствор хлористого кальция, поднимая инъектор по мере нагнетания раствора каждый раз на 1 м. У результате таких операций закрепляется столб грунта радиусом 30...100 см. Грунт в пределах необходимого объема (рис.2) закрепляют, размещая инъекторы в шахматном порядке. Закрепленный грунт похож на песчаник и обладает кубиковой прочностью 1, 5...3, 5 МПа.

Слабо фильтрующие грунты с коэффициентом фильтрации 5...0, 3 м/сут (пески мелкие и пылеватые) и лёссовые грунты закрепляют однорастворным методом силикатизации. При закреплении песков в инъектор нагнетают сложный раствор, состоящий, например, из силиката натрия и фосфорной кислоты. Эти вещества медленно вступают в реакцию, поэтому до ее начала раствор можно инъецировать в грунт. Через 28 суток кубиковая прочность песка, закрепленного однорастворным методом силикатизации, достигает 0, 4...0, 5 МПа.

Лёссовые просадочные грунты с коэффициентом фильтрации 0, 1...2 м/сут закрепляют путем нагнетания в них одного раствора силиката натрия, так как в таких грунтах, как правило, имеются соли, способные взаимодействовать с ним. Необходимое количество инъецируемого раствора определяют по формуле V₁=anV, где а - коэффициент; принимается при крупных и средней крупности песках равным 0, 5 (для каждого раствора), при мелких и пылеватых песках - 1, 2, при лессах - 0, 8; n - пористость грунта; V - объем закрепляемого грунта.

Для оценки радиуса распространения нагнетаемого раствора и установления требуемого количества его на площадке Строительства производят опытное закрепление грунтов.

Электрохимическое закрепление. Однорастворный метод силикатизации, применим только в грунтах е коэффициентом фильтрации более 0, 1...0, 2 м/сут. Слабые грунты (илы, глины и суглинки, находящиеся в текучем и текучепластичном состоянии), как правило, имеют коэффициент фильтрации меньше указанных величин. Чтобы ввести растворы силиката натрия и хлористого кальция, через такие грунты пропускают постоянный электрический ток. При пропускании тока в грунтах развивается электроосмос - движение воды, находящейся в порах, от анода к катоду. Используя это явление, через перфорированный анод вводят в грунты химические вещества, в т. ч. последовательно раствор силиката натрия и хлористого кальция. Введение этих химических веществ позволяет закрепить грунты с коэффициентом фильтрации 0, 1...0, 005 м/сут (пылеватые пески, супеси и легкие суглинки).

Смолизация. Растворы синтетических смол, способных твердеть в грунтах, можно нагнетать в поры грунта. После твердения смол грунт превращается в достаточно твердое тело. В качестве вяжущего вещества в настоящее время широко применяют карбамидную смолу с отвердителями.

Карбамидную смолу используют для омоноличивания мелких и пылеватых песков с коэффициентом фильтрации 0, 5...5 м/сут, а также для закрепления лёссовых грунтов. В качестве отвердителя используют, в частности, раствор соляной кислоты, соединяя с ним раствор корбамидной смолы непосредственно перед инъецированном. Иногда в грунт предварительно нагнетают раствор соляной кислоты 3...5 %-ной концентрации.

К настоящее время известно несколько видов синтетических смол (фенолъные, фурановые и др.), которые можно использовать, для закрепления грунтов, в т. ч. получаемые из отходов производства. Для закрепления супесей и суглинков начинают также применять электросмолизацию.

Термический метод. Этот метод закрепления грунтов применяют для устранения просадочности и увеличения прочности лёссов. Чаще всего его используют, если и результате случайного замачивания грунтов основания сооружение начинает получать нежелательные неравномерные осадки. Термическому закреплению поддаются также глины и суглинки, если они обладают воздухопроницаемостью.

Сущность термического закрепления заключается в увеличении прочности структурных связен и грунте под влиянием высокой температуры. Для обжига грунта и пробуренных скважинах сжигают топливо (газообразное, жидкое или твердое), в качестве которого используют обычно природный и иные горючие газы, соляровое масло, мазут и др. С целью поддержания процесса горения, в скважины подают воздух под давлением.

Подачу воздуха и топлива регулируют так, чтобы в скважинах поддерживалась температура около 800°С и проникающие в поры грунта горячие газы нагревали бы его до температуры не ниже 300^оС. Эффективный обжиг лессового грунта происходит в диапазоне температур 400...800 °С.

При температуре ниже 300°С устранение просадочных свойств лёссов не обеспечивается. При температуре выше 900°С происходит спекание грунта и оплывание стенок скважины.

При сжигании топлива в верхней части скважины столб обожженного грунта получает форму усеченного конуса (рис. 3). Для увеличения поперечного сечения нижней части столба обожженного грунта приходится регулировать процесс фильтрации нагретых в скважине газов. С этой целью в скважину опускают трубу, тампонируя затрубное пространство отсекателем.

Обжиг грунта продолжается 5…10 дней. При расходе жидкого топлива 80...180 кг на 1м длины скважины вокруг нее образуется столб закрепленного грунта диаметром 1, 5...3 м с кубиковой прочностью 1…3 МПа.

Стоимость закрепления грунта обжигом во много раз меньше стоимости силикатизации и электрохимического закрепления грунта.

Битумизация и глинизация. Оба эти метода используются для уменьшения водопроницаемости грунтов.

Битумизацию применяют для снижения водопроницаемости трещиноватой скальной породы. При этом в скважины нагнетают расплавленный битум или битумную эмульсию с коагулянтом. Битум тампонирует полости и трещины в грунте, фильтрация воды прекращается или сильно снижается.

Глинизацию применяют для уменьшения водопроницаемости песков. Нагнетание глинистой суспензии в сравнительно тонкие поры песков приводит к выпадению в них глинистых частиц - к заилению песков. В результате коэффициент фильтрации песков уменьшается на несколько порядков.

44.Виды грунтовых вод. Защита котлованов, фундаментов и подземных помещений от грунтовых и поверхностных вод.

Вода в пылевато-глинистых грунтах в значительной степени предопределяет свойства грунта, которые зависят в первую очередь от ее относительного содержания. Это объясняется взаимодействием молекул воды вследствие наличия электромолекулярпых сил с поверхностями коллоидных и глинистых частиц грунта.

Вне пределов, ограниченных этим расстоянием, вода обладает свойствами, присущими ей в открытых сосудах, и ее молекулы не притягиваются к поверхности твердой частицы. Эту воду принято называть свободной (она свободна от сил взаимодействия с твердыми частицами). Свободной является гравитационная вода, перемещающаяся под действием силы тяжести, и капиллярная.

Прочносвязанная вода, слой которой состоит из одного или нескольких слоев молекул, обладает свойствами, существенно отличающимися от свойств свободной воды. По свойствам прочносвязанная вода скорее соответствует твердому, а не жидкому телу. Она не отделяется от твердых частиц при воздействии сил, и тысячи раз превышающих силы земного притяжения, замерзает при температуре значительно ниже 0°С, имеет большую, чем свободная вода, плотность, обладает ползучестью; такую воду можно отделять от твердых частиц лишь выпариванием при температуре выше 100 °С. Рыхлосвязанная вода представляет собой диффузный переходный слой от прочносвязанной воды к свободной. Она обладает свойствами прочносвязанной воды, однако они выражены слабее.

Наличие между частицами пылевато-глинистого грунта связанной (пленочной) воды определяет его пластичность. При этом чем толще пленки воды, тем меньше прочность грунта, и наоборот. Изменение толщины пленок воды, окружающих частицы пылевато-глинистого грунта, приводит к изменению его состояния от почти жидкого до твердого. Увлажнение пылевато-глинистого грунта приводит к увеличению толщины пленок воды между частицами и сопровождается увеличением объема грунта, т. с. грунт набухает. Наоборот, при высыхании пылевато-глинестые грунты уменьшаются в объеме вследствие утончения пленок воды (грунт получает усадку). Когда связность грунта обусловлена наличием пленочной воды или растворимых солей, увлажнение грунта может приводить к полному его размоканию.

Если пылевато-глинистый грунт содержит небольшое количество рыхлосвязанной воды и при этом все его поры заполнены водой, фильтрация ее практически невозможна. В связи с этим строители используют перемятую глину в качестве гидроизоляционного материала.

Связность (прочность) грунта, зависящая от толщины слоя рыхлосвязанной воды, может резко снижаться при нарушении определенного расположения молекул воды и частиц (например, при динамических воздействиях или перемятии). Со временем возможно восстановление прочности (явление тиксотропии).

Итак, пылевато-глинистые грунты, особенно содержащие коллоидные частицы, обладают свойствами пластичности, связности, ползучести, набухаемости при увлажнении, усадки при высыхании, размокаемости, водонепроницаемости, тиксотропности и т. д.

Защита котлованов от подтопления подземными водами осуществляется с помощью водопонижения, устройства противофильтрационных завес или комбинации этих методов. Водопонижение осуществляется с помощью открытого водоотлива или глубинного водопонижения. Для устройства противофильтрационных завес выбирают к естественному или искусственному замораживанию или битумизации грунта вокруг котлована. Противофильтрационной завесой может служить и шпунт, забитый до водоупора. Способы защиты выбирают в зависимости от вида подземных вод, особенностей напластований и свойств грунтов, глубины, раз-Кров и формы котлована в плане и других факторов. Все применимые способы защиты котлованов от подземных вод должны исключать нарушение природных свойств грунтов в основании возводимого сооружения, обеспечивать устойчивость откосов выработки и сохранность расположенных вблизи сооружений.

В открытый водоотлив и глубинное водопониженне. Наиболее простым способом является открытый водоотлив, при котором воду откачивают насосами непосредственно из котлована. Замораживание, битумизация. При защите котлованов от подтопления методом замораживания используется свойство влажных грунтов переходить в твердое состояние при замерзании. Замораживание может быть естественным и искусственным.

Выработанные практикой строительства различные способы защиты конструкций и подземных помещений от вредного воздействия подземных вод и сырости можно разделить на три основные группы: борьба с проникновением атмосферных осадков в грунт путем отвода дождевых и талых вод с площадки строительства; устройство дренажей для его осушения; применение различных видов гидроизоляции. Выбор одного или одновременно нескольких способов защиты зависит от топографических и гидрогеологических условий строительной площадки, сезонного колебания и возможного изменения уровня подземных вод, их агрессивности, особенностей конструкций и назначения заглубленных помещений. Во всех случаях водозащитные мероприятия должны обеспечить заданный режим влажности и проектируемых помещениях и защиту конструкций от агрессивных вод на весь срок их эксплуатации.

В более агрессивных водах до устройства глиняного замка поверхность защитной стенки и фундаментов покрывают за два раза битумной или полимерной мастикой. Снизу фундамент, где арматура защищена лишь небольшим слоем бетона, изоляция должна быть более сложной. Для этого подготовку под фундамент выполняют из втрамбованного в грунт и пропитанного битумом слоя щебня, который сверху за 2...3 раза покрывают битумной мастикой или мастикой из полимерных смол. При сильноагрессивных водах все подземные конструкции и с боков и снизу предохраняют оклеенной изоляцией из битумных рулонных материалов. Наряду с устройством антикоррозионной изоляции защиту фундаментов от разрушения можно обеспечить за счет применения более стойких к данном виду агрессивности цементов (например, сульфатостойких цементов при сульфатной агрессивности воды), а также плотных бетонов.

45. Методика проектирования центрально -и внецентренно загруженных фундаментов мелкого заложения.

Расчет фундамента мелкого заложения начинают с предварительного выбора его конструкции и основных размеров, к которым относятся глубина заложения фундамента, размеры и форма подошвы. Затем для принятых размеров фундамента производят расчеты основания по предельным состояниям.

Определение глубины заложения фундамента. Очевидно, что чем меньше глубина заложения фундамента, тем меньше объем затрачиваемого материала и ниже стоимость его возведения, поэтому естественно стремление принять глубину заложения как можно меньшей.

Рис. Схемы напластований грунтов с вариантами устройства фундаментов: 1- прочный грунт; 2-более прочный грунт; 3-слабый грунт; 4-песчанная подушка; 5-зона закрепления

- минимальная глубина заложения фундаментов принимается не менее 0, 5 м от спланированной поверхности территории; глубина заложения фундамента в несущий слой грунта должна быть не менее 10...15 см.

Глубина сезонного промерзания грунтов. d_f=k_hd_fn, где k_h – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, d_fn - нормативная глубина сезонного промерзания грунтов, м.

Определение формы и размеров подошвы фундаментов. Форма подошвы фундамента во многом определяется конфигурацией. При расчетах фундаментов мелкого заложения по второму предельному состоянию (по деформациям) площадь подошвы предварительно может быть определена из условия p_П≤ R, где p_П – среднее давление по подошве фундамента, R – расчетное сопротивление грунта основания.

Центрально нагруженный фундамент. Центрально нагруженным считают фундамент, у которого равнодействующая внешних нагрузок проходит через центр площади его подошвы. Реактивное давление грунта по подошве жесткого центрально нагруженного фундамента принимается равномерно распределенным p_II=(N_oII+G_fII+G_gII)/A, где N_oII - расчетная вертикальная нагрузка на уровне обреза фундамента; G_fIIи G_gII - расчетные значения веса фундамента и грунта на его уступах; А - площадь подошвы фундамента. В предварительных расчетах вес грунта и фундамента в объеме параллелепипеда АВСD, в основании которого лежит неизвестная площадь подошвы А, определяется приближенно из выражения G_fII+G_gII=γ _mAd где γ _m_- среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его уступах, d – глубина заложения фундамента, м.

А=N_oII/(R-γ _md). Рассчитав площадь подошвы фундамента, находят его ширину b. Ширину ленточного фундамента, для которого нагрузки определяют на 1 м длины. После вычисления значения b принимают размеры фундамента с учетом модульности и унификации конструкций и проверяют давление. Найденная величина р_II должна быть по возможности близка к значению расчетного R.

Внецентренно нагруженный фундамент. Внецентренно нагруженным считают фундамент, у которого равнодействующая внешних нагрузок не проходит через центр тяжести площади его подошвы. При расчете давление по подошве внецентренно нагруженного фундамента принимают изменяющимся по линейному закону, а его краевые значения при действии момента сил относительно одной из главных осей. р_max=(N_II/A)(1±6e/b), где N_II - суммарная вертикальная нагрузка на основание, включая вес фундамента и грунта на его уступах; А — площадь подошвы фундамента; е — эксцентриситет равнодействующей относительно центра тяжести подошвы; b — размер подошвы фундамента в плоскости действия момента.

Поскольку при внецентренном нагружении относительно одной из центральных осей максимальное давление на основание действует только под краем фундамента, при подборе размеров подошвы; фундамента его допускается принимать на 20% больше расчетного и сопротивления грунта, т.е. р_max≤ 1, 2R Одновременно среднее давление по подошве фундамента, определяемое как р_II=N_II/A должна удовлетворять условию p_II≤ R.

В тех случаях, когда точка приложения равнодействующей внешних сил смещена относительно обеих осей инерции прямоугольной подошвы фундамента, давление под ее угловыми точками находят по формуле. р^с_max=(N_II/A)(1±6e_x/l±6e_y/b).

Поскольку в этом случае максимальное давление действует только в одной точке подошвы фундамента, допускается, чтобы его значение, удовлетворяло условию р^с_max≤ 1, 5R.

Проверка давления на подстилающий слой слабого грунта. При наличии и в пределах сжимаемой толщи основания слабых грунтов •или грунтов с расчетным сопротивлением меньшим, чем давление на несущий слой, необходимо проверить давление на них, чтобы уточнить возможность применения при расчете основания теории линейной деформируемости грунтов. Последнее требует, чтобы полное давление на кровлю подстилающего слоя не превышало его расчетного сопротивления, т.е. σ _zp+ σ _zg≤ R_z

Где σ _zp и σ _zg - вертикальные напряжения в грунте на глубине z от подошвы фундамента (соответственно дополнительное от нагрузки фундамент и от собственного веса грунта); R_z - расчетное сопротивление грунта на глубине кровли слабого слоя, величину R_z определяют как для условного фундамента шириной b_z, и глубиной заложения d_z. Коэффициенты условий работы γ _С1, γ _С2 и надежности k, а также коэффициенты М_q, M_c находят применительно к слою слабого грунта. Ширину условного фундамента назначают с учетом рассеивания напряжений в пределах слоя толщиной z. Если принять, что давление действует по подошве условного фундамента АВ, то площадь его подошвы должна составлять A_z=N_oII/σ _zp, Зная А_z найдем ширину условного прямоугольного фундамента b_z=(√ A_z+a²)-a, где а=(1-b)/2 (1 и b длина на и ширина подошвы проектируемого фундамента. Для ленточных фундаментов b_z=А_z/1.

т.е. р_max≤ 1, 2R Одновременно среднее давление по подошве фундамента, определяемое как р_II=N_II/A должна удовлетворять условию p_II≤ R.

46. Методика проектирования свайных фундаментов.

Основные положения расчета. Расчет свайных фундаментов и их оснований производят по двум группам предельных состояний: по первой группе - по несущей способности грунта основания; по устойчивости грунтового массива со свайным фундаментом; по прочности материала свай и ростверков; по второй группе - по осадкам свайных фундаментов от вертикальных нагрузок; по перемещениям свай совместно с грунтом оснований от действия горизонтальных нагрузок и моментов; по образованию или раскрытию трещин в элементах железобетонных конструкций свайных фундаментов.

⇐ Предыдущая 7 8 9 10 111213 14 15 16 Следующая ⇒