Основные положения проектирования гибких фундаментов.

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 3Следующая ⇒

Гибкие сооружения, передавая нагрузку на основание, следуя за осадкой, которая может быть различна в каждой точке. При такой деформации в них не возникает практические никакие усилия разрушения. Такие сооружения имеют статически определенную схему. Гибкие могут быть фундаменты у которых отношение h/l< 1/3.

Такими фундаментами являются:

1. Ленточные под колонны промышленных и гражданских зданий

2. Сплошные ж/б плиты высотного здания, элеваторов, АС.

3. Фундаменты из перекрестных лент

4. Коробчатые фундаменты

5. Кольцевые фундаменты дымовых труб

Выбор конструкции гибких фундаментов производится с учетом конструктивной схемы здания, величины и характера распределения нагрузок в плане, несущей способности и деформативности основания.

Ленточные фундаменты под колонну устраиваются в виде одинарных или перекрестных лент. Плитные фундаменты устраиваются под всем зданием, выполняются из монолитного ж/б класса В15. при глинистом основании необходима песчаная или гравийно-песчаная подсыпка под бетонную подготовку.

Армирование производят в двух зонах, как в верхней так и в нижней. Каждая зона должна иметь арматуру рабочую в двух направлениях (А3).

Наибольшее распространение в практике проектирования гибких фундаментов получили следующие методы:

1. Теория местных деформаций (Теория Винкнера)

2. Теория упругого полупространства

3. Теория упругого слоя, ограниченной толщины, на несжимаемом основании

4. теория упругого слоя с переменным модулем деформации основания по глубине

Способы уплотнения и укрепления грунтов.

Уплотнение трамбовками применяется для грунтовых условий 1-го и 2-го типа для устранения просадочных свойств только оснований фундамента, а также создания малопроницаемого экрана под всем зданием. Грунтовую подушку применяют для создания в основании уплотненных грунтов большей толщины, чем при уплотнении трамбовками. Фундаменты в вытрамбованных котлованах применяют в грунтах 1-го и 2-го типов. Уплотнение грунтовыми сваями применяется при толщине слоя 10-24м и отсутствии слоев из пылевато-глинистых грунтов, песков, переувлажненных грунтов.

На площадке с 1-м типом просадочности проводят в пределах деформируемой зоны, со 2-м типом на всю величину просадочной толщи. Конструктивные мероприятия должны обеспечивать: увеличение прочности конструкций и общей пространственной жесткости; применение гибких конструкций, увеличение податливости зданий и сооружений; создавать нормальные условия эксплуатации зданий и сооружений.

Закрепление грунтов применяют 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.

Цементация (нагнетание цементационного раствора под большим давлением) производят для закрепления грунтов, обладающих большой водопроницаемостью. Цементацию применяют для уменьшения водопроницаемости и повышения прочности материала самого фундамента. С этой целью в бетонной кладке фундамента делают шпуры, в которые заделывают трубки. Затем через эти трубки подают цементационный раствор под большим давлением. Он 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, хорошо фильтрующих воду. Существует два метода силикатизации грунтов – 2-х растворный и однорастворный. 2-х растворный метод применяют для закрепления песков крупных и средней крупности. При 2-х растворном методе в песок забивкой или виброванием погружают инъектор, через который в грунт нагнетают раствор силиката натрия. Слабофильтрующие грунты и лессовые закрепляют однорастворным методом. При закреплении в инъектор нагнетают сложный раствор, состоящий из силиката натрия и фосфорной кислоты.

Электрохимическое закрепление. Слабые грунты (илы, глины и суглинки, находящиеся в текучем и текучепластичном состоянии) имеют малый коэффициент фильтрации. Чтобы ввести растворы силиката натрия и хлористого кальция, через них пропускают постоянный электрический ток, при его пропускании в грунтах развивается электроосмос - движение воды, находящейся в порах, от анода к катоду.

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 применяют карбомидную смолу с отвердителями.

Термический метод. Сущность термического закрепления заключается в увеличении прочности структурных связей в грунте под влиянием высокой температуры. Для обжига грунта в пробуренных скважинах сжигают топливо, в качестве которого используют обычно природный и иные горючие газы. С целью поддерживания процесса горения в скважины подают воздух под давлением.

Для уменьшения водопроницаемости грунтов применяют 1.битумизацию и 2.глинизацию. 1-заключается в нагнетании в скальную породу битумной эмульсии. 2-в песчаных грунтах нагнетание глинистой суспензии в тонкие поры грунтов

Фундаменты глубокого заложения. Условия применения и классификация фундаментов глубокого заложения: свай, свай-оболочек, опускных колодцев кессонов, «стена в грунте» и т.д. Их отличие от фундаментов, закладываемых в котлованах.

Необходимость фундаментов глубокого заложения возникает:

1. Если сооружение д.б. опущено на большую глубину

2. Если сооружение создает большие нагрузки, а верхние слои представлены толщей слабых грунтов, подстилаемые прочными скальными грунтами

3. Если сооружение передает на основание значительные вертикальные нагрузки

4. Если имеются высокое залегание грунтовых вод

Конструкции фундаментов глубокого заложения находятся в тесной взаимосвязи с методами их возведения: опускные колодцы (ОК) – колодцы - оболочки из сб. ж/б и массивные ОК; кессонные фундаменты; буровые опоры. Колодец или кессон погружается в грунт под действием собственного веса, в результате, на уровне его ножевой части по мере погружения, наращиваются стены. ОК – открытая сверху и снизу полая конструкция, произвольного в плане очертания, погружаемая под действием собственного веса или дополнительных нагрузок по мере удаления из них грунтов. Кессон применяется, когда работы производятся ниже уровня грунтовых вод и требуется ручная разработка грунта. Это опрокинутый кверху дном ящик, образующий камеру, в которой нагнетается под давлением воздух, т.о. чтобы выдавить всю воду и осушить разрабатываемый грунт.

Стена в грунте – этот способ предназначен для устройства фундаментов, а главное заглубление в грунт сооружения. По контуру сооружения отрывается узкая глубокая траншея, которая дополняется бетонной смесью или ж/б панелями. Стена в грунте применяется для устройства фундаментов тяжелых зданий, подземных этажей, гаражей, переходов.

Свая – относительно длинный конструктивный элемент, расположенный в грунте в вертикальном и в наклоненном положении и предназначенные для передачи нагрузки на лежащие ниже плотные слои грунта. При изготовлении свай, свай-оболочек, свай-столбов, изготовленными в грунте (набивными), явления, происходящие в массиве грунта, в значительной степени зависят от применяемой технологии. Использование бурения для изготовления скважин приводит к разуплотнению грунта вокруг сваи. Для увеличения несущей способности таких свай уплотняют грунт под сваями и вокруг них.

Необходимость ф-тов глубокого заложения, если сооружение д.б. опущено на большую глубину, если сооружение создает большие нагрузки, а верхний слой представлен толщей слабого грунта, подстилаемые твердыми скальными грунтами, если сооружение передает на ф-т знач-ные вертикальные нагрузки, если имеется глубокое заложение грунтовых вод.

Конструкции глубокого заложения нах-ся во взаимосвязи с методом их возведения, и их вида.

- Опускные колодцы – наз. Открытую сверху и снизу кон-цию, погруженную в грунт под собственным весом или дополнительных нагрузок по мере удаления из нее грунта. Достоинства: - возможность передачи гор-ых или вер-ых нагрузок

- возм-сть заглубления более чем на 40 м, ниже уровня грунтовых вод.

-возм-сть использования местных материалов.

Недостатки: - недоиспользование прочн-ых св-в материала колодца

-большая трудаемкость

-необх-сть тщательного геодезического и техн. контроля

Форма в плане – симметричная, круглая, овальная, повтор-ие контур сооружения

Наружные стены в нижней части заостренные кот. наз. консолью или ножом. Внутренняя часть вып-ся полой или заполняется грунтом. Размеры унифицированы. Размеры сторон в плане 3, 4, 5, 6, 7, 8 м. – шаг 1 м. 10, 12, 15, 18, 21, 24 м.- шаг 3 м. 30, 36, 42, 48, 54, 60 м. – 6 м. Глубину принимаем кратной 1 м, а высоту консоли 0, 2 м.

Кессонные ф-ты. Сущностьустройства заключаете в отжатии подземных вод от места разработки грунта сжатым воздухом. Для этого на месте уст-ва ф-та делают кессон – большой ящик, перевернутый вверх дном. Кессон образует рабочую камеру. В ней по мере погружения ее в грунт повышают давление воздуха. Это давление уравновешивает давление подземных вод на данной глубине. Применяют кессон при наличии в грунте крупных включений или при необходимости опирания ф-та на неровную поверхность скалы. После опускания кессона на проектную глубину рабочую камеру заполняют бетоном.

“Стена в грунте “. В грунте отрывают участок глубокой траншеи шириной 50…80см. Для потдержания стен траншеи верт-ми ее в процессе отрывки заполняют раствором мелкодисперстной тиксотропной глины. Устойчивость тонкой “стены в грунте “при отрывке котлована под ее защитой обеспечивается наклонными анкерами или распорками.

Ее устраивают по всему периметру сооружения, а внутренние колонны бетонируют.

Сваи применяют при наличии в верхней части основания слабых грунтов обычно возникает необходимость в передаче давления сооружения на более плотные грунты. В таких случаях часто устраивают ф-ты из свай, свай-оболочек. Все эти устройства явл-ся длинными стержнями, погруженные в грунт в готовом виде или изготовленные в грунте

и предназначенными для передачи давления сооружения на грунт основания.

15. Свайные фундаменты. Основные определения. Классификация свай и свайных фундаментов. Конструкция и условия применения различных видов свай. Теория работы свай – стоек и висячих свай (свай трения).

Сваями называется относительно длинные конструктивные элементы, располагаемые в грунте в вертикальном или наклонном положении, предназначены для передачи нагрузки на лежащие снизу плитные слои грунта

Свайные фундаменты - группа свай, объеденная поверху плитами или балками, называется ростверками.

В зависимости от расположения ростверка фундаменты могут быть с низким, высоким ростверком Свайные фундаменты применяют, когда экономически необоснованно применение мелких ф-тов, глубина котлована больше 5-7м.

Классификация. 1)По особенностям передачи нагрузки на грунт - свая – стойка (нагрузка передается нижним концом или уширением на любые мало сжимаемые грунты).

-Сваи висячие, передающие нагрузку боковой поверхностью.

-Сваи-стойки передают нагрузку нижним концом на любые сжимаемые грунты.

-Сваи-уплотнения (конические, пирамидальные, клиновидне).

-Сваи трения. Нагрузка определяется только трением грунта о боковую поверхность (анкерные сваи).

2)По способу заглубления или устройству свай в грунте.

а) сваи, изготавливаемые заранее, погружаемые в грунт в готовом виде – динамическим сп-ом, - вибропогружением.

б) сваи, сооружаемые в грунте на месте возведения ф-та – буронабивные, - набивные

в) комбинированные

3) По материалу

- деревянные, - ж\б, - стальные, - бетонные, - комбинированные.

Деревянные бывают - цельные, сращенные. Длина свай =4, 5…16. Пакетной=20…25 м.

D бревна 18см.

Применяют в водонасыщенных грунтах, где срок службы не ограничен. Вся свая должна находиться в воде.

Металлические сваи служат до 100 лет и более. Недостаток коррозия (защита битумом). Поперечное сечение 0, 8м. Изготавливают из цельных сварных труб или прокатных профилей, сваривают встык, усиливают проваркой из 4-х, 6-ти накладок, полость заполняют бетоном. Железобетонные набивные разделяют.1)по способу армирования с напряженной и не напряженной арматурой.2)по форме поперечного сечения (квадратные, прямоугольного, круглого, квадратные с круглой полостью, полые. 3)по форме продольного сечения (призматические, цилиндрические, с наклонными боковыми гранями). 4)по конструктивным особенностям. 5)по конструкции нижнего конца (призматические заостренные, с плоским или объемным уширением, полые с открытым или закрытым нижним концом

Сваи-стойки прорезают всю толщу сжимаемых грунтов и опираются на несжимаемый грунт. При загрузке их силой F они практически не получают вертикального перемещения. Между боковой поверхностью сваи и грунтом не может возникнуть трение. Считают, что сваи-стойки передают давление только через нижний конец и работают как сжатые стержни в упругой среде.

Сваи трения (висячие) окружены со всех сторон сжимаемыми грунтами. Под вдавливающей нагрузкой такие сваи перемещаются вниз (получают осадку) и по их боковой поверхности развивается суммарная сила трения F_S.Под нижним концом сваи возникает сопротивление F_p. Сопротивление основания перемещению сваи трения под нагрузкой называют несущей способностью сваи

F_d = F_p + F_S

16. Методы определения несущей способности свай.

1)Определение нес. способности по результатам статических испытаний.

Если возникают сомнения в надежности свай, то их подвергают стат-им испыт-ям по ГОСТ 5686-78 проверяют не менее 2-х свай для 1-го здания. Берут две сваи заданных размеров и погружают рекомендуемым в проекте способом, нагрузка накладывается ступенями 1/10, 1/15 от ожидаемой предельной нагрузки. По результатам строят график

S = f( P)

1- для слабых грунтов, 2- общий случай. Можно разделить на 3 участка(I уч-ок – внешняя нагрузка не превышает сопротивления сваи по грунту, происходит осадка сваи. На II уч. Силы трения достигают и превышают предельной величины и свая постепенно теряет несущ. сп.(F_d ).На III уч. Области пред-го напр-го состояния достигают полного развития, происходит полный срыв, кривая опускается вниз, осадка резко возрастает, свая вдавливается в грунт и теряет нес. сп..

Несущая способность сваи - (F_d ) = γ _с

Нагрузка, под действием которой испытываемая свая получает осадку

S = _u_._mt

2) Динамический метод определения несущей способности

основан на зависимости между величиной ее погружения и энергии удара молота. Он основан на замерах расч-го отказа (S_а) определяемого по результатам полевых испытаний сваи после отдыха.

Предельное норм-ое сопрот-ие сваи.

F_u =

3) Метод статического зондирования.

Позволяет опред-еь нес, спос. сваи в результате оценки сопрот-ия гр-та как под нижним концом сваи так и по боковой пов-ти.

F_d =

Частное знач-ие пред-го сопрот-ия сваи в точке зондирования

F_u= R_s A+ f h u

R_s – сопр-ие гр-та под нижним концом сваи

f – сопр-ие гр-та по боковой пов-ти

h – глубина погружения сваи от поверх–ти грунта

u – периметр попер. Сечения ствола сваи.

⇐ Предыдущая 123 Следующая ⇒