Определение крена фундамента

 

Крен фундамента i при действии внецентренной нагрузки определяется по формуле

,

(41)

где E и v – соответственно модуль деформации, кПа, и коэффициент Пуассона грунта основания (значение ν принимают по таблице 23);

k_е – коэффициент, принимаемый по таблице 22;

N – вертикальная составляющая равнодействующей всех нагрузок на фундамент в уровне его подошвы, кН;

е – эксцентриситет, м;

а – диаметр круглого или сторона прямоугольного фундамента, в направлении которой действует момент, м.

 

Таблица 22

Форма фундамента и направление действия момента	Коэффициент kе при h = l / b, равном
	1, 2	1, 5
Прямоугольный с моментом вдоль большей стороны	0, 50	0, 57	0, 68	0, 82	1, 17	1, 42	2, 00
Прямоугольный с моментом вдоль меньшей стороны	0, 50	0, 43	0, 36	0, 28	0, 20	0, 12	0, 07
Круглый	0, 75

 

Таблица 23

Грунты	Коэффициент поперечной деформации ν
Крупнообломочные грунты	0, 27
Пески и супеси	0, 30-0, 35
Суглинки	0, 35-0, 37
Глины при показателе текучести IL:
IL £ 0	0, 20-0, 30
0 < IL £ 0, 25	0, 30-0, 38
0, 25 < IL £ 1	0, 38-0, 45
Примечание - Меньшие значения ν применяют при большей плотности грунта.

В случае неоднородного основания значения Е и v принимаются средними в пределах сжимаемой толщи. Средние (в пределах сжимаемой толщи Н_с или толщины слоя Н) значения модуля деформации и коэффициента Пуассона грунтов основания ( и ) определяются по формулам:

,

(42)

 

,

(43)

где А_i – площадь эпюры вертикальных напряжений от единичного давления под подошвой фундамента в пределах i-го слоя грунта; для схемы полупространства допускается принимать А_i = s_{zp, i}h_i;

E_i, v_i, h_i, – соответственно модуль деформации, кПа, коэффициент Пуассона и толщина i-го слоя грунта, м;

Н_с – расчетная толщина слоя, определяемая по п. 4.2, м;

n –число слоев, отличающихся значениями E и v в пределах сжимаемой толщи H_с.

Пример 4. Найти крен фундамента из примера 3 при следующих условиях:

Вертикальная составляющая равнодействующей всех нагрузок на фундамент в уровне его подошвы N = 1870 кН;

Эксцентриситет е = 0, 3 м.

Момент действует вдоль большей стороны 3, 6 м, т.е. а = 3, 6 м.

Решение. По таблице 23 находим для супеси v = 0, 33, для песка пылеватого v = 0, 32. По формуле (43) вычисляем

0, 324.

Вычисляем принимая А_i = s_{zp, i}h_i (см. рисунок 17 и таблицу 18), s_{zp, i} – среднее значение вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта.

489 кПа× м.

Вычисляем

 

0, 048 м.

Находим

10216 кПа.

По таблице 22 определяем k_е = 0, 57.

Таким образом, крен фундамента

0, 0036.

 

Контрольные вопросы для самоподготовки.

1. Виды деформаций оснований.

2. Определение границы сжимаемой толщи.

3. Вычисление осадки фундамента на линейно-деформируемом полупространстве.

4. Условия применимости модели линейно-деформируемого слоя для вычисления осадок фундаментов.

5. Определение средневзвешенных модуля деформации и коэффициента Пуассона при вычислении крена фундамента.

 

 

5. Общая оценка условий и назначение возможных вариантов оснований и фундаментов

Классификация фундаментов

 

Фундаменты классифицируют по нескольким параметрам.

Классификация по материалу. По материалу, из которого изготовлен фундамент, различают деревянные, каменные, бетонные, железобетонные и металлические фундаменты.

Классификация по глубине заложения. Выделяют фундаменты мелкого заложения, фундаменты средней глубины заложения и фундаменты глубокого заложения. Фундаменты мелкого заложения, как правило, изготавливают в предварительно отрытых на всю глубину заложения котлованах. Форма потери несущей способности грунтового основания фундамента мелкого заложения показана на рисунке 2. Строго фиксированного размера глубины заложения, до которого фундамент считается фундаментом мелкого заложения, нет. Для фундаментов производственных, общественных и жилых зданий фундаментами мелкого заложения считаются фундаменты с глубиной заложения до 3 - 4 м. Фундаменты, изготовленные из одного или нескольких «длинных» элементов погруженных в грунт для передачи нагрузки от сооружения на глубоко расположенные слои грунтов и, как правило, объединенных сверху единой конструкцией, называются свайными фундаментами. Свайные фундаменты по глубине заложения могут быть глубокого заложения и средней глубины заложения.

Классификация по способу изготовления. Различают фундаменты, изготавливаемые непосредственно на строительной площадке, например каменные и монолитные фундаменты, и фундаменты, устраиваемые на строительной площадке из готовых элементов. Кроме того, различают фундаменты, устраиваемые в предварительно отрытых котлованах на всю глубину заложения и фундаменты, устраиваемые без отрывки или с отрывкой котлованов не на всю глубину заложения.

Классификация по типу основания. Подразделяют фундаменты на естественном и искусственно улучшенном основаниях.

Классификация по конструктивным особенностям. Классифицируют отдельно стоящие, ленточные и плитные фундаменты.

Классификация по характеру работы. Выделяют жесткие фундаменты – фундаменты, в элементах которых изгибающие силовые факторы малы, и гибкие фундаменты – фундаменты, в элементах которых возникают значительные изгибающие моменты.

Оценка грунтовых условий

 

Вопрос об определении несущего слоя грунта, будь то свайный фундамент или фундамент мелкого заложения, является одним из самых важных при выборе типа фундамента и назначении его глубины заложения. Несущим слоем грунта является слой, на который непосредственно опирается подошва фундамента или, в случае свайных фундаментов, до которого доводятся острия свай. Фундаменты следует, по возможности, опирать на надежные (малосжимаемые) грунты. Оценка свойств грунтов производится на основании анализа материалов инженерно-геологических изысканий, которые выполняются специализированными организациями. Грунты по возможности их использования в качестве несущего слоя фундаментов подразделяются на три группы: надежные грунты, слабые грунты и грунты, занимающие промежуточное положение между слабыми и надежными грунтами.

К категории слабых грунтов, которые не могут служить естественными основаниями фундаментов сооружений, относятся сильносжимаемые грунты с модулем деформации E < 5 МПа и структурно неустойчивые грунты, в том числе: неслежавшиеся насыпные грунты, илы, торфы и заторфованные грунты, рыхлые пески, текучие и текучепластичные глинистые грунты, лессовые просадочные и вечномерзлые грунты.

К надежным грунтам относятся: скальные и крупнообломочные грунты, пески плотные и средней плотности, глинистые грунты твердой, полутвердой и тугопластичной консистенции.

Слои грунта, залегающие ниже подошвы фундамента и в стороны от него, называются основанием фундамента. Основание фундамента воспринимает на себя нагрузки, передаваемые фундаментом от надфундаментных конструкций, обеспечивает устойчивость и обуславливает деформации как фундамента, так всего сооружения в целом.

Оценку свойств грунтов производят послойно, сверху вниз, по геологическим разрезам, устанавливая характеристики каждого слоя грунта и определяя его возможность быть использованным в качестве несущего слоя. Слои грунта, имеющие близкие значения характеристик физического состояния и сжимаемости, объединяются в так называемые свиты, которые при выборе несущего слоя грунта и типа фундамента рассматриваются как однородные.

При всем многообразии грунтовых условий с некоторыми допущениями можно выделить три характерные схемы, показанные на рисунке 19.

Схема 1. С поверхности на большую глубину залегают надежные грунты. Толща их может состоять из нескольких слоев. Строительные качества грунтов всех подстилающих слоев не ниже качества грунтов верхнего слоя толщи.

Схема II. С поверхности на некоторую глубину залегают один или несколько пластов слабых грунтов, ниже которых рас­полагается толща надежных грунтов.

Схема III. На некоторой глубине слоистой толщи залегает один или несколько пластов слабых грунтов.

На основании оценки свойств отдельных слоев грунта и грунтового основания в целом делается вывод о возможности использования грунтов в качестве несущего слоя в естественном состоянии, определяется необходимость улучшения строительных свойств грунта, назначаются возможные варианты фундаментов.

 

Выбор типа фундамента

 

Выбор типа фундамента для любого сооружения производится на основании технико-экономического сравнения различных вариантов фундаментов. При этом обязательно учитываются месторасположение строительства и особенности строительной площадки, механовооруженность и опыт фундаментных работ строительной организации, состояние базы строительства, транспортные условия и т.п. Каждый вариант из сравниваемых фундаментов должен обеспечивать надежное эксплуатационное состояние, как самого себя, так и всех надфундаментных конструкций, т.е. с точки зрения эксплуатационных качеств, сравниваемые фундаменты должны быть равноценны.

Варианты фундаментов разрабатываются исходя из инженерно-геологических и инженерно-гидрологических условий площадки строительства, конструктивных особенностей сооружения, характера и величины нагрузок, действующих на фундаменты.

Для грунтовых условий, показанных на рисунке 19, возможны следующие варианты фундаментов.

Схема I (рисунок 20) – наиболее предпочтительными являются фундаменты мелкого заложения (ФМЗ) и средней глубины заложения, устраиваемые в предварительно отрытых котлованах. Фундаменты глубокого заложения, в том числе и свайные фундаменты, по данной схеме могут быть применены в случае действия на них значительных сосредоточенных нагрузок, например, передаваемых опорами мостов больших пролетов, когда использование фундаментов мелкого заложения приведет к сильному раз

витию размеров их подошвы.

Схема II (рисунок 21) – устройство фундамента мелкого заложения с расположением подошвы в верхнем слое является не рациональным, поскольку такие фундаменты получаются с большими размерами в плане, а в ряде случаев и вообще невозможным. Фундаменты мелкого заложения допускается устраивать только после улучшения свойств слабых верхних грунтов. Более выигрышными для таких грунтовых условий являются фундаменты глубокого заложения и средней глубины заложения, в том числе свайные, с доведением подошвы до прочного надежного грунта.

Схема III (рисунок 22) – самым надежным вариантом будут фундаменты глубокого заложения, в том числе свайные, с прорезкой слоя слабого грунта и доведением подошвы до нижнего прочного надежного слоя грунта. Возможен вариант фундаментов мелкого заложения с расположением подошвы в верхнем надежном грунте. В этом случае обязательна проверка прочности слабого подстилающего слоя грунта. Также фундаменты мелкого заложения и средней глубины заложения могут быть применены после улучшения свойств слабого слоя грунта.

 

Пример 5. Оценить свойства грунтового основания, инженерно-геологический разрез которого приведен на рисунке 23, и определить возможные варианты фундаментов.

 

Характеристики грунтов приведены в таблице 24.

Таблица 24

№ инженерно-геологического элемента
Наименование грунта	Супесь	Песок пылеватый	Суглинок
Наименование характеристик
Влажность природная, w, д.е.	0, 160	0, 224	0, 256
Влажность на границе текучести, wL, д.е.	0, 192	-	0, 370
Влажность на границе раскатывания, wP, д.е.	0, 146	-	0, 229
Удельный вес частиц грунта, gs, кН/м3	26, 9	26, 6	27, 1
Модуль деформации, Е, МПа	9, 0	14, 0	18, 0
Коэффициент фильтрации, Кф, м/сут	0, 01	0, 7	0, 0004
Относительная деформация набухания, esw, д.е.	0, 01	-	0, 02
Удельный вес, g, кН/м3:
при доверительной вероятности a = 0, 95 (1 гр. предельных состояний)	18, 9	19, 3	19, 0
при доверительной вероятности a = 0, 85 (2 гр. предельных состояний)	19, 0	19, 6	19, 1
Удельное сцепление, с, кПа
при доверительной вероятности a = 0, 95	13, 2	0, 1	31, 0
при доверительной вероятности a = 0, 85	13, 8	0, 2	33, 0
Угол внутреннего трения, j, градус
при доверительной вероятности a = 0, 95	24, 0	29, 0	20, 0
при доверительной вероятности a = 0, 85	25, 0	30, 0	21, 0

 

Решение.

Вычисляемые характеристики грунтов сведены в таблицу 25.

Таблица 25

№ элемента	Наименование	e=gs/gII× (1+w)-1
	Супесь	0, 642	0, 67	0, 30
	Песок пылеватый	0, 661	0, 90	-
	Суглинок	0, 782	0, 89	0, 19

 

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться: