Фундаменты 1-14 2.Исходные данные, необходимые для проектирования основания и фундаментов. 1.Основные виды фундаментов Ленточный фундамент - самым распространенный. Он представляет собой ленту, которая проходит под всеми несущими стенами и важными тяж. элементами(колонны). (монолитный и сборный).(бутовый, бетонный, бутобетонный, ж/б, кирпичный). Столбчатый фундамент - применяют в тех случаях, когда обустройство более тяжелого ленточного фундамента нецелесообразно. Например, если здание легкое и нагрузки на основание меньше нормативных. (Столбы могут быть бетонными, бутовыми, бутобетонными, кирпичными и деревянными. Глубина заложения столбов обычно берется равной глубине промерзания грунта). Используют под ( деревянные дома, каркасные и щитовые дома, пристройки, легкие дома из газобетона. Важно! Столбчатое основание не подходит, если планируется делать подвал, цокольный этаж или гараж в доме. Зато это идеальный вариант, если участок имеет уклон. Тогда столбы заглубляют до плотного грунта. Столбчато-ленточный фундамент - его еще называют свайно-ростверковым или свайно-столбчатым фундаментом. Его обустраивают даже под тяжелые каменные дома в регионах с холодными зимами и глубоким промерзанием грунта. Их рекомендуют использовать в тех случаях, когда обустройство ленточного фундамента слишком затратно. Столбы опускаются ниже глубины промерзания грунта, а в верхнем слое грунта обустраивается ростверк в виде ленточного фундамента.Столбчато-ленточный фундамент не рекомендуют обустраивать в болотистой местности, на торфяниках. Свайный фундамент - если на участке слабый легко сдавливаемый грунт. Также если достижение твердых грунтов естественной основы под торфяниками нецелесообразно по причине их большой глубины заложения – 4 – 6 м.Так же их разрешено обустраивать под здания на твердых грунтах, если это экономически обоснованно. Висячие сваи - не достигают твердого грунта естественной основы. Они как бы висят в легкой сдавливаемой породе и передают нагрузки на нее по всей своей вертикальной поверхности. Обычно их конец представляет собой винтовую резьбу, которая хорошо удерживается в грунте. Стоячие сваи - проходят сквозь слабые грунты до твердого основания и опираются на него своими концами. Забивные сваи - «забивают» в грунт с помощью специальной тяжелой техники, одновременно с забиванием сваи происходит уплотнение грунта вокруг нее, что обеспечивает большую надежность.(Сваи могут быть бетонными, железобетонными, металлическими и деревянными). Винтовой - изготавливают из стальных свай с резьбой на конце, их вкручивают в легкий грунт. Сверху обустраивают ростверк.Свайные и свайно-винтовые фундаменты можно обустраивать на торфяных грунтах, в случаях, когда участок имеет сильный уклон, на плывунах, болотах, просадочных грунтах. Плитный фундамент - представляет собой плиты под всей площадью строения. Его обустраивают в тех случаях, когда нагрузка от здания значительная, а грунт основания слабый и не способен ее выдержать. (Например, если участок на осушенном болоте). Плитный фундамент хорош тем, что он будет перемещаться и «путешествовать» вместе с грунтом основания. Дом останется целым. 1. Инженерно-геологические и гидрогеологические условия стройплощадки. Выполняется комплекс исследований стройплощадки с учетом: - глубина скважин зависит от вида фундаментов, наличия слабых или структурно неустойчивых грунтов. - количество выработок зависит от сложности инженерногеологических условий и размеров здания в плане. - количество проб – не менее 6 шт. - определяется положение грунтовых вод, и их хим. состав, - определяется глубина сезонного промерзания По результатам строится инженерно-геологический разрез. Изыскания производятся раз в 5 лет. 2. Физические и механические характеристики грунтов Механические: прочностные – φ (угол внутреннего трения), с (удельное сцепление); деформативные – E . Физические: ρ (плотность), n (пористость), е (к-нт пористости), W (влажность), γ (удельный вес). 3. Данные о здании или сооружении: - высотные положения: нулевая отметка, посадка на инженерно-геологический разрез; - наличие подвала; - конструктивная схема, материал несущих конструкций; - этажность; - класс ответственности, чувствительность к неравномерности осадки; - предельные допустимые деформации. 4. Нагрузки, действующие на фундамент. Нагрузки подразделяются на: 1) постоянные (собственный вес, вес от грунта, взвешенное действие воды); 2) временные - длительные (вес склад.материала, оборудования, людей, давления жидкости в резервуарах); - кратковременные (ветровые, снеговые, крановые, гололедные, давление от волн в водоемах, температурные); - особые (сейсмические, бомбовые). 3.Определение нормативного и расчетного значения глубины сезонного промерзания грунта. За нормативную глубину промерзания грунта можно принять среднюю глубину промерзания грунта за период не менее 10 лет (средняя глубина вычисляется из ежегодных максимальных глубин сезонного промерзания грунтов). При отсутствии данных многолетних наблюдений нормативная глубина промерзания грунта определяется на основе теплотехнического расчета.Для районов, где глубина промерзания не превышает 2,5 м, ее нормативное значение следует вычислять по формуле dfh = d0 √Mt где d0 — величина, принимаемая:(для суглинков и глин 0,23 м;супесей, песков мелких и пылеватых — 0,28 м;песков гравелистых, крупных и средней крупности — 0,30 м; крупнообломочных грунтов — 0,34 м; М — безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за год в данном районе.Расчетная глубина промерзания грунта для фундамента (df, м). df = kh * dfn где dfn – нормативная глубина промерзания, определяемая; kh – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, для наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых сооружений kh = 1,1, кроме районов с отрицательной среднегодовой температурой. 4.Нагрузки и воздействия, учитываемые при расчете оснований и фундаментов.Постоянные нагрузки собственный вес частей сооружений, в том числе несущие и ограждающие строй. конструкции.; вес и давление грунтов. Постоянные нагрузки и воздействия прикладываются во время строительства и проявляются в течение всего периода эксплуатации. Временные нагрузки возникают в отдельные периоды строительства или эксплуатации, могут уменьшаться или полностью исчезать. Различают длительные, кратковременные и особые нагрузки и воздействия. Длительные - нагрузки, действующие продолжительное время (вес перегородок, оборудования, нагрузки от складируемых материалов и т.д.). Кратковременные - относятся нагрузки, действующие непродолжительное время (от транспорта, крановые нагрузки, вес людей, снега, ветра и т.д.). Особые нагрузки - возникают в исключительных случаях (сейсмические, аварийные и т.п.). 5.Определение расчетного сопротивления грунта основания. Зависимость «нагрузка-осадка» для фундаментов мелкого заложения можно считать линейной только до определенного предела давления на основание. В качестве такого предела принимается расчетное сопротивление грунтов основания R . При расчете деформаций основания среднее давление под подошвой фундамента не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания R, кПа, определяемого по формуле где γc 1 и γc 2 — коэффициенты условий работы. k — коэффициент, k = 1, если прочностные характеристики грунта определены испытаниями, и k = 1,1, если указанные характеристики приняты по таблицам. Мγ , Мq и Мc — коэффициенты, принимаемые по табл. kz — коэффициент, kz = 1 при b < 10 м, kz = z0 /b + 0,2 при b ≥ 10 м ( b — ширина подошвы фундамента, м; z0 = 8 м); γI I — расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды). γ´I I — залегающие выше подошвы; сI I — расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего под подошвой фундамента. d1 — глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений, определяемая но формуле d1 = hs + hc f γc f /γ´I I (hs — толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м; hc f — толщина конструкции пола подвала, м; γc f — расчетное значение удельного веса материала пола подвала, кН/м3 ); db — глубина подвала — расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной В ≤ 20 м и глубиной более 2 м принимается db = 2 м, при ширине подпали В > 20 и принимается d > 0). Если d1 > d (где d — глубина заложения фундамента), то d1 принимается равным d, a db = 0. Если подошва фундамента имеет форму круга или правильного многоугольника площадью А, то принимается b = . 6.Выбор глубины заложения подошвы фундаментов. Глубина заложения фундаментов d должна приниматься с учетом: · назначения и конструктивных особенностей проектируемого сооружения, нагрузок и воздействий на его фундаменты; · глубины заложения фундаментов примыкающих сооружений, а также глубины прокладки инженерных коммуникаций; · существующего и проектируемого рельефа застраиваемой территории; · инженерно-геологических условий площадки строительства (физико-механических свойств грунтов, наличия слоев, склонных к скольжению, карманов выветривания, карстовых полостей и пр.); · гидрогеологических условий площадки и возможных их изменений в процессе строительства и эксплуатации сооружения; · глубины сезонного промерзания грунтов df. Чем массивней надфундаментные конструкции и больше нагрузки, особенно опрокидывающие и сдвигающие, тем больше должна быть глубина заложения. При большей глубине заложения фундамент становится более устойчив, а расчетное сопротивление грунта, для одного и того же грунта, увеличивается. Фундаменты сооружения рекомендуется закладывать на одном уровне. При необходимости заложения соседних фундаментов на разных отметках должно выполняться условие.где a -расстояние между фундаментами φI и сI расчетные значения угла внутреннего трения и удельного сцепления грунта; pI среднее давление под подошвой вышерасположенного фундамента от расчетных нагрузок (для расчета основания по несущей способности). Если условие не выполняется, то между соседними фундаментами следует предусматривать устройство шпунтовой стенки или другого ограждения, которые должны воспринять боковое давление от вышерасположенного фундамента. Самое большое влияние на выбор глубины заложения оказывают инженерногеологические условия площадки строительства Необходимо стремиться довести подошву фундамента до надежного слоя грунта, и заглубить в него не менее чем на 10-20 см. 7. Последовательность проектирования оснований и фундаментов мелкого заложения.1.выбирают глубину заложения; 2. определяют размеры подошвы; 3. рассчитывают деформации основания; 4. конструируют фундамент; 5. производят расчет фундамента по прочности; 6. армируют фундамент. Фундаменты сооружения рекомендуется закладывать на одном уровне. При необходимости заложения соседних фундаментов на разных отметках должно выполняться условие. где a -расстояние между фундаментами φI и сI - расчетные значения угла внутреннего трения и удельного сцепления грунта; pI - среднее давление под подошвой вышерасположенного фундамента от расчетных нагрузок (для расчета основания по несущей способности). Если условие не выполняется, то между соседними фундаментами следует предусматривать устройство шпунтовой стенки или другого ограждения. Большое влияние на выбор глубины заложения оказывают инженерно-геологические условия площадки строительства Необходимо стремиться довести подошву фундамента до надежного слоя грунта, и заглубить в него не менее чем на 10-20 см. 8.Конструкции фундаментов мелкого заложения под стены и колонны зданий и сооружений. Отдельные фундаменты - могут выполняться в монолитном или сборном варианте. Представляют собой кирпичные, каменные, бетонные или железобетонные столбы с уширенной опорной частью. При устройстве отдельных фундаментов под стены по обрезу фундаментов, а при необходимости и через дополнительные опоры, укладываются фундаментные балки (рандбалки), на которые упираются подземные конструкции Ленточные фундаменты - под стены также устраивают либо из сборных блоков, либо монолитными. Чтобы уменьшить объем железобетона в теле фундамента, иногда применяют ребристые железобетонные блоки или плиты с угловыми вырезами . Сплошные фундаменты - выполняются, как правило, из монолитного железобетона. По конструктивным особенностям различают: - плитные (гладкие, ребристые); - коробчатые. Массивные фундаменты - выполняются в монолитном варианте. С целью сокращения объема бетона в тело массивного фундамента закладывают пустообразователи. При передаче на такой фундамент больших моментов целесообразно его усиление анкерами, что позволяет повысить устойчивость сооружения, уменьшить его размеры и массу. 9.Принципы расчета оснований и фундаментов по предельным состояниям.Расчет по первой группе предельных состояний (по несущей способности) является обеспечение необходимой прочности и устойчивости оснований, включая недопущение возможного сдвига фундамента по подошве и его опрокидывания. Расчет производят только если: при передаче на основание значительных горизонтальных нагрузок (подпорные стены), в том числе и сейсмических; на фундамент действуют выдергивающие нагрузки; все здание или его отдельные фундаменты располагаются вблизи нисходящего откоса грунта; основание сложено скальными или слабыми грунтами, имеющими мягкопластичную и текучепластичную консистенцию. Расчет оснований по несущей способности выполняют, проверяя условие: F≤γCFU/γn , где F расчетная нагрузка на основание ; γC - коэффициент условий работы; FU – сила предельного сопротивления основания; γn - коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый равным 1,2; 1,15; 1,10 соответственно для сооружений I, II и III классов ответственности. Расчет по второй группе предельных состояний (по деформациям) является ограничение перемещений фундаментов такими предельными значениями, которые гapaнтируют нормальную эксплуатацию и требуемую долговечность. Ограничение осадки фундамента производят, назначением определенных размеров подошвы, ограничение возможных неравномерностей осадок часто, добиваются варьированием размера подошвы, тем самым уменьшая или увеличивая давление в грунте основания, что позволяет регулировать осадки отдельных фундаментов. Расчет оснований по деформациям требует выполнения условия: S≤SU где s – деформация основания; SU - предельное значение совместной деформации основания и сооружения. Предельно допустимые деформации определяются в основном эксплуатационными требованиями, предъявляемыми к сооружению. По СНиПу рекомендуется ограничивать давление по подошве фундамента расчетным сопротивлением грунта основания: p≤R. 10.Случаи, требующие расчета оснований по первой группе предельных состояний.Расчет по первой группе предельных состояний (по несущей способности) является обеспечение необходимой прочности и устойчивости оснований, включая недопущение возможного сдвига фундамента по подошве и его опрокидывания. Расчет производят только если: при передаче на основание значительных горизонтальных нагрузок (подпорные стены), в том числе и сейсмических; на фундамент действуют выдергивающие нагрузки; все здание или его отдельные фундаменты располагаются вблизи нисходящего откоса грунта; основание сложено скальными или слабыми грунтами, имеющими мягкопластичную и текучепластичную консистенцию. Расчет оснований по несущей способности выполняют, проверяя условие: F≤γCFU/γn , где F - расчетная нагрузка на основание ; γC - коэффициент условий работы; FU – сила предельного сопротивления основания; γn - коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый равным 1,2; 1,15; 1,10 соответственно для сооружений I, II и III классов ответственности. 11.Определение несущей способности нескальных оснований на глубокий сдвиг.Несущая способность основания, сложенного нескальными грунтами, должна определяться исходя из условия, что в грунте образуются поверхности скольжения, охватывающие всю подошву фундамента или сооружения; при этом считается, что соотношение между нормальными р и касательными напряжениями т по всей поверхности скольжения, соответствующее предельному состоянию основания, подчиняется зависимости τ = ptgφI+cI Где φI и cI — расчетные значения угла внутреннего трения и удельного сцепления грунта. 12.Расчет фундаментов и сдвиг по подошве. Расчет фундамента на сдвиг по его подошве производится при действии горизонтальной составляющей нагрузки на фундамент в случае нестабилизированного состояния грунтов основания. При расчете на плоский сдвиг применяется формула ΣFs a ≤ γc ΣFs r /γn , где ΣFs r и ΣFs a — суммы проекций на плоскость скольжения расчетных сил, удерживающих и сдвигающих. Сумма удерживающих сил ΣFs r = (Fv – u)tgφI + AcI + Ep и сумма сдвигающих сил ΣFs a = Fh + Ea , где Fv — нормальная к плоскости скольжения составляющая расчетной нагрузки на фундамент; u — гидростатическое; А — площадь подошвы фундамента; Fh — касательная к плоскости скольжения составляющая нагрузки на фундамент; Ep и Ea — равнодействующие пассивного и активного давления грунта. 13.Условия расчета оснований и фундаментов по второй группе предельных состояний. Расчет по второй группе предельных состояний (по деформациям) является ограничение перемещений фундаментов такими предельными значениями, которые гapaнтируют нормальную эксплуатацию и требуемую долговечность. Ограничение осадки фундамента производят, назначением определенных размеров подошвы, ограничение возможных неравномерностей осадок часто, добиваются варьированием размера подошвы, тем самым уменьшая или увеличивая давление в грунте основания, что позволяет регулировать осадки отдельных фундаментов. Расчет оснований по деформациям требует выполнения условия: S≤SU где s – деформация основания; SU - предельное значение совместной деформации основания и сооружения. Предельно допустимые деформации определяются в основном эксплуатационными требованиями, предъявляемыми к сооружению. По СНиПу рекомендуется ограничивать давление по подошве фундамента расчетным сопротивлением грунта основания: p≤R. 15. Виды деформаций и смещений сооружений обусловленные неравномерной осадкой оснований Прогиб и выгиб зданий возникает из-за неравномерной осадки основания. Наиболее опасная растянутая зона строений при прогибе находится у фундамента, при выгибе — у кровли. Сдвиг зданий возникает при увеличенной просадке основания с одной из сторон. Наиболее опасная зона строения — стена в средней зоне, где возникает большой сдвиг. Крен здания возникает при относительно большой его высоте (многоэтажный дом, башня, дымовая труба…), при высокой изгибной жесткости строения. Опасен дальнейший рост крена и последующее разрушение здания. Перекос возникает при неравномерных осадках, приходящихся на небольшой участок длинного сооружения. Горизонтальное смещение возникает в фундаментах, в стенах подвалов или в подпорных стенках, загруженных горизонтальными усилиями. 16.Расчет осадки основания методом послойного суммирования.Расчет осадки основания S, м, в методе послойного суммирования находят простым суммированием осадок всех элементарных слоев в пределах сжимаемой толщи Нс по формуле: где в - безразмерный коэффициент, равный 0,8; уzр,i - среднее значение дополнительного вертикального напряжения в i-ом слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней Z i-1 и нижней Z i границах элементарного слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента; hi и Ei - соответственно толщина и модуль деформации i-ого элементарного слоя грунта; n - число слоев на которое разбита сжимаемая толща основания. 14.Причины развития неравномерных осадок в основаниях зданий и сооружений. Неравномерность осадки фундамента вызывает дополнительные напряжения в надземных конструкциях здания и, как следствие, их деформации. 1.Сложное (неоднородное) напластование грунтов Выклинивание слоев Линзообразное залегание. Не одинаковая мощность слоев Если mv1 > mv2 – выгиб. Если mv2 > mv1 – прогиб 2.Не однородный грунт 3.Неоднородность напряженного состояния грунтов в основании обуславливается неодинаковой загрузкой фундаментов, взаимным влиянием загрузки соседних фундаментов. Развитие неравномерных осадок уплотнения обычно не заканчивается в период строительства, а продолжается в первые годы или же десятилетия эксплуатации (на пылевато-глинистых грунтах). 4.Неравномерные осадки разуплотнения связаны с откопкой котлована и уменьшением напряжений ниже его дна. Эти осадки обычно заканчиваются в период строительства. 5.Неравномерные осадки выпирания связаны с развитием пластических деформаций грунта основания. Это чаще всего происходит при увеличении нагрузки на фундаменты во время эксплуатации зданий (при заниженной величине заглубления подошвы фундамента по отношению к полу подвала). 6.Неравномерные осадки расструктуривания связаны с нарушением структуры природного грунта в период производства строительных работ. Развитие осадки заканчивается в период строительства и значительно реже — в первые годы эксплуатации. 7.Неравномерные осадки в период эксплуатации зданий могут развиваться под воздействием уплотнения грунтов, различных вод. Деформацию выгиба - испытывают здания с тяжелыми каменными стенами и слабонагруженными внутренними колоннами, а также при наличии слабых или ослабленных оснований в торцевых частях здания. Деформация выгиба значительно опаснее прогиба, так как трещины раскрываются вверху, а это может привести к тому, что торцевые стены потеряют устойчивость, перекрытия обрушатся. Осадка крайних частей здания или сооружения - оказывает влияние на одну из торцевых частей здания. Этот вид деформации также является опасным. Перекос - возникает в результате разности осадок соседних или нескольких расположенных в ряд фундаментов за счет разной нагрузки. Перекос приводит к возникновению косых трещин, что особенно опасно в узких простенках. Крен (наклон) испытывают жесткие сооружения при неравномерных осадках отдельных фундаментов. Крен фундамента приводит к повороту нижней части конструкций. Скручивание - сооружений возникает при развитии крена в разных частях длинного сооружения в противоположные стороны. Наибольшие повреждения получают, как правило, верхние этажи отдельных конструкций или здания в целом. 18.Определение ширины подошвы внецентральнонагруженного фундамента Размеры подошвы внецентренно нагруженных фундаментов определяют исходя из условий: где p среднее давление под подошвой фундамента, определяемое как ; максимальное краевое давление под подошвой фундамента; в угловой точке при действии моментов в двух направлениях; R расчетное сопротивление грунта основания. 21.Виды свай , изготавливаемых непосредственно в грунте. 17. Определение ширины подошвы центральнонагруженного фундамента Необходимо предварительно собрать нагрузки на фундамент и задаться глубиной его заложения. Если нагрузка от веса надземных конструкций NII, приложенная на обрезе фундамента , известна, то давление на основание под подошвой фундамента будет: где Gгр вес грунта обратной засыпки на обрезах фундамента; Gф вес фундамента; А площадь подошвы фундамента .В практических расчетах, усредняя вес грунта и вес фундамента в объеме призмы АБВГ, давление определяют по формуле где среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его обрезах, принимаемое равным 20 кН/м3; d глубина заложения и A площадь подошвы фундамента. Так как давление под подошвой фундамента не должно превышать расчетного сопротивления грунта, то, если принять p=R, получим формулу для определения площади подошвы фундамента: С целью ускорения расчетов можно предварительно заменить R на R0, определив его по таблице СНиП, но после подбора A по R0эти расчеты для R необходимо провести повторно. Для ленточного фундамента ширину подошвы находят по формуле b=A/l. Для фундаментов с квадратной подошвой 𝑏 = √𝐴 , с круглой 𝑏 = 2√А/п . 19.Классификация свай по способу изготовления, по способу взаимодействия с грунтом, по форме и материалу. -По материалу: 1 )Ж/б,2 )Стальные, 3 )Деревянные, 4 )Комбинированные -По способам изготовления: · сваи, изготовляемые на заводе, доставляемые в готовом виде на строительную площадку, и погружаемые в грунт забивкой, вибрированием или вдавливанием (такие сваи обычно называют «забивными» независимо от способа погружения) · сваи, изготовляемые непосредственно на строительной площадке (с использованием специальных машин и монолитного бетона). -по способу взаимодействия с грунтом сваи-стойки и висячие (сваи трения). К сваям-стойкам следует относить сваи всех видов, опирающиеся на скальные грунты, а забивные сваи и на малосжимаемые грунты (к малосжимаемым грунтам относятся крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем средней плотности и плотным, а также глины твердой консистенции в водонасыщенном состоянии). Сваистойки передают нагрузки только нижним концом. Силы трения грунта по боковой поверхности этих свай при расчете не учитываются. К висячим сваям (сваям трения) следует относить сваи всех видов, опирающиеся на сжимаемые грунты и передающие нагрузку на грунты основания и боковой поверхностью и нижним концом. -По форме поперечного сечения — сваи квадратные, прямоугольные, таврового и двутаврового сечений, квадратные с круглой полостью, полые круглого сечения; 22. Виды свайных фундаментов 23. Последовательность проектирования свайных фундаментов 1.Выполняется оценка инженерногеологических условий (определяется слой грунта, в который наиболее рационально заглубить острие сваи). Как правило, остриё сваи должно быть заглублено в несущий слой основания не менее чем на 1, 5 м (см. схему). Схема алгоритма программного расчёта свайного фундамента и определения длины сваи с заглублением её острия не менее 1,5 м в надёжное основание. 2.Определяется тип и размер сваи. 3. Определяется несущая способность сваи (расчетная нагрузка, допустимая на сваю): - по испытаниям; - по данным статического зондирования, (SPT). 4.Определяется необходимое количество свай. 5.Производится размещение свай в плане и конструирование ростверка. 6.Проводится проверка давления, приходящегося на одну сваю. (При несоблюдении данного условия производится перерасчет свайного фундамента, а при выполнении условия п.6 переходят к выполнению п. 7). 7.Определяется осадка свайного фундамента. 24. определение несущих способностей свай стоек Где R– расчетное сопротивление грунта под острием сваи; А – площадь поперечного сечения сваи; с –коэффициент условия работы сваи;q – коэффициент надежности. 25.Определение несущих способностей висячих свай В общем виде несущая способность сваи по грунту основания и расчетная нагрузка, допускаемая на сваю: где N0, Nб – сопротивление сваи, соответственно под острием и по боковой поверхности. Р – расчетная нагрузка, допускаемая на сваю, по рекомендациям нормативных документов, может быть определена по следующей формуле: ,где R – расчетное сопротивление грунта сваи под острием (выбирается из таблиц учебников, СНиПа); u – периметр сваи; fi – расчетное удельное сопротивление грунта по боковой поверхности сваи (выбирается из таблиц учебников, СНиПа); li - мощность i слоя грунта, на котором действует fi. В случае, если свая пересекает однородный грунт, или отдельные слои грунта имеют толщину более 2 м, то основание также разбивается по глубине на отдельные слои li ≤ 2 м, т.к. fi – меняется с глубиной. Несущая способность сваи, полученная расчётом, часто оказывается ниже фактической, найденной по испытаниям. Данное обстоятельство объясняется тем, что в расчетах используются осредненные табличные значения величин fi, являющзиеся приближёнными. Для определения истинной (фактической) несущей способности сваи рекомендуется проводить испытания свай непосредственно на площадке строительства. Обычно под пятном строительства здания (сооружения) перед производством работ проводятся испытания нескольких свай. 26. Расчет шага и кол-ва рядов свай… Количество свай п в ростверке при центральном сжатии можно определить по формуле где Nd — расчетная нагрузка, приходящаяся на свайный фундамент с учетом веса ростверка; Pmi„ — минимальная расчетная нагрузка, которую способна выдерживать свая (по грунту или по материалу). Для ленточных ростверков нагрузка на свайный фундамент Nd определяется на один погонный метр свайного фундамента и вместо количества свай обычно определяют требуемый шаг свай а: где к— число рядов свай. При назначении шагов свай следует учитывать минимально допустимые расстояния между сваями, и если получается, что требуемый по расчету шаг свай меньше допустимого расстояния между ними, следует увеличивать количество рядов свай или изменять конструкцию свай. 28. Расчет свайных фундаментов и их оснований по второй группе предельных состояний. Основной целью расчета оснований по второй группе предельных состояний (по деформациям) является ограничение перемещений фундаментов такими предельными значениями, которые гapaнтируют нормальную эксплуатацию и требуемую долговечность зданий и сооружений. Расчет оснований по деформациям требует выполнения следующего условия: S≤SU, где S – деформация основания, определяемая по результатам совместной работы основания и сооружения; SU - предельное значение совместной деформации основания и сооружения. Предельно допустимые деформации определяются в основном эксплуатационными требованиями, предъявляемыми к сооружению. По СНиПу рекомендуется ограничивать давление по подошве фундамента расчетным сопротивлением грунта основания: p≤R, где p - среднее давление под подошвой фундамента внешнего напряжения. Расчетное сопротивление грунта основания под подошвой фундамента определяется по формуле Пузыревского: 𝑅= 𝛾𝑐1 ∙ 𝛾𝑐2 (𝑀𝛾 ∗ 𝑘𝑧 ∗ 𝑏 ∗ 𝛾𝛪𝛪 + 𝑀𝑞 ∗ 𝑑 ∗ 𝛾𝛪𝛪′ + 𝑀𝑐 ∗ 𝑐𝛪𝛪 ) 𝑘 γc1, γc1- коэффициенты, зависящие от инженерногеологических условий сII- удельное сцепление грунта γII- удельный вес грунта над подошвой фундамента γ, II- удельный вес грунта под подошвой фундамента Мq, Мγ Мс- коэффициенты принимаемые от угла внутреннего трения. d1- глубина заложения подошвы фундамента. 29. Расчетный, ложный и истинный отказы сваи. Момент отказа наступает тогда, когда свая не может больше погружаться в почву под воздействием сваебойного механизма из-за возросшего сопротивления грунта. Ложный отказ - это данные, полученные непосредственно по завершению погружения сваи, в момент, когда ее углубление от залога соответствует проектным расчетам; Истинный отказ - величина, полученная по истечению периода отдыха сваи, в грунтах, восстановивших свои структурные связи. Продолжительность отдыха определяется исходя из свойств конкретного грунта, поскольку разница в сроках восстановления характерна не только для разных типов почвы, но и для одинаковых грунтов, обладающих разной плотностью и насыщенностью влагой. Расчет проектного отказа зависит от величины остаточного отказа (Sa) пробных свай. Если предварительная забивка показала, что величина Sa меньше 2 миллиметров то: Если Sa больше 2 мм., то: А - площадь сечения ствола сваи; М – фактический коэфф. сопротивления грунта; Еd - ударная энергия использующегося сваебойного оборудования; м1 - общая масса ударного молота либо вибропогружателя; м2 - совокупная масса наголовника сваебойного механизма и сваи; м4 - вес ударной части сваебойного оборудования; Sа - величина остаточного отказа пробных свай; Sеl - упругий отказ пробных свай. Полученная величина отказа является проектной, именно с ней сопоставляется фактический отказ и принимается решение о завершении погружения опоры либо необходимости выжидания отдыха грунта для последующей добивки сваи. 30. Виды грунтов с неустойчивыми структурными связями. Структурно-неустойчивые грунты - это грунты, обладающие в природном состоянии структурными связями, которые при определенных воздействиях снижают свою прочность или полностью разрушаются. Эти воздействия могут заключаться в существенном изменении температуры, влажности, приложении динамических усилий. К структурно-неустойчивым грунтам относят грунты: лессовые, структура которых нарушается при замачивании под нагрузкой; мерзлые и вечномерзлые, структура которых нарушается при оттаивании; рыхлые пески, резко уплотняющиеся при динамических воздействиях; илы и чувствительные глины, деформационные и прочностные свойства которых резко изменяются при нарушении их природной структуры; набухающие грунты, которые при увлажнении способны существенно увеличиваться в объеме даже под нагрузкой; торфы и заторфованные грунты, обладающие очень большой сжимаемостью и малой прочностью; 31. Основные мероприятия при проектировании и строительстве на неустойчиво-структурных грунтах. При строительстве на неустойчиво-структурных грунтах требуется проведение комплекса специальных мероприятий: 1 группа: меры, предпринимаемые для исключения неблагоприятных воздействий на грунты. 2 группа: способы искусственного улучшения структурных свойств оснований, с помощью которых нейтрализуются последствия воздействия неблагоприятных факторов. 3 группа: конструктивные мероприятия, понижающие чувствительность зданий к неравномерным деформациям основания. 4 группа: применение специальных типов фундаментов. скальные и полускальные грунты, обладающие, как правило, высокой прочностью и малой деформативностью. Не учет специфических свойств этих грунтов может привести к нарушению устойчивости зданий и сооружений, к чрезмерным их деформациям. 32. Просадочные грунты. Характеристики просадочных свойств грунтов. Отличительная особенность просадочных грунтов заключается в их способности в напряженном состоянии от собственного веса или внешней нагрузки от фундамента при повышении влажности или замачивании давать дополнительные осадки, называемые просадками. К рассматриваемой категории относят: Лессовые грунты (суспеси и лессы), Глины и суглинки , Отдельные виды покровных суспесей и суглинков, Насыпные производственные отходы (зола, колосниковая пыль), Пылевато-глинистые грунты с высокой структурной прочностью. Для просадочных грунтов характерны недоуплотненность, низкая естественная влажность, пылеватый состав, высокая структурная прочность. Структурная прочность просадочных грунтов обусловливается в основном цементационным сцеплением. При повышении влажности происходит снижение прочности грунта. 33. Типы грунтовых условий по просадочности. I тип - грунтовые условия, в которых возникает, в основном, просадка от внешней нагрузки, а просадка от собственного веса грунта не превышает 5 см; II тип - грунтовые условия, в которых кроме просадки от внешней нагрузки возможна просадка от собственного веса грунта более 5 см. Тип просадки используется при оценке условий строительства, разработке противопросадочных мероприятий, проектировании оснований, фундамента, самого здания. 36. Конструктивные мероприятия для снижения чувствительности зданий к неравномерным деформациям. 1) рациональную компоновку сооружения в плане и по высоте; 2) повышение прочности и пространственной жесткости сооружений,достигаемое усилением конструкций,в особенности конструкций фундаментно-подвальной части. 3) увеличение податливости сооружений (если это позволяют технологические требования) за счет применения гибких или разрезных конструкций; 4) устройство приспособлений для выравнивания конструкций сооружения и рихтовки технологического оборудования. 34.Способоы устройства фундаментов при строительстве в грунтах 1 типа по просадочности. При I типе просадка возможна только от веса сооружения при попадании воды непосредственно под фундаменты. Для устранения просадочности при I типе грунтовых условий, если толща просадочных грунтов не превышает 5 -6 м, то: 1) Уплотнение грунтов тяжелыми трамбовками.Этот метод используется при предварительном доведенни влажности грунта до оптимальной, если глубина заложения фундамента составляет 1,5- 2 м. В этом случае слой просадочных грунтов имеет мощность 3,5 - 4 м, что позволяет уплотняь его с помощью трамбовки. 2) Уплотнение с устройством подушек из непросадочных местных грунтов. Этот метод применяется в случае, если с помощью трамбования не удается уплотнить грунт на требуемую глубину. Подушку устраивают над уплотненным слоем грунта . 3) Применение свайных фундаментов для передачи давления на лежащий ниже слой непросадочного грунта. 4) Уплотнение грунтов подводными взрывами при предварительном замачивании. Взрывы производятся в пробуренных скважинах на дне заранее подготовленного котлована, который обваловывается насыпями. Затем в котлован наливают воду и производят взрывы, которые способствуют уплотнению грунта. 35. Способы устройства фундаментов при строительстве в грунтах 2 типа по просадочности. При II типе кроме просадки от внешней нагрузки возможно просадка от собственного веса грунта. Для устранения просадочностн при II применяют следующие способы: 1. Устройство свайных фундаментов с проверкой толщи просадочных грунтов 2. Закрепление грунтов с помощью цементации, силикатизации, битумезации 3. Уплотнение грунтов грунтовыми сваями 4. Устройство фундамента из набивных свай с уширенной пятой 5. Уплотнение грунтов с помощью предварительного замачивания и подводных взрывов с последующим уплотнением с помощью трамбования верхнего слоя грунта. В некоторых случаях при возведении легких зданий и сооружений целесообразно другое, более экономичное решение, исключающее возможность замачивания толщи просадочных грунтов в течение всего периода эксплуатации. Для этого необходимо полностью исключить возможность проникновения в основания фундаментов дождевых, хозяйственных и подземных вод, что возможно при специальной планировке территории, устройстве асфальтовых покрытий. Удаление дождевых вод осуществляется с помощью кюветов, канав, лотков со сбором в дождевую канализацию. 37. Особенности проектирования свай в просадочных грунтах 1 и 2 типа по просадочности. Свайные фундаменты на территориях с просадочными грунтами при возможности замачивания грунтов следует применять, когда возможна прорезка сваями всех слоев просадочных грунтов, прочностные и деформационные характеристики которых снижаются при замачивании. Нижние концы свай должны быть заглублены, в скальные грунты, пески плотные и средней плотности, глинистые грунты с показателем текучести в водонасыщенном состоянии: IL < 0,6 для всех видов свай в грунтовых условиях I типа; IL < 0,4 для забивных свай и IL < 0,2 для буронабивных свай при ssl,g £ su в грунтовых условиях II типа; IL < 0,2 для забивных свай и IL £ 0 для буронабивных свай при ssl,g £ su в грунтовых условиях II типа (где ssl,g - просадка от собственного веса грунта с учетом подсыпки или другой пригрузки его поверхности). Заглубление свай в указанные грунты должно назначаться по расчету путем проверки условия, что осадка сваи не превысит предельную осадку su, и условия обеспечения требуемой несущей способности сваи. При этом принимают наибольшее из полученных значений заглубления сваи. 38. Причины снижения эксплуатационной надежности оснований и фундаментов зданий и сооружений. При оценке надежности эксплуатируемого объекта, его нужно рассматривать, как совокупность главных ее элементов – надземная часть здания + фундамент + основание. Факторы, отрицательно влияющие на надежность системы, следующие: - влияние внешних воздействий в измененных режимах; - слабая технологическая дисциплина в построечный период (заложение дефектов); - недоброкачественные используемые материалы; - ошибки в проектировании оснований и фундаментов; - отсутствие или недостаточный геотехнический мониторинг строительства; - недостаточная техническая квалификация служб эксплуатации и ремонтного персонала. Надежность в большей степени зависит от правильного решения по совместной работе основания и фундамента, выбора и обоснования расчетной схемы, от умения адекватно оценивать геотехнические условия площадки, конкретные физико-механические условия площадки, конкретные физикомеханические свойства несущего основания и рационального выбора материала и конструкции фундамента. 40. Конструктивные решения при усилении фундаментов существующих зданий и сооружений при реконструкции.Реконструкция здания вызывает увеличение нагрузок или появление дополнительных воздействий( вибрация от оборудования и т.д.)на фундамент. Повышение несущей способности оснований и фундаментов при реконструкции может быть обеспечено за счет: 1)усиления и изменения конструкции или размера фундамента; 2)закрепления грунтов основания инъектированием; 3)механического уплотнения; 4)армирования. 39. Конструктивные решения применяемые для снижения влияния строящихся объектов на рядом расположенные здания и сооружения. Организационно-технологические: откопка котлована захватками, первоочередное возведение высоких блоков, сокращение сроков строительства; Погружение шпунта вдавливанием при наличии слоев водо-насыщенного песка, исключение строительства очередями ; ограничение динамических воздействий. Конструктивные: новое здание строится на фундаментах мелкого заложения, несмотря на то, что условие не удовлетворено; 2) новое здание возводится на свайных фундаментах; 3) под новым зданием предусмотрено строительство глубокого подземного объема (гараж, склад и т. п.); временное усиление стен существующих зданий в зоне примыкания.Архитектурно-планировочные: новое здание не выше существующих; нежелательны сложные примыкания в плане, в поперечных направлениях, в углах, разноэтажных блоков зданий.
