Лекция № 6 устройство фундаментов Устройство фундаментов различного типа. Лекция фундаменты

Тема 1. Общие сведения об основаниях и фундаментах.

Лекция № 1.

Задачи курса «Основания и фундаменты», его место среди других специальных дисциплин. Основные понятия, классификация оснований и фундаментов. Развитие и достижения отечественной и зарубежной науки и техники в области строительства фундаментов опор мостов и путепроводов. Особенности современного фундаментостроения.

Цель и задачи курса «Основания и фундаменты», его место среди других дисциплин

Целью преподавания дисциплины «Основания и фундаменты» является изучение конструктивных решений фундаментов, методов их расчета согласно действующих нормативно-технических документов, технологии производства работ по сооружению фундаментов, способов реконструкции и методов расчета усиления фундаментов.

Изучение дисциплины «Основания и фундаменты» направлено на выработку у студентов умения использовать полученные знания и навыки для самостоятельного решения инженерных задач в области проектирования, строительства и переустройства существующих фундаментов мостовых сооружений, а также умелого использования полученного багажа знаний в проведении научных исследований в данной области.

Поставленная цель обеспечивается чтением лекций и проведением практических занятий, причем на лекциях рассматриваются общие вопросы проектирования, строительства и переустройства фундаментов существующих мостовых сооружений, а на практических занятиях - конкретные задачи проектирования и расчета различных типов фундаментов, технология их возведения. На практических занятиях студенты применяют полученные знания при решении задач, возникающих в рамках курсового проектирования. В рамках изучения дисциплины «Основания и фундаменты» студенты выполняют курсовой проект, цель которого - овладеть методами проектирования и расчета различных типов фундаментов, применяемых в мостостроении.

Задачи изучения дисциплины «Основания и фундаменты» заключаются в прочном овладении студентами комплексом знаний, отражающих современный уровень теории и практики, а также перспектив развития фундаментостроения в области строительства мостов и путепроводов.

Изучив дисциплину «Основания и фундаменты» студент должен:

- знать физико-механические характеристики грунтов;

- уметь на основе вариантного проектирования выбирать рациональные тип и конструкцию фундамента сооружения, выполнять расчеты оснований и фундаментов по первой и второй группам предельных состояний согласно действующих нормативно-технических документов, выполнять конструктивные разработки фундамента и его отдельных элементов с учетом заданного уровня надежности и экономичности;

знать технологию производства работ по сооружению фундаментов опор мостов и путепроводов;
знать методы расчета усилений фундаментов и технологию производства работ, применяемую при усилении, реконструкции и переустройстве фундаментов;
иметь представление о современных тенденциях развития фундаментостроения в России и за рубежом.

Комплексный характер дисциплины «Основания и фундаменты» обуславливает ее базирование и связь со следующими общетехническими и специальными дисциплинами: «Инженерная геология и механика грунтов», «Строительные материалы», «Сопротивление материалов», «Строительная механика», «Инженерная геодезия», «Изыскание и проектирование мостовых переходов и тоннельных пересечений», «Проектирование мостов», «Строительство мостов» и др.

studfiles.net

ФУНДАМЕНТЫ ЛЕКЦИИ

4-йкурс, направление «Строительство» (профиль ПГС), ФВЗО (заочное отделение)

Курс лекций «Основания и фундаменты»

форма контроля –

экзамен, весенний семестр 2014/15 уч.года

Список литературы

Справочно-нормативнаялитература

1. СП 22.13330.2011. Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*.М., Минрегион России, 2010.

2. СП 24.13330.2011. Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85.М., Минрегион России, 2010.

Основная учебная литература

1. Далматов Б.И. Механика грунтов, основания и фундаменты. М., СИ, 1988 или 2012.

2. Справочник проектировщика. Основания, фундаменты и подземные сооружения. М., СИ, 1985.

Основание – это массив грунта, воспринимающий давление от фундамента.

Фундамент – это конструкция, служащая для передачи грунту (основанию) веса здания или сооружения, и других действующих на него нагрузок.

Основания могут быть представлены различными грунтами

(скальные; дисперсные; мерзлые, техногенные, обладающие специфическими свойствами).

Все грунты при внешних воздействиях могут изменять свои характеристики (при увлажнении или уменьшении влажности, промерзании и т.п.).

Фундаменты, применяемые в строительстве, пред-

ставлены большим разнообразием типов и конструк-

ций. Например,

Основные положения

по расчету оснований и фундаментов

Расчет оснований и фундаментов выполняется по двум группам предельных состояний:

I предельное состояние (I ПС) –

обеспечение условий невозможности потери несущей способности, устойчивости или формы.

II предельное состояние (II ПС) –

обеспечение пригодности к нормальной эксплуатации зданий или сооружений при недопущении сверхнормативных деформаций (потери устойчивости не происходит).

I. Фундамент По I ПС (по прочности) –

расчет ведется всегда. По I ПС (по прочности) –

расчет ведется всегда.

По II ПС (по деформациям – трещеностойкости ) – По II ПС (по трещеностойкости) –

расчет ведется только для гиб-

расчет ведется только для гибких ких фундаментов (ленточные,

фундаментов (ленточные, плитплитные).

ные)

studfiles.net

Лекция № 6 устройство фундаментов Устройство фундаментов различного типа

Для устройства фундаментов различного типа (кроме свайных) производится специальная подготовка грунта на дне котлована:

зачистка грунта до слоя, находящегося в естественном состоянии (не нарушенном), с выравниванием;
уплотнение поверхности грунта щебнем.

Кроме того, при устройстве ленточных фундаментов устраивается выравнивающий песчаный слой, монолитных и бетонных фундаментов - слой тощего бетона для предотвращения утечки цементного молока.

Устройство ленточных фундаментов.Установку подушек ленточных фундаментов начинают с маячных блоков в углах, пересечениях и через 20 м по прямой. Маячные блоки тщательно выверяют. Промежуточные (рядовые) блоки укладывают по натянутой с наружной или внутренней стороне маячных блоков причалке, от маячных блоков к середине. Схема устройства ленточных фундаментов приведена на рис. 2.

Песчаная Маячные блоки

Рис. 2. Схема устройства ленточного фундамента: А, Б, В, 1,2 - оси здания

После установки блоков необходимо: * срезать монтажные петли;

выровнять поверхность цементным раствором, одновременно выверяя монтажный горизонт;
предварительно заделать вертикальные швы между блоками: сначала заполнить грунтом, утрамбовывая на глубину свыше 4 см от поверхности, затем заделать раствором.

Монтаж фундаментов стаканного типа.Фундаменты устанавливают сразу в проектное положение на уплотненный щебнем грунт в плотном теле, инструментально выверяют, вычищают отверстия, закрывают щитом.

Устройство монолитных фундаментов из железобетона.Монолитные фундаменты могут быть ленточными, отдельно стоящими и массивами.

Во всех случаях используются различного вида опалубки. Любая опалубка состоит из щитов опалубки, у которых есть палуба (поверхность, прилегающая к бетону) и несущие конструкции, к которым крепится палуба (прогоны, каркасы, фермы и т. п.).

Щиты должны быть закреплены так, чтобы они не складывались внутрь и не опрокидывались наружу. Для этого применяют поддерживающие конструкции различных видов (рис. 3).

Рис. 3. Устройство монолитных фундаментов: 1- бадья для бетона;2- замок;3- распорка от складывания;4- палуба из досок; 5 - несущие прогоны;б- подкосы; 7 - подмости;8- проволочная стяжка от опрокидывания

Понятие «массивные конструкции» недостаточно формализовано. Представляется правильным называть массивом конструкцию объемом более 10 м3с минимальным размером 1,5 м (фундаменты под оборудование, плотины гидростанций).

Бетонирование производится отдельными блоками для предотвращения усадочных трещин.

Разбивка на блоки зависит от технологии укладки бетона, от вида армирования, температурных условий, но во всех случаях стремятся сократить количество рабочих швов, так как они снижают монолитность тела фундамента.

Массив бетонируют послойно или ступенями, уплотняют вибраторами (вибропакетами), навешенными на трактор при отсутствии арматуры или на кран при густом армировании (рис. 4). Подача бетона производится бадьей, конвейером, самосвалом, бетононасосом.

Вибраторный

Рис. 4. Бетонирование массивных конструкций

Если фундамент рассчитан на динамическую нагрузи, то его бетонируют беспрерывно, разбивая на захватки и организуя зеленую улицу.

Устройство свайных оснований.Процесс устройства свайных оснований в общем случае состоит:

из подготовительных работ;
собственно технологических процессов по устройству свайных оснований;
устройства ростверков.

В зависимости от вида свай эти составляющие могут иметь различное содержание, но в любом случае общими операциями являются:

подготовка площадки: снятие растительного грунта, устройство водоотвода, вертикальная планировка, устройство подъездных путей, подсыпка песчано-гравийной смесью;
разбивка свайных рядов и закрепление на местности сперва на главных осях, потом на промежуточных с использованием обноски и штырей, снабжением флажками с указанием осей и принятие по акту.

Дтя забивных свай порядок забивки зависит от типа грунта и конструкции ростверка.

При устройстве свайных оснований больших площадей в плотных грунтах применяют секционную схему забивки. Разбивают свайное поле на секции и забивают крайние ряды секций, а затем последовательно ведется рядовое погружение в пределах секции (рис. 5).

Рис. 5. Секционная разбивка свайного поля

В зависимости от расположения ростверка можно погружать сваи с поверхности земли, на дне сухого котлована, с подмостей.

В нормальных несвязных грунтах (песках, супесях) сваи можно забивать рядами. При кустовой схеме забивки свай применяется концентрическая схема забивки: слабые грунты - от краев к центру (песок, уплотняется средняя часть, грунт хорошо сжимается, последние сваи могут разъехаться), а если малосжимаемые грунты - то наоборот - от центра к краю (глина, последняя свая может не влезть, если наоборот).

Сваи бывают висячие и сваи-стойки (рис. 6).

Рис. 6. Классификация свай по признаку передачи нагрузки

Устройство ростверка.При устройстве ростверка на сваях-стойках срезают головы свай под проектную отметку, устанавливают опалубку и производят бетонирование в виде плит или лент.

Применяют и сборные ростверки в виде оголовков, балок и плит.

При пучинистых грунтах ростверк укладывают на дренирующую песчаную подушку толщиной 30-50 см и устраивают отмостку (рис. 7).

Рис. 7. Устройство ростверка на пучинистых грунтах

studfiles.net

Лекция 1 Конструкции фундаментов гражданских и промышленных зданий.

Лекция 1 Конструкции фундаментов гражданских и промышленных зданий. Расчетные положения. к. т. н. Ш. Мухамедшакирова Алматы 2013

Фундамент – это часть здания, которая находится в земле и на которую опираются стены и колонны. Фундамент служит для передачи распределения нагрузки от здания на грунт. Верхняя часть фундамента называется поверхностью, а нижняя – подошвой фундамента. Расстояние от нижнего уровня поверхности земли до подошвы фундамента называется глубиной заложения. Фундаменты малоэтажных жилых зданий. Конструктивные решения фундаментов. Основные конструктивные схемы фундаментов для малоэтажного строительства изображены на схеме.

Конструктивные схемы фундаментов малоэтажных жилых зданий: а ленточный фундамент; 6 столбчатый; в фундамент в виде сплошной железобетонной плиты; г фундамент на коротких сваях; д ленточный фундамент на песчаной подушке; 1 стена; 2 – лента фундамента; 3 столб; 4 – фундаментная балка; 5 монолитная железобетонная плита; 6 ростверк; 7 свая; 8 песчаная подушка

Фундаменты из местных строительных материалов (естественный камень, бутобетон, красный кирпич и др. ), а также используют монолитный бетон или сборные бетонные и железобетонные блоки. Плоскость нижней части фундамента называют подошвой, её уширение – подушкой, а грунт под ней основанием. На грунтах, вспучивающихся при замерзании, глубины заложения подошвы фундамента наружных стен принимают ниже толщины промерзающего слоя не менее чем на 0, 2 м. Ленточные фундаменты в виде сплошных стенок устанавливают по всему контуру стен. Размер подошвы фундамента определяют расчетом а зависимости от массы надземной части, материала фундамента и несущей способности грунта. Толщину его стенки определяют расчетом на прочность и в зависимости от технологических особенностей материала.

Конструкции ленточных фундаментов: а из сплошных стеновых фундаментных блоков; б из пустотелых блоков; в вариант с устройством подвала; г монолитный фундамент; 1 фундаментная плита; 2 фундаментный блок; 3 стеновой блок подвала; 4 монолитный бетон (бутобетон)

Столбчатые фундаменты состоят из столбов и фундаментных балок. Фундаментные балки устанавливают по всему контуру стен. Столбы устанавливают в местах пересечения стен и промежутках между ними с определенным шагом. Деревянные столбчатые фундаменты чаще встречаются при реконструкции старых построек. Проектируют их в виде тумб или столбов на лежнях и крестовинах.

Конструкция столбчатых фундаментов для каркаснопанельных гражданских зданий: а конструкция на фундаментной подушке; б конструкция фундамента стаканного типа; 1 наружная цокольная панель; 2 пирамидальное основание колонны; 3 фундаментная балка; 4 фундаментный стакан.

Фундаменты на коротких сваях располагают под стенами по аналогии со столбчатыми фундаментами, но с меньшим шагом, который определяют расчетом. По верху свай устраивают ростверк. Сплошную плиту фундамента под малоэтажные дома проектируют только в случаях строительства зданий на грунтах с неравномерной осадкой или вспучиванием и при высоком уровне стояния грунтовых вод. Плиту выполняют из монолитного тяжелого железобетона толщиной не менее 100 мм.

Конструкция свайных фундаментов: а сопряжение сборного оголовка под одиночную сваю; б однорядное расположение свай; в шахматное расположение свай; г двурядное расположение свай; д куст свай под одиночную колонну; 1 свая; 2 сборный оголовок; 3 – монолитный железобетонный ростверк; 4 железобетонный ростверк под колонну.

В монолитных фундаментах бетонную смесь укладывают слоями толщиной 0, 2 м с послойной вибрированием. Наибольший размер втапливаемых в бутобетон камней не должен превышать 1/3 толщины стен фундамента. Уширение нижней части бутобетонных фундаментов осуществляется уступами минимальной высоты 0, 3 м при отношении к заложению от 2: 1. Железобетонные столбчатые фундаменты характерны для каркасных зданий и в известной мере аналогичны фундаментам промышленных зданий. Столбчатые фундаменты образуются железобетонными подколонниками стаканного типа с развитой плитной частью. Если в остов здания включены несущие стены или диафрагма жесткости, столбчатые фундаменты сочетаются с ленточными.

Плитные фундаменты зданий повышенной этажности. Железобетонные плитные фундаменты целесообразно устраивать при возведении многоэтажных зданий с несущими стенами на слабых или неоднородных грунтах. Плита фундамента высотой около 1 м в плане охватывает габарит здания. Она армируется в нижней и верхней частях перекрестными сетками из стержней периодического профиля. Сетки нижнего армирования укладываются на бетонные подкладки высотой 35 мм, фиксирующие защитный слой. Сетки верхнего армирования укладываются на стальные каркасы, установленные непосредственно на бетонную подготовку. Поверхность плиты образует основание пола, подвала. Стены подвалов могут быть выполнены из монолитного бетона, бетонных блоков и панелей.

Конструкция сплошных фундаментов: а перекрестная конструкция; б, в варианты устройства сплошных фундаментной плиты; г коробчатая конструкция фундаментов.

Грунт – это геологические породы, залегающие в верхних слоях земной коры, состоящие из твердых частиц (зерен), разной крупности (скелета грунта), и пор, заполненных или воздухом, либо частично водой. Грунты используют в качестве основания здания и сооружения. Вследствие давления грунты под фундаментом испытывают значительные сжимающие усилия, под действием этих сил грунты равномерно уплотняются, такая равномерная деформация называется осадкой грунта. Неравномерная деформация грунта, происходящие в результате уплотнения, и как правило, коренного изменения структуры грунта под воздействием внешних нагрузок собственной массы грунта и других факторов называют просадками.

Грунты подразделяются на скальные и нескальные. К скальным грунтам относят: изверженные, матаморфические и осадочные породы, с жескткими связями между зернами, залегающие в виде сплошного или трещиноватого массива. К таким породам относятся: граниты, базальты, песчаники, известняк. Под нагрузкой от здания эти породы не сжимаются и являются наиболее прочным естественным основанием. К нескальным грунтам относят крупнообломочные, песчаные и глинистые. Крупнообломочные грунты по своей структуре подразделяются на щебенистые и дресвеные. Глинистые грунты относятся к категории связных грунтов с размерами плоских частиц, не превышающие 0, 005 мм, и толщиной менее 0, 001 мм. К глинистым грунтам относят так же суглинки и супеси.

Суглинки и супеси, содержат наряду с глинистыми частицами примеси песка. Содержание этих примесей характеризуется так называемым «числом пластичности» . Для супесей это значение составляет от 0, 01 до 0, 07 для суглинков – от 0, 07 до 0, 17. Пески в сухом состоянии представляют в своей массе сыпучий грунт. По крупности частиц различают пески: гравелистые, крупные, средней крупностей, мелкие и пылеватые с соответствующим соотношении частиц от 2 мм до 0, 05 мм в % от веса воздушно сухого грунта. Песчаные грунты малосжимаемые и при достаточной мощности слоя служат прочным и устойчивым основанием зданий и сооружений. Грунтовые воды, содержащие растворенные примеси солей и других веществ, разрушающих материал фундаментов, называют агрессивными. Для защиты от агрессивных грунтовых вод создаются специальные конструкции, способные работать в агрессивной среде. И защищающие фундаменты от разрушения.

В зависимости от степени влажности или степени заполнения пор водой различают грунты: маловлажные, влажные и насыщенные водой. Крупнообломочные и песчаные грунты с крупностью частиц выше средней при увлажнении малосжимаемы и могут служить устойчивым основанием. Увлажнение мелкозернистых песчаных грунтов снимает их несущую способность. Особенно сильно влияет на снижение несущей способности грунта увлажнение пылевых песков с глинистыми и илистыми примесями. Такие грунты в водонасыщенном состоянии называют плывунами.

Грунты, имеющие в своем составе лед называются мерзлыми. Грунты промерзающие только в течение одного зимнего времени, называют сезонно-мерзлыми. Сохраняющие мерзлое состояние непрерывно в продолжение долгих лет вечномерзлыми. В строительной практике встречаются насыпные грунты искусственные насыпи, образованные в результате культурной и производственной деятельности человека. Такие грунты формируются при засыпке: оврагов, высохших водоемов, на месте свалок и отходов производства.

Конструкции нулевого цикла – это подземная часть здания, расположенная ниже нулевой отметки, за которую принимают перекрытие первого этажа. К этим конструкциям относятся фундаменты и цокольные стены. К ним предъявляют требования по обеспечению прочности, устойчивости и долговечности (морозостойкости, сопротивлению воздействия грунтовых и агрессивных вод и др. )

Фундаменты зданий должны быть прочными, устойчивыми на опрокидывание и скольжение в плоскости подошвы фундамента, долговечными, экономичными и индустриальными. Фундаменты капитальных зданий выполняют из бута, бетона, железобетона, бутобетона и кирпича. При отсутствии других материалов разрешается применять для фундамента хорошо обожженный кирпич. В зависимости от передаваемой нагрузки на грунт и конструктивной схемы здания фундаменты делят на ленточные (в виде непрерывной ленты под всеми несущими стенами), столбчатые (в виде отдельных столбов),

сплошные (в виде сплошной плиты под всем зданием) и свайные. В зависимости от необходимой площади подошвы и вида применяемого материала форма поперечного сечения ленточных и столбчатых фундаментов может быть различной. По работе материала фундамента под нагрузкой различают жесткие фундаменты, работающие преимущественно на сжатие, и гибкие, работающие на растяжение и скалывание. К жестким фундаментам относят бутовые, бутобетонные и бетонные фундаменты. Гибкие фундаменты выполняют из железобетона. По способу возведения фундаменты могут быть монолитными и сборными. В зависимости от глубины заложения подошвы фундаментов различают фундаменты глубокого (более 5 м) и мелкого заложения.

Конструкции фундаментов зависят от конструктивной схемы здания, нагрузок, гидрогеологических условий строительной площадки, возможности использования местных строительных материалов. Ленточные фундаменты устраивают под несущие стены здания, подразделяются на сборные и монолитные. Сборные блоки подушки прямоугольного и трапецеидального сечений высотой 300 и 500 мм, длиной от 800 и до 2800 мм, уложенные вплотную одна к другой в направлении несущих стен, образуют сплошную ленту. Фундаменты в которых блоки подушки с

расстоянием одна от другой, называются прерывистыми. Расстояние между блоками засыпают песком. Прерывистые фундаменты экономичнее сплошных. В строительстве применяются пустотелые, ребристые фундаментные блоки подушки, однако они не нашли широкого применения вследствие сложной технологии изготовления. Существенная экономия материала достигается применением крупноразмерных элементов фундаментов. В некоторых жилых зданиях с поперечными несущими стенами применяют ленточные фундаменты в виде железобетонных плит. В зданиях с продольными несущими стенами применяют фундаменты со стенкой из крупных железобетонных панелей.

Монолитные ленточные фундаменты выполняют из каменной кладки, бетона или железобетона. Наиболее экономичными из монолитных ленточных фундаментов являются бутобетонные фундаменты. Их выполняют из бетона М 75 и бутового камня. Увеличение ширины фундамента к подошве производят уступами. Минимальное отношение высоты уступа к его ширине зависит от материала фундамента и давления на грунт и колеблется от 1, 25 до 2. Столбчатые фундаменты – устраивают в тех случаях, когда нагрузки от здания вызывают давление на грунт меньше нормативного давления грунта основания или когда слой грунта, служащий основанием, залегает на значительной глубине (3 5 м), что экономически

не оправдывает применение ленточных фундаментов. Столбчатые фундаменты могут быть монолитными и сборными. Под зданиями с несущими стенами столбчатые фундаменты располагают под углами стен, в местах пересечения наружных и внутренних стен, под простенками и через 3 – 5 м на глухих участках стен. При расстоянии между столбчатыми фундаментами до 4 м иногда устраивают кирпичные армированные перемычки. Столбчатые фундаменты: под каменные колонны – сборный фундамент из железобетонных блоков подушек, а под железобетонные колонны каркасных зданий – из ж/б блоков подушек и подколонников

Под монолитные ж/б или стальные колонны зданий устраивают монолитные (в большинстве случаев ступенчатые) фундаменты из бута, бутобетона, бетона или ж/б. Свайные фундаменты – устраивают при строительстве на слабых водонасыщенных грунтах, а также при передаче на основание больших нагрузок от колонн и стен многоэтажных зданий. Применение забивных свайных фундаментов также экономически оправдано при массовом строительстве зданий средней и повышенной этажности. Забивные сваи в поперечном сечении бывают круглыми, призматическими, двутавровыми и цилиндрическими. В панельных зданиях, с перекрытиями из панелей размером на конструктивную ячейку, применяют наиболее

Планы фундаментов

экономичный вариант конструкции свайного фундамента – безростверковый фундамент, при котором плиты перекрытий опирают на точно установленные (с отклонением верхней плоскости не более 10 мм) сборные оголовки свай. Для равномерного распределения нагрузки от здания на все сваи, располагаемые рядами или в шахматном порядке, головы свай заделывают в бетонную или железобетонную плиту. Свайные фундаменты имеют ряд преимуществ перед ленточными (см. табл. ) Сплошные или плитные фундаменты : 1. При слабых грунтах или при значительных нагрузках от здания; 2. При разрушенных, размытых или насыпных грунтах основания; 3. При неравномерной сжимаемости грунтов;

4. При необходимости защиты от высокого уровня грунтовых вод. Плитные фундаменты конструируют в виде плоских и ребристых плит или в виде перекрестных лент. Для зданий с большими нагрузками, а также при использовании его подземного пространства применяются коробчатые фундаменты. Плитные фундаменты проектируют под здания в основном каркасной конструктивной системы. Для повышения жесткости плиты устраивают ребра в перекрестных направлениях, которые могут выполняться как ребрами вверх, так и вниз по отношению к плите. В учебных целях толщину ребристой плиты следует назначать от 1/8 до 1/10 пролета, а сплошной плиты от 1/6 до 1/8 соответственно.

Плитные фундаменты с ребрами вверх

Глубину заложения фундаментов при проектировании определяют на основе исходных требований, оговоренных в задании на выполнение проекта (район строительства, тип и состояние грунтов основания, этажность, конструкции и технология возведения здания), и принимают в соответствии с требованиями СНи. П 2. 01 83 (Основания зданий и сооружений). В проектировании для определения глубины заложения фундаментных конструкций допускается пользоваться схематической картой изотерм нормативных значений глубины промерзания суглинистых и глинистых грунтов.

В целях защиты стен здания от увлажнения грунтовой водой, поднимающейся по порам материала стен, устраивают гидроизоляцию. В зданиях без подвалов гидроизоляцию стен устраивают из двух слоев рубероида, склеенных битумной мастикой и укладываемых в горизонтальные швы на уровне 10 15 см от перекрытия и 15 25 см от отмостки или тротуара. При полах на грунте, кроме горизонтальной устраивают и вертикальную гидроизоляцию путем обмазки битумной мастикой поверхности стены, соприкасающейся с грунтом. Если уровень грунтовых вод ниже пола подвала, то гидроизоляцию стен здания с подвалом осуществляют в двух уровнях: в уровне подготовки подвалы и не менее 15 см выше

уровня отмостки. Вертикальную гидроизоляцию в этом случае делают путем обмазки горячим битумом в два слоя поверхности стены подвала соприкасающейся с грунтом. По гидроизоляционному ковру в конструкции пола подвала располагают слой загрузочного бетона, весом которого уравновешивают давление воды. При больших давлениях воды напор гасят путем устройства пола подвала по сплошной железобетонной плите. Во избежание нарушения гидроизоляции в стыке между полом и стеной при их независимых осадках устраивают эластичный замок из пакли, смоченной в битуме.

сейсмика

Модель каркасного здания

Сейсмоплатформа Аммортизатор

Свинцово – резиновая опора Инерционный демпфер

Пята свода Гистерезисный демпфер

Фрикционно – маятниковая опора Пружинный демпфер

№ На русском/казахском/английском Конструкция 1. Құрылыс Construction Демпфер 2. Демпфер Damper Свод 3. Күмбез Пояснение Cооружение или его часть, характеризующиеся каким л. признаком, напр, железобетонные, монолитные, сборные конструкции; Устройство для гашения или предотвращения колебаний, возникающих в машинах, приборах, системах или сооружениях при их работе. Дугообразное перекрытие, соединяющее стены, опоры какого н. сооружения. Dome Каркас 4. Қаңқа Frame, framework Амортизатор 5. Амортизатор Damper, buffer Остов какого л. сооружения, состоящий из отдельных скрепленных между собою опорных элементов. Гаситель колебаний сооружений для защиты их от сотрясений и больших нагрузок.

Список литературы: 1) Строительная климатология СНи. П РК. 2. 04. 01 2001 Астана 2005, 114 с. 2) Строительная теплотехника. СНи. П РК 2. 04 03. 2002. Астана 2002, 54 с. 3) Естественное и искусственное освещение. СНи. П РК 2. 04 05 2002. Астана 2004, 94 с. 4) Жилые здания. СНи. П РК 3. 02 43 2007. Астана 2008, 34 с. 5) Административные и бытовые здания. СНи. П РК 3. 02 04 2002. Астана 2002, 28 с. 6) Общественные здания. СНи. П РК 3. 02 02 2001. Астана 2008, 54 с. 7) Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений. СНи. П 3. 01 01 2002 8) Архитектурные конструкции. Под редакцией Казбек Казиева и др. 2006 г. 9) Конструирование гражданских зданий, Шерешевский И. А. Архитектура – С 2006

10) Архитектурное проектирование общественных зданий и соооружений Т. Г. Маклакова. Москва, 2004 г. 11) Архитектурное проектирование общественных зданий и сооружений. Гельфонд А. Л. Архитектура С 2007 12) Архитектурное проектирование жилых зданий. Под редакцией Лисициан И. И. Архитектура С 2006 13) Архитектура гражданских и промышленных зданий: Гражданское здание. А. В. Захаров, Т. Г. Маклакова. Москва, 2004 г. 14) Малоэтажные гражданские здания. Методические указания к курсовой работе для специальности ФОС. Мухамедшакирова Ш. А. Алматы, 2007 г. 32 с. 15) Архитектурные конструкции. Жилые и общественные здания. Мухамедшакирова Ш. А. Алматы, 2009 г. (электронный учебник ЭУ)

present5.com

Конспект лекций по дисциплине: "Основания и фундаменты, подземные сооружения"

Транскрипт

1 МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙИСОКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" Кафедра "Основания и фундаменты" Конспект лекций по дисциплине: "Основания и фундаменты, подземные сооружения" для аспирантов по направлению Техника и технология строительства, профиль подготовки: "Основания и фундаменты, подземные сооружения" Лектор: д-р техн. наук, профессор А.И. Полищук Краснодар, 2015 г.

2 Лекция 1. Основные положения по проектированию оснований и фундаментов В основу проектирования оснований и фундаментов заложены следующие принципы: 1) проектирование оснований сооружений по предельным состояниям; 2) учет совместной работы системы «основание - фундамент -сооружение»; 3) комплексный учет факторов при выборе типа фундаментов, несущего и подстилающих слоев основания. Проектирование оснований и фундаментов в отечественной практике производится по двум группам предельных состояний: первая группа - по несущей способности и устойчивости, вторая группа -по деформациям. Целями расчета оснований по несущей способности являются обеспечение прочности и устойчивости грунтов основания, особенно на слабых водонасыщенных грунтах, недопущение сдвига фундамента по подошве и опрокидывания или оползания на откосах. Расчеты этого вида касаются первой группы предельных состояний. Для промышленных и гражданских сооружений, как правило, основным является расчет оснований по деформациям, так как они устанавливаются исключительно из условий нормальной эксплуатации самих сооружений. Расчеты по первой группе предельных состояний служат в качестве поверочных в тех случаях, когда основание может потерять прочность, а сооружение устойчивость. Под действием массы конструкций и полезных нагрузок от сооружений фундаменты, возведенные на дисперсных грунтах, получают вертикальные перемещения - осадки, как правило, неравномерные. Это может стать причиной возникновения деформаций в надземных конструкциях зданий и сооружений приводящих к нарушению нормальной эксплуатации сооружения. Поскольку те или иные величины осадок получают почти все сооружения, то расчет оснований, прежде всего, ведется по второй группе предельных состояний, т. е. по деформациям. В соответствии со СП "Основания зданий и сооружений" этот расчет производится из условия s< s u где s - совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом; s u - предельное значение совместной деформации основания и сооружения, устанавливаемое СНиП. Расчеты выполняются с учетом расчетного сопротивления грунта R. Расчетное сопротивление грунта - это такое давление на основание, при котором еще сохраняется линейная зависимость на графике осадок фундаментов, а глубина развития зон местного нарушения прочности (глубина развития зон сдвигов) под краями фундаментов не превышает 1 / 4 ширины подошвы.

3 Лекция 2. Физические характеристики и классификация грунтов Строительные свойства грунтов определяются в основном тремя характеристиками, определяемыми опытным путем: плотностью грунта в естественном состоянии р; плотностью твердых частиц грунта p s и природной влажностью грунта w. Остальные характеристики вычисляются с использованием этих трех основных характеристик. Плотность грунта - отношение массы грунта к его объему - имеет размерность г/см 3 и меняется в пределах 1,5-2,4 г/см 3. Коэффициент пористости грунта - отношение объема пор к объему твердых частиц. Коэффициент пористости является важнейшей характеристикой грунта и изменяется в широких пределах. Для слабых глинистых грунтов он может быть больше единицы. Для песчаных грунтов е используется как классификационный показатель для характеристики состояния плотности в условиях естественного залегания. Состояние грунтов по влажности оценивается степенью водонасыщения пор водой S r, которая определяется как отношение влажности грунта в естественном состоянии к влажности при полном водо насыщении (полной влагоемкости w sal ), т.е. когда все поры заполнены водой. При одном и том же количестве в грунте глинистых частиц (более 3% по массе) и в зависимости от влажности пылевато-глинистый грунт может находиться в твердом, пластичном и текучем состоянии. Таким образом, пылевато-глинистые грунты могут менять консистенцию от твердой до текучей. Для определения консистенции грунта опытным путем находят характерные влажности, соответствующие границе раскатывания (пластичности) w p и границе текучести wl. Влажностью на границе пластичности w p называется влажность грунта, при которой он теряет способность раскатываться в жгут диаметром мм и распадается на фрагменты длиной до 10 мм. Влажность на границе текучести w L соответствует такой влажности грунта, при которой стандартный конус массой 76 г с углом при вершине 30 погружается в образец на глубину 10 мм за 5 сек. При всей простоте определения w p и w L их использование имеет большое практическое значение, поскольку они достаточно достоверно характеризуют изменение свойств глинистых грунтов при изменении их влажности, а следовательно, консистенции. Они используются в строительных нормах для определения наименования глинистых грунтов.

4 Лекция 3. Механические свойства грунтов Внешние воздействия (механические и физические) на грунт вызывают в нем реакции, что обусловливает поведение грунта - протекание сложных процессов, определяющих механические свойства грунтов. В отличие от конструкционных материалов сооружений грунты не обладают сплошностью, характеризуются раздробленностью (дискретностью), состоят из отдельных твердых частиц различной крупности либо не связанных между собой, либо связанных, но с прочностью связей существенно меньшей прочности самих частиц грунта. Любой материал является водопроницаемым, если он включает сообщающуюся систему пор. Вода развивает давление на пористые материалы, сквозь которые она просачивается (известно под названием фильтрационного и может быть весьма значительным).различают два основных вида движения воды в порах грунта: фильтрацию и миграцию. Фильтрация - это течение воды (жидкости) в пористой среде под действием сил механической природы (в большинстве случаев разности напоров). Миграция - движение поровой влаги под влиянием сил физической природы (капиллярных, адсорбционных, осмотических, электромолекулярных, температурных, расклинивающего давления пленок связанной воды и др.). Закон ламинарной фильтрации Дарси: скорость движения воды в грунте прямо пропорциональна гидравлическому градиенту. Закон Дарси справедлив для песчаных грунтов. В глинистых грунтах при относительно небольших значениях градиента напора фильтрация может не возникать. В качестве деформационной характеристики при линейной зависимости между напряжениями и деформациями используют модуль деформации Е, характеризующий упругие и остаточные деформации. Его определяют по компрессионной кривой, испытанием грунта статической нагрузкой, статическим и динамическим зондированием, с помощмо прессиометров, а также по физическим характеристикам грунта. Сопротивление сдвигу грунтов обусловлено трением перемещающихся частиц и сцеплением (или зацеплением) между ними.грунты в основании сооружений, а также при неодинаковых отметках их поверхности испытывают воздействие не только нормальных, но и касательных напряжений. Когда касательные напряжения по какой-либо поверхности во всех точках грунта достигают предельного сопротивления сдвигу, наступает предельное равновесие, или предельное напряженное состояния грунта. Предельное сопротивление грунта сдвигу может быть установлено по испытанию его образцов на прямой сдвиг (срез), трехосное сжатие, вдавливание штампа с шаровой или конусообразной по- существовавшего природного давления, и ее величина может оказаться в несколько раз выше, чем на неразуплотненном.

5 Лекция 4. Фундаменты, возводимые в открытых котлованах К фундаментам в открытых котлованах относятся фундаменты, имеющие отношение высоты к ширине подошвы, не превышающее 4:1, и передающие нагрузку на грунты основания, в основном, через подошву. Давление от веса основных несущих конструкций сооружения передается на обрез фундамента и через его подошву и перераспределяется на грунт основания. Фундамент должен так снижать давление по подошве, чтобы оно не приводило к недопустимым напряжениям и деформациям основания сооружения. Виды фундаментов: 1.Отдельные фундаменты в виде бетонных, железобетонных кирпичных или каменных столбов с уширением работающие на горизонтальные нагрузки и моменты, устраиваются в разбуриваемых полостях, заполняемых бетоном. 2.Ленточные фундаменты под стены при большой жесткости стен почти не работают на изгиб в продольном направлении. Эти фундаменты в целях снижения давления по подошве можно развивать только в поперечном направлении. 3.Сплошные фундаменты устраиваются под всем сооружением или частью его в виде сплошных железобетонных плит под сетку колонн или стен. Такие плиты работают на изгиб в двух взаимно перпендикулярных направлениях. 4.Массивные фундаменты устраивают в виде жесткого массива под всем небольшим в плане сооружением (дымовая труба, доменная печь, устой моста). В большинстве случаев основные размеры фундаментов мелкого заложения определяются исходя из расчета оснований по деформациям. Основные этапы включают: расчет нагрузок на обрез фундамента; оценку инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства; определение нормативных и расчетных значений характеристик грунтов; выбор глубины заложения фундамента; назначение предварительных размеров подошвы фундамента; вычисление расчетного сопротивления грунта основания R и изменение в случае необходимости размеров фундамента с тем, чтобы обеспечивались условие Р < R для центрально-нагруженного фундамента; проверка напряжений по кровле слабого подстилающего слоя при его наличии под подошвой фундамента; расчет осадки фундамента и сопоставление его с предельнодопустимыми значениями.

6 Лекция 5. Свайные фундаменты (начало) Свайный фундамент состоит из свай - стержней, выполняемых из различных материалов, и ростверка - железобетонной плиты, распределяющей усилия от надземных конструкций на отдельные сваи. По характеру статической работы сваи подразделяются на стойки и висячие сваи. Свая-стойка опирается острием на скальный или малосжимаемый грунт (так же забивные сваи). Для висячих свай при их загрузке характерно развитие как реактивных сил по острию, так и сил трения по боковой поверхности. Классификация свай по материалу : в качестве материала для свай используют железобетон, бетон, металл и дерево, а иногда их комбинации. Учитывая неблагоприятные условия воздействия температурновлажностного режима грунтовой среды на сваи, к материалам свай предъявляют повышенные требования. Металлические сваи обладают повышенной прочностью материала, и для таких свай основной проблемой является их коррозийная устойчивость. При использовании металлических свай для капитальных сооружений необходимо предусматривать антикоррозионное их покрытие или использование легированных сталей. Деревянные сваи раньше широко применялись в строительстве. В качестве материала использовались хвойные смолистые породы деревьев (лиственница, сосна, ель). Они пропитывались антисептическими материалами для предохранения от загнивания. Методы погружения свай Забивка является наиболее распространенным и дешевым способом погружения свай. Она возможна в любые грунты, за исключением песков плотных и иногда средней плотности, крупнообломочных грунтов. Вибиропогружение целесообразно применять при наличии толщи насыщенных водой песков. Для погружения свай используют вибропогружатели и вибромолоты. При действии вибратора создаваемые им колебания передаются грунту через погружаемую сваю. Вдавливание применяют там, где для их погружения нельзя использовать динамические воздействия (ударные воздей ствия молота, вибропогружение). Такие условия возникают при устройстве свайных фундаментов вблизи существующих зданий в условиях плотной городской застройки. Завинчивание выполнимо только для металлических свай, снабженных лопастью у острия и специального наконечника для захвата кабестаном. В обычных грунтовых условиях погружение свай с высокою скоростью и минимальным отклонением от проектного положения.

7 Лекция 6. Свайные фундаменты (окончание) Типы свайных ростверков классифицируют в зависимости от их расположения относительно поверхности грунта, которое влияет на характер работы сваи: Низкий ростверк располагают ниже поверхности грунта. Такой ростверк может передавать часть вертикальной нагрузки от сооружения своей подошвой и воспринимать боковой поверхностью горизонтальные нагрузки. При этом сваи полностью находятся в грунте и продольный изгиб свай от вертикальных нагрузок обычно учитывают только в очень слабых грунтах Повышенный ростверк располагают непосредственно на поверхности грунта. Для одиночных свай с повышенным ростверком при проверке ее на продольный изгиб следует учитывать глубину заделки сваи в грунте. Повышенные ростверки допустимы в непучинистых грунтах. Высокий ростверк располагают выше поверхности грунта. Проверку прочности вертикальных свай в этом случае выполняют с учетом продольного изгиба. В зависимости от размещения свай в ростверке свайные фундаменты могут быть выполнены в виде: одиночных свай под отдельно стоящие опоры; лент под стены зданий и сооружений при передаче на фундамент распределенных по длине нагрузок с расположением свай в один, два и более рядов; кустов под колонны и столбы, с расположением свай в плане на участке квадратной, прямоугольной или иной формы; свайного поля под тяжелые сооружения с распределенными по всей площади нагрузками и расположением свай под всем сооружением. Проектирование свайных фундаментов, как и любых строительных конструкций, производится по двум предельным состояний. По первой группе проверяются прочность свай и ростверков, а также прочность грунта, контактирующего со сваей. Основные положения по проектированию свайных фундаментов: оценка инженерно-геологических условий площадки строительства; выбор глубины заложения подошвы ростверка; выбор типы, длины и поперечного сечения свай; определение несущей способности сваи (по материалу - только для свай стоек и по грунту - для всех свай) и расчетной нагрузки, предаваемой на сваю; определение количества свай в фундамент; размещение свай в плане и конструирование ростверка; проверку нагрузок, приходящиеся на сваи; определение осадки свайного фундамента.

8 Лекция 7. Фундаменты глубокого заложения Фундаменты глубокого заложения, по определению представляют собой конструкции, опорные части которых закладываются на большой глубине. Причинами этого, как правило являются значительные нагрузки от сооружений, которые не могут быть восприняты слабыми поверхностными слоями. Подземные сооружения могут выполняться с вскрытием земной поверхности и без него. Подземные сооружения открытого типа могут возводиться в предварительно отрытом, на полную глубину котловане, стены которого выполняются с откосами либо крепятся с помощью временного ограждения (шпунт). Сооружения открытого типа также могут устраиваться посредством опускания наращиваемых по высоте колодцев или оболочек, играющих роль постоянного ограждения котлована. Разделяют следующие виды: - Опускные колодцы; - Кессоны; - Тонкостенные оболочки; - Буровые опоры и фундаменты, возводимые методом «Стена в грунте» Опускные колодцы - представляют собой замкнутую в плане и открытую сверху и снизу полую конструкцию, бетонируемую или собираемую из сборных элементов на поверхности грунта и погружаемую под действием собственного веса или дополнительной пригрузки по мере разработки грунта внутри нее. По мере погружения изнутри из колодца извлекается грунт. Для этого могут применяться экскаваторы грейферного или другого типов, иногда гидроразмыв грунта. После опускания колодца до заданной отметки его внутренняя полость частично или полностью заполняется бетоном. Опускной колодец может быть использован для устройства заглубленных в грунт помещений. Кессон - это опрокинутый вверх дном ящик, образующий камеру, в которую нагнетается под давлением воздух таким образом, чтобы выдавить всю воду и осушить разрабатываемый грунт. Этот способ более сложен и дорог, чем применение опускного колодца, но он позволяет "добраться" до разрабатываемого грунта вручную. После окончания опускания кессона его камера заполняется бетоном. Фундаменты глубокого заложения могут быть выполнены в виде тонкостенных оболочек (это пустотелые железобетонные цилиндры диаметром 1-3 м. Толщина стенки - 12 см, секция имеет длину 6-12 м, по мере необходимости секции наращиваются) или буровых опор - это бетонные столбы, устраиваемые в пробуренных скважинах, то есть набивные сваи большого диаметра.

9 Лекция 8. Методы преобразования строительных свойств оснований Методы искусственного улучшения свойств грунтов оснований можно подразделить на: 1) способы подготовки оснований; 2) способы усиления оснований существующих зданий и сооружений. Подготовка оснований производится до начала строительства и может осуществляться: конструктивными методами, когда развитие деформаций в зоне влияния сооружения ограничивается в том или ином направлении; физико-механическими методами, а именно уплотнением грунтов с доведением их свойств до значений, гарантирующих устойчивость и допустимую осадку возводимого сооружения. Способы усиления оснований существующих зданий и сооружений могут быть весьма различными. Одними из весьма эффективных являются физикохимические методы, а именно закрепление грунтов инъекцией различных вяжущих (цементизация, силикатизация, битумизация, смолизация, электроосмотическое закрепление и т.п.). К этим же методам можно отнести и термическую обработку лессовых и глинистых грунтов. Конструктивные методы включают в себя устройство грунтовых подушек, применение шпунтового ограждения, боковых пригрузок и армирования грунта. Уплотнение грунта может быть поверхностным или глубинным. С помощью уплотнения грунта возможно устройство фундаментов в вытрамбованных котлованах. Закрепление грунтов в основаниях существующих промышленных и гражданских сооружений производится с помощью различных реагентов на некоторую глубину под фундаментами, т.е. является глубинным. Необходимо отметить, что приведенное разделение методов улучшения свойств грунтов оснований является в некоторой степени условным. Например, такие конструктивные методы, как шпунтовое ограждение и армирование, могут применяться и при усилении оснований существующих зданий и сооружений. С другой стороны, закрепление грунта с помощью термической обработки в последние годы используется и для подготовки оснований. Активно внедряемый в практику усиления оснований гидроразрывной метод наряду с закреплением обеспечивает также и уплотнение грунта. В настоящее время в сложных инженерно- геологических условиях могут применяться самые разнообразные методы усиления оснований. Выбор этих методов, а также и их комбинаций зависит от характера напластований и свойств грунтов, интенсивности передаваемых нагрузок, особенностей сооружений и возможностей строительных организаций.

10 Лекция 9. Фундаменты на структурно-неустойчивых грунтах Однако в природе встречаются грунты, у которых естественная структура (в том числе под нагрузкой) является устойчивой лишь при сохранении определенных условий. Такие грунты относят к группе структурнонеустойчивых грунтов. Методы проектирования фундаментов на просадочных грунтах. Во многих случаях для выполнения условий расчета фундаментов по предельным состояниям необходимо применение специальных мероприятий. При возможности замачивания грунтов и развития недопустимых просадок следует предусматривать одно из мероприятий: а) устранение просадочных свойств грунтов в пределах всей просадочной толщи; б) прорезку просадочной толщи глубокими фундаментами; в) осуществление комплекса мер, включающего подготовку оснований, частичное устранение просадочных свойств грунтов, водозащитные и конструктивные мероприятия. Выбор указанных мероприятий должен производиться с учетом типа грунтовых условий, вида возможного замачивания, расчетной просадки, конструктивных особенностей сооружений, взаимосвязи проектируемых сооружений с соседними объектами и коммуникациями. При проектировании фундаментов на набухающих грунтах разрабатываются мероприятия, направленные на снижение или полное исключение возможных деформаций: водозащитные меры; предварительное замачивание основания в пределах всей или части толщи набухающих фунтов; применение компенсирующих песчаных подушек; полная и частичная замена слоя набухающего грунта ненабуха-ющим; полная или частичная прорезка фундаментами слоя набухающего фунта; конструктивные мероприятия, позволяющие уменьшить чувствительность сооружений к деформациям набухания и усадки. Водозащитные мероприятия служат для предотвращения локального замачивания грунтов атмосферными или производственными водами. С этой целью предусматривают планировку территории с отводом атмосферных вод в открытую или закрытую ливнесточную канализацию. Отмостки устраивают такой ширины, чтобы они перекрывали пазухи засыпанных котлованов не менее чем на 0,4 м. Вода с них должна отводиться в специальные кюветы и далее в ливнесточную сеть. Вводы и выпуски водонесущих трубопроводов (канализация, водопровод и т.д.) выполняют в виде железобетонных лотков, соединяемых со смотровыми колодцами. В необходимых случаях применяют водонепроницаемые экраны под всем сооружением из полимерных материалов либо из асфальта.

11 Лекция 10. Фундаменты в сейсмических районах Сейсмические воздействия на фундаменты зданий и сооружений обусловлены землетрясениями, происходящими в результате тектонических разломов и других процессов в земной коре. От гипоцентра во всех направлениях распространяются упругие колебания, характеризуемые сейсмическими волнами: продольными (сжатия и растяжения) и поперечными (сдвиговые, перпендикулярные продольные). Кроме того, от эпицентра по поверхности земли распространяются во все стороны поверхности волны, приводящие к наиболее сильным вертикальным колебаниям поверхностного слоя. Вертикальные колебания существенны для сооружений вблизи эпицентра землетрясения. По мере удаления от него они затухают значительно быстрее горизонтальных, поэтому основную опасность представляют горизонтальные колебания. Продолжительность землетрясений чаще всего измеряется несколькими секундами и реже минутами. Силу землетрясения оценивают в баллах. В России принята 12-балльная шкала. Список населенных пунктов, расположенных в сейсмических районах страны, с указанием принятой для них сейсмичности в баллах и повторяемости сейсмического воздействия приведен в СП «Строительство в сейсмических районах». Выполняется также микрорайонирование внутри районов. Сейсмичность конкретной площадки строительства зависит как от сейсмичности района, так и от вида и состояния слагающих ее грунтов. По действующим в России нормам сейсмические воздействия учитываются при проектировании зданий и сооружений в районах с сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов. На площадках, сейсмичность которых превышает 9 баллов, возводить сооружения, как правило, не допускается. Основные положения проектирования и конструирования сейсмостойких фундаментов: основное требование сейсмостойкости фундаментов состоит в том, чтобы при совместном действии на них обычных нагрузок и сейсмических сил фундаменты не разрушились, не сдвигались и не опрокидывались, а основания не теряли устойчивости, тем самым обеспечивая общую устойчивость и прочность системы «сооружение - основание». К сейсмическим силам относятся силы взаимодействия между грунтом основания, испытывающим колебания при землетрясениях, и сооружением. По природе они являются инерционными, по характеру - динамическими. Величина сейсмической нагрузки зависит не только от интенсивности колебаний, но и от динамических характеристик сооружения и его собственных колебаний, обусловленных начальными условиями движения грунта. Основания и фундаменты рассчитывают на особое сочетание нагрузок с учетом сейсмических воздействий исходя из того представления, что сейсмические нагрузки могут иметь любое направление в пространстве. Действие сейсмических нагрузок в рассматриваемых направлениях принимают отдельно и определяют по формулам.

12 Лекция 11. Фундаменты в условиях реконструкции и восстановления зданий Наиболее распространенными случаями реконструкции зданий и сооружений, осуществляемыми в настоящее время, при которых возникает необходимость усиления их оснований и фундаментов, являются: увеличение нагрузок на существующие фундаменты (надстройка этажей, замена деревянных перекрытий на железобетонные, установка более тяжелого оборудования и т.п.). устройство новых фундаментов на пятне застройки старых, разобранных зданий. пристройка новых зданий и сооружений к существующим старым. углубление существующих подвалов или устройство новых подземных пространств. усиление либо переустройство оснований и фундаментов зданий из-за их низкой несущей способности или высокой деформативности. Все эти случаи требуют оценки необходимости усиления оснований и фундаментов и выбора методов и конструкции усиления. Важнейшим требованием проверки основания фундамента, как и для вновь возводимых зданий, является выполнение условия p o <R, где р 0 - фактическое давление по подошве существующих фундаментов, R - расчетное сопротивление основания без учета фактора уплотнения грунтов. Опыт показывает, что основания и фундаменты старых зданий по условию обычно не проходят, поэтому требуется учесть фактор упрочнения грунтов. В этом случае значение расчетного сопротивления грунта основания, учитывающее фактор упрочнения грунта - R', определяется по формуле R' = kr, где R - расчетное сопротивление основания; к - повышающий коэффициент (по табл.). При расчете R следует использовать определенные в лаборатории характеристики грунтов, отобранных из шурфов под подошвой фундамента или полученные по результатам статического или ручного динамического зондирования. Динамическое зондирования грунта, требует применения стандартного конического зонда, который закрепляется на жесткой штанге и погружается в грунт ударами груза определенной массы. Показателем сопротивления грунта служит число ударов, обеспечивающих погружение зонда в грунт на 10 см (на «залог»). По величине залога на основе эмпирических зависимостей определяются показатели механических свойств грунта основания (ф, с, Е). Целью расчета оснований по деформациям (второе предельное состояние) является ограничение абсолютных и относительных дополнительных осадок реконструируемых зданий.

13 Лекция 12. Геотехнический мониторинг в условиях строительства и реконструкции зданий Практика строительства показывает, что даже тщательно разработанный проект и опыт производственной организации еще не гарантируют абсолютного успеха при производстве работ. В процессе строительства и, в частности, при устройстве оснований и фундаментов может возникнуть большое число дополнительных факторов, трудно поддающихся учету. К ним относятся: неполное соответствие реальных инженерно-геологических условий расчетному геологическому напластованию, полученному при изысканиях; технологические особенности производства работ и многое другое. Выявить развитие неблагоприятных тенденций в период производства работ нулевого цикла, возведения сооружения и в перный период его эксплуатации позволяет регулярное инструментальное наблюдение и оперативное управление ходом работ - геотехнический мониторинг (геомониторинг). Целью геомониторинга является обеспечение качества и cooi ветствия техническим регламентам как возводимых строительных конструкций, так и зданий и сооружений окружающей застройки. Задачей геомониторинга является регулярное отслеживание поведения строящегося сооружения, окружающих зданий и их грунтового основания, а также принятие мер по обеспечению дальней шего безопасного строительства. В зависимости от грунтовых и гидрогеологических условий площадки, состояния конструкций окружающих зданий, применяемой технологии производства работ нулевого цикла определяется зона действия геомониторинга и намечается программа его проведения. Программа включает в себя предмет мониторинга (за какими объектами и какими методами ведется наблюдение), периодичность и сроки наблюдений, вид представления материалов мониторинга и возможные действия при возникновении неблагоприятных воздействий. Основными методами геомониторинга являются: наблюдение за раскрытием трещин в существующих зданиях; наблюдение за вертикальными и горизонтальными деформациями конструкций строящихся и существующих зданий и сооружений; определение изменения напряженного состояния в массиве грунтов и конструкциях наблюдаемых зданий и сооружений; фиксация параметров колебаний конструкций наблюдаемых объектов и возникающих динамических колебаний в грунте; контроль за изменением уровня подземных вод; контроль за качеством выполнения сваебойных работ и изготовлении свай в грунте.

docplayer.ru