Конструктивные схемы фундаментов и их выбор в зависимости от инженерно- геологических условий

По глубине залож-я ф-ты подраздел-ся на:

- неглубокого залож-я (d < 4 м) – возводят в открытых на глубину залож-я ф-та котлованах, при расчете не учит-ся сопротивление грунта по боковой поверх-ти ф-та;

- глубокого (d ≥ 4 м) – устраивают в буровых скважинах или путем погруж-я стоек в грунтовую толщу.

В конструктивном отношении ф-ты неглубокого заложения делятся на:

- массивные - жесткие ф-ты, работающие только на сжатие. К ним отн-ся: опоры ж/д моста, ф-ты под стойки, опоры и колонны, монолит. ф-ты и ф-ты в виде сплошной плиты под все здание;

- гибкие, восприним. сжимающие и растягивающие усилия. К ним отн-ся: ф-ты, состоящие из сборных эл-тов (плит и блоков), ленточные ф-ты.По материалу подраздел-ся на:- бутовые- бутобетонные- ж/б

По положению в плане:- отдельные, устр-т под колонны и стены в комбинации с фундамент. балками. Подошву таких ф-тов можно развивать в длину и в ширину;- ленточные ф-ты под колонны воспринимают нагрузку от ряда колонн. Иногда под сетку колонн делают ленточные ф-ты в двух направлениях (перекрестные ленты). Ленточные ф-ты устр-т для уменьшения неравномерностей осадки отдельных колонн, а перекрестные ленты позволяют выравнить осадки не только отдел. колонн в ряду, но и зд-я в целом;- ленточные ф-ты под стены (непрерывные), несущественно изменяют жесткость соор-я. При большой жесткости стен ленточ. ф-ты почти не работают на изгиб в продольном направлении;- плитные (сплошные), устр-т под всем соор-ем или под его частью в виде ж/б плит. Такие плиты работают в двух взаимно перпендикулярных направлениях;- комбинированные.К ф-там глубокого заложения отн-ся:-свайные ф-ты;-столбчатые ф-ты;-опускные колодцы;-кессоны;-ф-ты, возводимые способом «стена в грунте»;-анкерные ф-ты;

Столбчатые ф-ты от свайных отлич-ся большей глубиной заложения (d > 1,5 м) и вертикальностью положения. Столбчатые ф-ты состоят из столбов и ростверка или м.б. без ростверка.

Свайные ф-ты бывают:- с высоким ростверком, прим-т при стр-ве на местности, покрытые водой, или при устр-ве проветриваемых подполий;- с низким ростверком, прим-т на местности, не покрытые водой, а также в тех случаях, когда на ф-ты перед-ся значит. горизонт. нагрузки.Свайные ф-ты устр-ся:- с одними вертикал. сваями, компенсирующие вертикал. нагрузки;- с вертикал. и наклонными сваями, компенсирующие и вертикал. и горизонт. нагрузки.

По характеру работы в грунте различают ф-ты глубокого заложения на:- висячих сваях, концы кот. не доходят до прочных малосжимаемых скальных или полускальных грунтах;- сваях – стойках, кот. опир-ся на скальные или полускальные грунты.По способу устройства ф-ты подраздел-ся на:- забивные (молотом, вибратором);- забивные в лидерные скважины сваи меньшего диаметра или такого же, как и скважина; - буронабивные (бурят скважину, крепят стенки, каркас и заполняют бетоном через шланг);- буронабивные с уширенной пятой;- винтовые (вращением);- сваи-франки (на дно скважины размещают сухую смесь песка и цемента, втрамбовывают в водонасыщенный грунт и так процию за порцией);- сваи – Бенато (устраивают с помощью специал. станков, кот. бурят скважины, удаляют грунт, погружают обсадную трубу, арматуру и т.д.)По форме поперечного сечения сваи:- квадратные;- круглые;- квадратные с круглой полостью;- сваи – оболочки.По форме продольного сечения:- прямоугол.;- прямоугол. с уширен. пятой;- телескопические;- призматические.Свайные ф-ты вып-ся из:- дерева- металла- ж/б.Сваи забивают:- рядами соосно;- рядами в шахматном порядке;- в виде куста;- в виде свайного поля по регулярной сетке.НЕЛЬЗЯ использовать рыхлые пески, пылев.-глин. грунты, мягкопластичные, текучепластичные и текучей консистенции, биогенные (ил, торф), искусств-е (строй мусор) – такие грунты наз-ся слабыми, их прорезают и заглубляют в более прочные грунты min на 0,5м до кровли скального грунта (или на большую глубину, если столбы или сваи-стойки проектируются как защемлённые). Желательно, чтобы все фунд-ты опирались на один и тот же грунт, а подстилающий слой был не менее прочным, чем несущий. Слои грунта, имеющие близкие значения хар-к прочности и сжимаемости м.б. объединены и рассм-ся, как однородные. В неоднор-х сильносжимаемых грунтах рекоменд. проектировать монолитные жесткие фундаменты, наиб-е приспособленные к неравномерным осадкам.Если в верхней части ИГР залегают слабые грунты их прорезают и заглубляются в более прочные. Если в верхней частиразрезов располаг. неск. слабых грун-в, кот-е чередуются с более прочными, то прорезают все слои, при необходимости переходят от фунд-в. неглуб. заложения к фун-м глубокого заложения. Если прочные и малопрочные грунты, залегающие в верхней части разреза имеют достаточно большую мощность, а ниже залегают прочные гр., то пректир. фун-т глубокого заложения. Здания, предающие на основание небольшие нагрузки м.б. запроектированы с фундаментами, расположенными в слое малопрочного грунта или в слое прочного, кот-го подстилает более слабый грунт. В последнем случае требуется проверка несущей способности подстилающего слоя. Т.О. в качестве основания ф-ов неглуб-го залож-я можем использовать ИГЭ, выдержанный по мощности и обладающий достаточной несущей способностью, а для ф-ов глубокого залож-я, выдерж-й по мощ-ти и облад-й max несущей спрособ-ю.Выбор типа фундамента: учитываются следующие факторы: 1. данные о инженерно-геологических изысканиях; 2. особенности конструктивного решения сооружения; 3. сведения о нагрузках; 4. гидрогеологические условия площадки.

13 Физико-механические свойства грунтов основания

Физ-е св-ва характер-т физич-е состояние грунта и способ-ть изменять это состояние под влиянием физико-хим. факторов. Физ-е св-ва, определяемые опытом:

1) Объемн-й вес грунта - вес ед-цы V грунта. Устанав-т для образцов ненаруш-го слож-я и природной влаж-ти.

-объем-й вес влажного грунта – отнош-е веса образца грунта к его V,

-объемн й вес скелета грунта – отнош-е веса образца грунта, высушенного при 100-105°С, к его первон-му V. 2) Удел-й вес грунта вес ед-цы объёма минер-х частиц, при отсутствии пор.

3) Влажн-ть грунта (W) – отнош-е веса содерж-ся в грунте воды к весу абсолютно сухого грунта, выраж-е в %. для крупнообл-х и песчаных грунтов по степени влаж-ти: маловлажный, влажный, насыщен-й водой4) Граница текуч-ти – влаж-ть, при увелич-ии кот-ой глинистый грунт переход-т их пластич-го состояния в текучее5) Граница раскатывания – влаж-ть, при увелич-ии кот-ой глинистый грунт переходит из пластич-го состояния в твёрдое. 6) Гранулометр-ий состав - %-е содерж-е (по весу) в грунте частиц, различных размеров.Крупнообл-ый: валунный (глыбовый), галечниковый (щебенистый), гравийный (дресвяный). Песок: гравелистый, крупный, ср. крупности, мелкий, пылеватый7) Плотность сложения песков вычисл-ся по знач-м коэф-ов пористости песка в самом рыхлом, естест-ом и самом плотном сост-ях. Плотный, ср. плотности, рыхлый

Физ-е св-ва, вычисляемые по форм-ам:1) Порист-ть грунта – отнош-е V пор ко всему V, заним-му грунтом, выраж-е в %. Отношение V пор к V твёрдой фазы наз-ся коэф-ом порист-ти (е).)

2) Число пластич-ти (Jр) интервал влаж-ти, в кот-м глинестый грунт нах-ся в пластич-м состоянии. Супесь, суглинок, глина3) Показатель текучести- отнош-е разности влажностей, соотв-х двум состоян-м грунта: естест-му и на границе раскатыв-я, к числу пластичности Ip.

Супесь: пластичная, текучая, суглинок и глина: твердые, полутвердые, тугопласт-е, мягкоплос-ые, текучеплас-е, текучие.Механич-е св-ва – характер-ют их сопротивляемость деформир-ю и разрушению под воздейс-м мех-х сил1) Прочностные св-ва – показывают сопротивление грунтов нагрузке. Характер-ой деформир-ти грунтов при сжатии является модуль деформ-и (Е), кот-й определяют в полевых, лабор-х условиях и по табл (для не точных расч-в).

2) Деформативные – поведение грунтов под нагрузкой. Характ-ки прочности угол внутр-го трения (φ) и (С) определяют в лабор-х, полевых условиях и по табл (для не точных расч-в).

Угол внутр-го трения (φ) – отнош-е приращения разруш-го касат-го напряж-я к соответств-му приращению нормального напряж-я на поверхности сдвига.

Удельное сцепление – сопротив-е структурных связей всякому перемещению связываемых ими частиц грунта

14. Организация инженерных изысканий и проект-я в стр-ве. Виды изысканий и стадии проектир-я

Изыскания включают в себя: экон-х, тех-х и инж. исслед-й района стр-ва.

Экон-ие изыскания – предшеств-т технич-м; изучает-ся эконом-ое состояние и развитие рай-ов стр-ва, опр-ся числ-ть нас-я, динамика жилищного и соц-быт. стр-ва, анализ-ся транспорт-е схемы, подсчит-ся будущие затраты по охране окр. ср. Проводятся на предпроект-ой стадии и стадии тех-го проекта. Сбор исходных данных производ-ся по статистич-м данным, мониторингу.

Окончат-е реш-е о стр-ве прин-ся только после соответ-щей ТЭОценки рассматр-ых вариантов.

Инж-е (технич-е) изыскания Провод-ся на предпр-ой стадии, на стадии разраб-ки тех.проекта и раб. чертежей.Инж-е. изыскания включают:

-инж.-геодезич-е (рельеф с отметками, зел-е насаждения, дороги);

-инж.-геологич-е (структура, св-ва грунтов, УГВ и хим. состав);

-инж.-гидрометеоролог-ие (tº, влаж-ть, осадки, роза ветров);

-инж.-эколог-е (почва, воздух, вода)

-специализ-е.Изыскания проводят по тех. заданию и разраб-ой программе в три этапа: 1) подгот-ый (на основе тех. задания составляют программу и смету изысканий, оформляют договор, изучают имеющиеся материалы), 2) полевой 3) камеральный (камерал-й период обрабат-ся все полевые матер-ы и составляется сводный отчет).

Проект-ые работы. Проект - комплекс графич-х и текстовых матер-в, содержащих реш-я по технологии и оборудов-ю будущего предпр-я или зд-я, арх.-планиров-е и конструктив-е реш-я, технико-экономич-е расчеты и обосн-я, сметы и необх-ые пояснения.

Проектир-е начинается после передачи заказчиком задания, кот-е включает: наим-ие, адрес объекта, данные о площ-ке и р-не стр-ва, сроки и др. указания и рекоменд-и)

Этапы проектирования: 1) Предпроек-я подгот-ка (цель, источники инвестир-я, ресурсы)

2) Проектные работы (инж. изыскания, обоснов-е и др.)

Проект-я докум-я может разраб-ся в 1 или 2 стадии. Одностад-е проектир-е (рабочий проект) осущест-ся на реконстр-ю объекта и новое строит-во по типовым проектам. Технич-ки сложные объекты в 2 стадий - проект и рабочая докум-я.

3) Технологич-ое проектирование (для грамотной орг-ии строй процесса. ПОС, ППР)

ПОС содержит: КП, СГП, графики потребности. ППР: КП для отдел-х работ, прокладка временных коммун-ий, ТБ, перечень инвентаря Проект производства работТехнико-экономическая оценка ПОС и ППРСогласование проектно-смет-й док-ии (с органами Госнадзора)

Экспертиза проектно-смет-й док-ии (Главное управл-е гос. экспертизы)

5.Принципы исп-ия мерзлых грунтов в качестве оснований.

Два принципа:1 - в основании сохраняется вечномерзлое состояние грунтов как в процессе строительства, так и в течение всего периода эксплуатации; 2 - использу­ются предварительно оттаянные грунты или грунты, оттаиваю­щие в период эксплуатации.

Сохранение вечномерзлого состояния грунтов в основании зданий при проектировании и строительстве по принципу 1 обеспечивается следующими приемами: возведением зданий на подсыпках теплоизоляцией поверхности грунта под, полом здания; устройством вентилируемых подполий; расположением в 1-м этаже зданий неотапливаемых помещений; прокладкой под полом здания охлаждающих вентиляционных каналов; искусственным охлаждением грунтов с помощью специальных установок.

По принципу 2 проектирования и строительства фундаментов оттаивание грунтов в основании допускается как после возведения здания; так и перед устройством фундаментов при инженерной подготовке территории под застройку.

Допуская оттаивание грунтов в основании во время эксплу­атации зданий, всегда следует считаться с возможностью воз­никновения дополнительных просадок. В связи с этим при проектировании и строительстве фундаментов по принципу 2 необходимо возводить здания из конструкций, малочувствительных к неравномерным осадкам, а в некоторых случаях предусматривать возможность регулирования процесса оттаивания. поскольку наиболее опасны неравномерности осадок, необходимо ,так про­ектировать здания, чтобы тепловое влияние их развивалось примерно равномерно под всеми фундаментами. Для оттаивания грунтов используют паровые иглы, электропрогрев и др. При­менение паровых игл обеспечивает максимальную скорость процесса оттаивания, но приводит к дополнительному увлаж­нению грунтов, что обычно недопустимо. Оттаявшую массу грунта, как правило, надо уплотнить.

6.Фунд-ы на пучинистых грунтах. Способы защиты от действия сил морозного пучения.

Фундаменты в условиях пучинистых грунтов. Применяют малозаглубленные и незаглубленные фндаменты. Важна оценка касательных и нормальных напряжений. Замерзая около фундамента, грунт примерзает к его боковой поверхности. Развивающиеся гидро-динамические силы пучения стремятся вместе со слоем замерзшего грунта переместить фундамент вверх! При этом если статические связи смерзания грунта с фундаментом оказываются меньше сопротивления его заанкеривания и нагрузки от сооружения возникает смещение-сдвиг мерзлого пласта относительно фундамента. Сопротивление этому смещению при динамических связях смерзания грунта с фундаментом определяет касательные силы пучения. С увеличение слоя промерзющего, пучащегося грунта может наступить такой момент, когда динамические связи привысят сопротивление заанкеривания и нагрузки. В этом случае вместе с грунтами начинается перемещение или выпучивание фундамента. Дальнейшее промерзание под фундаментом обуславливает развитие нормальных сил пучения у его подошвы. Противопучинистые мероприятия: 1)конструктивные (прим.констр.снижающих силы выпуивания); 2)физические (мероприятия снижающие силы выпучивания-обмазки, замена грунтов пучинистых непучинистыми); 3)химические (гидрофобизация(жидкое стекло, смолы, дегти); засоление грунта);4) гидромелиоративные(водопонижение, водоотведение).

19.Проектирование свайных фундаментов в зависимости от инженерно геологических условийФ-ты проектир-ся с целью передачи нагр-ки на прочный гр-т, залег-ий на боьшой глубине.Обл.прим-я:

-гр-ты,обл-ие высок.несущ.способ-тью залегают на глуб.более 4м;

-площадки с высок ур.гр.вод(поверх.вод), когда возвед-е зд.в откр-х котлованах не рац-но из-за больш.затрат на понижение ур-ня гр.вод;

-в случае когда на гр-т перед-ся локально больщ.нагр-ки.

Осн-е условие, кот.пров-ся при проектиров.свайн.ф-ов:NсвI≤Р, где NсвI – нагр.на сваю, Р – допуст.нагр.на сваю.

Опред-е несущ.способн.сваи по гр-ту: сваи подразд.по услов.работы в гр-те на сваи-стойки и висячие сваи. Первые опир-ся на несжимаем.основания и поэтому обл-т только лобовым сопротивлением Fd≥Rc, вторые – на сжимаемые и перемещ-ся под нагр-ой, поэтому их несущ.спос-ть склад-ся из лобового и бокового сопротив-я: Fd=Rc+Rf.

Эти ф-ты воспр-т больш.нагр-ки, т.к.значит.глубина их погружения искл-т возм-ть выпирания гр-та из под подошвы конца сваи, при этом часть нагр-ки компенсир-ся трением развив-ся на бок.пов-ти сваи.

Свайн.ф-ты м.б. в виде:

-одиночных свай

-в виде лент под стены с расолож-м свай в 1,2 и более рядов соосно или в шахм.порядке.

20.Конструктивные решения и перспективные типы фундаментов на многолетнемерзлых грунтах

При строит-ве на вечно мерз.гр-ах:

1)сохр.мерзлого сост-я гр-та в основании ф-та(испол.там, где твердо-мерзлое сост.гр-та, мерзлота имеет больш.мощность);

2)оттаивание мерзлых гр-в основания в процессе стр-ва или эксплуатации(небольш.мощность мерз.гр-ов и темпер.от-0,1до -0,3).

-Меры по усилению мерзлого состояния гр-та основания(1пр-п):

Метод предварит.естеств.или искусств.охлаждения(суть в создании переохлажд-ой зоны оптимальн.разм-ов, кот.нужно сохр.в период стр-ва и поддерживать в процессе экспл-ции с пом.вент-х подполий или спец.устр-в). Прост-ий прием – уборка снега со стр.площадки. Более сложное – устройство скважин, в кот.погруж-т спец.оборуд-е сваи, обеспеч-е вент-ю воздуха с пом принуд.циркуляции – термосвая Лонга(в верхн.части трубы раб.жидкость конденсир-ся, в нижн.кипит при «-»темпер-ре).

Установка Ганеева(2трубы разн.диаметра, в кот.циркулир-т керосин)

Охлажд.трубы или каналы, а также вентилир-е ф-ты.

-При использ.оснований по2 пр-пу проектир.как правило отд.и ленточн.ф-ты неглуб-го заложения или сваи-стойки, опир-ся на практ.несжим-е гр-ты. Выбор мероприят.оценив.по ТЭП. Для уменьшения деформаций предусматрив-ся:

-предварит(до возв.зд.)искусств.оттаиван.и уплотнение гр-та;

-замена льдистых гр-в основания талыми или непросадочными при оттаивании(песчаными или крупнообломочными);

-огранич.глуб.оттаивания мерзлых гр-в основания в т.ч. со стабилизацией верх.пов-ти вечн.мерз.гр-в в процессе эксплуатации;

-увеличение глуб.залож-я ф-ов с прорезкой льдистых гр-в и опиранием ф-ов на скальн-е или др.малосжимаемые при оттаивании гр-в.