BAD BOYS PICTURES

Основания и ф-ты.5Этапы проектирования оснований и ф-ов. 1Общая оценка проектирования зд. и сооружений. 2 Сбор нагрузок на ф-т. 3Оценка инженерно-геологических условий стройплощадки. 4Выбор типа оснований и ф-ов ,методов их заложения. 5Расчет оснований и ф-ов по предельным состояниям. 1Этап. 1.По степени ответственности все сооружения делятся на 3 класса: 1.1.Зд.и сооружения в которых не допускаются значительные деформации эл-ов зд-я,а также технолог.оборуд.сооруж.,где возможны значительные скопления людей,зд-я и сооружения, аварии на которых приводят к серьезным экологическим последствиям(АЭС,ГЭС,ТВ-башни,резервуары для хранения нефтепродуктов,дымовые трубы,Н>200м., спорт-культурные сооружения,торговые центры, учебные заведения). 1.2.Зд. и сооружения не относящиеся к 1и2 классу. 1.3.Одноэтажные жилые дома, временные зд. и сооружения, хоз. Постройки. 2.Функции назначения зд-й 2.1. Наличие или отсутствие в зд. подвала или тех. подполий. 2.2. Наличие подземных коммуникаций, оказ.влияние на возведение ф-а. 2.3.Возможность сброса агрессивных тех.вод в зону,прилегающую к ф-у. 3Тип зд. и сооружения по жесткости и форме его деформирования. Сущ-ет три типа:1абсолютно гибкие;2абсолютно жесткие;3обладающие конечной жесткостью. Абсолютно гибкие сооружения беспрепятственно следуют за перемещениями поверхности грунтов основания во всех точках контактах с нею.При этом в случае развития неравномерной осадки в констр.сооружения не возникает дополн.напряжений(земляные насыпи).Их неравномерная осадка не вызывает осложнений во время строительства и эксплуатации. Абсолютно жесткие сооружения не могут искривлятся. При симметричном загружении и симметричной податливости основания их осадка будет равномерной, а при неравномерной деформации основания они получают без изгиба конструкции(дымовые трубы,доменные печи).Эти сооружения взаимодействуют с основанием: в местах большей податливости основания давления по подошве ф-ов уменьшается,а меньшей-увеличивается.Перераспределение давления приводит к развитию в абсолютно жестких сооружениях доп.усилий,которые в большенстве случаев не опасны для них,т.к. конструкции часто имеют значительный запас прочности на изгиб. Сооружения конечной жесткости-зд.и сооружения при развитии неравномерных осадок полючают искривления.Они часто уменьшают неравномерности осадок,т.к. давление по подошве ф-ов в некоторой степени перераспределяются.В несущих конструкциях развиваются доп.усилия, которые довольно часто не учитываются при проектировании этих конструкций,В результате возможно появление трещин.Для исключения этого при проектировании ф-ов необходимо уделять внимание оценке совместной работы грунтов основания и несущих констр.сооружения(ж/б рам,несущих стен).При неравномерных осадках получ.искривления, приводящие в ряде случаев к превыш. предела прочности мат-ла наземных констр.и частичному, а иногда и полному разрушению сооружения. В процессе стр-ва и послед.эксплуатации сооруж. и их основ. испыт след. совместн. деформации:Осадки-медл. и сравнит.небольшое вертикальное перемещение,происходящее вследствии уплотнения грунта основания от внешней нагрузки и не приводящ.к коренному изменению структ.гр;Просадки-быстрые и неравномерные и дост.большие вертикальные перемещения , вызванные как действ.внешн.нагрузки,так и доп. факторами,что приводит к коренному изменеию структуры грунтов. Равном.осадки встр.у соор-й на однород.основаниях или на слоист. Основаниях с горизонт.залеганием слоев В зависимости от хар-ра развития неравномерной осадки и от жесткости сооружения возникают деформации и смещения сооружений след. форм:прогиб, выгиб, перекос, крен,кручение, горизонт.смещения ф-ов. Прогиб и выгиб приводят к искривлению соор-я.Такие деформации могут вознигать в длинных зд.и с-ях, не обладающ. очень большой жесткостью.иногда на одних участках возникает парогиб(наиб.опасная зона растяжения находится в нижней части соор-я),а на др. выгиб(наиб.опасная зона-в верхней).Чем большей жесткостью обладает сооружение,тем большие усилия при тех же грунтах появляются вконструкцияхВ результате величина прогиба или выгиба уменьшается. Перекос-возник.в констр.,когда резкая неравномерность осадок проявляется на участке небольшой протяженности при сохранении относительно вертикального положения конструкций. Крен-поворот отн-но горизонтальной оси-возможен, если основание сооружения загружено нессиметричное напластование грунтов относительно его вертикальной оси. Кручение-возникает при неодинаковом крене сооружения по длине,особенно при развитии крена в двух сечениях сооружения в разные стороны. Горизонтальные смещения ф-ов возможны,если опирающиеся на них конструкции передают значительные горизонтальные усилия(например,распорные конструкции).такие смещения могут наблюдаться также при горизонтальной подвижке массива грунтов в случае оползней откосов и выполнения подземных выработок. Можно выделить 2 основных метода борьбы с неравномерными осадками: 1повышение гибкости(достигается путем устройства деформационных швов); 2повышение жесткости(достигается усилением армир. узлов сопряж. несущ. конструкций-каркасные здания-устр-ом монолитных ж/б поясов). 2Этап.Нагрузки и воздействия ,кот.учитываются при расчете основ.и ф-ов приним. по СниП2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия»,СниП2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений». В СниП приведены нормативные значения нагрузок, расчетные значения, полученные путем умножения нормативных значений на коэффициент надежностиg¦ которые принимаются при расчете по первой группе предельных состояний по СниП 2.02.01-85 (при расчете по второй группе предельных состояний¡¦=1) Все нагрузки делятся на постоянные и временные, временные делятся на длительные и кратковременные, особые – аварийные и сейсмические. Сбор нагрузок на ф-т заключается в сборе распределительной и сосредоточенной нагрузок от наземных конструкций с последующим умножением их на грузовую площадь ( ф-т под колонны – каркасные здания) или ширину грузовой полосы (ф-т под стену без каркасные здания, что позволяет получить результирующие усилия). Результатом сбора нагрузок является получение расчетных усилий. Нормативные или вертикальные силы N, поперечной силы Т, и изгибающий момент М. При проектировании основания и ф-тов используют следующую комбинацию усилий: 1. наиб. N и соотв. ей Т, М; 2. наиб. М и соотв. ему N, Т. 3.Этап. Оценка инженерно-геоглогических условий строительной площадки производиттся по результатам геологических изысканий. Факторы оказыв. наиб.влияние на проектирование и устройство основания и ф-тов вкл.в себя: 1. геоморфол.усл. 2. инж-геол.строение участка. 3. физ-геол.процессы влияющие на возведение и эксплуатацию здания. 4. физ-мех.св-ва грунта. 5. инж-геол.элем-ты слагающие сжимающую толщу 6. характер подземных вод и прогноз изменения их уровня и хим.состава в период эксплуатации здания. По результатам изысканий сост.технич.отчет, включающий в себя описание местной природной обстановки, основные данные об инж-геол.явл.и рекомендации по преодолению негативных явлений, описание местоположения района строительства гидро-геол.хар-ку района. К отчету также прилаг.геол.и гидро-геол.карты, топограф.съемки, инженерно-геол.разрезы и колонки. 4.Этап. Выбор типа оснований и ф-тов и методов их устройств. Учитываются след.требования: обеспечения прочности и экспл.надежности зданий и сооружений; максимальное использования прочностных св-в грунта; макс.ипс.прочн.материала ф-та; достиж.мин.стоимости, материалоемкости и трудоемкости. Выбор оптимального решения системы ф-т – основание осущ.путем технол.экон.сравн.карта. При сравнении рассм.след.показатели: тип осн.и ф-та; деформ.и прочность грутнов основания; приведенные затраты; сметная стоимость; трудоемкость изготовления и возв.ф-та. 5.Этап. Проектирование оснований и фундамента по предельным состояниям. 1. По несущей способности (для фундаментов основания) 2. По деформации (для расчета осадки ф-тов) При приложении нагрузки на ф-т в основании сооружения, состоящем из дисперсных грунтов, развиваются деформации уплотнения, в результате чего происходит осадка загружаемого ф-та, что приводит к деформации большинства сооружений и может вызвать разрушение несущих конструкций. Кроме того деформации сооружений недопустимы по технологическим причинам, из-за нарушения архитектурного облика строенияÞрасчет оснований прежде всего ведется по второй группе предельных состояний, т.е.по деформациям. В некоторых случаях, при слабых грунтах (малое сопротивление сдвигу) может произойти полная потеря устойчивости грунтов под ф-миÞдополнительно рассчитывать основания по первой группе предельных состояний – по устойчивости.

МЕТОДЫ ПОСЛОЙНОГО РАСЧЕТА ОСАДКИ ФУНДАМЕНТА
1. Метод послойного суммирования. Вследствие постепенного изменения давления по глубине основания толщу его можно разбить на ряд слоев, в каждом из которых давление можно осреднить без большой погрешности. Эти соображения приняты в качестве исходных положений в методе послойного сумми-
рования. При расчете осадки фундамента методом послойного суммирования сначала находят дополнительное среднее давление рд, распределенное по подошве фундамента рД=р11-рб=р11-γhф где р11 — среднее давление по подошве фундамента от нагрузок, учитываемых при расчете по деформациям (по второй группе предельных состояний); рб —природное (бытовое) давление на уровне подошвы фундамента; γ— удельный вес грунта в пределах глубины заложения фундамента от природного рельефа. Зная Рд, определяют по формуле Рz=αр ( где α - коэффицент,принимаемый по табл. ; р- равномерно распределённое давление ) давление Рz. на разной глубине под центром площади загруження и строят эпюру (рис. 5.2, с) ^
Рис. 5.2. Схемы к рас-
чету осадки фундамента а — методом послойного суммирования; б — методом К. Е. Егорова; / — поверхность планировки подсыпкой; 2 — поверхность природного рельефа; 3 — подошвч 1-го слоя грунта; 4 —нижняя граница сжимаемой толщи Величина рг с глубиной убывает, поэтому при расчете целесообразно ограничиться толщей, ниже которой деформации грунтов пренебрежимо малы. Предложений по такому ограничению много, но все они име-
ют недостатки, ^Нормы рекомендуют для обычных грунтов принимать bсжимаемую толщу Я до глубины, на которой давление, Рz от действия дополнительного давления рд не превышает 20% природного давления, т. е. (5.3), где рбz — природное вертикальное давление на глубине Н. При залегании ниже глубины^ соответствующей условию (5.3), силь­но сжимаемых грунтов с модулем деформации Ео≤5 МПа деформа­ции учитывают до (5.4) С целью проверки выполнения условия (5.3) или условия(5.4) стро­ят эпюру рбz в том же масштабе. Найдя значения рz в пределах сжимаемой толщи (активной зоны), разбивают ее на слои применительно к напластованию грунтов. При большой толщине отдельных пластов их делят на слои толщиной не бо­лее 0,4 b, гдеb—ширина подошвы фундамента. Зная среднее давление рzi в каждом слое сжимаемой толщи, находят осадку фундамента S в виде суммы осадок поверхностей отдельных слоев в соответствии с фор­мулой (5.1): (5.5), где п—число слоев грунта в пределах сжимаемой толщи; hi,—толщина i-го слоя грунта; mvi — коэффициент относительной сжимаемости грунта i-го слоя; pzi-сред­нее давление в i-том слое. Заменив значение mv согласно выражению (2.13) и вынеси ? за знак суммы, получим (5.6), где β — коэффициент, зависящий от коэффициента бокового расширения грунта μо; Еоi — модуль деформации грунта 1-го слоя. Вследствие сложной зависимости μо от характера и напряженного состояния грунта Нормы рекомендуют принимать β=0,8 для всех грун­тов, считая его коэффициентом, корректирующим условность расчетной схемы.Так как величина μо, от которой зависит β, является функцией мно­гих факторов, для определения осадки целесообразно использовать вы­ражение (5.5), если сжимаемость грунта определяется по компрессион­ным кривым, и формулу (5.6), когда дано значение модуля деформации В основу метода послойного суммирования положены следующие допущения: а) грунт в основании представляет собой сплошное, изотропное, ли­нейно-деформируемое тело; б) осадка обусловлена действием только давления рz , остальные пять компонентов напряжений не учитываются; в) боковое расширение грунта в основании'невозможно; г) давление рz определяется под центром подошвы фундамента; д) при определении давления рz различием в сжимаемости грунтов oтдельиых слоев пренебрегают; е) фундаменты не обладают жесткостью; ж) деформации рассматриваются только в пределах сжимаемой толщи мощностью H; з) значение коэффициента β принимается равным 0,8 независимо от
характера грунта. Достоинством метода послойного суммирования является его универсальность и ясность оценки работы грунта основания. Однако при использовании этого метода следует помнить о допущениях, принятых при его построении.

 

 

 

Проектирование центрально нагруженных свайных фундаментов. При проектировании свайных фундаментов необходимо: 1) выбрать глубину заложения подошвы ростверка; 2) выбрать тип и вид свай; 3) выбрать размеры свай (длину и поперечное сечение); 4) найти несущую способность сваи; 5) определить необходимое число свай в фундаменте; 6) разместить сваи в плане и сконструировать ростверк; 7)произвести проверку нагрузки, приходящейся на каждую сваю;
8) определить осадку свайного фундамента. | При проработке этих вопросов стремятся достигнуть наиболее экономичного и рационального решения. (Глубину заложения подошвы ростверка выбирают, сообразуясь с особенностями сооружения (наличие подвальных этажей, приямков и т. п.), а при пучинистых грунтах также с глубиной промерзания. Меньшая глубина заложения подошвы ростверка обычно обеспечи-вает более экономичное решение. В ряде случаев представляется воз-можным вообще не заглублять ростверк в грунт, что позволяет свести к минимуму объем земляных работ. Такое решение приводит к высо-кому или повышенному свайному ростверку. Тип и вид свай выбирают, исходя из характера напластования грун-тов, оборудования и опыта устройства свайных фундаментов, имеющих-ся у строительной организации. Во многих случаях наиболее целесооб-разны забивные сваи. Однако при необходимости применения свай большой несущей способности целесообразнее набивные сваи с уширен-ным нижним концом Размеры свай также выбирают с учетом характера напластования грунтов. Длина свай обусловливается расположением слоя относитель-но плотного грунта, на который можно передать сваями большую часть нагрузки. Под этим слоем не должно быть слабых грунтов, спо-собных привести к неравном£рным осадкам сооружения. Поперечное сечение свай принимают в зависимости от их длины, так как очень большая гибкость свай может вызвать искривление их ствола по мере погружения его в грунт. Число свай в фундаменте определяют, исходя из допущения, что ростверк осуществляет равномерное распределение нагрузки на свай­ный куст или свайный ряд под стену. Расчет ведут по первой группе предельных состояний. Ориентировочное число свай в центрально на­груженном кусте определяют по формуле


(9.18)
где kn — коэффициент надежности, принимаемый равным 1,25 при определении несу-щей способности Ф экспериментально и равным 1,4 при определении Ф расчетом или динамическим методом без учета упругих деформаций; N0 — расчетная нагрузка, дейст-вующая по обрезу фундамента; а-—шаг свай; А—глубина заложения подошвы рост- верка; ycp— средний удельный вес материала ростверка, фундамента и грунта. Зная число свай, размещают их в плане и конструируют ростверк. В центрально нагруженном свайном фундаменте сваи размещают ря­дами (рис. 9.21,'а) или в шахматном порядке
Рис. 9.21. Раз­мещение свай в свайном кус­те. Mинимальное расстояние а между осями цилиндрических и призматических свай принимают равным 3d (d—раз­перечного сечения сваи). Расстояние от края ростверка до оси крайнего ряда свай ак зависит от точности погружения свай в грунт или их изготовления. Для забивных свай это расстояние чаще всего принимают равным размеру поперечного сечения сваи. Ростверк (обычно железобетонный) рассчитывают на продавлива-ние колонной или сваей и на изгиб при значительном его развитии в плане в соответствии с расчетом фундаментов по нормам на железобе­тонные конструкции! Подготовку под ростверк делают только при наличии слабых грун­тов непосредственно под его подошвой, чтобы не перемешать бетонную смесь с грунтом при бетонировании. Проверку расчетной нагрузки, приходящейся на каждую сваю, при центральном нагружении фундамента осуществляют по формуле
(9.19)


где Nрос, Nгр — расчетные нагрузки от веса ростверка и грунта; п — принятое число свай в фундаменте. При этом должно удовлетворяться условие
(9.20)


Если это условие не удовлетворяется, изменяют число свай и про­водят повторную проверку. \ 3. Проектирование внецентренно нагруженных свайных фундамен­тов. При внецентренном загружении фундамента различают два случая. / случай — момент действует постоянно. При этом стремятся совмес­тить центр тяжести сечений свай в кусте с точкой приложения равно­действующей. Тогда свайный куст будет испытывать центральное загружение и нагрузку на сваи проверяют по формулам (9.19) и (9.20). Размещать сваи с большей частотой у наиболее загруженного края ростверка нецелесообразно, так как это ведет к крену ростверка. // случай — момент непостоянен и может действовать то справа, то слева. При проектировании таких фундаментов удается несколько снизить влияние момента на их работу частичным смещением центра тяжести сечений свай в кусте относительно оси конструкции. Число свай внецентренно нагруженного фундамента обычно опреде­ляют по формуле (9.18) с увеличением приблизительно на 20%. Расчетную нагрузку на сваи при эксцентриситете относительно двух осей инерции площади сечений свай в кусте находят по формуле внецентренного сжатия
(9.21)
где Мх, My — моменты относительно главных осей инерции х к у площади горизон­тального сечения свай в кусте; х и у — координаты центра сечения рассматриваемой сваи, для которой определяется нагрузка N: FСИ — площадь поперечного сечения рас­сматриваемой сваи, Izi, Iyi,— моменты инерции сечения i-той сваи относительно главных осей инерции х и у. Учитывая, что при применении свай одинакового поперечного сечения и что момент инерции сечения сваи относительно собственной оси инер­ции Iс во много раз меньше FCB y2. Тогда выражение (9.21) приводится к виду
(9.22)
При учете ветровых и крановых нагрузок разрешается принимать расчетную нагрузку N на крайние ряды свай на 20% больше, чем по условию (9.20). Так как при определении числа свай размеры ростверка и влияние момента учитываются грубо приближенно, условие (9.20) часто не удов­летворяется даже с использованием указанного повышающего коэффи- циента 1,2. По этой причине расчет повторяют несколько раз