Шпаргалка по "Механике грунтов"

Расчет основания по условию (9.5) является главным. Однако, чтобы убедиться в соблюдении этого условия, необходимо определить осадку каждого фундамента сооружения с учетом влияния загружения соседних фундаментов и площадей, а также с учетом возможных причин развития неравномерных осадок фундаментов. Такой способ определения осадок трудоемок даже при использовании ЭВМ. В то же время наблюдениями установлено, что неравномерности осадки являются функцией средней осадки сооружения или абсолютной наибольшей осадки отдельных фундаментов. В связи с этим при горизонтальном залегании слоев достаточно убедиться в удовлетворении одного из следующих условий:

                                                ;                                         (9.6)

где — средняя осадка сооружения по расчету; — предельное допустимое значение средней осадки сооружения; — абсолютная наибольшая осадка фундамента по расчету; — предельно допустимое значение абсолютной осадки фундамента.

Среднюю осадку сооружения определяют по формуле

                                     ,                                 (9.7)

где а₁, а₂, ..., а_n — число однотипных фундаментов с одинаковой осадкой даже при учете влиянии загружения соседних фундаментов; s₁, s₂, ..., s_n — осадки отдельных или ленточных фундаментов;A_1, A_{2 ,…,} An -  площади подошвы этих фундаментов.

При расчете основания  по условию (9.6) во многих случаях нет необходимости определять осадки большого числа фундаментов. Обычно достаточно найти осадку одного-двух наиболее загруженных фундаментов, на которые, кроме того, оказывает влияние загружение соседних фундаментов. Если полученные при расчете осадки будут меньше , то можно утверждать, что остальные фундаменты, менее загруженные, также будут иметь осадку, меньшую , т. е. условие (9.6) будет удовлетворено. Аналогично поступают при расчете , определяя осадку наиболее тяжело загруженного фундамента с учетом влияния загружения соседних фундаментов.

Проектирование  оснований по первой группе предельных состояний (по несущей способности)

Опыт строительства  некоторых сооружений показывает, что иногда грунты в основании под действием нагрузки, передаваемой фундаментом, теряют устойчивость и выдавливаются из-под него в стороны и вверх.

Так, Трансконский элеватор в Канаде дал одним краем осадку более 8 м с выпором грунта из-под фундаментной плиты вверх.

Нарушение устойчивости (прочности) грунтов в основании возможно при передаче фундаментами горизонтальных и выдергивающих сил, при возведении сооружений на нисходящих откосах и при относительно неглубоком заложении фундаментов, в частности при наличии подвалов, а также при возведении фундаментов на скальных породах. Для обеспечения прочности и устойчивости грунтов в основании его рассчитывают по несущей способности как на вертикальные нагрузки, так и на горизонтальные составляющие (на сдвиг по подошве или с основанием). Схема разрушения основания, принимаемая в расчете, в условиях предельного состояния должна быть статически и кинематически возможна для данного сочетания воздействий и конструкции фундамента и сооружения.

Расчет основания  по несущей способности производится по условию

                                                        F≤γ_cF_u/ γ_n                                             (9.13)                            

где F— расчетная сила, передаваемая на основание от основного и особого сочетаний нагрузок; у_с — коэффициент условий работы в зависимости от вида грунтов в основании (от 0,8 до 1); F_и — сила предельного сопротивления основания, определяемая из условия предельного равновесия грунтов в основании или прочности скальной породы по направлению, соответствующему направлению силы F;

у_п — коэффициент надежности в зависимости от класса сооружении (принимается 1,1 ... 1,2).

При нескальных грунтах силу F_и определяют по формулам механики грунтов, полученным для отдельных случаев загружения, исходя из условия предельного равновесия, обусловленного касательными напряжениями во всех точках поверхности скольжения, в соответствии с выражением

                                                                                                  (9.14)

где c_I и φ_I— расчетные значения соответственно удельного сцепления, кПа, и угла внутреннего трения с учетом коэффициента надежности по грунту; σ_I — нормальное напряжение к поверхности скольжения в точке проверки условия предельного равновесия от действия внешней силы заданного направления.

В более общем  случае вертикальную составляющую предельной силы, действующей на основание, сложенное нескальными грунтами, в стабилизированном состоянии СНиП 2.02.01— 83 рекомендует определять по формуле

                                                        (9.15)

где b’ и l’ — приведенные ширина и длина подошвы фундамента, вычисляемые по формулам (9.17); N_γ, N_q, N_c — безразмерные коэффициенты несущей способности, определяемые по таблице СНиП; γ_I и γ’_I  — расчетные значения удельного веса грунтов, кН/м³, находящиеся в возможной призме выпирания соответственно ниже и выше подошвы фундамента, принимаемые с учетом взвешивающего действия воды на глубинах ниже поверхности подземных вод; d — наименьшая глубина заложения фундамента, считая от проектной отметки поверхности планировки или пола подвала, м; ξγ,ξq,ξc — коэффициенты, учитывающие форму подошвы фундамента:

                      ξγ = 1 - 0.25/η; ξq = 1 + 1.5/η; ξc = 1 + 0.3/η                              (9.16)

η = l/b — отношение длины к ширине подошвы фундамента при наличии эксцентриситета

η =l’/b’; когда l’/b’< 1 в формулах (9.16) принимают η = 1.

Значения b’ и l’ определяются по формулам

b’=b-2e_b;                   l’=l-2e_l                                                                                (9.17)

где b и l — ширина и длина подошвы фундамента, м; e_b и e_l — эксцентриситеты равнодействующей силы относительно продольной и поперечной осей подошвы, м.

Последовательность  проектирования фундамента

Проектирование оснований  и фундаментов состоит из обоснованного соответствующим расчетом выбора типа основания (естественного и искусственного), фундамента (конструкции, типа материала и размеров, мелкого или глубокого заложения), мероприятий по уменьшению влияния деформаций здания или сооружения на эксплуатационную пригодность.

 

- Проводят изыскания,  для установления свойств грунта  и его пригодности для эксплуатации;

- Определяют отметку  планировки поверхности D_L ;

- Сбор нагрузок на обрез фундамента;

- Оценка инженерно-геологических условий площадки;

- Определение глубины заложения фундамента;

  - Определение размеров фундамента;

- Расчет оснований по деформациям;

- Расчёт фундамента по прочности.

 

 

7 Фундаменты  на естественном основании. Конструкции  фундаментов и их виды. Основные  принципы проектирования фундаментов в различных геологических условиях.

Фундаменты, для которых  выполняется соотношение d/b£4, называются мелкого заложения(d-глубина заложения, b-ширина). d/b<2 и если не наблюдается выпора грунта – глубокого заложения.

Классификация:

1.По форме: отдельные, ленточные, сплошные и массивные. Отдельные - стаканные и безстаканные. Ленточные – параллельные и перекрестные. Сплошные – плитные и коробчатые.   

2. По материалу

3. По условиям изготовления

4. По условиям работы (жесткие и гибкие). Жесткие воспринимают сжимающие усилия, гибкие – при работе которых образуются деформации изгиба, влияющие на распространение давления по подошве. Жесткие – это фундаменты у которых собственные деформации малы по сравнению с деформациями основания. У гибких деформации сопоставлены.

Инженерно-геологические  условия площадки строительства

Каждая площадка строительства  обладает специфическими особенностями, прежде всего сугубо индивидуальным напластованием грунтов. Это обстоятельство затрудняет оценку их влияния на выбор  глубины заложения подошвы фундаментов. В связи с этим рассмотрим типовые схемы напластования, в которые можно сгруппировать все инженерно-геологические условия. Для схематизации все грунты делят на две условные категории: слабые и надежные (хорошие).

Слабыми называют грунты, если использование их в качестве основания при устройстве фундаментов в открытых котлованах не может обеспечить надежного существования проектируемого сооружения.

Надежными называют грунты, которые обеспечивают требуемое существование проектируемого сооружения.

Следует обратить внимание на относительность понятий «слабый» и «надежный» грунт. Эти понятия, как отмечено выше, связываются с  проектируемым сооружением. Если сооружение легкое или несущие конструкции его допускают развитие больших и неравномерных осадок, то даже сильно сжимаемые грунты будут относиться к категории надежных. Наоборот, при возведении конструкций, не допускающих неравномерные осадки, а также тяжелых сооружении приходится считать слабыми даже грунты, обладающие средней сжимаемостью и с успехом используемые в основании обычных сооружений.

Рис. 9.13. Схемы I—III напластования грунтов 1 — надежный     грунт;     2 — слабый  грунт

Рис. 9.14. Варианты устройства фундаментов  при наличии более плотных  грунтов под «надежным» грунтом

1- «надежный»   грунт    среднего    качества;   2- более плотный   грунт

При указанном делении грунтов  все многообразие их напластований можно представить в виде трех схем (рис. 9.13).

Схема 1. С поверхности на большую глубину залегают надежные грунты. Толща их может состоять из нескольких слоев. Строительные качества грунтов всех подстилающих слоев не ниже качества грунтов верхнего слоя толщи. Решением для такой схемы напластования грунтов является принятие минимальной глубины заложения подошв фундаментов, допускаемой при учете климатических воздействий и особенностей сооружения. Иногда за несущий принимают слой более плотного грунта, залегающий на некоторой глубине (рис. 9.14), если это решение экономичнее.

Схема II. С поверхности на некоторую глубину залегают один или несколько пластов слабых грунтов, ниже которых располагается толща надежных грунтов. При таком напластовании можно наметить ряд решений.

Простейшим решением является прорезка слабых грунтов и передача нагрузки на слои надежных грунтов (рис. 9.15,а). При высоких качествах надежного грунта сооружение можно опереть на столбы (рис. 9.15,6) или сваи (рис. 9.15,в). Сваи при этом могут иметь различную длину в зависимости от качества надежных грунтов. Легкие сооружения можно возводить на сваях, передающих нагрузку на слабые грунты (рис. 9.15,г). Слабые грунты могут быть уплотнены, заменены или закреплены (рис. 9.15, д), как это изложено в п. 12. Иногда целесообразно использовать слабые грунты в основании, понизив чувствительность несущих конструкций к неравномерным осадкам пли уменьшим неравномерности осадок путем устройства сплошных фундаментных плит или ленточных фундаментов под колонны.

Схема III. На некоторой глубине слоистой толщи залегает один или несколько пластов слабых грунтов. В этом случае приемлемы решения, рассмотренные при напластовании грунтов по схеме II, однако

Рис.   9.15.   Варианты   устройства    фундаментов    при напластовании   грунтов   по схеме II

 

Рис. 9.16. Варианты устройства фундаментов     при напластовании грунтов по схеме III

1— «надежный»   грунт;   2 — слабый  грунт; 3 — зона    закрепления;    4 — эпюра    напряжений

приходится   прорезать   и   верхний слой   надежного   грунта.   При напластовании  грунтов по схеме III   верхний   слой   надежного грунта можно использовать в качестве распределительной подушки (рис. 9.16, а) или закрепить только слой слабого грунта (рис. 9.16,6).

 

8 Определение  минимальной глубины заложения  фундаментов в зависимости от  геологических условий, сезонного промерзания грунтов, конструктивных и эксплуатационных особенностей сооружений.

Назначение рациональной глубины заложения фундаментов  является основным этапом проектирования фундаментов. Назначение глубины заложения фундамента – это комплексная задача, зависящая от эксплуатационных и конструктивных качеств возводимых и расположенных рядом уже построенных зданий, инженерно-геологических условий на строительные площадки и климатических условий района строительства.

Конструктивные особенности: к  ним относятся наличие подвала, коммуникаций. При наличие подвального, полуподвального и цокольного помещений, подошву заглубляют не менее 0,5м от пола подвала, чтобы не было выпирания грунта из-под фундамента.

Инженерно-геологические условия: не рекомендуется в качестве естественных оснований следующие грунты: песчаные рыхлые, пылевато-глинестые текучей консистенции, пылевато-глинестые с коэффициентом  пористости превышающим для супесей е>0,7, нельзя ставить на илы, заторфованные и насыпные грунты.

Наиболее опасным является промерзание грунтов, которое вызывает  увеличение объема грунта и приводит к образованию их пучения. Их делят:

1. Пучиноопасные: все пылевато-глинистые  грунты, мелкие и пылеватые пески

2. Непучиноопасные: все  гравелистые, скальные, щебень, галька

Нормативную глубину  промерзания определяют по данным сезонного  наблюдения. Чтобы получить расчетное значение глубины сезонного промерзания грунта:

d_f=k_n*d_fn

k_n-коэффициент, зависящий от влияния теплового режима