Шпаргалка по "Механике грунтов"

Глубина заложения фундамента исчисляется  от поверхности планировки DL  или пола, пола подвала d. При выборе глубины заложения фундаментов рекомендуется:

1. Предусмотреть заглубление фундамента в несущий слой не менее чем на 10-15 см.
2. Нельзя оставлять под подошвой малое количество слоя грунта, если его прочностные характеристики хуже характеристик подстилающего слоя
3. Стремится, если возможно, закладывать фундаменты выше уровня грунтовых вод, исключая необходимость применения водопонижения

 

9 Выбор типа  и материала фундаментов. Защита  фундаментов и подвальных помещений от грунтовых вод.

Основными типами фундаментов  в открытых котлованах являются: отдельные, ленточные под колонны, ленточные под стены, сплошные и массивные.

Отдельные фундаменты устраивают под  колонны и стены  в комбинации с фундаментными балками. Подошвы таких фундаментов можно развивать в длину и ширину. Обычно их применяют в случаях, когда неравномерности осадки не превышают допустимых значений.

Ленточные фундаменты под колонны  воспринимают нагрузку от ряда колонн. Иногда под сетку колонн делают ленточные фундаменты в двух направлениях (перекрестные ленты). Ленточные фундаменты устраивают для уменьшения неравномерности осадки отдельных колонн, а перекрестные ленты позволяют выравнивать осадки не только отдельных колонн в ряду, но и здание в целом.

Ленточные фундаменты под  стены. Такие фундаменты не существенно  изменяют жесткость сооружения. При большой жесткости стен ленточные фундаменты почти не работают на изгиб в продольном направлении. Эти фундаменты в целях снижения давления по их подошве можно развивать только в поперечном направлении.

Сплошные фундаменты устраивают под всем сооружением  или под его частью в виде железобетонных плит под сетку колонн и стен. Для упрощения устройства и надежности гидроизоляции не следует делать выносы плиты  за пределы контура стен. В случае отсутствия гидроизоляции для уменьшения момента в пролетной части фундаментной плиты выполняются выносы плиты за контуры наружных стен.

Массивные фундаменты устраивают в виде жесткого массива под всем небольшим в плане сооружения (дымовая труба, доменная печь).

 

10 Предварительный  подбор размеров подошвы центрально  и внецентренно нагруженных фундаментов.

Размеры подошвы фундаментов  в основном зависят от механических свойств грунтов оснований и  характера нагрузок, передающихся фундаменту, от особенностей несущий конструкций, передающих нагрузку фундаменту.

Размеры фундамента необходимо подобрать так, чтобы выполнялось  условие

S£S_U

т.е. расчетные осадки не должны превышать допустимые. Это  условие реализуется при соблюдении следующих условий:

а) для центрально-сжатых фундаментов

P_ср£R

б)для внецентренно сжатых фундаментов

P_ср£R;       P_max£1,2R;      P_min>0.

Если нагрузка от веса наземных конструкций F_v по обрезу фундамента известна, то давление под подошвой фундамента будет

     F_v+G_гр+G_ф

P=       A

где А – площадь  подошвы фундамента, м

G_гр, G_ф – вес обратной засыпки и вес фундамента

В практических расчетах, осредняя вес грунта и вес фундамента, давление определяют по формуле

      N 

Р=  A +¡_ср*d

где   ¡_ср – среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его обрезах

Максимальное и минимальное  давление под подошвой внецентренно нагруженного фундамента

      N     M 

Р^max _min=   A ±  W

где W- момент сопротивления подошвы фундамента, м³

 

11 Расчет фундамента  по предельным деформациям оснований.  Расчет оснований по несущей  способности. Расчет прерывистых  фундаментов.

Для передачи нагрузки от зданий и сооружений, от оборудований, фундаменты служат для более равномерного распределения давления на основания. Фундаменты бывают мелкого и глубокого заложения. Предельные состояния оснований считаются такие, в результате которых возникают предельные состояния самого сооружения. Основной целью расчета по предельным состояниям являются ограничения усилий и деформаций. По первому предельному состоянию оценивают надежность конструкций из условия недопущения общей потери устойчивости основания. Если оценивают несущую способность по вертикальной составляющей N, то ее проверяют по N_u, то есть N£N_u. По первому предельному состоянию расчет производят в следующих случаях:

1. Основание сложено  скальными грунтами

2. Если на основания  передаются значительные горизонтальные  нагрузки, в том числе и сейсмические

3. Сооружения расположены  на откосе или в близи откоса

4. Сооружение расположено  на медленно уплотняющихся водонасыщенных  грунтах (глина)

5. При анкерных фундаментах

В остальных случаях  оценка по второму ПС ограничить нагрузки и они будут существенно меньше, если бы их получили по первому ПС. Оценка сооружений на невозможность их опрокидывания является также оценкой по первому ПС. Выполнение основного условия второго ПС: S£S_u (1), где S-совместная деформация основания и сооружения, в том числе осадка или относительная разность осадок, S_u –предельная разрешимая деформация.  Выполнение условия (1) является основным для второго ПС, а значение S и S_u-обобщенное значение (среднее или максимальное осадка, горизонтальное перемещение, относительная разность осадок). Проверка по второму ПС и оценка его критериев является обязательным, кроме следующих: под величиной S подразумевается конечное стабилизирующаяся деформация, однако расчет по деформациям следует не выполнять, если давление под подошвой не превышает расчетного сопротивления Р£R₀, а сжимаемость грунтов в пределах здания и сооружения изменяется в ограниченных пределах. Кроме того, расчет по деформациям можно не проводить, если инженерно-геологические условия строительной площадки соответствуют области применения типового проекта.     

    

12 Основные положения проектирования гибких фундаментов.

Гибкие сооружения, передавая  нагрузку на основание, следуя за осадкой, которая может быть различна в  каждой точке. При такой деформации в них не возникает практические никакие усилия разрушения. Такие  сооружения имеют статически определенную схему. Гибкие могут быть фундаменты у которых отношение   h/l<1/3.

Такими фундаментами являются:

1. Ленточные под колонны промышленных и гражданских зданий
2. Сплошные ж/б плиты высотного здания, элеваторов, АС.
3. Фундаменты из перекрестных лент
4. Коробчатые фундаменты
5. Кольцевые фундаменты дымовых труб

Выбор конструкции гибких фундаментов производится с учетом конструктивной схемы здания, величины и характера распределения нагрузок в плане, несущей способности и деформативности основания.

Ленточные фундаменты под  колонну устраиваются в виде одинарных  или перекрестных лент. Плитные фундаменты устраиваются  под всем зданием, выполняются из монолитного ж/б класса В15. при глинистом основании необходима песчаная или гравийно-песчаная подсыпка под бетонную подготовку.

Армирование производят в двух зонах, как в верхней  так и в нижней. Каждая зона должна иметь арматуру рабочую в двух направлениях (А3).

Наибольшее распространение  в практике проектирования гибких фундаментов получили следующие методы:

1. Теория местных деформаций (Теория  Винкнера)
2. Теория упругого полупространства
3. Теория упругого слоя, ограниченной толщины, на несжимаемом основании
4. теория упругого слоя  с переменным модулем деформации основания по глубине

 

13 Способы уплотнения  и укрепления грунтов.

Уплотнение трамбовками  применяется для грунтовых условий 1-го и 2-го типа для устранения просадочных  свойств только оснований фундамента, а также создания малопроницаемого экрана под всем зданием. Грунтовую  подушку применяют для создания в основании уплотненных грунтов большей толщины, чем при уплотнении трамбовками. Фундаменты в вытрамбованных котлованах применяют в грунтах 1-го и 2-го типов. Уплотнение грунтовыми сваями применяется при толщине слоя  10-24м и отсутствии слоев из пылевато-глинистых грунтов, песков, переувлажненных грунтов.

На площадке с 1-м типом  просадочности проводят в пределах деформируемой зоны, со 2-м типом на всю величину просадочной толщи. Конструктивные мероприятия должны обеспечивать: увеличение прочности конструкций и общей пространственной жесткости; применение гибких конструкций, увеличение податливости зданий и сооружений; создавать нормальные условия эксплуатации зданий и сооружений.

Закрепление грунтов  применяют в тех случаях, когда  устройство фундаментов невозможно или связано с затратами значительных средств (например, при усилении основания под существующим фундаментом), либо для уменьшения фильтрации воды около мест ее проникания в подземные помещения.

Цементация (нагнетание цементационного раствора под большим давлением) производят для закрепления грунтов, обладающих большой водопроницаемостью. Цементацию применяют для уменьшения водопроницаемости и повышения прочности материала самого фундамента. С этой целью в бетонной кладке фундамента делают шпуры, в которые заделывают трубки. Затем через эти трубки подают цементационный   раствор под большим давлением. Он проникает в поры бетона, в связи с чем его прочность повышается, а водопроницаемость резко снижается.

Силикатизация. Химические растворы (силикаты натрия) легко проникают в поры песков и других грунтов, хорошо фильтрующих воду. Существует два метода силикатизации грунтов – 2-х растворный и однорастворный. 2-х растворный метод применяют для закрепления песков крупных и средней крупности. При 2-х растворном методе в песок забивкой или виброванием погружают инъектор, через который в грунт нагнетают раствор силиката натрия. Слабофильтрующие грунты и лессовые закрепляют однорастворным методом. При закреплении в инъектор нагнетают сложный раствор, состоящий из силиката натрия и фосфорной кислоты. 

Электрохимическое закрепление. Слабые грунты (илы, глины и суглинки, находящиеся в текучем и текучепластичном состоянии) имеют малый коэффициент фильтрации. Чтобы ввести растворы силиката натрия и хлористого кальция, через них пропускают постоянный электрический ток, при его пропускании в грунтах развивается электроосмос -  движение воды, находящейся в порах, от анода к катоду.

Смолизация. Растворы синтетических  смол, способных твердеть в грунтах, можно нагнетать в поры грунта. После твердения смол грунт превращается в достаточно твердое тело. В качестве вяжущего вещества применяют карбомидную смолу с отвердителями.

Термический метод. Сущность термического закрепления заключается  в увеличении прочности структурных связей в грунте под влиянием высокой температуры. Для обжига грунта в пробуренных скважинах сжигают топливо, в качестве которого используют обычно природный и иные горючие газы. С целью поддерживания процесса горения в скважины подают воздух под давлением.

Для уменьшения водопроницаемости  грунтов применяют 1.битумизацию  и 2.глинизацию. 1-заключается в нагнетании в скальную породу битумной эмульсии. 2-в песчаных грунтах нагнетание глинистой суспензии в тонкие поры грунтов

 

14 Фундаменты  глубокого заложения. Условия применения и классификация фундаментов глубокого заложения: свай, свай-оболочек, опускных колодцев кессонов, «стена в грунте» и т.д. Их отличие от фундаментов, закладываемых в котлованах.

Необходимость фундаментов  глубокого заложения возникает:

1. Если сооружение д.б. опущено на большую глубину
2. Если сооружение создает большие нагрузки, а верхние слои представлены толщей слабых грунтов,  подстилаемые прочными скальными грунтами
3. Если сооружение передает на основание значительные вертикальные нагрузки
4. Если имеются высокое залегание грунтовых вод

Конструкции фундаментов  глубокого заложения находятся  в тесной взаимосвязи  с методами их возведения: опускные колодцы (ОК) –  колодцы - оболочки из сб. ж/б и массивные ОК; кессонные фундаменты; буровые  опоры. Колодец или кессон погружается в грунт под действием собственного веса, в результате, на уровне его ножевой части по мере погружения, наращиваются стены. ОК – открытая сверху и снизу полая конструкция, произвольного в плане очертания, погружаемая под действием собственного веса или дополнительных нагрузок по мере удаления из них грунтов. Кессон применяется, когда работы производятся ниже уровня грунтовых вод и требуется ручная разработка грунта. Это опрокинутый кверху дном ящик, образующий камеру, в которой нагнетается под давлением воздух, т.о. чтобы выдавить всю воду и осушить разрабатываемый грунт.

Стена в грунте – этот способ предназначен для устройства фундаментов, а главное заглубление  в грунт сооружения. По контуру  сооружения отрывается узкая глубокая траншея, которая дополняется бетонной смесью или ж/б панелями. Стена в грунте применяется для устройства фундаментов тяжелых зданий, подземных этажей, гаражей, переходов.

Свая – относительно длинный конструктивный элемент, расположенный  в грунте в вертикальном и в наклоненном положении и предназначенные для передачи нагрузки на лежащие ниже плотные слои грунта. При изготовлении свай, свай-оболочек, свай-столбов, изготовленными в грунте (набивными), явления, происходящие в массиве грунта, в значительной степени зависят от применяемой технологии. Использование бурения для изготовления скважин приводит к разуплотнению грунта вокруг сваи. Для  увеличения несущей способности таких свай уплотняют грунт под сваями и вокруг них.

Необходимость  ф-тов  глубокого заложения, если сооружение д.б. опущено на большую глубину, если сооружение создает большие нагрузки, а верхний слой представлен толщей слабого грунта, подстилаемые твердыми скальными грунтами, если сооружение передает на ф-т знач-ные вертикальные нагрузки, если имеется глубокое заложение грунтовых вод.