Основания и фундаменты глава 12
Скачать 336.47 Kb.
|
РАЗДЕЛ 3 ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ ГЛАВА 12 ФУНДАМЕНТЫ, ВОЗВОДИМЫЕ В ОТКРЫТЫХ КОТЛОВАНАХ 12.1. Основные положения по проектированию фундаментов Важной составной частью проектирования фундаментов является расчет основания. При этом, в практике проектирования фундаментов необходимо обязательно учитывать их совместную работу, рассматривая фундамент и основание как единую систему. Расчету фундаментов предшествуют комплексные исследования грунтов оснований с целью определения расчетного сопротивления грунта, которое должно превышать давление, передаваемое на основание (  ), как обязательное условие по обеспечению нормальной работы его под нагрузкой, а деформации грунтов, слагающих основание, не должны превышать допустимых пределов.Дисперсный грунт, используемый в качестве оснований для фундаментов зданий и сооружений, является сложной средой. Достаточно упомянуть о том, что для полноценной строительной оценки грунта основания в процессе его исследований необходимо получить до десятка показателей, в то время как при проектировании элементов зданий из конструкционных материалов количество этих показателей в несколько раз меньше. Проектирование фундаментов проводится в соответствии с действующими строительными нормами, руководствуясь которыми, выполняют расчеты оснований по деформациям и несущей способности, в том числе при возведении строительных объектов в сложных инженерно-геологических условиях [5]. Проектирование сводится к определению глубины заложения фундаментов, их геометрических размеров, а также осадок в связи с деформацией грунтов под нагрузкой [42]. При действии значительных горизонтальных нагрузок на фундаменты производят также расчеты, связанные с обеспечением прочности и устойчивости оснований. В грунтовых массивах со временем могут изменяться значения физических и механических характеристик грунтов, например, в случае подъема уровня подземных вод. Эти процессы также необходимо учитывать при проектировании оснований и фундаментов. Одним из главных этапов проектирования оснований является определение категории сложности инженерно-геологических условий на площадке строительства. ^ В зависимости от геоморфологических, геологических и гидрогеологических факторов различают три категории сложности инженерно-геологических условий. Площадка первой (простой) категории сложности располагается в пределах одного геоморфологического элемента; поверхность участка горизонтальная, не расчлененная; грунтовые пласты залегают горизонтально или слабонаклонно, толщина их выдержана по простиранию; подземные воды отсутствуют или имеется выдержанный горизонт с однородным химическим составом. Строительная площадка второй (средней) категории сложности включает несколько геоморфологических элементов одного генезиса; поверхность наклонная, слаборасчлененная; в сфере взаимодействия зданий и сооружений с геологической средой располагается более четырех различных по литологии слоев, залегающих наклонно или с выклиниванием, мощность слоев изменяется по простиранию закономерно; подземные воды имеют два или больше выдержанных горизонтов с неоднородным химическим составом или обладающих напором. Площадки третьей категории характеризуются сложными инженерно-геологическими условиями: наличием нескольких геоморфологических элементов разного генезиса, поверхность сильнорасчлененная; в пределах сжимаемой толщи располагается более четырех различных по литологии слоев, мощность которых изменяется по простиранию, возможно линзовидное залегание слоев; горизонты подземных вод не выдержаны по простиранию и мощности, имеют неоднородный химический состав, местами возможно сложное чередование водоносных и водоупорных пород, напоры подземных вод изменяются по простиранию. Кроме того, к площадкам третьей категории сложности относят также строительные площадки в условиях залегания структурно-неустойчивых грунтов (просадочных, набухающих). ^ В ходе инженерных изысканий грунтовую толщу принято делить на инженерно-геологические элементы, представляющие собой генетически однородные геологические разновидности (слои, прослои, линзы), для которых основные показатели физико-механических свойств грунтов могут быть приняты усредненными как в плане и по глубине простирания. Границы между инженерно-геологическими элементами предварительно устанавливают по внешним признакам (состав, цвет, текстурные особенности, уровень подземных вод) в процессе бурения. Затем на основании анализа показателей физических свойств уточняют границы инженерно-геологических элементов. При этом используются данные зондирования, геофизические методы. В ходе анализа пространственной изменчивости свойств грунтов используют физические показатели, тесно связанные с механическими параметрами грунта: для песков – зерновой состав и коэффициент пористости; для пылевато-глинистых грунтов – число пластичности, показатель текучести, коэффициент пористости, влажность. При наличии более шести определений можно делать вывод об изменчивости механических параметров грунта. Оценку пространственной изменчивости пластов грунта осуществляют визуально, графически или в результате статистического анализа. В процессе проектирования возможна корректировка изменения параметров грунтовой толщи. Так, если фундаменты закладывают ниже глубины промерзания грунта, то слои, залегающие выше глубины промерзания, объединяют в один инженерно-геологический элемент. Если проектируемое сооружение воспринимает значительные горизонтальные воздействия, то тонкий слабый глинистый прослоек, заключенный между слоями других грунтов, выделяют в отдельный инженерно-геологический элемент, поскольку возможен сдвиг сооружения по слабому прослойку. Следовательно, в расчетах по несущей способности данные о прочностных характеристиках прослойков необходимы. С другой стороны, если влияние такого прослойка на осадку сооружения несущественна, то в расчетах по деформациям не обязательно выделять прослоек в отдельный инженерно-геологический элемент. Насколько равномерна толщина инженерно-геологических элементов, слагающих грунтовую толщу, наглядно показывают инженерно-геологические разрезы. Для каждого выделенного инженерно-геологического элемента определяют нормативные и вычисляют расчетные характеристики фи- зико-механических свойств грунтов. По результатам инженерно-геологических изысканий определяется оценка однородности основания в границах проектируемого сооружения. ^ Действующие нормативные документы для оценки неоднородности оснований рекомендуют использовать такие критерии:  - показатель изменчивости сжимаемости основания и соответствующий ему в пределах плана сооружения модуль деформации  . Для определения значений и нужно вычислить средние по глубине модули деформации на различных по геоморфологическому строению участках строительной площадки. Средний по глубине модуль деформации  зависит от мощности и сжимаемости пластов грунта, слагающих активную зону деформирования, а также от характера уплотняющих напряжений под подошвой фундамента.Критерий находят по формуле , (12.1)где  и  - соответственно максимальное и минимальное значения среднего по глубине модуля деформации в пределах плана сооружения.Критерий определяют с помощью формулы , (12.2)где и  - соответственно средний по глубине модуль деформации и площадь  -го характерного по геологическому строению участка, на которые разбивается площадка строительства (рис.12.1);  - площадь, занимаемая зданием (сооружением).В зависимости от сочетания критериев и регламентируется область применения типов жилых зданий и гарантируется эксплуатационная пригодность их без проведения расчетов оснований по деформациям, классифицируются условия строительства в особых грунтовых условиях.Применение указанных критериев на первом этапе проектирования затруднено необходимостью вычисления дополнительных вертикальных напряжений и мощности сжимаемой толщи (при определении ) на стадии расчета оснований по деформациям. Поэтому на первой стадии проектирования вводятся некоторые упрощающие предпосылки, позволяющие снизить трудоемкость определе-  Рис.12.1 - Определение осредненного модуля деформации: а – геологический разрез; б – площадь застройки; 1 – суглинки; 2 – пылеватые пески; 3 – глина с включением гравия и щебня; 4 – контур здания ния среднего модуля деформации . Предположим, что дополнительное напряжение  изменяется по закону треугольника, а мощность сжимаемой толщи ограничивается глубиной, равной 2,5-3,0 ширины подошвы фундамента (рис.12.2). Для отдельно стоящих фундаментов мощность сжимаемой толщи можно принять равной  , для ленточных -  . Зная вертикальную сосредоточенную нагрузку  (или погонную  ) на уровне обреза фундамента и табличное расчетное сопротивление грунта  несущего пласта, можно определить в первом приближении ширину подошвы фундамента:для центрально-нагруженного ленточного  ; (12.3)для центрально-нагруженного квадратного  . (12.4)Дополнительное давление по подошве фундамента  . Отсюда значение среднего по глубине модуля деформации можно найти по формуле , (12.5)     Рис.12.2 - Определение приведенного модуля деформации: 1 – эпюра дополнительных напряжений по теории упругости; 2 – приближенная эпюра дополнительных напряжений где  , -дополнительное вертикальное напряжение по подошве  -го грунтового слоя;  -толщина -го грунтового слоя в пределах сжимаемой толщи;  -модуль деформации -го пласта;  -безразмерный коэффициент (для ленточных фундаментов  , для квадратных- );  -количество пластов грунта в пределах сжимаемой толщи.Если на площадке строительства в пределах разведанной толщи грунта установлены подземные воды, следует дать им оценку с точки зрения влияния на строительные свойства грунтов основания и воздействия на фундаменты будущего сооружения. ^ на строительные свойства грунтов Анализ подземных вод, осуществляемый в ходе инженерных изысканий, позволяет получить данные, необходимые при проектировании фундаментов: уровень подземных вод в период строительства; прогноз изменения уровня их в процессе эксплуатации здания; химическая агрессивность воды по отношению к материалу фундамента. Уровень подземных вод при возведении здания существенно влияет на глубину заложения и тип проектируемого фундамента. При заглублении подошвы фундамента ниже уровня напорных подземных вод необходимо учитывать их давление, а также предусматривать мероприятия, предупреждающие прорыв подземных вод в котлован, вспучивание его дна и всплытие сооружения. Наибольшую сложность представляет анализ возможного подтопления территории или снижение уровня подземных вод в процессе эксплуатации здания (так называемые техногенные изменения уровня подземных вод). Прогноз вероятных изменений уровня подземных вод проводят для сооружений I и II классов на срок соответственно 25 и 15 лет. Качественную оценку потенциальной подтопляемости территории выполняют методом аналогии, сравнивая условия застраиваемой площадки с данными по конкретным подтопленным участкам (эталонам) с подобными инженерно-геологическими особенностями проектируемого здания. Для особо ответственных зданий возможен также количественный прогноз изменения уровня подземных вод, выполняемый на основе специальных исследований с использованием методов математического и физического моделирования. Возможная обводняемость территории обусловливает необходимость проведения специальных мероприятий в связи с ожидаемым снижением несущей способности грунтов, неравномерными осадками или просадками. С другой стороны, снижение уровня воды вызывает дополнительную осадку фундамента за счет снятия взвешивающего действия воды и соответствующего возрастания напряжений от собственного веса грунта. При химической агрессивности подземных вод или промышленных стоков необходима антикоррозионная защита материала фундамента. |
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | ... | | |
 | | Методические указания и исходные данные к выполнению курсовой работы (ргз) по дисциплине “Механика грунтов, основания и фундаменты”(для... | |
| Работа выполнена на кафедре «Геология, основания и фундаменты» Сибирского государственного университета путей сообщения | | В. С. Аванесов глава 2 ( 2,1). В. С. Бабина глава 6 ( 4). Е. М. Борисова глава В. Б. Быстрицкас глава 7 ( 1). А. В. Визгина глава... |
| Л. Н. Шутенко, Ю. Т. Лупан, П. Л. Клемяционок, А. Г. Рудь, Г. Г. Стрижельчик, А. В. Жиров. Основания и фундаменты: Уч пособие. –... | | По расчету оснований и конструированию фундаментов зданий и сооружений по дисциплине «основания и фундаменты» (спецкурс) |
| Ссср, Трансвзрывпрома, Союздорнии Минтрансстроя ссср, Союзгипроводхода и Мосгипроводхоза Минводхоза ссср, ниипромстроя и Красноярского... | | Долгова М. В. — глава 14; Дымшиц М. Н. — главы 9, 10; Казаков С. П. — главы 7, 12; Латышова Л. С. — главы 15,16, приложения 4,5;... |