Основания и фундаменты


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
1. Физические характеристики грунтов, определяемые экспериментально: плотность, влажность,
плотность твердых частиц.

Плотность грунта

ρ
m
/
V

г/см
3

или т/м
3
).
ρ

в природе от 1,1 ил, торф до 2,4 морена. Чем
больше плотность, тем грунт лучше.

ρ
m
-

среднее значение плотности супеси, суглинки, глины.

ρ
m
 от 1,6 до 2,1. Удельный вес грунта
γρ*
g

где
g



ускорение свободного падения  9,81
м/сек
2
).

Плотность твердых частиц

ρ
s
=
m
1
/
V
1

(
m
1

и
V
1



масса и объем твердых частиц. Обычно
принимается по табли
цам. 
ρ
s
=2,66


песок, 2,7


супесь, 2,72


суглинок, 2,74


глины. Удельный
вес твердых частиц
γ
s
ρ
s
*
g
.

Влажность грунта

w
=
m
2
/
m
1

(
m
2



масса воды. Влажность грунта


это отношение массы
воды к массе грунта, высушенного при
t
100°С±1°С до постоянной
массы. Почему именно такая
температура


так как связанная вода испаряется при
t
>100°С, а при более высокой температуре
сгорает органика и теряется масса твердых частиц.
w
=
m
2
/
m
1
*100%.
w
=0
-
200%. 0%
-
абсолютно
сухой грунт. 200%
-
водонасыщенный грунт. Чем больш
е влажность, тем грунт слабее.
w
m
=5
-
25%
-
пески, 15
-
45%
-
глины. Измерение: д.е.


доли единицы и %, если умножить на 100.



2. Вычисляемые физические характеристики грунтов: плотность грунта в сухом состоянии,
удельный вес грунта в сухом состоянии, пористос
ть, коэффициент пористости, коэффициент
водонасыщения, плотность грунта с учетом взвешивающего действия воды, удельный вес грунта с
учетом взвешивающего действия воды.

Плотность грунта в сухом состоянии плотность скелета грунта

ρ
d
ρ/1
w
)

г/см
3

или т/м
3
).
ρ
d
от 1 до 2,1. Чем больше
ρ
d
,
тем грунт лучше. Если
ρ
d
<1,65 т/м
3
, то грунт


слабый и на нем без
особых мероприятий строить не рекомендуется.

Удельный вес скелета грунта грунта в сухом состоянии удельный вес

γ
d
ρ
d
*
g

кН/м
3
),
также
γ
d
γ/1
w
).

Пористость грунта

n
=
V
пор
/
V
образца
, также
n
ρ
s
-
ρ
d
/ρ
s
γ
s
-
γ
d
/γ
s
.
Измерение: д.е. или %.
n
=20
-
85%. Чем больше пористость, тем грунт слабее.
n
m
=40
-
65%.

Коэффициент пористости

е
V
пор
/
V
1

, а также
еρ
s
-
ρ
d
/ρ
d
γ
s
-
γ
s
/γ
d
.
Измеряется в д.е. Чем
больше коэффициент пористости, тем грунт слабее. Если
е
>1, такой слабый грунт укрепляют,
либо на нем не строят.
е
=0,2
-
12 д.е. Чем больше
е
, тем грунт слабее. Существует классификация
грунтов по коэффициенту пористости по ГОСТ 25100
-
95

©Грунты, классификация.

Коэффициент водонасыщения

S
r
=
w
/
w
sat
. здесь
w
-

естественная влажность Характеризует
степень заполнения пор водой.
w
sat



полная влагоемкость влажность грунта, при которой все
поры грунта заполнены водой.
w
sat

= (
e
ρ
w
/ρ
s

(
ρ
w
-
пл
отность воды 1т/м
3
. Также
w
sat

=(
e

w
/γ
s
,
(
γ
w


удельный вес воды 9,81 или≈10кН/м
3
).

S
r
=(
w

s
)/(
e

w
)=(
w

s
)/(
e

w
).

Измеряется в д.е.

S
r
=0
-
1д.е. 0
-
абсолютно сухой грунт в порах только воздух, 1
-
водонасыщенный грунт в
порах только вода.

Чем выше
коэффициент водонасыщения, тем грунт слабее. По коэффициенту
водонасыщения грунты классифицируются по ГОСТ 25100
-
95

Плотность грунта с учетом взвешивающего действия воды

ρ
sb
ρ
s
-
ρ
w
)/(1+
e
)

г/см
3

или т/м
3
).
Определяется для водопроницаемых грунтов, залегающ
их ниже уровня грунтовых вод. Ниже УГВ
на твердые частицы действует сила Архимеда и плотность грунта уменьшается.

Удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды

γ
sb
ρ
sb
*
g
γ
s
-
γ
w
)/(1+
e
).
Измеряется в кН/м
3
.



3. Физические характеристики глинис
тых грунтов: влажность на границе пластичности, влажность
на границе текучести, число пластичности, показатель текучести.

Влажность на границе пластичности на границе раскатывания

w
p
-

это влажность, при
которой грунт перестает раскатываться в жгут Ø 3мм,

при этом он покрывается сетью трещин и
распадается на кусочки длиной 3
-
8мм.
w
p
=
m
2
/
m
1
.
(
m
2



масса воды,
m
1



масса твердых частиц.

Измеряется в % и д.е.

Зависит от содержания глинистых частиц в грунте, чем их больше, тем
w
p

больше.

Влажность на границе текучести
w
L
-

это влажность, при которой стандартный конус
Васильева погружается в грунт на 10мм.
w
L
=
m
2
/
m
1
.
Измеряется в % и д.е.

Зависит от содержания
глинистых частиц в грунте, чем их больше, тем
w
L

больше.

Число пластичности
I
p
=
w
L
-
w
p
.

Измеряется в % и д.е. Существует классификация грунтов по
числу пластичности по ГОСТ 25100
-
95. По
I
p

устанавливается название глинистого грунта.

I
p
=1
-
7


супесь, 7
-
17


суглинок, >17
-

глина.

Показатель текучести

I
L
=(
w
-
w
p
)/(
w
L
-
w
p
)= (
w
-
w
p
)/
I
p
.

. По числу пластичности грунты
классифицируются по ГОСТ 25100
-
95. По
I
L

определяется состояние глинистого грунта, чем
больше показатель текучести, тем грунт слабее.



4. Классификация песчаных грунтов по гранулометрическому составу, коэффициенту пористости

и
коэффициенту водонасыщения.

-

по гранулометрическому составу:

Пески:

Размер
частиц, мм

Содержание частиц в % по
массе



гравелистый

�2

�25



крупный

�0,50

�50



средней крупности

�0,25

�50



мелкий

�0,10


75



пылеватый

�0,10

75


-

по коэффициенту пористости
еρ
s
-
ρ
d
/ρ
d
:

(
ρ
s



плотность твердых частиц г/см
3
);
ρ
d



плотность скелета грунта г/см
3
));

Разновидность

песков

Коэффициент пористости

е
д.е.

Пески
гравелистые,
крупные и
средней
крупности

Пески
мелкие

Пески
пылеватые

Плотный

0,55

0,60

0,60

Средней плотности

0,55

0,70

0,60

0,75

0,60

0,80

Рыхлый

�0,70

�0,75

�0,80


-

по коэффициенту водонасыщения
S
r
=(
w

s
)/(
e

w
)
:

(
w



влажность грунта д.е.;

ρ
w



плотность воды г/см
3
))

Разновидность грунтов

Коэффициент

водонасыщения
S
r
,

д.е.

Малой степени водонасыщения

0

0,50

Средней степени водонасыщения

0,50

0,80

Насыщенные водой

0,80

1,00





5. Классификация крупнообломочных грунтов по гранулометрическому составу и коэффициенту
водонасыщения.

-

по
гранулометрическому составу:


Разновидность грунтов

Размер
частиц, мм

Содержание частиц

% по массе



валунный
преобладают окатанные
частицы

или глыбовый
преобладают угловатые
частицы

�200

�50



галечниковый
преобладают окатанные
частицы или щебени
стый
преобладают угловатые
частицы

�10

�50



гравийный
преобладают окатанные
частицы

или дресвяный
преобладают угловатые
частицы

�2

�50

-

по коэффициенту водонасыщения подразделяют также как и пески

S
r
=(
w

s
)/(
e

w
)
:

(
ρ
s



плотность твердых части
ц г/см
3
);
е



коэффициент пористости д.е.;

w



влажность грунта д.е.;

ρ
w



плотность воды г/см
3
))

Разновидность грунтов

Коэффициент

водонасыщения
S
r
,

д.е.

Малой степени водонасыщения

0

0,50

Средней степени
водонасыщения

0,50

0,80

Насыщенные водой

0,80

1,00




6. Классификация глинистых грунтов по числу пластичности и показателю текучести.

-

по числу пластичности

I
p
=
w
L
-
w
p
:

(
w
L



влажность на границе текучести %;
w
p



влажность на границе раскатывания%.

Разновидность глинистых грунтов

Число

пластичности
Ip
, %

Супесь


1

7

Суглинок


7

17

Глина

�17


-

по показателю текучести
I
L
=(
w
-
w
p
)/(
w
L
-
w
p
)
:

(
w



влажность грунта %

Разновидность глинистых грунтов

Показатель текучести

I
L

Супесь:




твердая

0



пластичная

0

1


текучая

�1

Суглинки

и глины:



твердые


0



полутвердые

0

0,25



тугопластичные

0,25

0,50



мягкопластичные

0,50

0,75



текучепластичные

0,75

1,00



текучие

� 1,00




7. Фазы напряженного состояния грунта.

При увеличении нагрузки осадка будет развиваться в соответствии с графиком.
Р
-

давление
на грунт.

Р
str
-
структурная прочность грунта.


4 участка


4 фазы напряженного состояния.

0
-
1



фаза упругих деформаций
.

P



P
str
, не
превышает структурной прочности, т.е. связи не нарушаются. Поэтому на данном
участке развиваются только упругие деформации. Зависимость между напряжением и
деформациями


линейная.
0
-
1



прямая, можно применить теорию упругости.

1
-
2



фаза уплотнения и мес
тных сдвигов
.
P


P
str
, т.е. связи нарушаются, выдавливается
вода. Поэтому на этом участке развиваются остаточные деформации


деформации уплотнения и
деформации сдвига.


Уплотнение


перемещение грунта по вертикали развивает
ся под действием нормальных
напряжений. Одновременно с деформациями уплотнения по краям штампа, где возникает
концентрация напряжения, будут развиваться пластические деформации


деформации сдвига.

2
-
3



фаза развития интенсивных деформаций уплотнения и
сдвига
. При увеличении
нагрузки деформации уплотнения будут увеличиваться, а зоны сдвигов расти.

3
-
4



фаза выпора
.


При давлении
P
cr
2

произойдет резкая осадка штампа с выпором грунта в стороны и вверх.
Появятся непрерывные
поверхности скольжения и грунт потеряет устойчивость. Поверхности
скольжения


траектории перемещения частиц грунта. Отрезок 3
-
4


вертикальная прямая


осадки увеличиваются без дальнейшего увеличения нагрузки.

8. Определение напряжений в массиве грунта от

действия вертикальной сосредоточенной силы,
нескольких сосредоточенных сил, любой распределенной нагрузки, равномерно распределенного
давления.

-

от действия вертикальной сосредоточенной силы:

σ
z
=
k
*(
N
/
z
2
)

r



расстояние от оси приложения силы
N

до точки М
.

z



глубина залегания точки М.

k



коэффициент, принимаемый по таблицам справочников в зависимости от отношения
r
/
z
.

-

от действия нескольких сосредоточенных сил:

σ
z
=
k
1
*(
N
1
/
z
2
)+
k
2
*(
N
2
/
z
2

k
i
*(
N
i
/
z
2
)

k
i



коэффициент, принимаемый по таблицам справочников в зависимости от отношения
r
i
/
z
.

r
i



расстояние от оси приложения силы
N

до точки М.


-

от действия любой распределенной нагрузки:

Р


нагрузка на грунт м/б насыпь.

σ
z
=
Σk
i
*(
N
i
/
z
2
)

Площадь загружения делиться на прямоугольники размером
b
i
×
l
i
. В каждом прямоугольнике
определяется равнодействующая
N
i
. Чем больше прямоугольников, тем больше точность
определения напряжений.

r
i



расстояние от оси приложения равнодействующей
N
i

до точки М.

k
i



коэффициент, принимаемый по таблицам справочников в зависимости от отношения
r
i
/
z
.


-

от равномерно распределенного давления:

b

и
l



ширина и длина напр. подошвы фундамента.

а точка М под центром площади

загружения

-

σ
z
р
=
α
*Р;

α


коэффициент, принимаемый по табл.1, прил.2 по СНиП 2.02.01
-
83* ©Основания зданий и
сооружений в зависимости от отношения
ζ2
z
/
b

и формы фундамента коэффициента
η
l
/
b
)
.

Р


равномерно распределенная нагрузка на грунт.

б точка М

угловая

-

σ
z
р
=0,25*
α


α


коэффициент, принимаемый по табл.1, прил.2 по СНиП 2.02.01
-
83* ©Основания зданий и
сооружений в зависимости от отношения
ζ
z
/
b

и формы фундамента коэффициента
η
l
/
b
)
.





9. Определение напряжений

от собственного веса грунта.

σ
z
р



напряжения от внешней нагрузки.

σ
zg



напряжения от собственного веса грунта.

1 основание однородное:

NL



отметка природного рельефа;

σ
zg
γ*
z

γ



удельный вес грунта кН/м
3
),
γρ*
g
, ρ
-
плотность грунта,
g
-
ускорение
свободного падения
 9,81 м/сек
2
.

2 основание слоистое неоднородное:

σ
zg

Σγ
i
*
h
i
γ
1
*
h
1
γ
2
*
h
2
γ
3
*(
z
-
h
1
-
h
2
)


3 основание однородное, грунт водопроницаемый, есть УГВ.

σ
zg
Σγ
i
*
h
i
γ*
d
w
γ
sb
*(
z
-
d
w
)

γ
sb



удельный вес грунта с
учетом взвешивающего действия воды определяется для
водопроницаемых грунтов, залегающих ниже УГВ.

γ
sb
ρ
sb
*
g
γ
s
-
γ
w
)/(1+
e
).

γ
s



удельный вес твердых частиц;
γ
w



удельный вес воды  10 кН/м
3
. е


коэффициент
пористости.
γ



удельный вес грунта, определ
яется для всех грунтов, залегающих выше УГВ, для
водонепроницаемых грунтов, залегающих ниже УГВ глина.

4 основание однородное, грунт водонепроницаемый, есть УГВ:

σ
zg
γ*
z


5)
основание

неоднородное
:

σ
zg
=
Σγ
i
*h
i
=
γ
1
*d
1
+
γ
2
*d
2
+
γ
3
*(d
w
-
h
1
-
h
2
)+
γ
sb
3
*(h
1
+h
2
+h
3
-
d
w
)+
γ
sb
4
*h
4
+
γ
5
*(z
-
h
1
-
h
2
-
h
3
-
h
4
)+
γ
w
*h
w

h
w
=
h
1
+
h
2
+
h
3
+
h
4
-
d
w

γ
w



удельный вес воды  10 кН/м
3
.
h
w



расстояние от УГВ до водонепроницаемого слоя.

6 верхний грунт насыпной

Давление насыпи не учитывается. Насыпной слой рассматривается

до 3
-
х метров и более 3
-
х
м. Слои рассчитываются как в предыдущих случаях.
NL



отметка природного рельефа;

DL



планировочная отметка.




10. Определение осадки фундамента методом послойного суммирования.

Этот метод
универсальный. Расчетные осадки обычно занижены за исключением
полутвердых и твердых глин. Расчетная схема


линейно
-
деформируемое полупространство с
условным ограничением сжимаемой толщи.

Допущения:

1 грунт является линейно
-
деформируемым телом.

2 дефор
мации развиваются под действием только нормальных вертикальных напряжений
σ
z
.

3 Боковое расширение грунта невозможно.

4 Нормальное вертикальное внешнее давление
σ
z
р

определяется под центром фундамента.

5 Фундамент не обладает жесткостью.

6 Деформации у
читываются только в пределах сжимаемой толщи
Нс
.

7 Коэффициент
β
=0,8.


1 Все основание делится на слои толщиной
hi
≤0,4
b

(
b
-
ширина фундамента.

2 Определяются расстояния
z
i
-

это расстояния от подошвы фундамента до поверхности
i
-
го
слоя.

3 Определяется
S
i

-
осадка поверхности
i
-
го слоя:

S
i
=(
σ
zpi
*
h
i
)/
E
i
,

где
σ
zpi



вертикальное нормальное напряжение от внешнего давления
посередине
i
-
го слоя грунта,
E
i



модуль деформации
i
-
го

слоя.

4 Определяется осадка фундамента
S
=
βΣ
S
i
=
βΣ
(
σ
zpi
*
h
i
)/
E
i
.

Σ
S
i



осадки суммируются в пределах сжимаемой толщи

Нс.

S
=
βΣ
S
i

S
u
,
предельно
допустимая осадка фундамента принимается по прил.4 СНиП 2.02.01
-
83* ©Основания зданий и
сооружений.

Чтобы определ
ить сжимаемую толщу, необходимо построить 3 эпюры:

σ
zg
-
эпюра напряжений от собственного веса грунта

σ
zg
=
Σ
γ
i
*
h
i
,

σ
zp
-
эпюра напряжений от внешнего давления 
σ
zp
=
α

0
),

0,2
σ
zg
Е>5МПа или
0,1
σ
zg
если Е<5МПа. Далее определяется точка пересечения эпюр
σ
zp

и
0,2
σ
zg

или
0,1
σ
zg
. Ниже точки пересечения грунт не сжимается и осадки  0; выше точки
пересечении грунт сжимается и осадки ≠ 0, расстояние от подошвы фундамента до точки
пересечения называется
мощностью сжимаемой толщи слоев

Нс
.

11. Определение осадки фу
ндамента методом эквивалентного слоя.

Этот метод используется, если площадь подошвы фундамента не превышает 50м
2
.

Допущения:

а грунт является линейно
-
деформируемым материалом.

б грунт однороден на всю глубину сжимаемой толщи.

1 основание однородное:


S
=
h
e
*
m
υ
*
P
О

S
u

h
e



толщина эквивалентного слоя
h
e
=
A
υ
ω
*
b
, где
b



ширина подошвы фундамента,
A
υ
ω



коэффициент эквивалентного слоя, определяется по таблицам справочников в зависимости от вида
грунта и формы фундамента.

S
u

-

пре
дельно допустимая осадка фундамента принимается по
прил.4 СНиП 2.02.01
-
83* ©Основания зданий и сооружений.

m
V



коэффициент относительной сжимаемости.
m
V
=
m
0
/(1+
e
)
, где
е



коэффициент
пористости грунта, залегающего под подошвой фундамента,
m
0



коэффициент сжимаемости.

Р
О

 Р
mII
-
σ
zg
0
, где
Р
О



дополнительное давление на подошве фундамента,
Р
mII



среднее
давление под подошвой фундамента.

σ
zg
0



напряжение от собственного веса грунта на уровне
подошвы фундамента.

2 основание неоднородное:

S
=
h
e
*
m
Vm
*
P
0
,
где

m
υm
=(1/2
h
e
2
)*
Σ
(
z
i
*
h
i
*
m
Vi
)
,

где
m
Vi



коэффициент относительной сжимаемости
i
-
го слоя.



12. Определение осадки фундамента методом линейно
-
деформируемого слоя.

Этот метод используется:

1 если в пределах сжимаемой толщи основания, опреде
ляемой как для линейно
-
деформируемого полупространства залегает слой грунта с модулем деформации
Е
1
>100 МПа

и
толщиной
h
1
, удовлетворяющей условию
h
1

,
где Е
2



модуль деформации грунта,
подстилающего слой грунта с модулем деформа
ции Е
1
. Нс


толщина сжимаемой толщи,
определяемая как для линейно
-
деформируемого полупространства.

2 если ширина подошвы фундамента
b
≥10м

и модуль деформации грунтов основания
Е≥10МПа.

Осадка фундамента определяется по формуле:

,

где
Р



среднее давление под подошвой фундамента;
b



ширина подошвы фундамента;
k
C



принимается по таблице СНиП в зависимости от отношения
ζ2
H
/
b
, где Н


толщина линейно
-
деформируемого слоя;
k
m



коэффициент, принимаемый по табл. СНиП в зависимости о
т
ширины подошвы фундамента
b

и среднего значения модуля деформации грунтов основания Е;
n



число слоев, различающихся по сжимаемости, в пределах толщины линейно
-
деформируемого
слоя Н;
k
i

и
k
i
-
1
-

коэффициенты, принимаемые по табл. СНиП в зависимости от
формы
фундамента и отношений
ζ2
z
i
/
b

и
ζ
i
-
1
=2
z
i
-
1
/
b
,
где

z
i



расстояние от подошвы фундамента до
поверхности
i
-
го слоя;
Е
i



модуль деформации
i
-
го слоя грунта.

Толщина линейно
-
деформируемого слоя
Н

принимается до кровли грунта с модулем
деформации Е≥100

МПа, а при ширине диаметре фундамента
b
≥10м и среднем значении модуля
деформации грунтов основания Е≥10 МПа вычисляется по формуле:
НН
О
ψ*
b
)
k
P

формула 1
,
где
Н
О

и

ψ



принимаются соответственно равными для оснований, сложенных: пылевато
-
глинистыми грунтами 9м и 0,15; песчаными грунтами


6м и 0,1.
k
P



коэффициент, принимаемый
равным:
k
P
=0,8

при среднем давлении под подошвой фундамента
р
100 кПа;
k
P
=1,2

при
р
=500
кПа
, а при промежуточных значениях


по интерполяции.

Если основание сложено пылевато
-
глинистыми и песчаными грунтами, значение
Н

определяется по формуле:
НН
S
+
h
cl
/3

, где
Н
S



толщина слоя, вычисленная по
формуле 1

в
предположении, что основание сложено тол
ько песчаными грунтами,
h
cl



суммарная толщина
слоев пылевато
-
глинистых грунтов в пределах от подошвы фундамента до глубины, равной Н
cl



значению Н, вычисленному по
формуле

1

в предположении, что основание сложено только
пылевато
-
глинистыми грунтами.



13. Силы морозного пучения.

Возникают в пучинистых и в мерзлых грунтах.


τ
f



касательные силы морозного пучения, действующие по боковой поверхности
фундамента, выталкивают фундамент из земли 40
-
110 кПа.

σ
f



нормальные силы морозного пучения.
σ
f
510τ
f

, действуют по подошве фундамента,
выталкивают фундамент зимой из грунта.

σ
а
f



удельные силы морозного пучения, действуют перпендикулярно боковой поверхности
фундамента.
σ
а
f
0,1τ
f
. Обычно при проектировани
и не учитываются, но могут опрокинуть
малонагруженный фундамент, действуя с одной стороны.

СНиП 2.02.01
-
83* ©Основания зданий и сооружений запрещает развитие нормальных сил
морозного пучения.

Мероприятия по исключению сил морозного пучения:

1 Согласно
СНиП глубина заложения фундамента в пучинистых грунтах должна быть не
менее расчетной глубины сезонного промерзания грунта.

2 Чтобы исключить касательные силы морозного пучения
τ
f

выполняется обратная засыпка
пазух фундамента из непучинистого грунта.


14. Порядок расчета жестких центрально нагруженных фундаментов на естественном основании.


1 Определяем площадь подошвы фундамента.

А
N
oII
/(
R
0
-
γ
mII
*
d
)
,

где
N
о
II


вертикальная нагрузка на обрез фундамента по
II

группе предельных состояний;
R
0


условное расчетное сопротивление грунта основания;
γ
mII

-

средний удельный вес материала
фундамента и грунта на уступах;
d



глубина заложения фундамента

2)

А
b
*
l
.

а для л
енточных фундаментов
l
1м


b
=
A
/1;

б под колонны: если М0, то
b
=
l
=
, если М≠0, то η
l
/
b



b
=


l
 η*
b

Для монолитных фундаментов
b

и
l

округляем до 0,1м; для сборных принимаем типовые
фундаментные подушки и фундаменты под колонны по табл. ГОСТ и справочников.

3 Определяем расчетное сопротивление грунта основания по формуле СНиП 2.02.01
-
83*
©Основания зданий и сооружений:

,

где:
γ
С1
,
γ
С2
,
К,
k
Z
, М
γ

g
, М
с

эти характеристики определяются по таблицам СНиП 2.02.01
-
83*.

b



ширина подошвы фунд
-
та;
d
b



глубина подвала т.е. от планируемой отметки до верха
пола подвала;
d
1



приведенная глубина заложения фундамента
d
1
=
h
S
γ
cf
*
h
cf
/γ
/
II
, где
h
s



расстояние от подошвы условного фундамента до низа пола подвала,
γ
с
f



средний удельный вес
конструкций пола подвала,
h
cf



толщина пола подвала;
γ
II
/

-

средний удельный вес грунтов,
залегающих выше подошвы фундамента,
γ
II
/
Σ
γ
i
*
h
i
/ Σ
h
i
,
γ
i



удельный вес,
h
i



толщина слоя

грунта,
c
II


удельное сцепление грунта слабого слоя;
γ
II

-

средний удельный вес грунтов,
залегающих ниже подошвы фундамента.

4 Определяем среднее давление под подошвой фундамента
P
mII
=(
N
oII
γ
mII
*
d
*
b
*
l
)/(
b
*
l
)
, где
b

и
l



принятые ширина и длина подошвы фундамента.

5. Проверка:
R



Р
mII

разница ≤ 5%.

6. Если в основании залегает слабый грунт, то выполняется проверка его прочности:
σ
zp
σ
zg


R
z
, где:
σ
zp



вертикаль
ное нормальное напряжение от внешнего давления на уровне кровли
слабого слоя;
σ
zg



вертикальные нормальные напряжения от собственного веса грунта на уровне
кровли слабого слоя;
R
z



расчетное сопротивление грунта пониженной прочности на глубине
z

от
подош
вы фундамента;
z



расстояние от подошвы фундамента до слабого слоя. Если условия не
выполняются, то можно изменить размеры подошвы фундамента, глубину заложения, увеличить
прочность слабого грунта.

7. Выполняем расчет осадки фундамента
S

Su
.
S



расчетна
я осадка;
Su



предельно
допустимая осадка. Если условия не выполняются, то также можно изменить размеры подошвы
фундамента или глубину заложения.



15. Проверка подстилающего слоя.


σ
zp
 σ
zg


R
z

σ
zp



вертикальные нормальные напряжения от внешнего давления на уровне кровли слабого
грунта;
σ
zg



вертикальные нормальные напряжения от собственного веса грунта на уровне кровли
слабого грунта;
z

-

расстояние от подошвы фундамента до кровли слабого слоя;

σ
zp
α*Р
0
, где
α



коэффициент, принимаемый по табл.1 прил.3 СНиП 2.02.01
-
83*Основания
зданий и сооружений он зависит от формы фундамента и
ζ2
z
/
b
, где
b

-

ширина подошвы
фундамента, а
Р
о



дополнительное давление на подошве фундамента.

Р
0

 Р
mII
-
σ
zg
0
, г
де
Р
mII



среднее давление под подошвой фундамента; а
σ
zg
0



вертикальные
нормальные напряжения от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента

R
z



расчетное сопротивление грунта пониженной прочности на глубине
z

от подошвы
фундамента:

,

где:
γ
С1
,
γ
С2
,
К,
k
Z
, М
γ

g
, М
с

эти характеристики определяются по таблицам СНиП 2.02.01
-
83*.

b
Z



ширина подошвы условного фундамента

A
Z
=
N
oII

ZP
, где
N
о
II


вертикальная нагрузка на обрез фундамента по
II

группе предельных
состояний;

d
b



глубина подвала т.е. от планируемой отметки до верха пола подвала;
d
1



приведенная глубина заложения условного фундамента
d
1
=
h
S
γ
cf
*
h
cf
/γ
/
II
, где
h
s



расстояние от
подошвы условного фундамента до низа пола подвала,
γ
с
f



средний удельный вес конструкций
пола подвала,
h
cf



толщина пола подвала;
γ
II
/

-

средний удельный вес грунтов, залегающих выше
кровли слабого слоя
γ
II
/
Σγ
i
*
h
i
/ Σ
h
i
,
γ
i



удельный вес,
h
i



толщина слоя грунта,
c
II


удельное
сцепление грунта слабого сло
я;
γ
II

-

средний удельный вес грунтов, залегающих ниже кровли
слабого слоя.

Если условия не выполняются, то можно изменить размеры подошвы фундамента, глубину
заложения, увеличить прочность слабого грунта.


16. Порядок расчета центрально нагруженных свайны
х фундаментов.


1 Принимаем поперечное сечение сваи и способ погружения.

2 Определяем несущую способность сваи по материалу
F
d
1
.

3 Определяем несущую способность сваи по грунту

, где :

γ
С

-

коэффициент условия работы сваи в грунте;
γ
С
R



коэффициент условия работы грунта
под нижним концом сваи;
γ
cfi



коэффициент условия работы грунта на боковой поверхности сваи;
А


площадь опирания сваи на грунт;
R

-

расчетное сопротивление грунта под ни
жним концом
сваи, которое зависит от
Z
R

расстояние от острия сваи до природного рельефа и вида грунта,
который залегает под острием сваи;
u



периметр поперечного сечения сваи;
f
i



расчетное
сопротивление
i
-
го слоя грунта основания на боковой поверхност
и сваи;
h
i



толщина
i
-
го слоя
грунта;

4 Определяем несущую способность сваи:


5 Определяем количество свай и конструируем ростверк:

,

где:
γ
g


коэффициент надежности по грунту;
N
OI



вертикальная нагрузка на обрез
фундамента по
I

группе предельных состояний;
d
p



глубина заложения ростверка;
γ
mI


средний
удельный вес ростверка, фундамента и грунта на уступах;
b
p



ширина ростверка;
l
p



длина
ростверка

6 Конструируем ростверк:


для колонн


n

округляем до целого,


для ленточного фундамента:
l
P
1м;
а1/
n

оругляем в большую сторону до 0,1м. Проверка
3
d


a
≤6
d
.

7 Проверка:

,

где: для ленточного
-

n
факт
1/а;
для колонн


по факту.

8 Определение размеров подошвы условного фундамента:

а
Определение среднего значения угла внутреннего трения грунтов, залегающих на боковой
поверхности сваи.
φ
mII
=(
Σ
φ
i
*
hi
)/
Σi

б
Определение ширины подошвы условного фун
дамента:


,

где:
d

-

сечение сваи;

в
Определяем длину подошвы условного фундамента: для ленточного фундамента
-

l
усл
=1
;
для колонн
l
усл
=
b
усл

9 Определяем среднее давление под подошвой условного фундамента:

,

где:
N
О
II


вертикальная нагрузка на обрез фундамента по
II

группе предельных состояний;
H
усл



глубина заложения условного фундамента расстояние от поверхности земли до острия
сваи;
γ
mII


средний удельный вес сваи, ростверка, фундаментных блоков и г
рунта в пределах
подошвы условного фундамента.

,

где:
γ
С1
,
γ
С2
,
К,
k
Z
, М
γ

g
, М
с

эти характеристики определяются по таблицам СНиП 2.02.01
-
83*.

d
b



расстояние от поверхности земли до верха пола подвала;
d
1



приведенная глубина
заложения фундамента
d
1
=
h
S
γ
cf
*
h
cf
/γ
/
II
, где
h
s



расстояние от острия сваи

до низа пола подвала,
γ
с
f



средний удельный вес конструкций пола подвала,
h
cf



толщина
пола подвала;
γ
II
/

-

средний удельный вес грунтов, залегающих выше

острия сваи
γ
II
/
Σγ
i
*
h
i
/ Σ
h
i
,
С
II


удельное сцепление грунта под острием сваи;
γ
II

-

средний удельный вес грунтов, залегающих
ниже острия сваи.

10. Проверка
R
Уусл



Р
mII
.

11. Расчет осадки фундамента
S

Su
.
S



расчетная осадка;
Su



предельно допустим
ая
осадка.



17. Методы защиты подвалов и подземных сооружений от подземных вод.

Подземные воды являются слабыми растворами химических веществ. Некоторые из этих
веществ при определенной концентрации образуют агрессивную среду по отношению к бетону.
Под их

воздействием бетон фундаментов разрушается, арматура оголяется и подвергается
коррозии. Основным источником увлажнения грунтов в природных условиях являются
атмосферные осадки и грунтовые воды, залегающие близко к поверхности земли, а в период
эксплуатаци
и утечки из коммуникаций. Мерами предупреждения от воздействия грунтовых вод в
общем случае м/б: надлежащая организация стока поверхностных вод; искусственное повышение
планировочных отметок территории; тщательное устройство водопроводно
-
канализационных
ко
ммуникаций и сооружений и правильная их эксплуатация;
устройство профилактических
дренажей активный метод
;
устройство защитной гидроизоляции пассивный метод.

Пластовый дренаж

применяется как профилактическое средство и устраивается для защиты
коммуника
ций, подвала, основания и фундамента здания от воды до его возведения. Он отбирает
гравитационную воду из окружающих грунтов и не допускает ее проникновения внутрь
защищаемого контура подвала. Для устройства пластового дренажа применяется материал со
ста
бильно фильтрующими свойствами. При дренировании в траншеи укладываются дренажные
трубы на расстоянии по гидравлическому расчету, но не более 3,5 м друг от друга сечений 100
мм с уклоном не менее 0,5% в направлении сборного трубопровода и присоединяются
под острым
углом к направлению стока.
Пристенный дренаж

применяется для перехвата грунтовых вод и
верховодки у фундамента здания.

Пристенный дренаж укладывается с наружной стороны фундамента здания и представляет
собой дренажные трубы с фильтрующей обсыпко
й. Расстояние от края фундамента до дренажа
составляет 70 см.

Гидроизоляция:


Д
ренаж:


18. Определение глубины заложения фундамента.

Глубина заложения фундамента зависит от:

1. климатических
условий;

2. инженерно
-
геологических условий;

3. от особенности возводимых и соседних сооружений;

Климатические условия:

2 группы грунтов
:
а

неморозоопасные
непучинистые грунты:
крупнообломочные с песчаным заполнителем, пески гравелистые, крупные и сре
дней крупности.
Глубина заложения фундамента не зависит от глубины сезонного промерзания 
d

не зависит от
d
f
,
но ≥0,5м.
б морозоопасные
пучинистые грунты: крупнообломочные с глинистым
заполнителем, пески мелкие и пылеватые, супеси, суглинки и глины. 
d

d
f
).

Инженерно
-
геологические условия:
Все грунты можно разделить
на 2 группы
: а слабые
грунты Е≤5МПа,
R
O
≤100кПа, б хорошие грунты Е≥5МПа,
R
O
≥100кПа. В зависимости от этого
подразделяют
3 типа основания
:


1 верхний
-

слабый грунт, подстилающий


хороший; 2 верхний


хороший, средний


слабый, подстилающий


хороший; 3. все слои хорошие.

Особенности возводимых зданий и сооружений:

а наличие подвалов

б наличие приямков

в пристройка. Фундамент новых зданий закладываю
т на отметке существующего
фундамента. Коммуникации не должны проходить под подошвой фундамента.


19. Фундаменты на грунтовых подушках.

Применяются, когда в основании залегают слабые грунты.
Материал
: пески средней
крупности,
крупные и гравелистые, гравий, щебень.

Требования к материалу грунтовой подушки:

высокая прочность 
R
O
200500кПа, низкая
сжимаемость Е>1520МПа, грунт должен быть непучинистый, грунт обязательно должен
уплотняться, должен быть устойчивым при движении
подземных вод т.е. быть однородным.

Типы грунтовых подушек:

1 висячие, 2 опертые.


Достоинства грунтовых подушек:

а уменьшаются осадки фундаментов; б уменьшаются
неравномерные осадки; в уменьшается глубина заложения фу
ндамента, т.к. грунт подушки
непучинистый и глубина заложения фундамента не зависит от глубины промерзания грунта; г
подушка играет роль дренажа, поэтому не требуется устройство пластового и пристенного
дренажей.

При возведении подушки необходимо максима
льно уплотнить грунт, поэтому подушку
отсыпают слоями 10
-
15см и

каждый слой уплотняют виброплитами, вибротрамбовками или виброкатками. Материал
подушки уплотняют до

максимальной плотности скелета грунта
ρ
d

при оптимальной влажности. При производстве
работ следяь за онородностью грунта и плотностью скелета грунта. Если при строительстве
материал подушки неуплотнен, то он будет уплотняться при эксплуатации, а это приведет к
осадкам фундаментов. Поэтому не доп
ускается укладывать в подушку а мерзлый грунт т.к. при
оттаивании проседает; б грунт, неподдающийся уплотнению; в грунт без уплотнения.



20. Классификация свайных фундаментов по способу погружения и по передаче давления на грунт
основания.

Сваи по с
пособу погружения
:

1)
забивные

-

погружаемые в готовом виде;

2)
набивные



изготовленные в грунте.

Забивные сваи намного эффективнее набивных, поэтому забивные сваи применяются
повсеместно, а набивные


там где нельзя применять забивные: а при реконстру
кции; б вблизи
существующих зданий; в в грунтах с непробиваемыми включениями; г в очень плотных грунтах;
д при резком изменении кровли несжимаемого грунта.

Сваи по передаче давления на грунт основания:

1)
висячая свая

свая трения: полностью окружена сжимаемыми грунтами
S
≠0
,
f



силы
трения,
R



расчетное сопротивление грунта.
F
d
=
f

(
f
,
R
).

2)
свая
-
стойка:

f
=0,
S
=0
, так как проходит через слабые грунты и опирается на несжимаемый
грунт.
F
d
=
f

(
R
).


К несжимаемым грунтам
относятся:
для набивных свай



скальные грунты;
для забивных свай



скальные грунты, крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем плотным и средней
плотности, глины с
I
L
<0 в водонасыщенном состоянии и модулем деформации Е≥50МПа.




Приложенные файлы

  • pdf 1206675
    Размер файла: 648 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий