шпоры

1. Принципы проектирования оснований и фундаментов. Основные требования, предъявляемые к фундаментам.

Основ-я, фунд и наземн. констр-ции раб-т как 1 констр-ция. Оценивают особ-ти раб всей сист и каждой ее составной части. Сист рассм-т состоящ из 2 част: осн-фунд; фунд-надз констр.

1й этап. Выбир тип и предвар констр-ю фунд с учетом ИГУ строит площ и особ-й зд-я. Для фунд в открытых котлованах выбир-т тип основ-я, для фунд глубок залож-я - глубину погружения. Уст-т усл-я залегания гр и опред-т расчетн хар-ки. Опред разм фунд, глуб залож-я, разм и форму подошвы в плане, возм. их деф-ции, сравнив с предельно допустимыми и коррект их.

2й этап. Уточн-т принят разм и констр-цию фунд.

Ф рассчит как отдельн конструктивн эл-т сооруж-я совместно с наземн констр-цией.

Расчет вып-т с учетом всех комбинаций нагружения и опред-т наиб знач-е перемещ-й фунд, сопоставляя его с деф-циями основ-я при тех же сочетаниях нагр.

В процессе проектир-я корректир-т разм и констр-цию фунд.

При проектир последовательн. расчетами добив-ся того, чтобы деф-ция основ-й и перемещ-я фунд б. близки м/у собой, не > допустимых перемещ-й наземн конструкц.

Проектир ведут в след порядке: 1. оценка ИГУ строит площ, опр-т физ-мех св-ва слоев гр; уточняют УГВ, их агрессивность; 2. ознокомление с проектир зд-м, уточн. разм и мат-л констр-ций, техпроцесс, эксплуатац. усл-я, уст-т допустимую предельн деф-цию констр-ций; 3. определ-е нагр, действ-х на основание; 4. Предварит.выбор констр-й и осн. размеров; опр-т глуб заложения, разм и форму подошвы (для фунд мелк залож-я) / тип и констр-цию. отм. начала погружения, глуб и усл-я погружения (для фунд глубокого залож-я); 5. Проверочн расчет основ-я по деф-циям; опр-т осадку основ-й и сопоставл с допустимыми, при необх-ти изм-т разм / выбирают др тип фунд; 6. При необх-ти вып-т проверочн расчеты основ-й по несущ способн-ти / устойчивости; 7. уст-т окончат разм фунд.

2. Основные типы фундаментов, их особенности и область применения

Фунд, возводим в откр котлованах, прим-ся в разл ИГУ в сборном и в монолитн варианте. Прим-е сборн. фунд < сроки земляных работ, но > расход мет по сравн с монолитн.

Мат-л выбир-т в завис-ти от мат-ла осн констр-ций. По материалу: деревян, камен, бет, ж/б.

По форме: отдельные (под кол, балки, арки, опоры рам), ленточн (под стены, колоны, располож по одной оси, опорные рамы оборуд-я), сплошные (плитные гладкие, ребристые, коробчатые) (- под высотн зд-я, трубы), массивные (под башни, мачты, мостов опоры, ко, станки, оборуд-е).

1. Ленточн сборн фунд: сост из бет блоков стен подвалов и ж/б фунд плит. В целях экономии плиты ленточн сборн фунд уклад-т с промежутками, т.е. устр-т прерывистый ленточн фунд; давление в гр под подошвой выравнивается => он работает как сплошной, и рассчит-т его как сплошной без вычета промежутков. Расстояния м/уплитами уст-ся в проекте всего фунд при раскладке плит в плане. Зазоры м/у плитами заполн-ся уплотненн гр-м. Фунд уклад-т нацементом р-ре с толщ швов 20 мм. Для обеспеч-я пространств жесткости сборн фунд предусматр-т связь м/у продольн и попереч стенами путем перевязки их фунд стенов блоками или закладки в горизонт швы сеток из арм диам 8-10 мм. Для < числа типоразм ФБС, для устр-ва вводов оставл-т проемы дл не <0,6 м, кот при необх-ти запол-ся кирпич/бет. Лежащ выше блок д. перекрывать проемы.

2. Монолитн фунд: сост из плитн части ступенч формы, передающ нагр на основ-е, и подколонника, стыкующегося с колонной. Сопряжения сборных колонн с фунд осущ-т с пом стакана; монолитных – соед-м арм колонн с выпусками из фунд; стальных – креплением башмака колонны к анкерн болтам, забетонированн в фунд. Размеры – кратны 300 мм. Под монолитн фунд – сплошная бет подготовка толщ 100 мм из бет марки не < М50.

3. Группов монолит фунд: одинарные и перекрестные ленты, плитные фунд. Проектир-т для каркасн зд, когда развитию плитной части фунд препятст оборуд-ние и констр-ции подземн части сооруж-я и когда констр-ции соседних одиночн плитн фунд близко располож. Плиты одновременно служат фунд для наружных и внутр стен, полом заглублен помещен. Для сопряжения плитн и ленточн фунд с колоннами на поверх-ти устраив-т подколонники, заглублен нстаканы и выпуски арм.

3. Выбор глубины заложения фундаментов

Приним-ся с учетом: 1. назнач-я и конструктивн особ-й проектируем сооруж-я, нагр и возд-й на фунд; 2. глубины залож-я фунд, примыкающ сооруж-й, глубины прокладки инж коммуникаций; 3. существующ и проектируем рельефа застраиваемой террит-и; 4. ИГУ площадки строит-ва; 5. гидрогеол усл-й площ. и возможн их измен-й в проц строит-ва и экспл-ции сооруж-я; 6. возможн размыва гр у опор сооруж-й, возводимых в руслах рек (мосты, переходы трубопроводов); 7. глубины сезонного промерзания гр.

Нормативн глубину сезонного промерзания грунта d_fn опред-т на основе теплотехническ расчетов в завис-ти от ср. температуры возд и по картам СНиП.

Расч глубина сезонного промерзания грунта d_f = k_hd_fn, где k_h

- коэф-т, учит.влияние теплового режима сооруж-я: для наружн фунд отапливаемых сооруж-й - по СНиП, для наружн и внутренн фунд неотапливаемых сооруж-й =1,1, кроме районов с отрицательной среднегодовой температурой.

Глубина заложения фунд отапливаемых сооруж-й по усл-м недопущения морозного пучения гр основ-я назнач-ся: а) для наружн фунд (от ур планировки) - по СНиП; б) для внутренн фунд - независимо от расчетн глубины промерзания.

Глубину заложения наружн фунд допуск-ся назначать независимо от расч глуб промерзания, если: фунд опир-ся на пески мелкие, и спец исслед-ми на данной площадке установлено, что деф-ции гр основ-я при их промерзании и оттаивании не нарушают эксплуатационн пригодность сооруж-я; предусмотр спец теплотехнич меропр-я, исключающ промерзание гр.

Глубину заложения наружн и внутрен фунд отапливаем сооруж-й с холодн подвалами и техническими подпольями приним-ся по СНиП, считая от пола подвала/тех подполья.

Глубина заложения наружн и внутрен фунд неотапливаемых сооруж-й д. назнач-ся по СНиП, при этом глубина исчисляется: при отсутствии подвала/техподполья - от ур планировки, а при наличии - от пола подвала/техподполья.

В пpоекте основ-й и фунд д. пpедусм-ся меpопpиятия, не допускающие увлажнения гp основ-я, пpомоpаживания их в пеpиод стpоит-ва.

Сборн фунд – глуб залож-я дополнит опр-ся принятой констр-цией и размещением по выс ФБ и подушек; монолитн фунд – прочностью сеч-я фунд и конструктивн треб-ми.

Необх. : 1. предусмотреть заглубление фунд в несущий слой гр на 10-15см; 2. избегать наличия под подошвой фунд слоя гр малой толщины, если его строит св-ва хуже св-в подстилающего слоя; 3. закладывать фунд выше у.г.в. для исключ-я необх-ти прим-я водопонижения. При необх-ти закладывать ниже у.г.в. след.предусмотреть мет-ды произв-ва работ, сохраняющ структуру гр.

Если глуб залож-я по расчету окаж-ся чрезмерно большой, то необх. предусм. мероприятия по улучш св-в гр / переход на свайн фунд.

Для защ. гр основ-я от увлажнения площадка д.б. ограждена напорными канавами, устроены водостоки / дренажи.

4. Основные типы фундаментов на естественном основании

Класс-ся по мат-у: 1) бет, 2) ж/б, 3) кирп, 4) бут, 5) из пиленого камня

Класс-ся по назн-ю: 1) под зд. 2) под соор. 3) под оборуд.

Класс-ся по констр-ии:

1.Отдельные стак-ого типа (бесстаканные, стаканные). Столбы с развитой оп-ой частью, перед-ие на грунт соср-ые нагр-и от колонн, углов зд., опор рам, арок и др. Для уст-ки колонн – углубления – «стаканы»

2.Ленточные(параллельные, перекрещивающиеся в плане). Прим-ся для передачи нагр-ок от протяж-х эл-ов стр-ых констр-ий (стен, оп-ых рам оборудования и др.)

3.Сплошные (плитные (гладкие, ребристые); коробчатые). Сооружают под всей S зд.

4.Массивные под башни, мачты, тяжело нагр-ые опоры, машины, станки.

Фундаменты могут быть монолитного или сборного исполнения.Отдельные-под колонны,опоры рам ,столбы.

Ленточные применяют для в зданиях и сооружениях для передачи погонной нагрузки.

Массивные фундаменты применяют под тяжело нагруженные опоры искусственных сооружений(мостовые опоры,мачты).

5. Инженерно-геологические изыскания и их использование при проектировании фундаментов.

При инж-ых из-ях на пл-е стр-ва опр-т следующие факторы, им-ие первостепенную важность при проектировании оснований фундаментов:

1)геоморфологические условия, инженерно-геологическое стро­ение участка, физико-геологические процессы, влияющие на возв-е и экспл-ю соор-я;

2) физико-механические св-ва грунтов;

3)инженерно-геологические эл-ы, слагающие сжимаемую тол­щу гр-в;

4) хар-р подземных вод и прогноз изм-ия их ур-я при экспл-ии соор-я.

В ходе изысканий используют следующие методы иссле­дований. 1)Горно-буровые работы вкл-т проходку скважин раз­личного диаметра, отрывку шуфров и др. виды горных выра­боток и используются во всех случаях. 2)Геофизические методы (эл-ие, сейсм-ие, каротажные иссл-ия) прим-ся, как правило, в сложных инж.-геол-их усл-ях. 3)С пом-ю опытных полевых и лабораторных методов определяют физико-механические хар-ки грунтов. 4)При гидрогеологи­ческих исследованиях осущ-ют наблюдение за подземными во­дами, оценивают их агрессивность, опр-т коэф-т филь­трации, прогнозируют изм-е ур-я подземных вод.

V и соч-ие методов изысканий опр-т, учитывая как особенности соор-я, так и инж.-геол-ие усл-я на пл-е стр-ва. К особенностям зд-я относят степень его отв-ти, функц-ое назначение, конструк-ые реш-ия, опр-ие чувств-ть верх­него строения к неравномерным деформациям, тип предполагаемых фундаментов. V инж-х из-ий зависит от класса кап-ти здания, чув-ти его констр-ий к осад­кам, сложности инж-геол-их условий уч-ка стр-ва.

6. Определение размеров подошвы центрально нагруженных фундаментов мелкого заложения

Для расчета основ-й по 2 гр. пред сост-й необх зн размеры подошвы фунд и передаваем на гр давление.

Центр-нагруженн фунд – у кот равнодействующ внешн нагр проходит ч/з центр тяжести его подошвы. Обычно вертик нагр на фунд N₀ задается на ур его обреза, чаще совпадающ с отм. планировки. Суммарн давление на основ-ие на ур подошвы фунд опр-ся по форм: р=N₀/A+d, где А – площадь подошвы фунд, -ср знач-е уд веса фунд и гр на его обрезах (для ж/б =20кН/м3), d – глубина залож-я фунд.

Если принять р=R₀ (давл-е под подошвой фунд = расч сопр-ю гр основ-я), то зависим-ть для опред-ия ориентировочн размеров подошвы фунд: А=N₀/ (R₀-d); . Затем уточн-т расч сопр-ие основ-я, подставляя в форм.принятые размеры подошвы фунд. Конструирование тела фунд производят в соотв-ии с нормами на проектир-е бет и ж/б констр-ций. Высоту фунд опр-т, учит след факторы: 1. усл-я произв-ва работ – верх грань фунд выводится на отн. отм. -0,150м; 2. конструктивн соображ-я – размещение колонн в фунд, миним толщ дна стакана; 3. прочность мат-ла фунд.

После уточнения всех разм опр-т ср. давл-е в подошве фунд и проверяют усл-е: , где N₀ – вертик. нагр на фунд; N_f – вес фунд; N_g – вес гр на обрезах фунд; b и l – разм подошвы фунд; R – расч сопр-ие гр основания.

Окончат разм фунд опр-т на основ-и его расчета по деф-циям.

13. Расчет внецентренно загруженных фундаментов мелкого заложения

– это такие фундаменты, у которых равнодействующая внешних нагрузок не проходит через центр тяжести их подошвы.

При проектировании внецентренно нагруженных фундаментов проверяются три условия:

где p_maxII, p_minII – соответственно максимальное и минимальное давления под подошвой фундамента.

Максимальное и минимальное давления под краями фундамента определяют по формуле внецентренного сжатия:

гдеM_xиM_y – моменты сил, действующие на уровне подошвы фундамента относительно осей X и Y;

W_x и W_y – моменты сопротивления подошвы фундамента относительно осей X и Y.

При действии момента в одной плоскости уравнение (3.8) примет следующий вид:

Для фундаментов с прямоугольной подошвой в плане определимА; W_x и M_x:

гдеN_II - полная нагрузка на основание:

е – эксцентриситет равнодействующей внешней нагрузки:

Подставим полученные выражения в уравнение

гдеl - больший размер подошвы фундамента

5.Основы проектир. Оснований по предел состояниям

6. Предельное сост по деформ

7. первое предел сост. потеря устойчивости

Гидроизоляция предназначена для обеспечения водонепроницаемости сооружений (антифильтрационная гидроизоляция), а также защиты от коррозии и разрушения материалов фундаментов при физической или химической агрессивности подземных вод (антикоррозионная гидроизоляция).

1). Простейший случай – защита от капиллярной влаги.

На высоте 15-20 см от верха отмостки по выровненной горизонтальной поверхности стен устраивают непрерывную водонепроницаемую прослойку из 1…2 слоев рулонного материала на битумной мастике

2). Если уровень грунтовых вод находится ниже пола подвала (рис.14.14 б), то для защиты фундаментов применяют изоляцию от сырости.

Для этого с наружной поверхности заглубленных стен осуществляется обмазка горячим битумом за 1…2 раза и прокладываются Рулонная изоляция в стене на уровне ниже пола подвала.

3). Если УГВ выше отметки пола подвала, то гидроизоляцию осуществляют в виде сплошной оболочки, защищающей заглубленное помещение снизу и по бокам.

Выполняется из рулонных материалов с не гниющей основой (гидроизол, стеклорубероид, металлоизол, толь и т.п.) – оклеичная гидроизоляция.

- Вертикальная гидроизоляция наклеивается, как правило, с наружной стороны фундамента, т.к. в этом случае под действием напора подземных вод изоляция просто прижимается к изолируемой поверхности.

Для предохранения изоляции от механических воздействий (например, при обратной засыпки) снаружи ее ограждают защитной стенкой из кирпича, бетона или блоков (рис. 14.15.) Зазор между стенкой и гидроизоляцией заполняют жидким цементным раствором.

- Горизонтальная гидроизоляция наклеивается на выровненную цементной стяжкой поверхности подготовки и защищается сверху цементным или асфальтовым слоем t=3…5см.

-Гидростатической давление воды при УГВ до 0,5 м выше пола подвала компенсируются весом конструкции пола (рис. 14.15 а)

-Если УГВ выше отметки пола подвала более чем на 0,5 м, то применяют специальные конструкции (заделанные в стены ж/б плиты, специальной плиты с упорами в стены здания и т.п.) – рис.14.15 б, в.

-В любом случае гидроизоляция должна устраиваться на высоту превышающую максимальную отметку УГВ на 0,5 м.

4). Защита от коррозии.

- При слабоагрессивных водах делают глиняный замок из хорошо перемятой и плотоноутрамбованной глины по всей высоте защитной стенки и с боков фундаментов (рис. 14.16)

- При более агрессивных водах до устройства глиняного замка поверхность защитной стенки и фундаментов покрывают за 2 раза битумной мастикой или оклеичной изоляции из битумных рулонных материалов.

Снизу фундамента и под полом подвала изоляция имеет более сложную конструкцию (см. рис.)

- На ряду с антикоррозионной изоляцией фундаменты защищают за счет применения более стойких к данному виду агрессивности цементов (сульфатостойкие и т.п.), а также плотных бетонов.

31. Сваи-оболочки. Классификация, основные достоинства и недостатки

Сваями, сваями-оболочками и глубокими опорами называются относительно длинные, различной конфигурации конструктивные элементы, погружаемые или формируемые в грунтев вертикальном или наклонном положении, которые передают нагрузки от сооружения на основание. Они, как все фундаменты глубокого заложения, передают нагрузку за счет лобового сопротивления и трения грунта по боковой поверхности.

Сваи, сваи-оболочки и тонкостенные оболочки различают по материалу, условиям изготовления и погружения, по передаче нагрузки на грунты основания, по размерам и формампоперечного и продольного сечения.

По условиям изготовления и погружения они делятся на готовые, изготовляемые на заводах или полигонах, а затем погружаемые в грунт; набивные, формируемые на месте путем заполнения бетоном заранее устроенных в грунте полостей к комбинации из них.

Расчет фундаментов глубокого заложения включает в себя расчет конструкции от действия строительных нагрузок в процессе опускания и расчет конструкции, превращенной в фундамент глубокого заложения.

Готовые сваи и сваи-оболочки погружаются в грунт ударами ручных, паровых или дизельных молотов одинарного или двойною действия; задавливанием статической нагрузкой;

вибраторами, установленными на головах свай;

завинчиванием специальными механизмами; подмывом струями воды, а также сочетанием этих методов. Для уменьшения сопротивления погружению их иногда забивают в предварительно пробуренные скважины-лидеры, забой которых должен быть выше

конца сваи на 1 м и более. Все готовые сваи часто называют забивными.

Стандартные железобетонные сваи-оболочки изготовляются без наконечника и с наконечником. Они погружаются преимущественно с помощью вибраторов, причем сваи без наконечника погружаются с открытым нижним концом с полной, частичной выемкой или без выемки грунта из полости. Сечения этих конструкций не требуют усиления, но для увеличения лобового сопротивления у оболочек с полностью удаленным грунтом внизу устраивается бетонная пробка. У оболочек, которые погружаются без выемки или с частичной выемкой грунта, такой пробкой служит сам грунт.

Круглые сваи имеют наружный диаметр до 0,8 м, а сваи-оболочки — от 1 до 3 м, поэтому они обладают большой несущей способностью и используются не только в свайном фундаменте, но и как

фундаменте, но и как самостоятельные одиночные фундаменты.

Тонкостенные железобетонные оболочки погружаются с помощью вибраторов с полным удалением грунта из внутренней полости. Для уменьшения массы и облегчения погружения толщина их стенок принимается минимальной, обеспечивающей прочность

конструкции на период опускания. После погружения оболочки

стенки ее усиливают, и для увеличения лобового сопротивления низ бетонируют иногда с дополнительным армированием.

По условиям устройства фундамента эти оболочки часто называют опускными колодцами вынужденного погружения.

Благодаря высокой несущей способности тонкостенные оболочки применяются в основном для крупных инженерных сооружений с большими нагрузками. В промышленном и гражданском строительстве они применяются редко.

17. Выбор рациональных конструкций фундаментов в различных И.Г.У.

Тип ф-та – мелкого или глубокого заложения, а также его конструкция определяется на основе тех. -экон. сравнения с учетом инж.-геол. усл., ви-да соор., размера и х-ра нагрузок и т.д. Ф-ты мелкого заложения могут приме-няться для любых сооружений и в любыхинж.-геолог. усл., особенно:

- столбчатые ф-ты, когда грунт имеет высокие прочностные и деформ. х-ки;

-в связных грунтах целее-сообразно буро-бетонные и щелевые пространственные ф-ты;

- ленточные и плитные ф-ты применяются для снижения неравномерности деформации при слабых, просадочных и набуха-ющих грунтах, при наличии карстовых явлений и в сейсмических районах;

а) плитный ф-т со сборными стаканами

- при пере-даче на ф-т больших моментов и небольшой верт. нагрузки примен. Ф-ты с жесткими анкерами, воспринимающими выдергивающ. уси-лия. В нескальных грунтах анкеры –

а)плитный_ф-т сосборн.стаканами это армированные каркасами буронабивные сваи, жестко соединяемые с плитной частью, а в скаль-ных - напрягаемые стержни с анкерующими болтами;

- монолитные ленточные ф-ты в любых инж.-геол. усл.;

Свайные ф-ты:

- составные сваи квадр.сечения – в слабых грунтах;

тугопластичной и полутвердой консистенции, а также при прорезании рыхлых песчаных и мягко-пластичных глинистых грунтов для бескрановых каркасных зданий;

- набивные сваи применяются в маловлажных устойчивых глинистых грунтах; - пирамидальные сваи с большим углом наклона боковых граней применять в рыхлых и близких к ним пескам, мало-влажных тугопластичных глинистых грунтах, некоторых лессовых. Такие сваи могут применяться для ф-тов жилых домов до 9 этажей, ф-тов произв. зданий;

- прямоугольные сваи применяются в сооружениях, воспри-нимающих большие горизонт.нагрузки, в том числе причаль-ные, набережные;

- булавовидные сваи с уширением нижнего конца предназначены для увеличения несущей способности пяты сваи и могут применяться в рыхлых песчаных и мягкопластичных глинистых грунтах;

- дерев.сваи при слабых грунтах, тугопластичных глинистых, песках средней плотности, при высоком уровне грунтов. вод;

- в вечномёрзлых грунтах в качестве оснований по I принципу применяют столбчатые и свайные фунд-ты;

При расчете свайного фундамента с внецентренным приложением нагрузки, если возникающий при этом изгибающий момент определяется в основном действием кратковременной нагрузки, рекомендуется сначала определить требуемое количество свай без учета кратковременной нагрузки. Затем, приняв определенное размещение свай в ростверке, надо найти нагрузку на сваи крайних рядов от действия кратковременной нагрузки, в предположении, что сваи остальных рядов при этом не работают. Если при этом суммарная нагрузка на крайние сваи не превысит их несущей способности, увеличенной на 20%, то можно оставить принятое размещение свай. В противном случае необходимо увеличить расстояние между сваями в направлении действия изгибающего момента или увеличить количество рядов свай в фундаменте.

29. Козловые сваи

Действующие на здание или сооружение горизонтальные нагрузки могут восприниматься в зависимости от их величины вертикальными, наклонными или козловыми сваями.

Вертикальные сваи по характеру работы при горизонтальных нагрузках условно разделяются на гибкие и жесткие, в зависимости от отношения длины к диаметру (толщине). Если это отношение не превышает 20, сваи считают жесткими, а при большем отношении - гибкими

Гибкую сваю рассчитывают исходя из предположения, что ее нижний конец жестко заделан в грунте на некоторой глубине lв от поверхности грунта, ниже которой свая не перемещается и не деформируется, а верхний - закреплен в ростверке или свободен.

При жестких железобетонных и бетонных ростверках можно считать, что верхние концы свай защемлены, а при деревянных ростверках - шарнирно закреплены.

Для низкого свайного ростверка зависимость между горизонтальной силой Рт, приложенной на уровне подошвы ростверка, и смещением Аг, в направлении действия этой силы, выражается формулами (43) для случая жесткой заделки сваи в ростверке и (44) - для шарнирного соединения, в которых учтено влияние отпора грунта на участке Iq длины сваи.

Горизонтальная сила

где: ЕI - жесткость поперечного сечения ствола сваи;

β- коэффициент, учитывающий отпор грунта;

l₀- глубина, ниже которой свая защемлена в грунте (не следует принимать) .

21. Основные принципы устройства свайных фундаментов, виды свай.

Фундаменты глубокого заложения проектируют для передачи нагрузки на прочные грунты, залегающие на большой глубине. Они погружаются в грунт с поверхности земли или со дна неглубокого котлована на глубину, значительно большую, чем это необходимо из условий промерзания, конструктивных и эксплуатационных требований. Фундаменты глубокого заложения воспринимают большие нагрузки, так как при значительной глубине их погружения исключено выпирание грунта из-под подошвы, а благодаря защемлению в грунте, возникающему во время погружения, часть нагрузки передается за счет трения грунта по боковой поверхности конструкции. В результате защемления фундамента происходит полная или частичная его заделка в грунте, что следует учитывать при действии горизонтальных нагрузок.

Различают следующие виды свайных фундаментов:

1) одиночные сваи применяют под легкие сооружения в качестве опор (теплицы, склады), когда несущей способности одной сваи достаточно для передачи нагрузки на грунт.2) группы свай (свайный куст), устраивают под колонны или отдельные опоры конструкций, передающие значительные вертикальные нагрузки3) ленточные свайные фундаменты устраивают под стены зданий и другие протяженные конструкции. Сваи в таком фундаменте располагаются в один или несколько слоев.4) сплошные свайные поля устраивают под тяжелые сооружения башенного типа, имеющие ограниченные размеры в плане. Сваи располагаются в определенном порядке под всем сооружением

Сваи представляют собой погруженные в грунт или изготовленные в грунте стержни, передающие нагрузки от сооружения на более плотные слои грунта. В практике строительства известно более 150 видов свай, которые классифицируются:

по материалу: железобетонные, бетонные, деревянные, металлические;

по способу изготовления:

а) забивные железобетонные, стальные, деревянные, погружаемые в грунт без его выемки с помощью молотов, вибропогружателей, вибровдавливающих и вдавливающих устройств;

б) сваи-оболочки железобетонные, заглубляемые вибропогружателями с выемкой грунта и заполненные частично или полностью бетонной смесью;

в) набивные бетонные и железобетонные, песко- и грунтобетонные, устраиваемые в грунте путем укладки бетонной смеси в скважины, образованные в результате принудительного вытеснения грунта;

г) буровые железобетонные, бетонные, устраиваемые в грунте путем заполнения пробуренных скважин грунтовой смесью

21. Расчет свай

Несущую способность F_d кН (тc), забивной сваи, сваи-оболочки, набивной и буровой свай, опирающихся на скальный грунт, а также забивной сваи, опирающейся на малосжимаемый грунт (см. примечание к п.2.2), следует определять по формуле

F_d = _cRA, где _c - коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый _c = 1;

A - площадь опирания на грунт сваи, м², принимаемая для свай сплошного сечения равной площади поперечного сечения, а для свай полых круглого сечения и свай-оболочек - равной площади поперечного сечения нетто при отсутствии заполнения их полости бетоном и равной площади поперечного сечения брутто при заполнении этой полости бетоном на высоту не менее трех ее диаметров.

Расчетное сопротивление грунта R под нижним концом сваи-стойки, кПа (тс/м²), следует принимать:

а) для всех видов забивных свай, опирающихся на скальные и малосжимаемые грунты, R= 20 000 кПа (2000 тс/м²);

б) для набивных и буровых свай и свай-оболочек, заполняемых бетоном и заделанных в невыветрелый скальный грунт (без слабых прослоек) не менее чем на 0,5 м, - по формуле

, гдеR_с,п- нормативное значение предела прочности на одноосное сжатие скального грунта в водонасыщенном состоянии, кПа (тс/м²);

_g - коэффициент надежности по грунту, принимаемый _g = 1,4;

l_d - расчетная глубина заделки набивной и буровой свай и сваи-оболочки в скальный грунт, м;

d_f - наружный диаметр заделанной в скальный грунт части набивной и буровой свай и сваи-оболочки, м;

в) для свай-оболочек, равномерно опираемых на поверхность невыветрелого скального грунта, прикрытого слоем нескальных неразмываемых грунтов толщиной не менее трех диаметров сваи-оболочки, - по формуле

где R_с,п, _g то же, что в формуле (6).

Примечание. При наличии в основании набивных, буровых свай и свай-оболочек выветрелых, а также размягчаемых скальных грунтов их предел прочности на одноосное сжатие следует принимать по результатам испытаний штампами или по результатам испытаний свай и свай-оболочек статической нагрузкой.

24. Проектирование свайных фундаментов в общем сучае.

При проектировании центрального и внецентренно загруженных свайных фундаментов рекомендуется выполнение следующие этапы:

а) определение глубины заложения подошвы ростверка;

б) выбор типа, вида и размера свай;

в)определение несущей способности сваи и расчетной нагрузки на нее;

г) определение количества свай размещение их в ростверке, конструирование ростверка; д) расчет фактической нагрузки, приходящейся на каждую сваю;

При выборе глубины заложения подошвы ростверка следует стремиться к ее уменьшению, поскольку это обеспечивает более экономичное решение. Необходимо учитывать конструктивные особенности здания (наличие подвала, приямков и т. д.), наличие пучинистых грунтов. Тип, вид свай и их размер выбирают в зависимости от действующих нагрузок на здания или сооружения инженерно-геологических условий строительной площадки, оборудования и опыта строительных организаций по устройству свайных фундаментов. Чаще всего применяются забивные сваи. Длина сваиопределяется расположением в грунтовой толще относительно плотного грунта и заглублением сваи в этот грунт. Поперечное сечение сваи принимают в зависимости от ее длины.

Определив расчетную нагрузку на сваю, находят необходимое количество свай, размещают их в плане и конструируют ростверк. Сваи располагают в рядовом или шахматном порядках с минимальным расстоянием между осями свай 3d. Размеры железобетонного ростверка проверяют из расчета на продавливание колонной или сваей на изгиб при значительном развитии в плане в соответствии с нормами на проектирование бетонных и железобетонных конструкций. Проверку фактической нагрузки, приходящейся на каждую сваю, производят по формуле

где Nd — расчетная нагрузка на фундамент; Nроств, Nгр — расчетные нагрузки соответственно от веса ростверка и грунта на его обрезах; n-количество свай. При этом должно соблюдаться условие

(N- расчетная нагрузка на сваю).

26. Ростверки свайных фундаментов, принципы их устройства и конструирования.

Ростверки — плиты, объединяющие головы свай и обеспечивающие их совместную работу.

по роду материала: бетонные, ж/б;

по форме в плане: повторяет план опорных частей сооружения или здания.

по форме свайного фундамента (рис. 1):свайный куст (а, б) — объединяет небольшое количество свай и устраивается под фундаменты колонн, стоек; свайная полоса (д, е)—устраивается для фундаментов большой протяженности в одном направлении под стены зданий и сооружений (ленточные фундаменты), свайное поле (в, г) — устраивается по всей площади зданий или сооружений.

по технологии изготовления: монолитные ростверки из бетонакласса не ниже В 12,5; сборные ростверки из бетона класса нениже В15;

по заделке головы сваи в ростверк: жесткая — не менее чем на 0,3 м; шарнирная — от 0,05 м до 0,1 м.

Выбор типа сопряжения свай с ростверком зависит от конструктивной схемы здания или сооружения, наличия и величины горизонтальных нагрузок, а также соотношения между вертикальными и горизонтальными нагрузками;

по расположению относительно поверхности основания (рис. 2): низкий (б) — подошва ростверка располагается ниже отметки спланированного грунта; высокий (а) — подошва ростверка располагается выше поверхности грунта и применяется в основном при строительстве мостов и гидротехнических сооружений.

Рис. 2

Рис. 1

20. Опр. Несущ способ. Свай при горизонт нагрузках

Метод испытания сваи пробной статической нагрузкой

Позволяет наиболее точно установить действительное сопротивление сваи горизонтальной нагрузке.

Проводятся испытания следующим образом (рис. 11.14). Нагрузка на сваю увеличивается ступенями, горизонтальные перемещения на каждой ступени фиксируются прогибомерами.

Каждая ступень нагрузки выдерживается до условной стабилизации горизонтальных смещений. По результатам испытаний строятся графики зависимости горизонтальных перемещений сваи от нагрузок (рис. 11.14 б) по которым и определяется предельное сопротивление сваи.

Рис. 11.14. Испытания свай горизонтальной нагрузкой:

1 – опытная свая; 2 – гидровлический домкрат; 3 – апрогибомер; 4 – упор из статического груза

За предельное сопротивление сваи Fu принимается нагрузка на одну ступень менее той, при которой перемещения сваи непрерывно возрастают.НС определяется по формуле

F_d = ; = 1

Математ. методы расчета свай на горизонт нагрузку

2 группы в зависимости от характера деформаций свай в грунте

- Первая группа – для коротких жестких свай, поворачивающихся в грунте без изгиба (рис. 11.15 а).Разрушение системы «свая-грунт» происходит за счет потери устойчивости грунтом основания. Вторая группа – для свай, изгибающихся в грунте (рис. 11.15 б).Сопротивление таких – длинных гибких свай определяется прочностью материала сваи на изгиб.

В первой группе расчет базируется на положениях теории предельного равновесия грунтов. Во второй группе методы основаны на использовании модели местных упругих деформаций.

P(x) = (x), где коэффициент постели (x) – перемещение

Рис. 11.15. Схемы работы горизонтально нагруженных свай

При отнесении свай к той или иной категории жесткости следует учитывать не только длину сваи и жесткость ее поперечного сечения, но и деформационные свойства грунта, поскольку одна и та же свая, работающая в слабом грунте как короткая жесткая, в прочном грунте будет вести себя как длинная гибкая.

НС горизонтально нагруженного куста свай по нормам допускается определить как сумму сопротивлений одиночных свай.

19. Испытание свай статическими нагрузками

Испытания на действие вертикальных нагрузок. В соответствии с ГОСТ 5686— 69 испытание свай, забитых в песчаные грунты, необходимо проводить по истечении не менее 3 суток после окончания их забивки, а испытание свай, забитых в глинистые грунты — по истечении не менее 6 СУТОК.

К испытаниям набивных свай разрешается приступать только после достижения бетоном ствола проектной прочности, которая устанавливается по результатам испытаний стандартных бетонных образцов, изготовленных при бетонировании сваи.

Испытание свай на осевое вдавливание в зависимости от назначения свайного фундамента производят:

по равномерной шкале нагрузок — для зданий без кранов;

по дифференцированной шкале нагрузок — для зданий с кранами;

по дифференцированной шкале нагрузок с петлей гистерезиса — для свай мостовых опор.

Величину ступеней нагрузок назначают в зависимости от требуемой точности результатов: при равномерной шкале нагрузок 1/10—I/I5 от ожидаемой величины предельной нагрузки, а при дифференцированной — от 1/2,5 до 1/5 в начале испытания и от 1/10 до 1/15 на последующих ступенях нагрузки.

От одной ступени нагружения к другой переходят после стабилизации осадка. Стабилизация считается достигнутой, если за последние 2 ч наблюдения для глинистых грунтов (за 1 ч при ускоренном режиме испытаний) и 1 ц наблюдения для песчаных грунтов (за 0,5 ч при ускоренном режиме испытаний) перемещение сваи возрастает не более чем на 0,1 мм.

После каждой ступени иагружения сваи отсчеты снимают со всех приборов, фиксирующих вертикальное перемещение. Интервалы между отсчетами назначают в зависимости от грунтов под нижним концом сваи: при песчаных грунтах 15—20 мин, при глинистых — 30 мин.

В пределах осадки до 2—3 мм, т. е. на первых ступенях нагружения, интервалы между отсчетами могут быть приняты равными 15 мин. Число интервалов между отсчетами на каждой ступени нагружения должно быть не менее трех.

При редком расположении свай в кусте >6d напряженные зоны в грунте не пересекаются, и все сваи работают независимо, как одиночные. При а <6d зоны пересекаются, происходит взаимное наложение эпюр, а давление на грунт в уровне нижних концов свай возрастает (рис 11.10б), увеличивается и активная зона сжатия грунта.

Вследствие этих причин при одинаковой погрузке осадка сваи куста при совместной работе будет всегда превышать осадку одиночной сваи.

Что касается несущей способности куста свай, то с одной стороны, уплотнение межсвайного пространства при забивке свай, приводит к ее увеличению, а с другой – осадка свай за счет наложения зон напряжений приводит к ее уменьшению. Что в итоге больше скажется на несущую способность сваи куста зависит от многих условий и не всегда легко прогнозируется. Но опыт показывает, что в глинистых грунтах, а также в пылеватых и мелких песках несущая способность сваи в кусте, как правило, уменьшается по сравнению с несущей способностью одиночной сваи, а в песках средней крупности и крупных песках – увеличивается

29. Работа свай в кусте. Особенности погружения свай в слабые и прочные грунты

Висячие сваи передают усилия на грунты основания через боковую поверхность и нижний конец. В зависимости от соотношения этих усилий эпюра вертикального давления, возникающего в горизонтальной плоскости, проходящей через нижний конец сваи, будет иметь различное очертание. Такую объемную эпюру приближенно можно представить в форме конуса, проецируемого на вертикальную плоскость в виде треугольника. Под действием этой нагрузки в основании ниже указанной плоскости будут развиваться деформации грунтов.

При загрузке свайного куста со сравнительно редким размещением свай конусообразные объемные эпюры пересекаются, и при некотором расстоянии а между осями свай суммарная эпюра давления в плоскости их нижних концов может быть представлена в виде трапеции, у которой максимальное давление не превышает давления, возникающего при загрузке одиночной сваи. В этом случае вследствие большей площади загружения в плоскости нижних концов свай следует ожидать большую осадку свайного куста по сравнению с осадкой одиночной сваи. Если большая осадка наблюдается при сближении свай в кусте, так как интенсивность давления в рассматриваемой плоскости повышается, то максимальное сближение свай в кусте ограничивают, принимая расстояние между их осями а не менее 3d (d — размер сваи).

Предварительный выбор конструкции. Проектирование начинают с выбора основных конструктивных параметров, т.е. уровня расположения ростверка (низкий или высокий), конструкции, размеров и глубины погружения свай в зависимости от геологических и гидрогеологических условий, особенностей работы свай и расположенного на фундаменте сооружения, а также с учетом технических возможностей погружения свай и сооружения ростверка.

Глубину погружения свай назначают предварительно исходя из условий залегания различных слоев грунта и наличия прочных слоев. При неглубоком залегании скальных пород, галечников и других твердых грунтов сваи опирают на эти грунты и рассчитывают как сваи-стойки. Концы свай (столбов) в твердый несущий слой следует углублять ниже определенной расчетом глубины, не менее чем на 0,5 м в гравелистом грунте и на 0,25 м в скальные породы. Если дисперсные грунты залегают на большой глубине, висячие сваи проектируют длиной не менее 4 м.

Расчет деформ свай фунд

Сложность определения осадок свайного фундамента связана с тем, что они предают нагрузку на грунт основания одновременно через боковую поверхность и нижние концы свай. При этом соотношение предаваемых нагрузок зависит от многих факторов:

-числа свай в фундаменте

-Их длины

-расстояния между сваями

-свойств грунта и степени его уплотнения при погружении свай.

Поэтому при расчете принимают упрощающие допущения, снижающие их точность. С другой стороны, чем точнее расчетная схема, тем сложнее методика расчета.

В настоящее время в большинстве случаев свайный фундамент при расчете его осадок рассматривается как условный массивный фундамент на естественном основании, т.е. все, что находится в пределах АБВГ (рис) рассматривается как единый массив.

– углы внутренниго трения для отдельнных пройденых свай и слоев грунта толщинами

При наличии в фундаменте наклонных свай, плоскости АБ и ВГ проходят через их концы (рис. б). Размеры подошвы условного фундамента в этом случае определяются расстояниями между нижними концами наклонных свай.

Если в пределах глубины погружения свай залегают слои торфа или ила толщиной более 30 см, то, поскольку трение в них принимается равным нулю, осадку свайного фундамента из висячих свай определяют с учетом уменьшенных габаритов условного фундамента (рис. в). Уширение учитывается только у слоев, залегающих ниже слоя торфа или ила.

Во всех рассмотренных случаях при определении осадок расчетная нагрузка, передаваемая условным фундаментом на грунт основания, принимается равномерно распределенной.

Расчет осадки свайного фундамента, как условного массивного, выполняется теми же методами, что и расчет фундамента мелкого заложения. При этом также требуется выполнение условия. Чтобы среднее давление (Р) по подошве условного фундамента не превышало расчетное сопротивление грунта основания на данной глубине, т.е.

определяется, как и при расчете ФМЗ, но заменой фактической ширины и глубины заложения фундамента на условные.

Осадка свайного фундамента определяется, как правило, методом эксменторного суммирования.

31. Ленточные ростверки под кирпичные или крупноблочные стены рассчитывают в соответствии с указаниями «Руководства по проектированию свайных фундаментов» и главы СНиП I1-B.1—62* аналогично рандбалкам, где вместо опор используют сваи.

Расчет ростверков ведется на изгиб, поперечную перерезывающую силу, на смятие кладки стены над сваей н на нагрузки, возникающие в период строительства и эксплуатации.

При наличии двух рядов свай, расположенных по прямоугольной сетке, за расчетный пролет принимается расстояние между осями свай, а при расположения свай и шахматном порядке расчетный яродет принимается равный длине проекции расстояния между осями свай по диагонали на продольную ось ростверка.

Расчет ростверков на действие изгибающих моментов и перерезывающих сил производят для зданий с фундаментами из буронабивных свай по схеме неразрезной балки, загруженной погонной нагрузкой

Ленточные ростверки под стены крупнопанельных бескаркасных зданий высотой до 9 этажей включительно рассчитывают в соответствии с рекомендациями Руководства [18] исходя нз условий совместной работы ростверка и опирающихся на него стеновых панелей 1-го этажа или подвала.

Для ростверков высотой более 0,6, но не превышающей 0,8 м, значение а0 принимают по графикам с коэффициентом 0,8, а дли ростверкоа высотой в пределах 0,3—0,4 /( — как для ростверков высотой 0,4 м. При наличии в панелях дверных проемов на участках опирания панели ростверки рассчитывают на равномерно распределенную нагрузку.

Стеновые панели, опирающиеся на ростверк,.необходимо проверить на местные сжимающие напряжении в местах их контакта с ростверком (над сваями). При атом длину зоны контакта определяют по формуле, пользуясь графиком, приведенным для раствора проектной марки 100.

32. Опускные колодцы. Технология устройства. Основные достоинства и недостатки

33. Кессоны. Технология устройства. Основные достоинства и недостатки

34. Сваи в грунте: классификация, основные достоинства и недостатки

Последовательность выполнения работ:

1. В грунте отрывается траншея (жёсткий грейфер или механизированный траншеекопатель) на проектную глубину с врезкой в водоупор (в = 60…100 см; Н = 40…50 м).

2. Разработка траншеи ведётся под глинистым раствором монтмориллонитовой глины.

3. Траншея бетонируется методом В.П.Т. – создаётся бетонная (ж/б) стенка.

При выполнении данных работ особая роль отводится глинистому раствору монтмориллонитовой глины. Глинистые частицы раствора (монтмориллонита) не только смачиваются водой, но вода проникает внутрь кристалла и глина разбухает, увеличиваясь в объеме до 200 раз. Монтмориллонитовая глина обладает свойством тиксотропии, т.е. при динамическом воздействии мы имеем раствор, а при отсутствии такового фактора (через 4…6 часов) золь превращается в гель, что позволяет удерживать стенки траншеи.

Давление от раствора должно быть больше давления окружающей среды. Для того чтоб удержать давление в устье траншеи применяют форд шахту (металлическую или ж/б).

₁> - необходимое условие, однако внизу траншеи данное условие не будет соблюдаться, поэтому рекомендуется траншею откапывать не на всю длину, а по захваткам (не > 3м).

Полученная стена в грунте замыкается в плане и создается единая конструкция. Грунт постепенно выбирается в направлении сверху – вниз, с устройством дисков перекрытий – элементов жесткости, играющих роль распорок.

Пример: строительство подводного гаража в Женеве.

38. Конструктивные методы улучшения работы грунтов основания

1. Устр-во грунтов.подушек – для частичной замены сильносжимаемых гр. в основании зд-я. Вып-т из гравия, крупн. и ср. песка, щебня, шлака, минер.отходов. С пом. них недостатки слабого гр. компенсир-ся за счет располож-я в прочном гр. наиб.норм. напряж-й и зон сдвигов. Размеры гр. подушки опр-ся расчетом. Толщина опр-ся из усл-й: 1. осадка подушки и нижележащ. слоев не д.б. > предельн.; 2. по подошве подушки д. вып-ся усл-е σzg+ σzp≤Rz, где σzg – вертик. напряж-е от собств. веса гр, σzp – вертик. напряж-е от внешн. нагр, Rz – расч. сопр-ие слабого гр. Размеры гр. подушки рассчит-ся из усл-я обеспечения устойчивости слабого гр. от действия гориз. сил; д. вып-ся усл-е Еп<Еа, где Еп – пассивное давление слабого гр, Еа – активное давление гр. подушки: Еа= Еа'+ Еа'', где Еа' – распор гр. подушки с учетом действия равномерно распределенной нагр от гр, лежащ. выше подушки, Еа'' – распор гр. подушки от нагр, передаваем.фунд. Для обеспеч-я устойчивости подушки пров. усл-е: Еп/( Еа'+ Еа'')≤1,2-1,5

2. Прим-е шпунтового огражд-я – прим-ся, если есть опасность выпирания слабого гр. из-под фунд. в стороны. В гр. забивают шпунтов.огражд-е с заделкой его в фунд. плиту с укладкой дренирующей прослойки. Но в этом случае возм. большая осадка основ-я, поэтому это приемлимо для зд-й, допускающих развитие значит.осадок.

3. Созд-е боковых пригрузок (насыпь) – в зонах возм. выпирания гр. Вып-ся для обеспеч-я устойчивости зд-й, построен.на поверх-ти таких насыпей. Гр. отсыпают слоями, выс. опр-ся расчетом. =>>устойчивость основ-я.

4. Армирование гр – заглубление в гр. анкерных устр-в. Прим-т при возвед-ии сооруж-й для восприятия внешн. выдергивающих усилий, если есть необх-ть крупных строит.работ нулевого цикла (устр-во глубоких котлованов в близости от сущ-х зд-й, при реконструкции зд-й в стесненных усл-х).

44. Методы искусственного упрочнения основания

1.Пересадка сущест.зд.на набивные сваи. 1вар: С двух сторон дефор-ной стены отрыв транш.ниже глубины сущ.ф-та и закрепл.стенки. Забивают сваи по двум сторон.ф-та обвязочн.балки заводят в тело бетона и затягивают болтами. Затем уснав.попереч.несущие балки. После произв.обжатие свай расч.нагруз. превыш.нагрузку здания.

2вар: Устраив.распред.балка по всей длине ф-та,а нагрузка на набивные сваи перед.с помощью разгр.балок. Обяз.предвар. обжатие свай.

2.При слабых грунт.основания и больших нагруз-ках устраив.сплош.монолит. ж/б плита, которая заделыв.в сущ.стены, имеет рёбра, а под плиту укладывают щебёноч. Основ.с тщател. протрамбовкой.

3.В случае подводки ленточ.ф-ов вывеш.стен произв.с помощ. подкос-ных крепле-ний, которые устраив.с одной или двух сторон ф-та с разгруз. гориз. балкой. Нижние концы подкосов упираются в подушки из дерев.брусьев, верхн.- в гнезда в стене.

4.Для усил.столбчатого ф-та нагрузку нижней час-ти колон. можно произв.с помощ. раскосн. сист.

5.Подкосы с затякой.- способ эфф-ого вывеш.ф-ов и востанов.зданий наход.в авар.состоян. Использ. спец.изгот. кондуктор из двух подкосов и затяжки.

37. Физико-химические методы искусственного улучшения грунтов основания

Закрепление грунтов оснований основано на проникновении различных реагентов в грунтовое поровое пространство и взаимодействие их с минеральными частицами.

Цементация – это нагнетание цементного раствора в поры грунта обычно с К_ф> 100 м/сут, с целью его уплотнения и скрепления минеральных частиц (отдельных блоков).

Цементационный раствор посредством перфорированного инъектора подается в грунт под давлением до 0,2…0,4 МПа. Используется как правило закрепляющий раствор, имеющий состав:

цемент + вода (1:5) («цементное молоко»);

цемент + вода + песок (1:5:1).

Исторически, впервые в 1922…1923 гг., цементация была применена в России при строительстве плотины «Волховстроя». С тех пор, данный метод закрепления оснований получил развитие и в современных условиях широко применяется в основном при усилении оснований реконструированных сооружений.

Силикатизация – это химическое закрепление грунтов с К_ф = 2…80 м/сут при нагнетании в основание раствора кремневой кислоты (жидкого стекла) Na₂O·nSiO₂. При разложении в грунте кремневая кислота переходит в состояние геля и связывает отдельные минеральные частицы. Для ускорения данного химического процесса в грунт вводят катализатор – хлористый кальций ( Са С₂). Такой способ закрепления грунтов получил название двухрастворного.

Закрепленный грунт основания приобретает прочность следующего порядка:

песок – 1,5…3,0 Мпа;

супесь – 0,5 Мпа;

лёсс – 0,8 Мпа.

Силикатизация находит широкое применение для закрепления пылеватых грунтов, удовлетворяя требованиям повышения прочности оснований при реконструкции сооружений.

Для грунтов с К_ф< 0,1 м/сут (супеси, суглинки) применяют электрохимическое закрепление.При электрохимическом закреплении к перфорированным трубам-электродам подается постоянный ток со средним напряжением 70…80 В. Свободная вода скапливается около катода, а затем через перфорированный инъектор откачивается. Одновременно через инъектор анод подается раствор хлористого кальция (Са С₂), который способствует закреплению основания. Периодически производится смена полярности.

В результате проведения подобных работ в связном грунте уменьшается влажность (грунт переходит в категорию тугопластичного, полутвердого состояния, с коэффициентом фильтрации К_ф< 0,01 м/сут) и возрастает прочность (угол внутреннего трения и сцепления увеличиваются до 70%).

Термическая обработка грунта предназначена для устранения просадочности лёссовых оснований. Узкая направленность данного способа закрепления основания связана с тем, что лёссовый грунт при температуре около 400 С практически теряет свои просадочные свойства, превращаясь в обычный суглинок

Битуминизация и глинизация грунтовых оснований используются в основном для снижения фильтрационных способностей трещиноватых и гравелистых грунтов.

39. Физические методы искусственного улучшения грунтов основания.

Поверхностное уплотнение обычно производят слоями толщиной 0,5 м, используя такие механизмы уплотнения, как поверхностные трамбовки, катки, вибротрамбовки, виброплиты и т.д.

При необходимой толщине уплотнения грунта в 2…3 м, применяют поверхностное уплотнение тяжелыми трамбовками, массой до 2…7 т. В этом случае по уплотняемому грунту (поверхности дна котлована) производится серия ударов по одному месту до получения условного отказа. Трамбовка поднимается краном на высоту до 3…7 м и сбрасывается на уплотняемое основание. Поверхностное уплотнение тяжелыми трамбовками применяется для сыпучих, а также лёссовых грунтов. Наибольший эффект уплотнения грунтов достигается при наличии в основании оптимальной влажности (рис. 3). Оптимальная влажность грунта определяется обычно экспериментально, с использованием прибора стандартного уплотнения.

Для уплотнения рыхлых с е₀> 0,75 песчаных отложений используется а) метод гидробивроуплотнения.С поверхности грунта в уплотняемое основание погружается труба, на конце которой размещен гидровибратор. В трубу подается необходимое количество воды, до достижения уплотняемым основанием оптимальной влажности. Труба вместе с гидровибратором подвешивается к стреле крана и под действием собственного веса погружается в уплотняемое основание. В результате процесса погружения и извлечения гидровибратора грунт уплотняется в объеме цилиндра диаметром 1,5…2 м и высотой до 10 м, и основание переходит в категорию средней плотности.

б) метод уплотнения песчаными и грунтовыми сваями.

Порядок данного метода уплотнения основания заключается в следующем:

С поверхности уплотняемого основания погружается металлическая труба с раскрывающимся наконечником (происходит процесс уплотнения основания вокруг погружаемой трубы).

После погружения трубы на необходимую отметку, наконечник трубы раскрывается и труба извлекается с одновременным заполнением песком с виброуплотнением. В лессовых грунтах заполнение трубы осуществляется местным грунтом с необходимым увлажнением.

После извлечения трубы в уплотняемом основании образуется песчаная (грунтовая) свая, выполненная с заданной степенью плотности вместе с окружающим около свайным пространством.

в) метод уплотнения приложением нагрузки

Глубинный процесс уплотнения основания происходит и при приложении к нему уплотняющей нагрузки (в виде отсыпанной насыпи)

г) метод уплотнения понижением уровня грунтовых вод

д) метод уплотнения взрывами

е) метод уплотнения замачиванием

33 особ проект на просад грунт 2 го типа.

28. особ проект свай фунд на просад 1=2 типа отрицат трение

47. Уширание без обжатия

44. Типы грунтовых условий провадочности грунтов и методика их определения

Грунтовые условия площадок, сложенных просадочными грунтами, в зависимости от возможности проявления просадки грунтов от собственного веса, подразделяются на два типа:

I тип - грунтовые условия, в которых возможна в основном просадка грунтов от внешней нагрузки, а просадка грунтов от собственного веса отсутствует или не превышает 5 см;

II тип - грунтовые условия, в которых помимо просадки грунтов от внешней нагрузки возможна их просадка от собственного веса и размер ее превышает 5 см.

Тип грунтовых условий можно определить на основе опытного замачивания котлована с замером вертикальных перемещений грунтов с помощью глубинных марок или на основе лабораторных испытанияй в компрессорных приборах с замачиванием грунта и последующего расчета просадки от собственного веса по формуле

где _sl,i- относительная просадочность i-го слоя грунта,

h_i- толщина i-го слоя;

k_sl,i- коэффициент;

n- число слоев, на которое разбита зона просадки h_sl,

42. Определение начального просадочного давления в лабораторных и полевых условиях

Начальное просадочное давление представляет собой минимальное давление от фундамента или собственного веса грунта, при котором начинает проявляться при полном водонасыщении просадка грунта. По своей сущности это давление, нарушающее природную структурную прочность грунта в водонасыщенном состоянии, в результате чего фаза нормального уплотнения переходит в фазу просадки, сопровождающуюся перестройкой структуры грунта и интенсивным уплотнением. Из определения начального просадочного давления следует, что величина его должна приниматься при значении относительной просадочности, близком к нулю. Однако исследования показали, что за величину начального просадочного давления по результатам компрессионных испытаний целесообразно принимать давление, при котором относительная просадочность равна  той же величине, ниже которой грунты считаются непросадочными. Испытания грунтов в лабораторных условиях для определения начального просадочного давления выполняют методами двух кривых, комбинированным или упрощенным. Величина начального просадочного давления в полевых условиях для случаев, когда напряженное состояние грунта зависит в основном от нагрузки фундаментов, определяется но комбинированному или упрощенному методам. Суть первого метода состоит в том, что на каждом- участке испытания проводят двумя штампами стандартных размеров, установленными на расстоянии 3—4 м один от другого. В первом пункте штамп устанавливают на просадочный грунт естественной влажности, отдельными ступенями загружают до заданного давления на грунт (обычно 0,2—0,3 МПа), после чего грунт в основании штампа замачивают до стабилизации просадки. Во втором пункте грунт предварительно водонасыщается на глубину 0,8—1 м и в дальнейшем штамп нагружают ступенями по 0,025—0,05 МПа до заданной нагрузки с непрерывным замачиванием грунта. Исследования, выполненные в различных районах России, показали, что на конечной ступени загрузки суммарные осадки и просадки по методам одной и двух кривых практически совпадают. Расхождение между ними обычно не превышает 5—10%.

43. Определение относительной просадочности грунтов

Относительная просадочность представляет собой отношение изменения толщины слоя грунта при его замачивании под заданным давлением к его первоначальной толщине в природном залегании.  Относительная просадочность лессовых грунтов определяется, как правило, в компрессионных приборах на образцах ненарушенной структуры  путем испытания их методами; одной кривой с испытанием одного образца грунта и замачиванием его на конечной ступени нагрузки. Метод позволяет определить сжимаемость грунта при природной или заданной влажности и относительную просадочность при заданном давлении на грунт; двух кривых, основанном на испытании двух образцов грунта с одинаковой степенью плотности, из которых один испытывается при природной влажности, а другой  в водонасыщенном состоянии. Этот метод обеспечивает определение сжимаемости грунта при природной влажности и полном водонасыщении, относительной просадочности в интервале изменения давления от нуля до конечного, начального просадочного давления; комбинированным, представляющим собой сочетание методов одной и двух кривых упрощенным, основанным на испытании одного образца грунта и загружении его вначале при природной влажности до давления 0,1 МПа, но менее природного от собственного веса грунта, замачивании грунта при этом давлении и последующем догружении до заданного давления при непрерывном замачиваний. Метод позволяет определить те же характеристики грунта, что и метод двух кривых. Иногда применяется также упрощенный метод, включающий испытание одного образца грунта при природной влажности до давления 0,2—0,3 МПа с последующим его замачиванием и догружением и экстраполяцией сжатия грунта в водонасыщенном состоянии по логарифмической кривой.

47. Конструктивные мероприятия при проектировании фундаментов на просадочных грунтах

Конструктивные мероприятияпри проектировании фундаментов на просадочных грунтах чаще всего при жительстве зданий и сооружений на просадочных грунтах II по просадочности назначаются по расчету конструкций неравномерные просадки грунтов основания. Конструктивные мероприятия объединяются в три основные группы и должны обеспечивать: 1) увеличение прочности конструкций и общей пространственной жесткости зданий и сооружений;

2) применение гибких конструкций, увеличение податливости зданий или сооружений;

3) создание нормальных условий для эксплуатации зданий и сооружений при возможных неравномерных просадках грунтов оснований.

Применение групп мероприятий обосновывается конструктивными особенностями зданий и сооружений, условиями их эксплуатации и технико-экономическими соображениями. Мероприятия первой группы применяют для жестких зданий и сооружений и включают разрезку осадочными швами на отсеки, устройство железобетонных поясов или армированных швов, увеличение прочности стыков соединяемых элементов, устройство гибких горизонтальных диафрагм, применение монолитных или сборно-монолитных фундаментов.

Для увеличения податливости зданий и сооружений применяется гибкая связь между элементами конструкций, увеличение площади опирания элементов, повышение их устойчивости, влаги и водонепроницаемости стыков.

Обеспечение нормальной эксплуатации зданий и сооружении обусловливается применением конструктивных решений, позволяющих восстановить в короткие сроки нормальную работу кранов, лифтов и т. д., увеличением расстояний между конструкциями для восстановления нормальной эксплуатации оборудования (например, зазоров между мостовым краном и покрытием и т. д.)

45. Особенности проектирования оснований и фундаментов зданий и сооружений на лессовых просадочных грунтах.

46. Водозащитные мероприятия при проектировании фундаментов на просадочных грунтах

Водозащитные мероприятия при проектировании фундаментов на просадочных грунтах.применяются для уменьшения возможности замачивания оснований из лессовых просадочных грунтов II типа и исключения замачивания на всю толщину просадочной толщи. Комплекс водозащитных мероприятий предусматривает соответствующую компоновку генерального плана, планировку площадки строительства, устройство маловодопроницаемых экранов, необходимого качества пазух, отмосток, прокладку внутренних и внешних коммуникации несущих воду, отвод аварийных вод за пределы зданий и сооружений. При компоновке генеральных планов стремятся сохранить естественные условия стока поверхностных вод, а здания и сооружения с мокрым технологическим процессом располагают в пониженных частях рельефа.

При планировке застраиваемой площадки устройство планировочных насыпей на грунтах II типа по просадочности из пес­чаных грунтов и других дренирующих материалов не допускается. При строительстве на площадках с грунтовыми условиями II типа по просадочности устраиваются сплошные водонепроницаемые экраны из уплотненного лессового грунта. При этом их прорезка траншеями для коммуникаций по глубине более ¹/з их пимы не разрешается. Засыпка пазух фундаментов выполняется из местных грунтов при оптимальной влажности с уплотнением до плотности сухого грунта не менее 16 кН/м³.

Отмостки должны быть водонепроницаемыми, ширина их на площадках со II типом грунтовых условий по просадочности должна быть не менее 2 м и перекрывать пазухи.

Вводы водопровода и теплосетей, выпуски канализации следует выполнять в каналах со съемным перекрытием, уклон канала должен быть не менее 0,02 в сторону от здания. Для обнаружения аварийных вод в конце каналов следует предусматривать устройство контрольных колодцев диаметром 1 м.

При прокладке вводов и выводов коммуникаций расстояние от верха трубы до верха отверстия или проема должно быть равным 1/3 расчетной просадки основания здания.

Для сетей водопровода и канализации материал для труб принимается в зависимости от просадки грунта от собственного веса и назначения водовода. Если просадка грунта не превышает 40 см, то для напорных трубопроводов рекомендуются железобетонные, напорные асбестоцементные, полиэтиленовые трубы, для самотечных трубопроводов — железобетонные, асбестоцементные безнапорные, керамические трубы. При просадке грунта более 40 см для напорных трубопроводов рекомендуются чугунные, стальные и полиэтиленовые трубы, для самотечных — железобетонные, асбестоцементные, напорные керамические трубы диаметром до 250 мм.

48. Особенности проектирования на вечномерз. грунтах

Существует два принципа строительства на вечномерзлых грунтах:

I принцип – вечномерзлые грунты основания используются в мерзлом состоянии, сохраненном в процессе строительства и в течение всего периода эксплуатации сооружения;

II принцип – в качестве оснований знаний и сооружений используются предварительно оттаянные грунты или грунты, оттаивающие в период эксплуатации сооружения.

I принцип применяется в тех случаях, когда расчетные деформации основания в предположении его оттаивания превышают предельное их не удается привести в нормальное состояние конструктивными мерами или улучшением строительных свойств основания. Принцип эффективен, когда грунты находятся в твердомерзлом состоянии и такое состояние может быть сохранено при экономически разумных затратах.

II принцип рекомендуется применять при неглубоком расположении (залегании) скальных грунтов, а также при малосжимаемых мерзлых грунтах при оттаивании (плотные крупнообломочные грунты и пески, пылевато-глинистые грунты твердой и полутвердой консистенции).

При строительстве по I-му принципу для сохранения вечномерзлого состояния оснований используются различные методы.(рис.)

Подсыпка применяется при вертикальной планировке территорий или устраивается под отдельными зданиями;

Телпоизоляция в сочетании с другими методами для сооружений, занимающих небольшую площадь;

Вентилируемые подполья – является основным и наиболее распространенным способом регулирования теплового влияния здания на температурный режим основания, открытые подполья имеют сообщение с наружной средой.

“ – “ В зимний период подполья заносятся снегом, а летом в них поступает теплый воздух, растепляющий основание. Кроме того, от этого возникает неблагоприятный температурный режим во внутренних помещениях 1-ого этажа.

В этом случае более эффективны подполья с регулируемым проветриванием – с продухами.

Зимой продухи открыты, а в летнее время их закрывают.

Иногда роль вентилируемого подполья выполняют неотапливаемые помещения 1-ого этажа.

Подсыпки с тубами воздушного охлаждения применяют, главным образом для тепловыделяющих зданий значительных, в плане, размеров. Трубы прокладывают в пределах насыпного слоя и выводятся наружу - в подполье или вблизи стен здания. Охлаждение основания достигается движением по трубам холодного наружного воздуха.

Промораживающие колонки применяют для предпостроечного промораживания оснований, а также для последующего поддержания в основании заданного температурного режима.

При использовании принципа II на вечномерзлых грунтах существуют два основных подхода

Предпостроечное оттаивание. Для повышения температуры грунта наиболее часто используют игловое гидро- или парооттаивание, или электрический прогрев с применением электроосмоса и иглофильтрового понижения, оттаивание может быть произведено как в пределах всей площади застройки, так и под отдельными фундаментами, если это обосновано расчетом по деформациям.

Оттаивание грунтов в процессе эксплуатации сооружений должно применятся с большой осторожностью и подкрепляться тщательным прогнозом температурного режима деформаций оттаивающего основания.

48. Основные способы устройства фундаментов в условиях просадочных грунтов

36. Проект фунд на песч или грунт подушках.

Если несущий слой грунта оказывается слабым, и его использование в качестве естественного основания оказывается невозможным или нецелесообразным, то приводят замену слабого грунта другим, обладающим высоким сопротивлением сдвигу и имеющим малую сжимаемость, который образует, так называемую, грунтовую подушку.

Рис. 12.1. Устройство песчаных подушек при малой (а) и большой (б) толще слабых грунтов:

1 – фундамент; 2 – слабый грунт; 3 – песчаная подушка; 4 – плотный подстилающий грунт.

Подушки делают из:

Крупнообломочные грунты (гравий, щебень);

Пески крупные и средней крупности (удобнее и легче использовать);

Шлак;

В лессах – местный перемолотый грунт.

Чаще всего грунтовые подушки имеют толщину 1…3 м (>3м не целесообразно).

Используют подушки: (см. рис.)

При малой толще слабых грунтов - обыкновенная песчаная подушка;

При большой толще слабых грунтов - висячая песчаная подушка;

Такая форма песчаной подушки объясняется тем, что в ее зоне необходимо уместить все виды напряжений.

Рис.

Пески: α=30º…35º;

Гравий: α=40º…45º.

Тогда

• Подушки отсыпаются слоями по 10…15 см, с уплотнением каждого слоя до γ_d = 16…16,5 кН/м³.

49, Осн положения расчета фунд под машины.

35.Сущность метода устройства фундаментов в вытрамбованных котлованах состоит в том, что котлованы под отдельные фундаменты не отрываются, а вытрамбовываются на необходимую глубину с последующим заполнением вытрамбованного котлована бетоном враспор или реже установкой сборного элемента. Для повышения несущей способности грунтов под фундаментами в дно вытрамбованного котлована втрамбовывается порциями жесткий грунтовой материал (щебень, песчано-гравийная смесь, крупный песок и т. п.).

Для вытрамбовывания котлованов используют краны-экскаваторы, тракторы с навесным оборудованием, включающим направляющую штангу, каретку и трамбовку. Направляющая штанга длиной 8—12 м обеспечивает вертикальность падения трамбовки в одно место. Трамбовку изготавливают по форме будущего котлована. В плане она может быть квадратной, прямоугольной, шестигранной высотой от 1 до 3,5 м. Каретка обеспечивает скольжение трамбовки по направляющей штанге.

Вытрамбовывание котлованов производят путем сбрасывания трамбовки по направляющей штанге с высоты 4—8 м в одно место. Для вытрамбовывания котлованов под обычные столбчатые фундаменты (без уширения основания) на глубину 1 м требуется 10—16 ударов, или 2—4 мин, а котлованов глубиной до 3 м с уширенным основанием с учетом втрамбовывания в дно жесткого материала — около 40—60 ударов, т. е. 10—20 мин.

Рис. 57. Основные виды фундаментов в вытрамбованных котлованах: а — столбчатый без уширения; б — с уширенным основанием; в — разрез и план ленточного прерывистого; 1 — стакан для установки колонны; 2 — фундамент; 3 — уплотненна» зона; 4 — вытрамбованный жесткий грунтовый материал.