1. Дать определение грунтам и фундаментам, показать напряженно-деформируемую зону под фундаментом.

Грунтами называют раздробленные горные породы, состоящие из различных по форме и крупности (менее 200мм) минеральных частиц, пустоты между которыми заполнены водой (раствором) или водой с воздухом (газом). В несвязных грунтах (песчаные грунты) связи между минеральными частицами ничтожно малы, в связных грунтах (глинистых) прочность этих связей значительно больше, но во много раз меньше прочности самих частиц. Грунты обладают большой сжимаемостью и малой прочностью, что необходимо учитывать при возведении на них сооружений.

Фундаментом называют расположенную ниже спланированной поверхности земли часть сооружения, воспринимающую нагрузку от наземной части и передающую ее на основание.

Основания – это ограниченные по глубине и простиранию массивы грунтов, на которых возводят сооружения и которые от собственного веса, приложенных нагрузок и других воздействий претерпевают вертикальные и горизонтальные перемещения.

DL – отметка планиро-

вочной поверхности

NL – отметка природно-

го рельефа

FL – отметка подошвы

фундамента

BC – отметка нижней

границы сжимаемой

толщи.

2. Виды напластований грунтов под фундаментом, их наименований, типы оснований.

Все группы разделяются на естественные – магматические, осадочные, метаморфические и искусственные – уплотненные, закрепленные в естественном состоянии, насыпные и намывные.

Виды напластований:

Однородное несогласное согласное

Несущий

слой

Подстилающие

слои

выклинивающий

слой

3. Порядок подсчета нагрузок на обрезе фундамента.

А1 – для центральной наружной колонны

А2 - для внецентренно нагруженной колонны

А3 – для внутренней стены

А4 – для наружной стены

Нагрузки собирают по обрезу отдельно стоящего столбчатого фундамента на 1м погонный ленточного фундамента, для чего на схеме сооружения обозначают грузовую площадь, А1, А2, А3, А4, с учетом высоты и числа этажей

N = a ∙в ∙h ∙γ + b ∙h ∙ γ ∙L + A∙n∙q +A(n-1) ∙q + A(q + q ), где

h - высота колонн от фундамента до кровли, м;

γ , γ - удельный вес материала колонн и стен кН/м ;

b - толщина стены , м;

h - высота стены от обреза фундамента до кровли, м;

n – число перекрытий;

А – грузовая площадь;

q , q , q и q - вес 1м перекрытия, кровли, временная нагрузка и нагрузка от снега,

кН.

a , в - габариты колонн;

L - длина расчетного участка стены.

4. Определение характерных сечений (показать на схеме план фундаментов), виды нагрузок, их сочетания.

Ленточный

столбчатый

Виды нагрузок: постоянные, длительные, кратковременные.

К постоянным относят: вес частей сооружения, вес и давление грунтов.

К длительным: снеговые, нагрузки на перекрытия, вес стационарного оборудования.

К кратковременным: вес людей, животных, ремонтных материалов, нагрузки при пуске оборудования, подвижного подъемно-транспортного оборудования.

Сочетание нагрузок: основные сочетания нагрузок, состоящие из постоянных, длительных и кратковременных.

Особые сочетания, состоящие из постоянных длительных, кратковременных и одной из особых нагрузок.

5. Пояснить влияние климатических условий на выбор глубины заложения фундаментов.

d = d

Глубина заложения фундаментов должна приниматься с учетом глубины сезонного промерзания грунтов.

d = k ∙ d

d - нормативная глубина промерзания, определяемая по пп. 2.26 и 2.27 (СНиП 2.02.01-83);

k - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемый:

для наружных фундаментов отапливаемых сооружений по табл. 1 ( СНиП 2.02.01 – 83);

для наружных и внутренних фундаментов неотаплеваемых сооружений k =1,1,кроме районов с отрицательной среднегодовой температурой.

6. Показать на схеме выбор глубины заложения фундаментов при различных геологических напластованиях грунтов.

слабые прочные слабый прочный

грунты грунты грунт грунт

Р=R d≥0,5м

d 200

мм

При наличии в толще основания слабых грунтов типы оснований и фундаментов выбираются в результате технико-экономического сравнения вариантов. Слабые грунты могут быть упрочнены, заменены, пройдены фундаментами. Если слабые грунты сохранены в основании, необходимо проверить прочность подстилающего слоя.

7. Пояснить на схемах влияние конструктивных особенностей подземных частей здания на определение глубины заложения фундамента.

d= h + h - a d = d

Глубина заложения нового фундамента

равна глубине заложения старого.

Прорезь глубиной большей наибольшего

значения глубины заложения фундамента.

Т. е. d >d >d

8. Начертить схемы фундаментов мелкого заложения по форме в плане и по форме поперечного сечения.

Квадратные прямоугольные ленточные монолитные

Кольцевые

Монолитная Стаканного

подушка типа

d

b

9. Классификация фундаментов мелкого заложения по материалу, по прикладываемой нагрузке и по работе под нагрузкой.

Из бутового камня: бетонирование бетон с «изюмом»

бут, бетон, бутобетон, в распор. (бут, камень)

железобетон

Центрально-нагружен. Горизонтально нагруженный

N фундамент

h

Гибкий фундамент Жесткий фундамент,

(слабые грунты) нетребуется арматура.

требуется арматура.

10. Показать на примере порядок подбора площади центрально-нагруженного столбчатого фундамента.

G

G

b

b = √A

1. Подбор глубины заложения фундамента d.

2. Определяем площадь А по табличному расчетному сопротивлению

R A= b =

- усредненная объемная масса материала

Или зедаемся шириной фундамента например b = 2м

3. Определение фактического давления под подошвой фундамента:

Р =

G = ? а) Конструирование фундамента.

б) Вес грунта.

4) Определение расчетного сопротивления грунтов ( Р ≤ R)

R =

5)Проверка : Р ≤ R

11) Виды деформаций грунтов оснований, причины неравномерности осадок.

Осадка S

1. Абсолютная (геологическая)

2. Средняя

3. О тносительная (крен)

В иды деформаций Причины

- неравномерность загружения фундамента;

- выкливание. Р > Р

Р Р Р

погребенный торф

(слабые прослойки)

Ошибки проектировщиков

а) P>R

б) b₁>b₂

b₁>S₂

Необходим расчет относит. разности осадки и определение времени затухания осадки.

Ошибки строителей:

Перекопал

Пересушил

Заморозил

Замочил (обводнил)

12. Представить порядок расчета ширины подошвы ленточного фундамента.

А = b ∙ 1

1) Подбор глубины заложения фундамента d.

2. Определяем площадь А по табличному расчетному сопротивлению

R A= b =

- усредненная объемная масса материала

2. Определение фактического давления под подошвой фундамента:

Р =

а) Конструирование фундамента.

б) Вес грунта.

4) Определение расчетного сопротивления грунтов ( Р ≤ R)

R =

5) Проверка : Р ≤ R

13. Показать особенности расчета внецентренно нагруженных столбчатого и ленточного фундаментов.

ΣN N

M

E

a

Ленточный Столбчатый

М = Е α 1) Определение и подбор d.

A = 2) Определение площади А и ширины b.

3) Определение фактического давления:

а) конструирование;

б) вес грунта.

4) Определение расчетного сопротивления R.

5) Р Р ≥ 0

Р ≤ 1,2 R

Р

Р ≤ 1,5R

14. Методы определения расчетного сопротивления грунтов основания для различных категорий сооружений.

Для сооружений Ι и ΙΙ класса ответственности расчетное сопротивление грунта основания R, кПа определяют по формуле

R = , где

γ и γ - коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. 3 СНиП

k – коэффициент, принимаемый равным: k = 1, если прочностные характеристики грунта (φ и С) определены непосредственным испытанием, и k = 1,1, если они приняты по табл. 1-3 рекомендуемого предложения 1 (СНиП 2.02.01 – 83)

M , M , M - коэффициенты, принимаемые по табл. 4 (СНиП)

k – коэффициент, принимаемый равным при b < 10м - k = 1, при

b ≥ 10м - k = L /b + 0,2 (L = 8м)

b – ширина подошвы фундамента, м;

γ - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента;

γ΄ - то же, залегающих выше подошвы фундамента;

С - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

d - глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала.

Для сооружений не входящих в категорию Ι и ΙΙ класса

R = R при d ≤ 2м

R = R при d > 2м ,

Где R - значения по табл. 1-5 (Приложения 3 СНиП), имеющим ширину b = 1м и глубину заложения d = 2м.

b и d – соответственно ширина и глубина заложения проектируемого фундамента, м.

γ΄ - расчетное значение удельного веса грунта, расположенного выше подошвы фундамента, кН/м ;

k - коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными и песчаными грунтами, кроме пылеватых, k = 0,125;

пылеватыми песками, супесями, суглинками и глинами , k = 0,05;

k - коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными и песчаными грунтами, k = 0,25;

супесями и суглинками k = 0,2;

и глинами k = 0,15.

15. Описать методы определения модуля общей деформации грунтов основания.

S = 0,8

1. Лабораторный метод: Через компрессионные испытания.

Образец грунта, помещенный в металлическое кольцо, устанавливается на днище. Сверху на образец через штамп с помощью нагрузочного устройства отдельными ступенями передается сила F, вызывающая в образце сжимающие напряжения σ = F΄/А, А – площадь поперечного сечения образца. В днище и в штампе имеются отверстия для оттока поровой воды. Под действием силы F происходит вертикальное перемещение штампа, вызывающее осадку образца. Увеличивая ступенями сжимающее напряжение σ и дожидаясь стабилизации деформаций, можно определить конечную осадку образца грунта S, соответствующую данной ступени нагружения. Количественной мерой оценки деформируемости грунта будет служить относительная деформация сжатия Е = S/h, где h – первоначальная высота образца.

2. Полевой метод

а)

в) Через испытания грунтов штампом (полевые испытания).

Давление на штамп подается ступенями, груз

с фиксированием к каждой ступени прогибомер

о пределенной осадки. На основании данных

строится опытная зависимость.

шурф

стойка

штамп

А = 5000 см

Начальный участок этой кривой соответствует

модели линейного деформирования грунта.

Модуль деформации определяется по формуле

Е = , где

ω –коэффициент, зависящий от формы штампа и принимаемый для круглого штампа 0,78;

b – диаметр штампа;

ν – коэффициент Пуассона грунта, принимаемый обычно 0,25;

P и S - давление и осадка штампа в пределах линейной зависимости кривой.

15. Привести схемы построения эпюр бытовых давлений для однородного и для четырехслойного оснований, учесть наличие уровня грунтовых вод.

σ h

Бытовые давления

σ

0 ≤ Z ≤ h

σ σ

γ - взвешенная

σ Учитываются взвешивающие действия воды.

σ

15. Представить порядок определения нижней границы сжимаемой толщи по методу послойного суммирования.

L

Убывающее давление

Определение границы сжимающей толщи: Находим

1) Р;

2) Р ;

3) L

Находим как площади трапеций 4) Построение

эпюры бытовых

0,2 σ - условие когда не влияет давлений.

юра дополн. нагрузка. 5) 0,2 σ

давлений 6) S = 0,8

Под нагрузкой от собственного веса грунты не уплотняются ( они исторически уплотнены), но грунты уплотняются при нагрузке превышающей бытовое давление.

15. П ри вести расчет осадки слоя грунта по теории одномерного уплотнения грунтов.

Р равномерно распределенное по глубине

h h грунт водонасыщенный h ≤ 6м, число твердых

частиц А ∙ h ∙

скала

P – уплотняющее давление; S = h - h m

h – сжимаемая толща; S = P ∙ h ∙ m

e – коэффициент пористости;

m - характеристика сжимаемости грунта.

19. Область применения расчета основания по несущей способности, привести аналитический метод расчета.

Расчет основания по несущей способности согласно СНиП 2.02.01 – 83, несущая способность основания считается обеспеченной при выполнении условия F≤ γ /γ

F – расчетная нагрузка на основание, определяемая по п.п.2.5-2.8;

F - сила предельного сопротивления основания.

γ - коэффициент условий работы;

γ - коэффициент надежности по назначению сооружения.

Когда основание сложено скальным грунтом.

Вертикальную составляющую силы предельного сопротивле -

ния основания N , определим по формуле N = R ∙b΄L΄, где

R - расчетная прочность образца грунта;

b΄ и L΄ - приведенная ширина и длина подошвы фундамета

Скальный грунт. b΄ = b - 2e , L΄ = L - 2e соответственно при центральном на-

гружении L΄= L, b΄= b.

Когда основание сложено откосом:

Расчет оснований по несущей способности допускает-

ся выполнять графоаналитическими методами (круг-

лоцилиндрических поверхностей скольжения), если

сооружение расположено на откосе или вблизи откоса.

Через коэффициент устойчивости:

k = k =

M - момент сил удерживающих отсек обрушения

М - момент сил стремящихся повернуть этот отсек.

Когда небольшая глубина заложения фундамента, а нагрузка большая

N > 1000 кН

0΄ 0

20. Показать расчет фундамента ( на примере подпорной стенки) на сдвиг и опрокидывание.

Подпорная стенка

G σ max Эпюра бытовых давлений.

М М М

Е

f – коэффициент трения;

γ - коэффициент надежности.

Обязательно выполнение условия

Σ F

Σ F

А – площадь подошвы фундамента;

W – взвешивающее давление воды

на подошву фундамента при высоком

залегании УГВ.

20. основы расчетов гибких фундаментов, как конструкций на упругом основании.

2 метода расчета:

1. М етод местных упругих деформаций:

у = С - коэффициент пропорцио-

нальности. C₀ y=P

Произойдет местное сжатие

(только под площадью нагрузки)

Мх =

2. Метод общих упругих деформаций:

Когда происходят деформации и под фундаментом и за его пределами.

На данный момент существуют программы для расчета фундаментов, как конструкций на упругом основании. Такой является «Лира» 9. В программу заносят данные по грунтам и по плите.

По грунтам: - коэффициент пропорциональности;

- коэффициент бокового расширения грунта;

- иногда модуль деформации.

По плите: - модуль упругости бетона;

- толщина плиты;

- класс бетона, класс арматуры.

В результате расчета: - изгибающий момент;

- площадь арматуры;

- поперечную силу;

- реактивные усилия со стороны грунта;

- прогибы плиты.

20. Область применения забивных свай, преимущества и недостатки, классификация свай по материалу.

Все сваи применяются для прорезки слабых грунтов, и передачи нагрузок на прочные слои.

Преимущество:

- Хор. качества, хор. конструкция

- Индустриально быстро выполнимы

- Возможен контроль несущ. способности в процессе погружения

Недостатки:

- Многодельность, дорогие.

Забивные сваи – это элементы изготавливаемые на заводах, и погружаемые на площадке:

П о материалам: 1) деревянные

Металлический

Металлическое наконечник

кольцо

П рименяются ниже УГВ.

2) железобетонные сваи

3) комбинированные сваи

УГВ

4) свая из фибробетона:

Металлические волок-

на (стружка, пеньки,

т.е. арматуры не тре-

буют).

20. Классификация забивных свай по способу загружения.

1) Ударный 2) Вибрационный 3) Задавливание 4) С подмывом

M

Завинчивающиеся

20. К лассификация забивных свай по форме продольного и поперечного сечений.

Квадратные. Прямоугольные. С круглой полостью.

Круглые. Треугольные.

Трубчатая С забивным оголовком

Призматическая Пирамида Свая с крыльями

24Виды армирования забивных свай, наименование свай по условию работы в грунте.

СУ – 6 – 30 свая усиленная.

СЦ – 6 – 30 с центральным стержнем

Два вида по работе в грунте:

Свая стойка. Свая трения.

20. О пределение несущей способности забивных свай путем испытания предварительным загружением.

S = ξ ∙S ξ = 0,2

S

ξ – переходный коэффициент.

n =

20. Порядок определения несущей способности забивных свай динамическим испытанием, виды отказов свай.

Д инамический метод заключается в определении несущей способности сваи по величине ее отказа на отметке, близкой к проектной.

Отказ – это погружение сваи от одного удара.

Если несущая способность сваи определена другими

методами , тогда можно определить по формуле

проектный отказ.

Рабочий отказ – это величина погружения сваи от 1-го

удара молота в процессе погружения.

Ложный отказ – величина погружения сваи

а) водонасыщ. пески

б) водонасыщ. глины.

Приемлемый отказ сваи до 10 мм.

До испытания дают 7 дней отдыха.

«Залог» - 3 или 5 ударов.

∆h при залоге 5 ударов = 30 мм, то S 6 мм

26.Порядок определения несущей способности свай динамическим испытанием, виды отказов свай. Несущая способность определяется при динамическом тпытании отказом. Если остаточный отказ >0,002м, то Fu=ηAM/2[ ]

Если <0,002, и нет возможности заменить молот, но есть отказомер

Fu=

η-в зависимости от материала; А-площадь сечения; М-коэф., зависящий от способа погружения; Ed-расчетная энергия удара молота; Sa- фактический остаточный отказ; Sls-упругий отказ сваи.

M1-масса молота или вибропогружения; М2-масса сваи и наголовника;М3-

М4-масса ударной части молота;Е-коэф.восстановления удара

,где n_p и n_f-коэффициенты от динамического к статическому сопротивлению грунта; A_f- площадь боковой поверхности сваи.

Если несущая способность определяется другими методами, то опредеяются проектные осадки. Рабочая осадка-величина погружения в расчете годичная.Ложная, когда свая получает осадку при неполном её погружении. Приемленный отказ до 10мм.Отказ бывает действительный и ложный.

27.Применение результатов зонирования грунтов к определению несущей способности свай, привести конструкцию зонда. Несущую способность сваи по результатам испытаний сваи-зонда или статического зондирования следует определять по формуле:

Fd= , где γс-коэф.условий работы; γg-коэф. надежности; Fu-частное значение предельного сопротивления в месте испытания сваи-зонда.

n-число истаний

Fu=γ_cR?*R_ps*A+UƩγ_cf*f_ps,i*hi