Что оценивается по i предельному состоянию при расчете основания и фундаментов

Обновлено: 17.04.2024

Существуют две группы предельных состояний: первая  по несущей способности и общей устойчивости и вторая  по деформациям. При расчетах по первой группе ограничиваются величины усилий, при расчетах по второй группе основным ограничением служат предельные деформации.

Что должна обеспечивать оценка по второму предельному состоянию?

Выполнение основного условия второго предельного состояния s £ s_u, где s  совместная деформация основания и сооружения, в том числе осадка (или относительная разность осадок), а s_u  предельно разрешаемая деформация (или относительная разность осадки, или крен), должно обеспечить возможность нормальной эксплуатации здания или сооружения в течение всего назначенного срока. Условие s £ su, является основным для второго предельного состояния, а s и s_u, имеют обобщенные значения (средняя или максимальная осадка, горизонтальные перемещения, относительная разность осадок, крен и т.д.).

Величины s_u, получены в результате обобщения строительного опыта, наблюдения за действующими однотипными сооружениями, за авариями. Для принципиально новых конструкций зданий или сооружений величины s_u, должны быть назначены проектировщиками.

Всегда ли следует производить проверку деформации основания совместно с сооружением, то есть проверку по второму предельному состоянию?

Проверка по второму предельному состоянию и оценка согласно его критериям является обязательной во всех случаях, кроме указанных ниже. Под величиной s подразумевается конечная, стабилизировавшаяся со временем деформация. Однако расчет деформаций допускается не выполнять, если давление под подошвой фундамента не превышает расчетного сопротивления, а сжимаемость грунтов в пределах контура здания или сооружения изменяется в ограниченных пределах. Кроме того, расчет деформаций разрешается не проводить, если инженерно-геологические условия площадки соответствуют области применения типового проекта. Эти условия, позволяющие не производить расчет по деформациям, перечислены в СНиП.

В чем заключается сущность расчета по деформациям?

Целью расчета оснований по деформациям является ограничение абсолютных и относительных перемещений фундаментов, а также надфундаментных конструкций такими пределами, при которых гарантируется нормальная эксплуатация сооружения и не снижается его долговечность вследствие появления недопустимых осадок, подъемов, кренов, прогибов.

Расчет оснований по деформациям производится исходя из условия

где s  совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом;  предельное значение совместной деформации основания и сооружения

расчет оснований по деформациям производится из условия совместной работы сооружения и основания. При этом совместная деформация оценивается следующими расчетными показателями, величины которых не должны превышать их нормируемых значений (см. Ф.5.6, Ф.5.7):

 абсолютной осадкой основания отдельного фундамента s;

 средней осадкой основания сооружения ;

 относительной неравномерностью осадок двух фундаментов _D s/L;

 креном фундамента или сооружения в целом i;

 относительными прогибом или выгибом f / L  отношением стрелы прогиба или выгиба к длине однозначно изгибаемого участка сооружения;

 кривизной изгибаемого участка сооружения 1/R;

 относительным углом закручивания сооружения ;

 горизонтальным перемещением фундамента u.

Средняя осадка определяется по формуле

где si  абсолютная осадка i-го фундамента с площадью подошвы Ai.

Расчет деформации основания может быть выполнен с использованием как аналитических, так и численных методов расчета. К аналитическим методам относятся:

 метод элементарного послойного суммирования.;

 метод эквивалентного слоя грунта

 метод линейно-деформируемого слоя.

Численные методы расчета основаны на использовании линейных или нелинейных решений теории упругости и теории пластичности

Основные положения. В основе современного подхода к проектированию всех строительных конструкций лежит принцип расчетов по предельным состояниям. Согласно этому принципу, действующие на конструкцию усилия или возникающие в ней напряжения, перемещения и деформации не должны превышать соответствующих предельных величин.

Расчеты по предельным состояниям подразделяются на две группы.

Первая группа – расчеты по несущей способности, призванные не допустить потери устойчивости формы или положения конструкции; хрупкое, вязкое или иного характера ее разрушение.

Вторая группа – расчеты по деформациям, обеспечивающие установление таких величин перемещений или деформаций конструкций (осадок, прогибов, подъемов, кренов и т.п.), при которых еще не возникнут затруднения в нормальной эксплуатации сооружений и не произойдет снижение их долговечности.

Отсюда целью расчетов оснований по предельным состояниям является выбор такого технического решения фундаментов, которое должно исключить достижение сооружением предельного состояния.

Согласно СНиП 2.02.01-83* необходимость расчетов оснований по I группе ПС (по несущей способности) возникает в тех случаях, если:

а) на основание передаются значительные горизонтальные нагрузки (подпорные стенки, фундаменты распорных конструкций и т.п.), в том числе и сейсмические нагрузки;

б) сооружение расположено на откосе или вблизи откоса;

в) основание сложено медленно уплотняющимися водонасыщенными глинистыми или биогенными грунтами при степени влажности Sr≥0,85 и коэффициенте консолидации Cν ≤ 107 см2/год;

г) основание сложено скальными грунтами.

Расчеты по II группе ПС (по деформациям) производятся во всех случаях, если основание сложено нескальными грунтами.

Допустим, потеря основанием несущей способности произойдет при давлении под подошвой фундамента p=pu. Однако может оказаться, что уже при меньших давлениях осадка фундамента превысит предельно допустимую величину. В этом случае нормальная эксплуатация сооружения будет определяться условиями расчетов по II группе предельных состояний.

С другой стороны, представим себе то же сооружение, расположенное на откосе. Пусть фундаменты сооружения запроектированы исходя из условий расчетов по II группе предельных состояний, и полностью обеспечена его нормальная эксплуатация. Однако если дополнительная нагрузка на основание от построенного сооружения приведет к потере устойчивости откоса, то и само сооружение окажется непригодным к эксплуатации. Здесь уже потребуется оценка устойчивости откоса вместе с сооружением с помощью расчетов по I группе предельных состояний.

Расчеты оснований по деформациям производятся исходя из условия

где S – совместная деформация основания и сооружения, устанавливаемая расчетом (например, методом послойного суммирования).;Su – предельное значение деформации основания сооружения, устанавливаемое нормами или заданием на проектирование.

Важнейшей предпосылкой применения методов расчета осадок, основанных на использовании положений теории линейного деформирования грунта, является ограничение среднего давления под подошвой фундамента р условием p ≤ R, где R – расчетное сопротивление грунтов основания.

Расчет оснований по первой группе предельных состояний (по несущей способности) при использовании вечномерзлых грунтов по принципу I является обязательным независимо от температурного состояния мерзлого грунта.

При однородном по составу вечномерзлом грунте принимают R_uf при средней по длине сваи (эквивалентной) температуре вечномерзлого грунта (см. рис. 8).

Рис. 8. Схема к определению несущей способности: а — столбчатого фундамента; 6 — одиночной висячей сваи

Значения расчетных температур грунта основания устанавливаются теплотехническим расчетом или определяются по формулам. Расчет фундаментов на устойчивость при действии значительных горизонтальных нагрузок проводят аналогично расчету фундаментов на немерзлых грунтах. При этом основное сопротивление будут оказывать не силы трения, а силы смерзания грунта с фундаментом по его подошве и боковым граням.

Расчет оснований фундаментов по первой группе предельных состояний (по несущей способности) производится исходя из условия

где F — расчетная нагрузка на основание; F_u — несущая способность основания, определяемая расчетом, а для оснований свайных фундаментов – дополнительно и по данным полевых испытаний свай и статического зондирования;

g_n — коэффициент надежности по ответственности сооружения, принимаемый в соответствии с требованиями СП 22.13330.2011 в зависимости от вида и уровня ответственности сооружения, а для оснований опор мостов — согласно СНиП 2.05.03.

Несущая способность основания F_u, кН, вертикально нагруженной висячей сваи или столбчатого фундамента определяется по формуле

где g_t — температурный коэффициент, учитывающий изменения температуры грунтов основания из-за случайных изменений температуры наружного воздуха;

g_с — коэффициент условий работы основания;

R — расчетное сопротивление мерзлого грунта под нижним концом сваи или под подошвой столбчатого фундамента, кПа;

А — площадь подошвы столбчатого фундамента или площадь опирания сваи на грунт, м 2 , принимаемая для сплошных свай равной площади их поперечного сечения (или площади уширения), для полых свай, погруженных с открытым нижним концом, — площади поперечного сечения сваи брутто при заполнении ее полости цементно-песчаным раствором или грунтом на высоту не менее трех диаметров сваи;

R_af,i — расчетное сопротивление мерзлого грунта или грунтового раствора сдвигу по боковой поверхности смерзания сваи или столбчатого фундамента в пределах (i-го слоя грунта, кПа;

А_af,i — площадь поверхности смерзания i-го слоя грунта с боковой поверхностью сваи, а для столбчатого фундамента — площадь поверхности смерзания грунта с нижней ступенью фундамента, м 2 ;

n — число выделенных при расчете слоев многолетнемерзлого грунта.

При расчете несущей способности основания столбчатого фундамента силы смерзания грунта, определяемые вторым слагаемым формулы (2), учитываются только при условии выполнения обратной засыпки пазух котлована влажным грунтом, что должно быть отмечено в проекте.

В случаях, когда слой сезонного промерзания — оттаивания не сливается с многолетнемерзлым грунтом, несущую способность свай в пределах немерзлого слоя грунта допускается учитывать по СП 24.13330.2011. При этом должны быть предусмотрены меры по стабилизации верхней поверхности многолетнемерзлого грунта, а расчетные сопротивления таликовых грунтов (кроме крупнообломочных и песков со степенью влажности не превышающей 0,8) вдоль боковой поверхности свай, принимаемые по нормативным таблицам СП 24.13330.2011, следует брать с понижающими коэффициентами: 0,8 — для глинистых грунтов, 0,9 — для песчаных водонасыщенных грунтов; для других грунтов понижающие коэффициенты определяют по опытным данным.

Расчетное давление на мерзлый грунт под подошвой фундамента R и расчетные сопротивления мерзлого грунта или грунтового раствора сдвигу по поверхности смерзания фундамента R_af устанавливаются по данным испытаний грунтов, проводимых в соответствии с ГОСТ 12248, с учетом коэффициента надежности по грунту g_g и расчетных температур грунта основания Т_m, T_z и Т_е, определяемых теплотехническим расчетом.

По результатам испытаний грунтов шариковым штампом или на одноосное сжатие расчетные значения R, кПа, вычисляются по формуле

где c_n — нормативное значение предельно длительного сцепления, кПа, принимаемое равным: c_n = c_egn при испытаниях грунтов шариковым штампом и c_n = 0,5R_cn — при испытаниях на одноосное сжатие, где c_egn
и R_cn
— соответственно предельно длительное эквивалентное сцепление и сопротивление грунта одноосному сжатию;

g_I — расчетное значение удельного веса грунта, кН/м 3 ; d — глубина заложения фундамента, м.

При расчетах несущей способности оснований значения R следует принимать: для свайных фундаментов — при расчетной температуре грунта T_z на глубине z, равной глубине погружения сваи; для столбчатых фундаментов — при расчетной температуре грунта T_m на глубине заложения подошвы фундамента.

Расчетные сопротивления сдвигу R_af,i следует принимать: для свайных фундаментов — при температуре грунта T_z на глубине середины i-го слоя грунта; для столбчатых фундаментов — при температуре грунта T_m на глубине, соответствующей середине нижней ступени фундамента.

При расчетах по формуле (2) значения R_af принимается при средней (эквивалентной) температуре грунта Т_е.

Для буроопускных свай расчетное сопротивление сдвигу необходимо принимать наименьшим из значений сдвига по поверхности смерзания сваи R_af и сдвига по грунту или буровому раствору R_sh; для буронабивных свай — по значению R_sh. При расчете несущей способности комбинированных свай (деревометаллических, сборно-монолитных и др.) значения R_af следует принимать с учетом неодинаковой прочности смерзания с грунтом их различных элементов.

Для свай (кроме бурозабивных), опираемых на песчано-щебеночную подушку высотой не менее трех диаметров скважины, при диаметре скважины не более полутора диаметров сваи, расчетное значение R допускается принимать для грунта подушки, а значение А — равным площади забоя скважины. При опирании свай на льдистые грунты с льдистостью i ³ 0,2 расчетные значения R следует принимать с понижающим коэффициентом n_i = 1 — i_i.

Для кратковременных нагрузок с временем действия t, равным или меньшим продолжительности перерывов между ними, расчетные значения Rи R_af допускается принимать с повышающим коэффициентом n_t (кроме опор мостов) в соответствии с данными табл.1.

Таблица 1

Время действия нагрузки t, ч	0,1	0,25	0,5	1	2	8	24
Коэффициент n_t	1,7	1,5	1,35	1,25	1,2	1,1	1,05

Коэффициент условий работы основания g_c принимается по табл. 2 в зависимости от вида и способов устройства фундаментов (кроме опор мостов).

Таблица 2

Виды фундаментов и способы их устройства	Коэффициент g_с
Столбчатые и другие виды фундаментов на естественном основании	1,0
То же на подсыпках	0,9
Буроопускные сваи с применением грунтовых растворов, превышающих по прочности смерзания вмещающие грунты	1,1
То же при равномерной прочности грунтовых растворов и вмещающего грунта	1,0
Опускные и буронабивные сваи	1,0
Бурообсадные, забивные и бурозабивные сваи при диаметре лидерных скважин менее 0,8 диаметра свай	1,0
Бурозабивные при большем диаметре лидерных скважин	0,9

Значен p style=»text-align: center;»/emi/tdия коэффициента g_с, приведенные в табл. 2, допускается увеличивать пропорционально отношению полной нагрузки на фундамент к сумме постоянных и длительных временных нагрузок, но не более чем в 1,2 раза, если расчетные значения деформаций основания при этом не будут превышать предельно допустимых значений.

Передача на фундаменты проектных нагрузок допускается, как правило, при температуре грунтов в основании сооружения не выше установленных на эксплуатационный период расчетных значений. В необходимых случаях следует/tr tr предусматривать мероприятия по предварительному (до загружения фундаментов) охлаждению пластичномерзлых грунтов до установленных расчетом значений температуры.

При соответствующем обосновании расчетом основания по деформациям допускается загружать фундаменты при температурах грунта выше расчетных, но не выше значений: Т = Т_bf — 0,5 °С — для песчаных и крупнообломочных грунтов и Т = Т_bf — 1 °С — для глинистых, где T_bf — температура начала замерзания грунта. Несущая способность основания F_u в этом случае должна определяться при расчетных температурах грунта, устанавливаемых без учета теплового влияния сооружения по формуле (8), принимая коэффициент g_t по расчету.

Расчетные температуры грунтов T_m, T_z и Т_е определяются расчетом теплового взаимодействия сооружения с многолетнемерзлыми грунтами основания в периодически установившемся тепловом режиме с учетом переменных в годовом периоде условий теплообмена на поверхности, формы и размеров сооружения, глубины заложения и расположения фундаментов в плане, а также теплового режима сооружения и принятых способов и средств сохранения мерзлого состояния грунтов основания.

При расчетах многолетнемерзлых оснований по несущей способности и деформациям расчетные температуры грунтов T_m, T_z и Т_е следует принимать равными:

Т_m — максимальной в годовом периоде температуре грунта в установившемся эксплуатационном режиме на глубине заложения фундамента z_d, отсчитываемой от верхней поверхности многолетнемерзлого грунта;

Т_е — максимальной в годовом периоде средней по глубине заложения фундамента z_d температуре многолетнемерзлого грунта в установившемся эксплуатационном режиме (эквивалентная температура грунта);

T_z — температура многолетнемерзлого грунта на данной глубине z от его верхней поверхности, принимаемой на момент установления температуры Т_е.

Для оснований свайных, столбчатых и других видов фундаментов сооружений с холодным (вентилируемым) подпольем, опор трубопроводов, линий электропередач, антенно-мачтовых сооружений, кроме оснований опор мостов, расчетные температуры грунтов T_m, T_z и Т_е допускается определять по формулам:

для оснований сооружений с холодным подпольем

под серединой сооружения
, (4)

под краем сооружения

под углами сооружения

для оснований опор линий электропередач, антенно-мачтовых сооружений и трубопроводов

где — расчетная среднегодовая температура на верхней поверхности многолетнемерзлого грунта в основании сооружения, °С, определяемая согласно обязательному приложению Д;

T_bf — температура начала замерзания грунта, °С; Т_о — расчетная среднегодовая температура грунта, °С;

a_m, a_z и a_e — коэффициенты сезонного изменения температуры грунтов основания, принимаемых по табл. 3 в зависимости от значения параметра , с 0,5 (ч 0,5 ), где z — глубина от поверхности многолетнемерзлого грунта, м;

c_f — объемная теплоемкость, Дж/ (м 3 ×°С), и l_f — теплопроводность мерзлого грунта, Вт/(м 3 ×°С);

k₁, k₂ и k₃ — коэффициенты теплового влияния сооружения, принимаемые по табл. 7.4 в зависимости от отношений z/В и L/В, L и В — соответственно длина и ширина сооружения, м;

k_ts — коэффициент теплового влияния изменения поверхностных условий при возведении фундаментов линейных сооружений, принимаемый по табл. 5 в зависимости от вида и глубины заложения фундаментов z, м.

Фундаментомназывается заглубленная в грунт конструкция, передающая воздействия и нагрузки от здания на основание.

Основные принципы проектирования фундаментов:

· Основания и фундаменты рассчитываются по предельным состояниям I и II группы предельных состояний.

· При расчете сооружений учитывается совместная работа оснований, фундаментов и надземных конструкций.

Вариантное проектирование подразумевает комплексный учет факторов при выборе типа фундаментов:

· инженерно-геологических условий площадки строительства;

· конструктивных особенностей здания и чувствительности конструкций здания к неравномерным осадкам;

· особенности технологических процессов (для промышленных зданий) и их влияния свойства грунтов основания;

· способа производства работ при возведении фундаментов и подземной части сооружения.

Исходные данные к проектированию

· Конструктивная схема здания, режим эксплуатации и особенности технологических процессов.

· Геологические и геморфологические особенности района. Топографические данные участка. Инженерно-геологические и гидрогеологические условия строительной площадки.

· Данные о оснащенности местных строительных организаций специальным оборудованием и механизмами.

Конструктивная схема здания включает:

· перечень основных несущих конструкций;

· глубину заложения фундаментов;

· степень статической неопределимости и гибкость надземных конструкций;

· величины и характер действующих нагрузок;

Особенности технологических процессов:

· наличие вибрационных и динамических воздействий;

· наличие агрессивных сред;

· наличие технологических процессов, связанных с развитой системой водоснабжения и водоотведения;

Предельные состояния при проектировании оснований и фундаментов. Условия выполнения I и II группы предельных состояний.

Основания и фундаменты, как и другие строительные конструкции, рассчитываются по двум группам предельных состояний (ПС):

I группа – по несущей способности и устойчивости основания;

II группа – по деформациям.

При расчете по I группе – производится определение состояния, при котором может произойти потеря устойчивости основания, обрушение откосов, устойчивости подпорных стен и т.п.

При расчете по II группе ограничиваются величины абсолютных осадок, неравномерных осадок, крена, горизонтальных смещений и т.п.

По I группе ПС расчеты необходимо выполнять в обязательном порядке лишь в следующих случаях:

· на основание передаются значительные горизонтальные нагрузки (подпорные стены, фундаменты распорных конструкций и т.п.);

· сооружение расположено на откосе или вблизи откоса;

· основание сложено слабыми водонасыщенными, пылеватоглинистыми грунтами со следующими физико-механическими характеристиками:

Условие I группы ПС можно записать в виде:

где N_I – расчетная нагрузка на уровне подошвы фундамента;

N_u – предельная нагрузка на основание, определяемая для фундаментов как предельная критическая нагрузка P III _cr. С учетом соответствующих коэффициентов надежности, определяемых в зависимости от типа фундамента, грунтовых условий и т.п.

Основным условием соблюдения требований II группы предельных состояний является:

Где - максимально допустимое значение неравномерных деформаций

относительная неравномерная осадка фундамента

Учет совместной работы оснований, фундаментов и надземных конструкций. Методы учета жесткости надземных конструкций. Основные типы сооружений по жесткости.

Классификация свай и свайных фундаментов. Конструктивные особенности и

Область применения различных свай.

Сваи в зависимости от

различных признаков сваи классифицируются следующим образом:

- по способу устройства - изготавливаемые заранее (например, деревянные, железобетонные, винтовые) и устраиваемые на месте (например, бетонные набивные);

- по способу погружения в грунт - забивные, погружаемые вибрацией, вдавливанием и вибровдавливанием, погружаемые с подмывом водой или с использованием лидерного бурения, винтовые и набивные;

- в зависимости от материала - деревянные, железобетонные, бетонные, стальные и комбинированные;

- по направлению погружения - вертикальные и наклонные

- по характеру действующего усилия - сжатые и растянутые, а также работающие на изгиб;

- по форме поперечного сечения - круглые, квадратные, прямоугольные, треугольные, многогранные (сплошные и полые), трубчатые, крестового сечения и др;

- в зависимости от профиля в продольном сечении - цилиндрические или призматические, конические или пирамидальные,

Различают следующие виды свайных фундаментов: Одиночные сваи, свайные кусты, ленточные свайные фундаменты, сплошные свайные поля. Одиночные сваи применяют под отдельно стоящие опоры. Одиночные сваи широко применяют при строительстве легких сельскохозяйственных сооружений. Свайный куст это фундамент, состоящий из группы свай. Свайные кусты устраивают под колонны сооружений, передающие значительные вертикальные нагрузки. Если сваи в фундаменте расположены в один или несколько рядов, то такой фундамент называют ленточным свайным фундаментом. Ленточные свайные фундаменты устраивают под стены зданий или протяженные конструкции. В случае, когда фундамент состоит из свай, расположенных в определенном порядке под всем сооружением, его называют сплошным свайным полем. Такие фундаменты устраивают под тяжелые сооружения башенного типа.

Типы ростверков:низкий (располагают ниже поверхности грунта, ниже сезонного промерзания), повышенный (не заглубляется в грунт, а располагается практически на дневной поверхности.), высокий (располагают выше поверхности грунта).

По способу передачи нагрузки сваи классифицируются:( сваи стойки (передают нагрузку на практически несжимаемый грунт висячие сваи () (нагрузка на окружающий грунт передается как за счет сопротивления грунта под нижним концом, так и за счет сил трения по боковой поверхности).

Забивные при любых сжимаемых грунтах которые подлежат прорезке сваями.. Буронабивные сваи применимы при сложных условиях, при необходимости большой прорезки неоднородных грунтов. Применяются при реконструкции, реставрации и условиях плотной застройки..

Сваи изготавливаемые в грунте. Методы бурения скважин, методы крепления стенок скважин. Примеры бетонирования стволов свай в скважинах.

Сваи, изготовляемые в грунте (набивные сваи) Набивные сваи изготавливают из бетона, железобетона или цементно – песчаного раствора По способу изготовления такие сваи делят на три основных типа:

сваи без оболочки (применяют как в сухих и маловлажных так и в водонасыщенных глинистых грунтах. в грунте пробуривается скважина Затем в готовую скважину устанавливают арматурный каркас. Далее скважина бетонируется с помощью вертикально перемещающейся трубы, которая применяют как в сухих и маловлажных так и в водонасыщенных глинистых грунтах.

сваи с извлекаемой и неизвлекаемой оболочкой (проходку скважины производят под защитой глинистого раствора, который препятствует обрушению ее стенок Далее при бетонировании бетонная смесь вытесняет глинистый раствор.)

Буронабивные сваи подразделяются
По способу образования скважины:

· Способы буро-вращательного метода образования скважин:

· - роторное бурение с промывкой: ᴓ 0,1-0,5 м в грунтах осадочного происхождения, производится долотами (шарошками) с подачей в забой бурового раствора.

По способу крепления стенок скважины :

· без крепления стенок скважины;

· под защитой глинистого раствора или воды;

· с обсадкой скважины неизвлекаемыми трубами;

· под защитой извлекаемых обсадных труб;

· с обсадкой скважины трубами в пределах неустойчивой части грунта с последующим их извлечением.

По способу упрочнения грунта в уровне пяты

· без упрочнения грунта;

· с уплотнением грунта механическим способом (вытрамбовкой, выштамповкой, опрессовкой);

· с инъекцией в грунт вяжущих растворов (цементного молока и т.п.).

рушению ее стенок.)

10.Теор. работы свай-стоек и трения. Методы опред-я несущ. способности сваи на вдавливающие, выдергивающие и горизонт-е усилия.Сваи-стойки прорезают всю толщу сжимаемых грунтов и опираются на несжимаемый грунт. При загрузке их силой F они практически не получают вертикального перемещения. Между боковой поверхностью сваи и грунтом не может возникнуть трение. Считают, что сваи-стойки передают давление только через нижний конец и работают как сжатые стержни в упругой среде.

Сваи трения (висячие) окружены со всех сторон сжимаемыми грунтами. Под вдавливающей нагрузкой такие сваи перемещаются вниз (получают осадку) и по их боковой поверхности развивается суммарная сила трения F_S. Под нижним концом сваи возникает сопротивление F_p. Сопротивление основания перемещению сваи трения под нагрузкой называют несущей способностью сваи:

Несущую способность F_d кН (тc), свай по результатам их испытаний вдавливающей, выдергивающей и горизонтальной статическими нагрузками и по результатам их динамических испытаний следует определять по формуле

16 где g_c,— коэффициент условий работы; в случае вдавливающих или горизонтальных нагрузок g_c= 1;

F_u,p — нормативное значение предельного сопротивления сваи, кН (тc),

g_g,— коэффициент надежности по грунту,

Шпунтовые конструкции.

Используются для улучшения условий работы грунтов как ограждающие элементы в основания сооружений.Шпунтовое ограждение является наиболее надежным, но и самым дорогим из существующих способов. Применяют шпунт при разработке выемок в водонасыщенных грунтах вблизи существующих зданий. Шпунт, металлический или деревянный, забивают в грунт на глубину, превышающую глубину будущего котлована на 2. 3 м ,погружая через толщу слабых грунтов в относительно плотный грунт. И на песчаной подсыпке (дренирующий слой) в сопряжении со шпунтовым ограждением устраивается сооружение., .Это исключает возможность выпирания грунта в сторону из-под фундамента, т.е. увеличивает его несущую способность, за счет того, что грунт приводит к уменьшению осадок.

Армирование грунта.

Метод армирования грунта заключается в введении в него специальных, армирующих элементов, уменьшающих его сжимаемость и увеличивающих его прочность. Армирование производится в виде лент или сплошных матов, выполненных из геотекстиля. Реже используется металлическая арматура Армирующие элементы должны обладать достаточной прочностью и обеспечивать необходимое зацепление с грунтом, для чего их поверхность делается шероховатой.

Боковые пригрузки.

Устройством пригрузок основания и низовой части откосов можно повысить устойчивость откосов, а также основание грунта под ее подошвой. Пригрузки выполняются из крупнообломочных или песчаных грунтов.

Оболочки.

К специальным фундаментам глубокого заложения обычно относят:

• глубокие опоры отличаются от буровых или набивных свай только большими размерами (диаметр до 2,5м, глубина до 60м). Чаще всего они делаются с уширенным нижним концом, иногда с несколькими уширениями.
• «стены в грунте»; обычно понимается не только как конструкция глубокого фундамента, но и как определенная технология устройства подземных помещений. По контуру будущего сооружения откапывается глубокая узкая траншея (обычно шириной 0,6м, глубиной 20…30м, иногда до 50м), в нее устанавливается арматура, и производится заполнение бетонной смесью Стены в грунте могут использоваться не только как фундаменты и ограждения подземных помещений, но и как противофильтрационные завесы.
• опускные колодцы. это большое железобетонное изделие, диаметром более 3 м и глубиной более 10 м в плане кольцеобразное или прямоугольное (коробчатое), которое погружается в грунт под действием собственного веса при удалении грунта из его внутренней зоны. с использованием, в сл Технология опускания колодца:

· Диаметром 3м при помощи экскаватора грейферного типа.

Конструктивные методы преодоления сил трения:

· Устройство выступа в ножевой части колодца;

· Заполнение полости между колодцем и грунтом глинистым раствором;

· Увеличение веса колодца (массивные стены)

· Принудительное задавливание или при помощи вибрации.

Способы разработки грунта:

· Механический (экскаваторы, грейферы)

учае необходимости, подмыва и вибраторов или задавливающих устройств.

сваи-оболочкипредставляют собой полые стержни значительного диаметра. Такие конструкции нашли применение в строительстве крупных сооружений, например, для закладки многоэтажных домов.

Основная масса свай-оболочек изготавливается из бетона и армируется арматурным каркасом.металлические сваи-оболочкиявляются, по своей сути, трубами различного сечения. ↑ Для погружения свай-оболочек в грунт используется специальная вибрационная техника.

Кессоны - разновидность опускного колодца, погружение которого производится ниже уровня грунтовых вод.

При монтаже колодца его элементы рассчитываются:

· На нагрузку со стороны грунта (активное давление на стенки колодца)

· На реактивное грунта в ножевой части;

На действие собственного веса при возможном зависании колодца.

18.Траншейные стены, возводим. метод "стена в грунте". Конструктив. особенности, область применен., технология устр-ва.

Щелевые фундаменты (шлицевые) и стены в грунте

· Конструкция, устраиваемая из армированного бетона в разработанных траншеях любой конфигурации глубиной до 6 м (до 100м) призматические конструкции, шириной от 100 до 1000 мм, в т.ч. взаимно пересекающихся, концентрических и т.д.

Применение: Опоры для сооружений с большими комбинированными нагрузками, противофильтрационные завесы, стены подземных сооружений и т.д.

· Без применения глинистого раствора – в устойчивых неводонасыщенных грунтах глубиной до 6м

· С применением глинистого раствора – в водонасыщенных, неустойчивых грунтах глубиной до 100м

Этапы струйной цементации

Суть метода – в подаче в готовую скважину цемента под большим давлением – в результате чего происходит укрепление стенок скважины благодаря образованию грунтобетона. Последний выполняет функцию связующего элемента, улучшающего – пусть и локально – свойства исходного грунта.

Область использования струйной цементации грунтов довольно широкая. Технология позволяет эффективно – то есть быстро и с минимальными затратами – построить такой объект как стена в грунте, отремонтировать и восстановить заглубленный фундамент, устроить свайный бетонный фундамент даже на слабых грунтах или участках, где грунт неоднороде

Основы проектирования фундаментов. Исходные данные к проектированию. Примеры возникновения ситуаций чрезмерных деформаций оснований и фундаментов.

Основные принципы проектирования фундаментов:

· Основания и фундаменты рассчитываются по предельным состояниям I и II группы предельных состояний.

· При расчете сооружений учитывается совместная работа оснований, фундаментов и надземных конструкций.

Вариантное проектирование подразумевает комплексный учет факторов при выборе типа фундаментов:

· инженерно-геологических условий площадки строительства;

· конструктивных особенностей здания и чувствительности конструкций здания к неравномерным осадкам;

· особенности технологических процессов (для промышленных зданий) и их влияния свойства грунтов основания;

· способа производства работ при возведении фундаментов и подземной части сооружения.

Исходные данные к проектированию

· Конструктивная схема здания, режим эксплуатации и особенности технологических процессов.

· Данные о оснащенности местных строительных организаций специальным оборудованием и механизмами.

Конструктивная схема здания включает:

· перечень основных несущих конструкций;

· глубину заложения фундаментов;

· степень статической неопределимости и гибкость надземных конструкций;

· величины и характер действующих нагрузок;

Особенности технологических процессов:

· наличие вибрационных и динамических воздействий;

· наличие агрессивных сред;

· наличие технологических процессов, связанных с развитой системой водоснабжения и водоотведения;

I группа – по несущей способности и устойчивости основания;

II группа – по деформациям.

По I группе ПС расчеты необходимо выполнять в обязательном порядке лишь в следующих случаях:

· сооружение расположено на откосе или вблизи откоса;

Условие I группы ПС можно записать в виде:

где N_I – расчетная нагрузка на уровне подошвы фундамента;

Основным условием соблюдения требований II группы предельных состояний является:

Методы инструментального исследования оснований и фундаментов. В зависимости от цели обследования и предполагаемого вида ремонта выполняют следующие работы:

бурение скважин (выработок) с отбором образцов грунта и определением уровня грунтовых вод

зондирование грунтов, испытание грунтов штампами или прессиометрами, исследование грунтов геофизическими методами

лабораторные исследования грунтов и анализ воды

исследования свойств материалов фундаментов (разрушающими и неразрушающими методами)

Глубина шурфовне должна превышать глубины заложения фундаментов более чем на 0,5 м.

Шурфы закладываются с одной или двух сторонобреза фундамента: односторонние шурфы выполняются у самонесущих и внутренних стен; двусторонние шурфы – у несущих и наружных стен.

Ширину подошвы фундамента и глубину его заложения определяют по натурным обмерам.

Отметка заложения фундамента определяется нивелированием.

Разведочные выработки (скважины) выполняются для иссл-ния св-в грунтов ниже подошвы фундаментов.

Скважину рекомендуется бурить со дна шурфа.

Контроль за деформациями: Геотехнический мониторингвключает систему наблюдений за подземными и надземными конструкциями (контроль деформаций). Для проведения измерений устанавливают: 1. реперы - исходные геодезические знаки высотной основы; 2. марки - контрольные геодезические знаки, размещаемые на зданиях и сооружениях, для которых определяются вертикальные перемещения.

17. Оценка физического износа зданий. Под физическим износом конструктивного элемента или здания понимается утрата первоначальных технических свойств под воздействием различных факторов.

Ф=((тек. год - год постройки)/нормативный срок службы)*75%

Оценка состояния здания в зависимости от общего физического износа

Состояние здания	Физический износ, %
Хорошее	0-10
Вполне удовлетворительное	11-20
Удовлетворительное	21-30
Не вполне удовлетворительное	31-40
Неудовлетворительное	41-60
Ветхое	61-75
Непригодное (аварийное)	75 и выше

18. Сравнительная оценка объемно-планировочного решения.

Оценка проектных решений производится методом сравнительного анализа с помощью системы объемно-планировочных коэффициентов характеризующих соотношение площадей и объемов.

1) К1- плоскостной планировочный коэффициент, характеризует рациональность использования площади. Оптимальное значение 0,5-0,7К1=Sжил/Sобщ;

К2 – объемный коэффициент, характеризует использование объема. Оптимальное значение 3,5-5К2=Vзд/ Sобщ;

3) К4 -Периметральный коэффициент. Оптимальное значение 0,24-0,4 для домов городского типа и 0,35-0,5 для домов сельского типаК4=Рнар./Sзастр;

4) К5 – конструктивный коэффициент, характеризует насыщение плана здания вертикальными конструкциями. Оптимальное значение для КПД 0,1-0,15 и 0,15-0,2 для кирпичных домов К5=Sсеч.в.к./Sзастр;

5) К6 – характеризует отношение площади неквартирных коммуникаций к площади застройки. К6= Sл.уз./Sзастр;

19. Показатели качества зданий. Долговечность – продолжительность периода нормального функционирования зданий и элементов по истечению которого утрачиваются основные свойства и наступает предельное состояние после которого дальнейшая эксплуатация не возможна.

Ремонто-пригодность приспособленность элементов здания к предупреждению, обнаружению и устранению не исправностей при эксплуатации и ремонте.

Работоспособность – это состояние здания при котором его элементы нормально функционируют в заданном режиме. Работоспособность зависит от: 1) Прочности; 2) Жесткости; 3) Влажности; 4) Внешнего вида; 5) Удобства эксплуатации.

Надежность – св-во сохранять работосп-ть в течении всего срока службы здания или его элементов.

Внезапный отказ возникает в результате случайного фактора.

Постепенный отказ возникает в результате естественного старения.

Комфортность – это набор частных проблем связанных с проживанием и работой в здании. Критерии: 1) Гигиена; 2) Удобства; 3) Безопасность.

Гигиенические требования – обеспечение благоприятного микроклимата: 1) Тепло-влажностный режим; 2) Чистота воздуха; 3) Зрительный комфорт; 4) Звуковой комфорт.

Удобства оцениваются по следующим факторам: 1) Предназначена для деятельности человека; 2) Установившиеся привычки; 3) Антропометрические характеристики; 4) Национальные обычаи.

Безопасность обеспечивается обеспечением нормативно-технических требований к пожаро- и взрывоопасности, конструктивные и объемно-планировочные решения.

Оценка качества зданий – является физический и моральный износ.

Оценка морального износа.

Моральный износ – обесценивание здания за счет морального старения.

Различают две формы морального износа:

1 -я форма - уменьшение стоимости строительных работ по мере снижения их себестоимости (вследствие изменения масштабов строительного производства, роста производительности труда и пр.);

2-я форма - обесценение здания в результате несоответствия его параметров изменившимся требованиям общества.

Краткая характеристика жилого здания	Износ, %
Планировка во всех секциях удобная для посемейного заселения, дом оснащен всеми видами благоустройства по нормам (возможно отсутствие горячего водоснабжения, мусоропровода, телефонной связи), перекрытия и перегородки негорючие.	0-15
То же, перекрытия и перегородки деревянные (отсутствуют горячее водоснабжение, мусоропроводы, телефонная связь и лифт при отметке пола входа в квартиры верхнего этажа над уровнем тротуара или отметки 14 м. и более).	16-25
Планировка в основном регулярная, но неудобная для по семейного заселения, средняя жилая площадь квартир до 65 м², отсутствуют некоторые виды благоустройства (горячее водоснабжение, мусоропроводы, телефонная связь, лифты, возможно местами отсутствие ванных комнат), перекрытия и перегородки частично или полностью деревянные.	26-35
Планировка нерегулярная, не всегда совпадающая по вертикали и непригодная для посемейного заселения, средняя площадь квартир до 85 м², местами темные или проходные кухни, отсутствуют вышеперечисленные виды благоустройства, а также ванные комнаты, перекрытия и перегородки деревянные.	36-45
Планировка хаотичная, не совпадающая по вертикали, по семейное заселение невозможно, многокомнатные коммунальные квартиры, местами санузлы над жилыми комнатами и кухнями, отсутствуют все виды благоустройства, перекрытия и перегородки деревянные.	45 и более

21. Требования безопасности. 12.1 Перед обследованием конструкций намечается план безопасного ведения работ как с временным прекращением эксплуатации, так и без прекращения эксплуатации здания или отдельных его участков. План должен предусматривать мероприятия, исключающие возможность обрушения конструкций, поражения людей газом, током, паром, огнем, наезда транспорта и т.п.

12.2 Для обеспечения непосредственного доступа к конструкциям могут быть использованы имеющиеся в здании средства: мостовые и подвесные краны, переходные площадки и галереи, технологическое оборудование и т.п. При отсутствии таковых устраивают подмости, леса и площадки, настилы, люльки, приставные лестницы, стремянки.

12.3 При обследовании конструкций работники, проводящие обследование здания, обязаны соблюдать требования СНиП 12-03-2001 и СНиП 12-04-2002 по технике безопасности и безопасности труда в строительстве.

12.4 Лица, проводящие натурное обследование здания, должны в соответствии с ГОСТ 12.0.004 пройти вводный (общий) инструктаж в отделе охраны труда предприятия, а также инструктаж непосредственно на объекте, где будет проводиться обследование конструкций, проводимый уполномоченным лицом. Проведение инструктажа фиксируется в специальном журнале с росписью лица, проводившего инструктаж, и работника, прошедшего инструктаж.

12.5 Лица, проводящие обследование здания, должны использовать необходимые защитные приспособления и спецодежду:

защитные каски по ГОСТ 12.4.087;

предохранительные пояса по ТУ 36-2103 с указанием места закрепления карабина и страховочных канатов по ГОСТ 12.4.107 (при необходимости);

спецодежду, которая не должна иметь болтающихся и свисающих частей во избежание зацепления с движущимися частями механизмов и токопроводящими элементами;

аппараты и приспособления для защиты глаз и дыхательных путей, применяющиеся на данном предприятии в соответствии с имеющимися вредными факторами: маски, очки, респираторы, противогазы, кислородные изолирующие приборы, вентилируемые скафандры и т.д.

12.6 Все работы по обследованию здания, обмерам и испытаниям конструкций на высоте более трех метров, как правило, проводятся с подмостей. Выполнение обследования здания без подмостей допускается только при невозможности их устройства, с обязательным применением предохранительных приспособлений (натянутые стальные канаты, страховочные сетки и т.д.) и монтажных поясов.

12.7 Ежедневно перед началом обследования здания необходимо провести проверку состояния лесов, подмостей, ограждений, люлек, лестниц; в случае их неисправности должны быть приняты необходимые меры по ремонту.

Читайте также: