Массив грунта расположенный под фундаментом и воспринимающий нагрузку от здания называется

Обновлено: 16.05.2024

Массив грунта , залегающий под фундаментом, способный надежно воспринимать давление от здания, называют естественным основанием. Грунты, образующие основание, подразделяют на глинистые, песчаные, крупнообломочные и скальные. Прочность сцепления между частицами этих грунтов значительно меньше прочности самих частиц. [1]

Массив грунта , расположенный под фундаментами здания или сооружения и воспринимающий нагрузки от них, называется естественным основанием. [3]

Разбиваем массив грунта в пределах заданной поверхности на ряд вертикальных полос. [5]

Разбиваем массив грунта в пределах заданной поверхности скольжения на ряд вертикальных полос, учитывая положение подпорной стенки, расположение границ слоев грунта и кривизну дуги скольжения, так как при расчете площади полос она спрямляется. [6]

Основанием называется массив грунта , расположенный под фундаментом и воспринимающий нагрузку от здания. Основания бывают двух видов: естественные и искусственные. [7]

Для всего массива грунта сооружение или отдельные фундаменты являются местной нагрузкой. [8]

Нарушение устойчивости массивов грунта обусловливается увеличением внешних воздействий ( увеличение массы грунта вследствие насыщения водой во время продолжительных дождей и наводнения, появление фильтрационных сил и др.) и уменьшением сопротивления грунта сдвигу. Расчет устойчивости откосов приводится в литературе по механике грунтов. [9]

При термоупрочнении массива грунта в скважине создают избыточное давление. Под действием этого давления и повышения температуры свободная влага перемещается к периферийной зоне массива и при температуре 100 С или несколько большей начинает выходить на поверхность земли в виде пара. В интервале температур 100 - 130 С начинает удаляться химически связанная вода, а при нагреве до 200 С испаряется почти вся свободная и рыхлосвязанная вода. При температуре около 200 С выгорают органические, гумусовые, включения. [10]

Производится сушка массива грунта СВЧ-полем от излучателя через стенку скважины при минимальной мощности с перемещением волновода вдоль оси скважины и удалением испаряющейся влаги. После сушки волновод опускается в исходное положение ( забой скважины) и выполняется термообработка массива грунта при максимальной мощности СВЧ-излучения с доведением температуры нагрева до 1000 С и перемещением волновода вдоль оси скважины снизу вверх. После завершения термического укрепления производится извлечение волновода с излучателем из скважины, и мобильная СВЧ-установка перемещается на следующую стоянку. Затем скважина при соответствующем обосновании и назначении заполняется инертным материалом ( песком, гравием, i бнем, местным грунтом) или жесткой бетонной смесью с пос иным уплотнением. [11]

Основание представляет собой массив грунта , воспринимающий суммарную нагрузку от сооружения и внешних нагрузок, действующих на него. [12]

ЕСТЕСТВЕННОЕ ОСНОВАНИЕ - массив грунта в условиях природного залегания, используемый в качестве основания сооружения. [13]

Для исключения подрезки вышележащего массива грунта и повышения его устойчивости необходимо строго соблюдать вертикальность выработки. [14]

2. Какие конструкции определяют конструктивную схему здания?

3. Основные преимущества конструктивной схемы с продольными несущими стенами.

4. Какие основные типы каркасов здания?

5. Какие виды стен по характеру работы применяют в каркасных зданиях?

Основанием называется массив грунта, расположенный под фундаментом и воспринимающий нагрузку от здания. Основания бывают двух видов: естественные и искусственные.

Естественным основанием называют грунт, залегающий под фундаментом и способный в своем природном состоянии выдержать нагрузку от возведенного здания.

Искусственным основанием называют искусственно уплотненный или упрочненный грунт, который в природном состоянии не обладает достаточной несущей способностью по глубине заложения фундамента.

Действующие нагрузки деформируют основания, вызывая осадку здания.

В соответствии с изложенным грунты, составляющие основание, должны отвечать следующим требованиям: обладать достаточной несущей способностью, а также малой и равномерной сжимаемостью (большие и неравномерные осадки здания могут привести к его повреждению и даже разрушению); не быть пучинистыми, т.е. иметь свойство увеличения объема при замерзании влаги в порах грунта (в соответствии с этим требованием выбирают глубину заложения фундамента, которая должна быть согласована с глубиной промерзания грунта в районе строительства), не размываться и не растворяться грунтовыми водами, что также приводит к снижению прочности основания и появлению непредусмотренных осадок здания; не допускать просадок и оползней.

Просадки могут произойти при недостаточной мощности слоя грунта, принятого за основание, если под ним располагается грунт, имеющий меньшую прочность (более слабый грунт). Оползни грунта могут произойти при наклонном расположении пластов грунта, ограниченных крутым рельефом местности.

Главное внимание при проектировании уделяется вопросу обеспечения равномерности осадок. При этом необходимо прежде всего учитывать, что нагрузка от здания может вызвать разрушение основания при его недостаточной несущей способности. С другой стороны, основание может и не разрушиться, но осадка здания окажется столь неравномерной, что в стенах здания появятся трещины, а в конструкциях возникнут усилия, способные привести к аварийному состоянию всего здания или его части.

Грунтовые воды оказывают значительное влияние на структуру, физическое состояние и механические свойства грунтов, снижая несущую способность основания.

Если в грунте содержатся легко растворимые в воде вещества (например, гипс), возможно его выщелачивание, что влечет за собой увеличение пористости основания и снижение его несущей способности. Для этого в необходимых случаях снижают уровень грунтовых вод. В случаях, когда скорость движения грунтовых вод такая, что возможно вымывание частиц мелкозернистых грунтов, необходимо применять меры по защите основания. Для этого устраивают вокруг здания специальное шпунтовое ограждение или дренаж.

Каковы же основные виды грунтов и их свойства? Грунты разнообразны по составу, структуре и характеру залегания. Принята следующая строительная классификация грунтов:

Скальные – залегают в виде сплошного массива (граниты, кварциты, песчаники и т.д.) или трещиноватого слоя. Они водоустойчивы, несжимаемы и при отсутствии трещин и пустот являются наиболее прочными и надежными основаниями. Трещиноватые слои скальных грунтов менее прочны.

Крупнообломочные – несвязные обломки скальных пород с преобладанием обломков размером более 2 мм (свыше 50%). К ним можно отнести гравий, щебень, гальку, дресву. Эти грунты являются хорошим основанием, если под ними расположен плотный слой.

Песчаные – состоят из частиц крупностью от 0,1 до 2 мм. В зависимости от крупности частиц пески разделяют на гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые. Чем крупнее и чище пески, тем большую нагрузку может выдержать слой основания из него. Сжимаемость плотного песка невелика, но скорость уплотнения под нагрузкой значительна, поэтому осадка сооружений на таких основаниях быстро прекращается. Пески не обладают свойством пластичности.

Частицы грунта крупностью от 0,05 до 0,005 мм называют пылеватыми. Если в песке таких частиц от 15 до 50 %, то их относят к категории пылеватых. Когда в грунте пылеватых частиц больше, чем песчаных, грунт называют пылеватым.

Глинистые – связные грунты, состоящие из частиц крупностью менее 0,005 мм, имеющих в основном чешуйчатую форму. В отличие от песков глины имеют тонкие капилляры и большую удельную поверхность соприкосновения между частицами. Так как поры глинистых грунтов в большинстве случаев заполнены водой, то при промерзании глины происходит ее пучение. Несущая способность глинистых оснований зависит от влажности. Сухая глина может выдерживать довольно большую нагрузку. Глинистые грунты делятся на глины (с содержанием глинистых частиц более 30%), суглинки (10-30%) и супеси (3-10%).

Лессовые (макропористые) – глинистые грунты с содержанием большого количества пылеватых частиц и наличием крупных пор (макропор) в виде вертикальных трубочек, видимых невооруженным глазом. Эти грунты в сухом состоянии обладают достаточной прочностью, но при увлажнении способны давать под нагрузкой большие осадки. Они относятся к просадочным грунтам и при возведении на них зданий требуют надлежащей защиты оснований от увлажнения. С органическими примесями (растительный грунт, ил, торф, болотный торф) они неоднородны по своему составу, рыхлы, обладают значительной сжимаемостью. В качестве естественных оснований под здания непригодны.

Насыпные – образовавшиеся искусственно при засыпке оврагов, прудов, мест свалки и т.п. Обладают свойством неравномерной сжимаемости, в большинстве случаев их нельзя использовать в качестве естественных оснований под здания. В практике встречаются также намывные грунты, образовавшиеся в результате очистки рек и озер. Эти грунты называют рефулированными насыпными грунтами. Они являются хорошим основанием для зданий.

Плывуны – образуются мелкими с илистыми и глинистыми примесями, насыщенными водой. Они непригодны как естественные основания. Основания должны обеспечивать пространственную жесткость и устойчивость здания, поэтому нормами предусмотрены допустимые величины осадок здания (80-150 мм в зависимости от вида здания).

Обычно производят тщательные геологические и гидрогеологические исследования грунтов с тем, чтобы определить их физические и механические свойства, а также принять соответствующее решение о конструкциях здания. С этой целью определяют вид и мощность отдельных пластов грунта. В зависимости от этажности здания и местных условий глубина исследования колеблется от 6 до 15 м и более.

Исследование, или разведку грунтов производят путем бурения или шурфования и лабораторными анализами образцов пластов грунта. Если в зоне фундаментов обнаружены грунтовые воды, то необходимо провести их химический анализ, так как эти воды могут быть агрессивными и оказывать разрушающее воздействие на материал фундаментов.

Результаты геологических и гидрологических исследований заносят в специальные журналы, после чего составляют чертежи вертикальных разрезов (колонок) буровых скважин или шурфов и по ним - геологического профиля грунтового массива с указанием полных характеристик пластов грунта и положения грунтовых вод, что дает основание для принятия необходимых решений.

Если грунт на участке строительства не удовлетворяет предъявляемым требованиям, а здание необходимо возводить именно в этом месте, то устраиваются искусственные основания. Такие основания при возведении зданий на слабых грунтах устраивают путем их искусственного упрочнения или заменой слабого грунта более прочным. Упрочнение грунта может быть осуществлено следующими способами:

Уплотнением – пневматическими трамбовками (иногда с втрамбованием щебня или гравия) или трамбовочными плитами массой от 2 до 4 т, который имеют вид усеченного конуса с диаметром основания не менее 1 м (из железобетона, стали или чугуна). Этот способ применяют в случае, если грунты недостаточно плотные, а также при насыпных грунтах. Для уплотнения больших площадей применяют катки массой 10-15 т. Если грунты песчаные или пылеватые, то для их уплотнения применяют также поверхностные вибраторы. Необходимо отметить, что этот метод является более эффективным, так как грунт уплотняется быстрее.

Силикатизацией – для закрепления песков, пылеватых песков (плывунов) и лессовых грунтов. Для этого в песчаный грунт поочередно нагнетают растворы жидкого стекла и хлористого кальция, для закрепления пылеватых песков - раствор жидкого стекла, смешанного с раствором фосфорной кислоты, а для закрепления лессов - только раствор жидкого стекла. В результате нагнетания указанных растворов грунт по истечении определенного времени каменеет и имеет значительно большую несущую способность.

Цементацией – путем нагнетания в грунт по трубам жидкого цементного раствора или цементного молока, которые, затвердевая в порах грунта, придают ему камневидную структуру. Цементация применяется для укрепления гравелистых, крупных и среднезернистых песков.

Обжигом (термическим способом) – путем сжигания горючих продуктов, подаваемых в специально устраиваемые скважины под давлением. Этот способ применяют для укрепления лессовых просадочных грунтов.

Если уплотнить или закрепить грунт затруднительно, слой слабого грунта заменяют более прочным. Замененный слой грунта называют подушкой. При небольшой нагрузке на основание применяют песчаные подушки из крупного или средней крупности песка. Толщина подушки должна быть такой, чтобы давление на нижележащий слабый слой грунта не превышало его нормативного сопротивления.

В природном состоянии имеющие достаточную несущую способность для восприятия нагрузки от здания. Качество естественных оснований зависит от влажности грунта, уровня грунтовых вод и условий промерзания.

Действующие силы при расчете фундамента на основания зданий и сооружений представлена на рис. 1.

Грунты подразделяются на:

Скальные –залегают в виде сильного массива (граниты, кварциты, песчаники и др.), водоустойчивы, несжимаемы. При отсутствии трещин и пустот являются наиболее прочными и надежными основаниями.

Крупнообломочные – несвязанные обломки пород размером > 2 мм (щебень, галька, гравий и др.). Хорошие основания, если подстилаются плотными грунтами и не подвержены размыванию.

Песчаные –из округленных частиц диаметром 0.1 – 2мм. Бывают крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые. Чем крупнее зерна и плотнее песчаный грунт, тем выше несущая способность и меньше осадка.

суглинки – 10 ¸ 30% глинистых частиц

супеси – 3 ¸ 10% глинистых частиц.

1.2. Искусственные основания.

Увеличивают несущую способность путем уплотнения или замены грунта более прочным.

Уплотнение – укаткой, тромбованием, вибрацией и устройством грунтовых свай.

Закрепление грунтов силикатизацией, цементированием и битумизацией – путем нагнетания по трубам в грунт соответствующих эмульсий.

Силикатизация – для песчаных пылеватых грунтов, плывунов.

Цементирование – гравелистые, крупно- и среднезернистые грунты.

Битумизация – сильно трещиноватые скальные и песчаные породы и песчаные грунты.

2. Фундаменты.

2.1. Общие понятия.

Фундамент – это часть здания, расположенная ниже отметки поверхности грунта.

Назначение – передать все нагрузки от здания на грунт основания.

Воздействия:

Боковое давление грунта (2);

Сейсмические нагрузки (3).

Температура грунта (7);

Температура подвала (8);

Влага воздуха подвала (10);

Агрессивные примеси в грунте и воздухе (11);

Биологические факторы (12).

Рис. 2. Воздействие на фундамент.

Прочность, устойчивость на опрокидывание и скольжение в плоскости подошвы фундамента, долговечность, экономичность и индустриальность.

2.2. Классификация.

Дерево – для деревянных зданий, необходимо антисептировать, лучше полностью в грунтовой воде;

Бутобетон, возводят в опалубке, добавляя в бетон 25-35% бута (50-90 кгс/см 2 );

По конструктивной схеме:

Ленточные – устраивают под стены здания или под отдельные опоры. Имеет вид сплошных стен или перекрестных балок, рис. 2а, 4;

Столбчатые (отдельно стоящие) – имеет вид отдельных опор, предусматриваемые под стены или колонны, рис. 2б, 5;

Сплошные – применяются на слабых грунтах при глубоком залегании

материковых пород и больших нагрузках, рис. 2в, 6 .

По методу возведения:

Индустриальные (бетонные, ж/б, сборные) – без ограничения сезона и трудозатраты на строительной площадке;

По величине заглубления:

По характеру работы:

Жесткие – работающие только на сжатие (все фундаменты, кроме ж/б);

Гибкие – воспринимают растягивающие усилия.

Минимальная глубина заложения подошвы фундамента для наружных стен 0,7м, а для внутренних 0,5м в отапливаемых зданиях.

Глубина заложения должна быть не менее расчетной глубины промерзания грунта.

Действующие силы при расчете фундамента на основания зданий и сооружений представлена на рис. 1.

Грунты подразделяются на:

суглинки – 10 ¸ 30% глинистых частиц

супеси – 3 ¸ 10% глинистых частиц.

1.2. Искусственные основания.

Увеличивают несущую способность путем уплотнения или замены грунта более прочным.

Уплотнение – укаткой, тромбованием, вибрацией и устройством грунтовых свай.

Силикатизация – для песчаных пылеватых грунтов, плывунов.

Цементирование – гравелистые, крупно- и среднезернистые грунты.

Битумизация – сильно трещиноватые скальные и песчаные породы и песчаные грунты.

2. Фундаменты.

2.1. Общие понятия.

Фундамент – это часть здания, расположенная ниже отметки поверхности грунта.

Назначение – передать все нагрузки от здания на грунт основания.

Воздействия:

Боковое давление грунта (2);

Сейсмические нагрузки (3).

Температура грунта (7);

Температура подвала (8);

Влага воздуха подвала (10);

Агрессивные примеси в грунте и воздухе (11);

Биологические факторы (12).

Рис. 2. Воздействие на фундамент.

2.2. Классификация.

Дерево – для деревянных зданий, необходимо антисептировать, лучше полностью в грунтовой воде;

Бутобетон, возводят в опалубке, добавляя в бетон 25-35% бута (50-90 кгс/см 2 );

По конструктивной схеме:

Столбчатые (отдельно стоящие) – имеет вид отдельных опор, предусматриваемые под стены или колонны, рис. 2б, 5;

Сплошные – применяются на слабых грунтах при глубоком залегании

материковых пород и больших нагрузках, рис. 2в, 6.

По методу возведения:

Индустриальные (бетонные, ж/б, сборные) – без ограничения сезона и трудозатраты на строительной площадке;

По величине заглубления:

По характеру работы:

Жесткие – работающие только на сжатие (все фундаменты, кроме ж/б);

Гибкие – воспринимают растягивающие усилия.

Глубина заложения должна быть не менее расчетной глубины промерзания грунта.

Основанием называется массив грунта, расположенный под фундаментом и воспринимающий нагрузку от здания. Основания бывают двух видов: естественные и искусственные.

Естественные основания

Естественнымоснованием называют грунт, залегающий под фундаментом и способный в своем природном состоянии выдержать нагрузку от возведенного здания.

Нагрузка, передаваемая фундаментом, вызывает в грунте основания напряженное состояние и деформирует его. На рис. 4.1 показана примерная форма напряженного объема грунта. Как видно из рисунка, глубина и ширина напряженной зоны значительно превосходят ширину фундамента.

За b принята величина напряжения под подошвой фундамента в средней её части.

На глубине более 6 b грунт практически не испытывает напряжений.

Действующие нагрузки деформируют основания, вызывая осадку здания.

В соответствии с изложенным грунты, расположенные в основании должны удовлетворять следующим требованиям:

1) Обладать достаточно несущей способностью и малой равномерной сжимаемостью

2) Не подвергаться пучению, т.е. увеличению объема при замерзании влаги, находящейся в его порах

3) Не размывается и не растворяется грунтовыми водами

4) Не допускать просадок и оползней.

Просадки могут произойти при недостаточной мощности грунта, принятого за основание, если под ним залегает слабый грунт.

Оползни могут произойти при наклонном расположении пластов грунта.

Главное же внимание при проектировании уделяется вопросу обеспечения равномерности осадок. При этом необходимо, прежде всего, учитывать, что нагрузка от здания может вызвать разрушение основания при его недостаточной несущей способности. С другой стороны, основание может и не разрушиться, но осадка здания окажется столь неравномерной, что в стенах здания появятся трещины, а в конструкциях возникнут усилия, могущие привести к аварийному состоянию, всего здания или его части.

Грунтовые воды оказывают значительное влияние на структуру, физическое состояние и механические свойства грунтов, понижая несущую способность основания.

Если же в грунте содержатся легко растворимые в воде вещества (например, гипс), возможно выщелачивание его, что влечет за собой увеличение пористости основания и снижение его несущей способности. Для этого в необходимых случаях понижают уровень грунтовых вод. В случаях, когда скорость движения грунтовых вод такова, что возможно вымывание частиц мелкозернистых грунтов, необходимо применять меры по защите основания. Для этого устраивают вокруг здания специальное шпунтовое ограждение или дренаж.

Виды грунтов и их свойства.

Несущая способность грунта зависит от их физических свойств (гранулометрического состава, плотности, влажности) и характеризуется величиной нормативного давления.

В соответствии с нормами принята следующая классификация грунтов:

1) Скальные - каменные породы (известняки, песчаники, кварциты, граниты), залегающие в виде сплошного массива или трещиноватого слоя.Являются надежными основаниями

2) Крупнообломочные - несвязные грунты содержащие более 50% обломков скальных пород с размерами частиц более 2мм (щебень, галька, дресва, гравий). Являются хорошим основанием

3) Песчаные - сыпучие в сухом состоянии и содержащие менее 50% частиц крупнее 2мм. Разделяется на гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие, пылеватые.

4) Глинистые - связные грунты, содержащие в своем составе минеральные частицы плоской формы (чешуйки) с поперечным размером менее 0,005мм и песок.

Пластичность этих грунтов выше, чем больше содержится глинистых частиц.

Глинистые грунты делятся на:

Глины - с содержанием глинистых частиц более 30%

Суглинки - с содержанием глинистых частиц 10-30%

Супеси - с содержанием глинистых частиц 3-10%

Лессовые (макропористые)- глинистые грунты с содержанием большого количества пылеватых частиц и наличием крупных пор (макропор). Эти грунты в сухом состоянии обладают достаточной прочностью, но при замачивании дают большие просадки под нагрузкой.В качестве естественных оснований под здания непригодны.

В строительной практике встречаются также:

1) Органические - (торфянистые, растительные и илистые являются слабыми, сильно сжимаемыми)

2) Плывуны- мелкие пески с глинистыми примесями Непригодны как естественные основания

3) Насыпныеобразованные при засыпке оврагов, прудов, котловановНепригодны как естественные основания.

Все они не могут служить естественным основанием.

Если в пределах сжимаемой толщи расположены слабые грунты, не имеющие достаточной несущей способности, их необходимо искусственно укреплять либо использовать фундаменты, перерезающие слабый грунт и передающие нагрузки на более прочное основание.

К слабым грунтам относятся:

· пески мелкие и пылеватые;

· суглинки с большим содержанием органических примесей;

· насыпные и намывные грунты.

Работа грунтов под нагрузкой.

Упрочнение слабых грунтов оснований достигается путём их уплотнения или укрепления.

Уплотнение грунтов производят поверхностным трамбованием, послойной укаткой, поверхностным или глубинным вибрированием, устройством грунтовых свай, заменой слабых грунтов основания песчаными или гравийно-щебеночными подушками.

Укрепление грунтов оснований производят физико-химическим способами: цементацией, силикатизацией, битумизацией, путём обжига лёссовых грунтов и т. д. или конструктивными способами: устройство грунтовых подушек, армирование и др.

Под действием нагрузок от здания грунты в основании испытывающей сжимающие напряжения в той или иной степени уплотняясь, вызывают осадку здания.

Величина сжатия грунтов и характер уплотнения зависит от вида грунта и его плотности.

Скальный грунт является практически несжимаемым.

Крупнообломочные и песчаные грунты обладают небольшой и быстро протекающей во времени сжимаемостью, которая заканчиваются с возведением здания.

Глинистые грунты имеют большую сжимаемость, чем песчаные и процесс их уплотнения протекает 2-3 года.

Искусственнымоснованием называют искусственно уплотненный или упрочненный грунт, который в природном состоянии не обладает достаточной несущей способностью по глубине заложения фундамента.

© 2014-2022 — Студопедия.Нет — Информационный студенческий ресурс. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав (0.011)

Читайте также: