Слой грунта на который непосредственно опирается подошва фундамента называется
Обновлено: 27.04.2024
Вопрос об определении несущего слоя грунта, будь то свайный фундамент или фундамент мелкого заложения, является одним из самых важных при выборе типа фундамента и назначении его глубины заложения. Несущим слоем грунта является слой, на который непосредственно опирается подошва фундамента или, в случае свайных фундаментов, до которого доводятся острия свай. Фундаменты следует, по возможности, опирать на надежные (малосжимаемые) грунты. Оценка свойств грунтов производится на основании анализа материалов инженерно-геологических изысканий, которые выполняются специализированными организациями. Грунты по возможности их использования в качестве несущего слоя фундаментов подразделяются на три группы: надежные грунты, слабые грунты и грунты, занимающие промежуточное положение между слабыми и надежными грунтами.
К надежным грунтам относятся: скальные и крупнообломочные грунты, пески плотные и средней плотности, глинистые грунты твердой, полутвердой и тугопластичной консистенции.
Слои грунта, залегающие ниже подошвы фундамента и в стороны от него, называются основанием фундамента. Основание фундамента воспринимает на себя нагрузки, передаваемые фундаментом от надфундаментных конструкций, обеспечивает устойчивость и обуславливает деформации как фундамента, так всего сооружения в целом.
Оценку свойств грунтов производят послойно, сверху вниз, по геологическим разрезам, устанавливая характеристики каждого слоя грунта и определяя его возможность быть использованным в качестве несущего слоя. Слои грунта, имеющие близкие значения характеристик физического состояния и сжимаемости, объединяются в так называемые свиты, которые при выборе несущего слоя грунта и типа фундамента рассматриваются как однородные.
При всем многообразии грунтовых условий с некоторыми допущениями можно выделить три характерные схемы, показанные на рисунке 19.
Схема 1. С поверхности на большую глубину залегают надежные грунты. Толща их может состоять из нескольких слоев. Строительные качества грунтов всех подстилающих слоев не ниже качества грунтов верхнего слоя толщи.
Схема II. С поверхности на некоторую глубину залегают один или несколько пластов слабых грунтов, ниже которых располагается толща надежных грунтов.
Схема III. На некоторой глубине слоистой толщи залегает один или несколько пластов слабых грунтов.
На основании оценки свойств отдельных слоев грунта и грунтового основания в целом делается вывод о возможности использования грунтов в качестве несущего слоя в естественном состоянии, определяется необходимость улучшения строительных свойств грунта, назначаются возможные варианты фундаментов.
Дисперсный грунт – это:
грунт, состоящий из отдельных минеральных частиц (зерен) разного размера, слабосвязанных друг с другом
Явления просадки в основном характерны для:
лёссовых грунтов
Скальный грунт – это:
грунт, состоящий из кристаллитов одного или нескольких минералов, имеющих жесткие структурные связи кристаллизационного типа
Поперечный размер глинистых твердых частиц составляет:
< 0,005 мм
Слой грунта, на который непосредственно опирается подошва фундамента, называется
Несущим
Разновидность скальных грунтов по прочности устанавливается:
по пределу прочности на одноосное растяжение
Общие деформации грунта рассматривает:
теория фильтрационной консолидации
Полускальный грунт – это:
грунт, состоящий из одного или нескольких минералов, имеющих жесткие структурные связи цементационного типа
Виды воды, содержащейся в грунте:
химически связанная, физически связанная, свободная
Структурно-неустойчивые грунты – это:
грунты, способные изменять свои структурные свойства под влиянием внешних воздействий
Для общих расчетов устойчивости оснований, откосов и склонов, определения давление грунта на ограждения используется модель теории:
предельного напряженного состояния грунта
Газовая составляющая грунта может быть представлена:
атмосферным воздухом
Разделение напряжений, возникающих в грунте, на напряжения в скелете грунта и поровое давление характерно для теории:
фильтрационной консолидации
Грунт состоит из:
твердых частиц, воды, газа
Поперечный размер песчаных твердых частиц составляет:
0,05 - 2 мм
Грунт – это:
рыхлые горные породы – несвязные и связные, прочность связей которых во много раз меньше прочности самих частиц
Основание – это:
область грунта, воспринимающая давление от сооружения
Фундамент – это:
подземная часть сооружения, предназначенная для передачи нагрузки от сооружения грунту
Автором первой фундаментальной работы по механике грунтов считается:
Кулон (Франция, 1773)
Насыпной грунт – это:
техногенный грунт, перемещение и укладка которого осуществляются с использованием транспортных средств, взрыва
Текстура грунта может быть:
слоистая, порфировидная, слитная
Структура грунта может быть:
зернистая, сотообразная, хлопьевидная
МОДУЛЬ 2
Какие параметры грунта необходимо знать для определения расчетного сопротивления глинистых грунтов?
показатель текучести и коэффициент пористости
Наиболее пригодны для целей строительства грунты с коэффициентом пористости e:
0,4 - 0,6
Как определяется влажность грунта на границе раскатывания?
по содержанию влаги в грунте, который не выдерживает раскатывания в жгуты тоньше 3мм
Для нахождения среднего значения показателей в математической статистике принято считать достаточным:
шесть результатов определения параметров
Степень влажности грунта определяется по формуле:
Sr = (ρs / ρw)∙(W/e)
Ошибки в результатах определения параметров, связанные с применением плохой аппаратуры, называются:
Систематическими
По какой из формул определяется удельный вес сухого грунта?
γd = γ / (1+W)
Грунт относится к глинам, если:
Ip > 17
Показатель текучести определяется по формуле:
IL = (W – Wp) / Ip
Влажность грунта определяют высушиванием при температуре и времени:
(105±2)оС, 8 часов для глинистых, 4 часа для песчаных
По какой из формул определяется консистенция грунта?
Wn = Wt – Wp
Крупнообломочные и песчаные грунты являются насыщенными водой при степени влажности Sr
Sr > 0,8
Метод квартования используют для:
подготовки проб грунта к исследованию
Что называется объемным весом грунта?
вес единицы объема грунта естественной влажности
Удельный вес грунта – это:
отношение веса твердых частиц грунта к их объему
По числу пластичности устанавливают:
вид глинистого грунта
Песчаные грунты находятся в рыхлом состоянии при плотности сложения D:
0 ≤ D ≤ 1/3
Монолит грунта – это:
уплотненный грунт с созданием монолитной структуры
Физические характеристики грунта делятся на:
основные, производные и классификационные
По показателю текучести устанавливают:
состояние глинистого грунта
Коэффициент пористости определяется по формуле:
= (ρs – ρd) / ρd = ρs / ρd – 1
Оптимальная влажность при уплотнении – это:
влажность, при которой достигается наибольшая плотность скелета грунта
Число пластичности определяется по формуле:
Ip = WL – Wp
МОДУЛЬ 3
Модуль деформации грунта можно определить
в лабораторных условиях по компрессионной кривой
в полевых условиях с помощью штампов
по таблицам СНиП 2.02.01–83*
При изучении водонепроницаемости фильтрацией называют:
движение свободной воды в порах грунта
Что выражает компрессионная кривая?
относительное изменение коэффициента пористости от приложенного давления
Для оценки фильтрационных свойств грунтов используются:
Кф – коэффициент фильтрации, i – гидравлический градиент
Грунт относится к среднесжимаемым при коэффициенте сжимаемости m0
m0 = 0,005 - 0,05
Для учета бокового расширения грунта используется коэффициент:
Пуассона
Лучшими строительными свойствами обладает грунт с характеристиками:
φ = 28° e = 0,45 E = 25 МПа
Закон уплотнения грунта описывается зависимостью:
de = – m0 ∙dp
Деформации грунта вызываются
действующими в грунте напряжениями
Грунтовые воды называются агрессивными, если они:
способны разрушать цементные растворы и бетоны
Грунтовые воды – это:
воды первого от поверхности постоянного водоносного горизонта, залегающие на выдержанном водоупорном горизонте
Для оценки прочностных свойств грунтов используются:
φ – угол внутреннего трения, с – коэффициент сцепления
Основными закономерностями, рассматриваемыми в механических свойствах грунтов, являются:
закон уплотнения, закон сопротивления сдвигу, закон фильтрации
Как определяется сцепление глинистого грунта?
по графику зависимости сдвиговых напряжений от уплотняющей нагрузки
Сдвиг грунта – это:
процесс изменения расположения частиц грунта под действием внешних сил
Для оценки деформативных свойств грунта используются:
m0 – коэффициент сжимаемости; E0 – модуль деформации
МОДУЛЬ 4
Распределение напряжений в грунтовом массиве рассматривается в фазе:
Уплотнения
Фаза сдвигов характеризуется:
уровнем напряжений, не намного превышающих структурную прочность грунта
Дополнительное уплотнение для недоуплотненных и разуплотнение для переуплотненных грунтов называется:
Дилатансией
Напряжения при действии любой распределенной нагрузки определяются по методу:
элементарного суммирования
Грунт находящийся ниже уровня грунтовых вод испытывает:
Все ответы верны
Удельный вес грунта, залегающего ниже уровня грунтовых вод, определяется по формуле:
γsb=(γs – γw)/(1+e)
Расчетная модель линейно-деформируемой среды характеризуется:
модулем деформации при нагрузке и модулем упругости при разгрузке
Фаза упругих деформаций характеризуется:
уровнем напряжений, не превышающих структурной прочности грунта
При использовании решений теории упругости применительно к грунту принимают следующее:
грунт является сплошным линейно-деформированным телом, испытывающим одноразовое загружение
При определенных допущениях решения теории упругости применимы в фазе:
упругих деформаций и выпора
Модуль деформации грунта учитывает:
упругие и остаточные деформации грунта
Бытовыми давлениями называются:
вертикальные напряжения от собственного веса грунта
Решение задачи Буссинеска основано на следующей гипотезе:
нормальные напряжения, лежащие в вертикальной плоскости, на площадках, нормальных к сферической поверхности с центром в точке приложения силы, равны нулю
нормальные напряжения на площадках, касательных к сферической поверхности с центром в точке приложения силы, прямо пропорциональны косинусу угла видимости и обратно пропорциональны квадрату радиуса сферы
нормальные напряжения на площадках, касательных к сферической поверхности с центром в точке приложения силы, являются главными напряжениями
Расчетная модель упругопластической среды характеризуется:
функциональной зависимостью деформаций от напряжений
Напряжения при действии равномерно распределенного давления в произвольной точке массива грунта определяются по методу:
угловых точек
Остаточные деформации грунта можно не учитывать:
при одноразовом загружении
МОДУЛЬ 5
Неравномерные осадки в период эксплуатации могут вызываться:
изменением положения уровня грунтовых вод, динамическими воздействиями
Особенности деформирования различных типов грунтов существенно зависят от:
состояния грунта и интенсивности действующих нагрузок
Деформации набухания вызываются:
проявлением расклинивающего эффекта в результате действия электромолекулярных сил
В зависимости от ширины подошвы фундамента в наибольшие деформации возникают при:
в < 0,5 м
Неравномерные осадки уплотнения могут вызываться:
неоднородным напластованием грунта, неодинаковым загружением фундаментов
При расчете осадок по методу послойного суммирования мощность элементарного слоя составляет (в – ширина подошвы фундамента) не более:
0,4∙в
При расчете осадок методом послойного суммирования степень сжатия грунта учитывается:
модулем деформации грунта
Деформации уплотнения вызываются:
разрушением скелета грунта и отдельных его частиц в точках контактов, взаимным сдвигом частиц, выдавливанием поровой воды
Пластические деформации вызываются:
развитием местных сдвигов в областях предельного напряженного состояния
Дополнительные вертикальные напряжения от нагрузки определяются по методу:
эквивалентного слоя
Напряжения в грунтовом массиве от действия внешней нагрузки называют:
дополнительными напряжениями
Реология грунтов изучает:
еформации ползучести, релаксацию напряжений и длительную прочность материалов
Осадки грунта – это:
деформации, происходящие в результате уплотнения грунта под воздействием внешних нагрузок и в отдельных случаях собственного веса грунта, не сопровождающиеся коренным изменением его структуры
Разрушение грунта в основном происходит:
под действием сдвиговых напряжений
Неравномерные осадки разуплотнения могут вызываться:
действием нагрузок, не превышающих веса извлеченного из котлована грунта
Неравномерные осадки расструктуривания могут вызываться:
метеорологическими воздействиями, действием грунтовых вод
Релаксацией напряжений называется:
уменьшение напряжений (расслабление напряжений) при постоянстве общей деформации
Деформации оседания - это:
деформации земной поверхности, вызываемые разработкой полезных ископаемых, изменением гидрогеологических условий, понижением уровня подземных вод, карстово-суффозионными процессами и т. п.
Процессы затухания осадки грунта во времени описываются теорией:
фильтрационной консолидации
Просадки грунта – это:
деформации, происходящие в результате уплотнения и, как правило, коренного изменения структуры грунта под воздействием как внешних нагрузок и собственного веса грунта, так и дополнительных факторов
МОДУЛЬ 6
Одной из причин потери устойчивости откосов и склонов является:
изменение внутренних сил
увеличение внешней нагрузки
проявление сейсмических сил
Угол внутреннего трения и угол естественного откоса рыхлого песка в сухом состоянии:
практически совпадают
При определении давления грунта на подпорную стенку учет сцепления грунта приводит к:
Уменьшению активного давления грунта
Конструкции, удерживающие от обрушения находящийся за ними грунтовый массив, называются:
Ограждающими
Давление грунта, препятствующее смещению подпорной стенки, называется:
Пассивным
Искусственно созданная поверхность, ограничивающая природный грунтовый массив, выемку или насыпь, называется:
Откосом
Образованная природным путем поверхность, ограничивающая массив грунта естественного сложения, называется:
Склоном
Потеря устойчивости массива грунта и переход его в состояние движения называется:
Оползнем
По характеру работы ограждающие конструкции подразделяются:
на жесткие и гибкие
Подпорные стенки по конструктивному исполнению разделяют на:
массивные и тонкостенные
При смещении подпорной стенки возникает призма:
Обрушения
Одним из направлений повышения устойчивости сооружений, откосов и склонов является:
уменьшение активных воздействий на сооружение
Граница области обрушения грунта называется поверхностью:
Скольжения
Метод кругоцилиндрических поверхностей скольжения применяется для расчета:
устойчивости откосов и склонов
Смещение подпорной стенки возможно в результате действия:
активного давления грунта
Для определения активного и пассивного давления грунта на сооружение обычно применяют модель теории:
предельного равновесия
При смещении подпорной стенки со стороны засыпки образуется призма:
выпирания
Одним из направлений повышения устойчивости сооружений, откосов и склонов является:
увеличение реактивных сил сопротивления грунта сдвигу
Одной из причин потери устойчивости откосов и склонов является:
увеличение внешней нагрузки
Модуль 1 - Общие деформации грунта рассматривает:
теория фильтрационной консолидации - правильный ответ - теория линейного деформирования грунта.
Газовая составляющая грунта может быть представлена:
атмосферным воздухом - правильный ответ - свободным газом в порах и газом, растворенным в воде
Добавлено через 26 минут
модуль 2 -По какой из формул определяется консистенция грунта?
Wn = Wt – Wp - правильный ответ IL=(W-wp)/Wt-Wp)
Монолит грунта – это:
уплотненный грунт с созданием монолитной структуры - парвильный ответ - образец грунта с нарушенным или ненарушенным сложением
Добавлено через 17 часов 37 минут
модуль 4 - Напряжения при действии любой распределенной нагрузки определяются по методу:
элементарного суммирования - правильный ответ - элементарных квадратов
При определенных допущениях решения теории упругости применимы в фазе:
упругих деформаций и выпора - правильный ответ - упругих деформаций и уплотнения
Грунт находящийся ниже уровня грунтовых вод испытывает:
Все ответы верны- правильный ответ - взвешивающее действие воды
МОДУЛЬ 5
Неравномерные осадки в период эксплуатации могут вызываться:
изменением положения уровня грунтовых вод, динамическими воздействиями
- правильный ответ - неоднородным напластованием грунта, неодинаковым загружением фундаментов
Дополнительные вертикальные напряжения от нагрузки определяются по методу:
эквивалентного слоя
- правильный ответ - угловых точек
Основные понятия и определения грунтов
Основные понятия и определения грунтов
Грунты — горные породы, слагающие верхние слои земной поверхности, образовавшиеся в результате выветривания.
Основание — толща грунтов со всеми особенностями их напластования, воспринимающего нагрузку от веса зданий и сооружений. Различают скальные и нескальные основания.
Скальным основанием называют массивные горные породы с жесткими связями между частицами грунта, залегающие в виде сплошного или трещиноватого массива и имеющие значительную прочность при сжатии.
Нескальные, или грунтовые, основания представляют собой толщу несвязных или связных горных пород, имеющих связи между отдельными частицами, которые во много раз меньше прочности самих минеральных частиц. К этому типу относят основания из крупнообломочных, песчаных, пылевато-глинистых грунтов.
Рис. 1.1. Схемы естественных оснований
Нескальные основания подразделяют на естественные и искусственно улучшенные. Первые используют при возведении зданий в условиях природного залегания после предварительной подготовки. Естественные основания разделяют на однородные, сложенные из грунта одного типа (рис. 1.1, а), и слоистые (рис. 1.1, б), причем слоистое основание может иметь согласное (рис. 1.1, б) или несогласное (рис. 1.1, в) залегание грунтов. Залегание считают согласным, если уклон отдельных слоев грунта не превышает 1…2%, и несогласным, если пласты залегают невыдержанно, т. е. имеют больший уклон и выклинивание.
В большинстве случаев располагать здание на поверхности земли бывает нецелесообразно, поскольку верхние слои грунта имеют низкую несущую способность и не могут воспринять нагрузку от веса сооружения, они способны испытывать значительные деформации под влиянием климатических факторов в результате пучения при промерзании, просадки при оттаивании, усадки при высыхании, набухания при увлажнении и т. д. Это приводит к необходимости использования специальной конструкции, которую называют фундаментом.
Рис. 1.2. Схема фундамента и его основания
Фундамент — это подземная часть здания, которая предназначена для передачи нагрузки от здания на залегающие на некоторой глубине грунты основания (рис. 1.2). Плоскость фундамента, опирающуюся на основание, называют подошвой. Поверхность фундамента, на которую опирается надземная конструкция, а также границу между соседними уступами называют обрезом. Слой грунта, на котором располагается подошва, называют несущим слоем, другие слои 5 являются подстилающими. Расстояние от поверхности земли до подошвы называют глубиной заложения фундамента df.
Высота самого фундамента hf, как правило, меньше глубины заложения, поскольку обрез обычно располагается ниже отметки поверхности земли.
Рис. 1.3. Схема основания при расчете устойчивости:
1 — уплотненное ядро грунта; 2 — выдавливаемый из-под подошвы грунт; 3 — плоскость скольжения
В результате воздействия нагрузки от веса сооружений в основании фундамента формируется деформируемый массив грунта, который называют сжимаемой толщей или рабочей зоной основания. Расстояние от отметки подошвы фундамента FL до отметки нижней границы сжимаемой толщи BS называют глубиной сжимаемой Толщи Нс. Уровень подземных вод, находящихся в основании, обозначают отметкой WL.
При проектировании оснований используют два метода расчета. Первый — расчет деформаций (вторая группа предельных состояний), в этом методе рабочая сжимаемая зона основания принимается в виде, показанном на рис. 1.2. Этот метод расчета применяют при относительно небольших нагрузках, когда не происходит потери устойчивости основания, что позволяет использовать решения механики линейно деформируемых сред.
При достижении внешней нагрузкой значительной величины (рис. 1.3) может произойти потеря устойчивости основания, сопровождающаяся выдавливанием части грунта из-под подошвы фундамента.
Рис. 1.4. Схемы фундаментов
В этом случае используют второй метод расчета — по устойчивости (первая группа предельных состояний). В данном методе расчета за рабочую зону основания принимают объем грунта, перемещаемый относительно неподвижного массива в результате потери устойчивости основания.
Фундаменты подразделяют на следующие основные категории: возводимые в открытых котлованах, глубокого заложения и свайные.
Фундаменты в открытых котлованах (рис. 1.4, а) — это такие фундаменты, которые после возведения в котловане засыпаются грунтом 2 и передают давление на основание преимущественно по подошве.
Фундаментами глубокого заложения (грис. 1.4, 6) называют фундаменты, формируемые или погружаемые в грунт с помощью специальных механизмов. Они передают нагрузку на основание как по подошве Ru так и за счет сил трения по боковой поверхности фундамента R2.
Свайным фундаментом (рис. 1.4, в) называют группу свай, объединенных поверху для совместной работы с помощью специальных плит или балок 3.
При строительстве мостов на устройство фундаментов затрачивают до 40% времени и труда и до 30% финансовых средств, а в сложных инженерно-геологических условиях эти показатели еще выше.
Повышение экономической эффективности фундаментостроения должно осуществляться в неразрывной связи с повышением качества работ, которое во многом предопределяет надежность и долговечность любых сооружений в целом. Особое внимание требуется уделять доброкачественному проектированию и выполнению подземных работ, поскольку из-за отсутствия надежных методов контроля за состоянием оснований и фундаментов в период эксплуатации сооружений не всегда удается своевременно принять необходимые меры по устранению последствий случайных дефектов. Такие дефекты, возникшие в результате допущенных ошибок при проектировании и не замеченные в период возведения фундаментов, в дальнейшем, спустя некоторое время, начинают проявляться в виде разного рода деформаций сооружений, затрудняющих или исключающих нормальную их эксплуатацию. Устранение дефектов, как правило, требует затрат, значительно превышающих первоначальные, а для мостов, кроме того, и длительных перерывов или ограничений движения обращающихся нагрузок.
Чтобы проектировать и строить фундаменты не только экономично, но, главное, надежно, необходимо ясно представлять, как передаются на грунты нагрузки от сооружений, особенности поведения грунтов под действием на них сжимающих, выдергивающих и сдвигающих нагрузок, как изменяются свойства разных грунтов при действии на них воды, какие фундаменты и в каких грунтах следует применять, какими способами их возводить. Ответы на перечисленные и многие другие вопросы можно получить в результате изучения предмета «Основания и фундаменты».
Для изучения предмета «Основания и фундаменты» необходимо знать основы инженерной геологии, механики грунтов и гидрогеологии. Инженерная геология изучает и оценивает влияние геологических факторов на работу проектируемых зданий и сооружений, а также возможные изменения этих факторов в результате нарушения природных условий при возведении и эксплуатации зданий и сооружений. Механика фунтов занимается изучением напряженно-деформированного состояния и физико-механических свойств грунтов оснований, разработкой методов расчета прочности и деформаций оснований, способов определения давления грунтов на ограждающие конструкции. Гидрогеология изучает подземные воды, содержащиеся в толще грунтов.
§ 2. Основные понятия. Классификация оснований и фундаментов
Рис. В. 1. Фундамент опоры моста из одного несущего элемента 1 — надфундаментная часть опоры; 2 — фундамент; 3 — поверхность грунта (дно водотока); 4 — уровень размыва; 5 — несущий пласт грунта; 6 — условный контур основания; 7 — подошва фундамента; 8 — боковая грань фундамента; 9 — уступ; 10 — обрез фундамента; d — глубина заложения фундамента; А — высота фундамента; d1 — расчетное заглубление фундамента в грунт
Рис. В. 2. Фундамент из куста несущих элементов 1 — надфундаментная часть опоры; 2 — фундамент; 3 — ростверк; 4 — тампонажный слой бетона; 5 — несущие элементы; 6—поверхность грунта (дно водотока); 7 — уровень размыва; 8 — несущий пласт грунта; 9 — подошва тампонажного слоя; 10—боковая поверхность ростверка; 11 — обрез фундамента
Рис. В. 3. Безростверковая опора 1 — подферменная плита (насадка); 2 — стойка; 3 — фундамент стойки; 4 — поверхность грунта (дно водотока); 5 — уровень размыва
Все здания и сооружения опираются на поверхностные слои земли (глины, пески, скальные породы и др.), именуемые в строительной практике грунтами.
Основанием называют часть массива грунтов, непосредственно воспринимающую нагрузку и вследствие этого подверженную деформациям под ее воздействием. Основание из грунтов природного сложения называют естественным. Основание из предварительно уплотненных или укрепленных тем или иным способом грунтов называют искусственным.
Если основание состоит из одного слоя грунта, его называют однородным, если из нескольких слоев — неоднородным. Слой (пласт) грунта, на который опирается фундамент, называют несущим слоем, а нижележащие слои — подстилающими.
Фундаментом называют часть здания или сооружения, находящуюся ниже поверхности грунта (на суше) или ниже самого низкого (меженного) уровня воды в водотоке (водоеме) и предназначенную для передачи нагрузок на основание. Различают массивные фундаменты, состоящие из одного несущего элемента (рис. В.1), и немассивные, состоящие из группы (куста) несущих элементов — свай разных видов, свай-оболочек (оболочек), свай-столбов (столбов), объединенных в единую конструкцию плитой, называемой ростверком (рис. В. 2).
Независимо от типа фундаментов и особенностей их конструкции принято называть обрезом фундамента поверхность его соприкасания с надфундаментной частью здания или сооружения; подошвой фундамента нижнюю поверхность его соприкасания с грунтом основания; высотой фундамента расстояние от его подошвы или нижнего конца (низа) несущих элементов до обреза; глубиной заложения фундамента расстояние от поверхности грунта или уровня воды в водоеме до подошвы фундамента или низа несущих элементов.
Под воздействием на фундамент вертикальных нагрузок, равномерно сжимающих грунты основания, происходят перемещения зданий и сооружений, называемые осадкой. При действии на фундаменты неравномерных сжимающих нагрузок наблюдаются наклоны, именуемые кренами. Воздействие больших горизонтальных нагрузок иногда приводит к смещениям, называемым сдвигами.
Для предотвращения возможности появления недопустимых осадок, кренов или сдвигов зданий и сооружений (исходя из условия обеспечения их нормальной эксплуатации) фундаменты закладывают на некоторой глубине от дневной поверхности, чтобы передать расчетные нагрузки на более прочные грунты.
В зависимости от особенностей передачи нагрузки на грунты основания фундаменты подразделяют на два типа: мелкого и глубокого заложения. Характерной особенностью фундаментов мелкого заложения (см. рис. В. 1), иногда неправильно называемых «фундаментами на естественном основании», является передача на основание вертикальных, горизонтальных и изгибающих (от моментов) нагрузок от надфундаментной части сооружения только через их подошву. Их боковая поверхность в работе не участвует из-за невозможности, как правило, обеспечить засыпку пазух между боковыми поверхностями фундаментов и котлованов грунтом с плотностью, равной или выше природной. В отличие от фундаментов мелкого заложения нагрузки, воспринимаемые фундаментами глубокого заложения (см. рис. В. 2), передаются на грунт не только через их подошву или торец несущих элементов в виде свай, оболочек, столбов либо опускных колодцев, но и через их боковую поверхность вследствие проявления сил трения, сопротивляющихся вдавливанию (вертикальному смещению) фундаментов в грунт, и сил бокового отпора грунта, сопротивляющихся смещению (сдвигу или повороту) фундаментов.
Благодаря тому, что в работе фундаментов глубокого заложения кроме подошвы участвует их боковая поверхность, повышается степень использования прочностных свойств материалов, а следовательно, сокращается их расход. Для устройства фундаментов глубокого заложения в равных с фундаментами мелкого заложения условиях требуется, в зависимости от конструкции фундаментов и сложности местных особенностей строительства, в 2—4 раза меньше бетона. При этом объем земляных работ сокращается в 5—10 раз, затраты труда и сроки строительства фундаментов уменьшаются в 1,5—3 раза. Кроме существенной экономической эффективности фундаменты глубокого заложения обладают более высокой надежностью.
Водопропускные трубы сооружают, как правило, с фундаментами мелкого заложения и редко с фундаментами из свай разных типов. Опоры мостов традиционной конструкции, имеющие надфундаментную часть, возводят с фундаментами как мелкого, так и глубокого заложения.
Применяемые для мостов, водопропускных труб, зданий и других сооружений фундаменты мелкого и глубокого заложения подразделяют по конструктивным особенностям. Фундаменты мелкого заложения можно разделить на массивные, сплошные в виде плиты, ленточные, стоечные, комбинированные. Фундаменты глубокого заложения подразделяют по виду несущих элементов: из свай, оболочек, столбов или опускных колодцев.
В свою очередь фундаменты перечисленных видов могут быть монолитными, полностью возводимыми на месте постройки, и сборными, монтируемыми из заранее изготовленных элементов. Промежуточное положение занимают сборно-монолитные фундаменты, состоящие из сборных элементов, омоноличиваемых бетоном, например сваи с монолитной плитой, фундаменты из сборных железобетонных оболочек, заполняемых бетоном, и т. п.
Помимо перечисленных основных видов фундаментов в практике строительства мостов и труб известны разновидности фундаментов, представляющие собой видоизмененные основные конструкции, например безростверковые фундаменты опор мостов, так называемые безростверковые опоры. Характерной особенностью таких опор (рис. В. 3) является использование нижней заглубленной в грунт части стоек в качестве фундамента, не имеющего объединяющего их ростверка, а верхней части стоек, возвышающейся над грунтом или над водой и объединенной подферменной плитой (насадкой), в качестве надфундаментной конструкции опор. В качестве стоек опор используют сваи, оболочки или столбы.
Безростверковые опоры широко применяют для мостов с длиной пролетных строений до 33 м, в ряде случаев до 100 м. Опоры проектируют преимущественно из одного, реже из двух рядов стоек по фасаду моста. В каждом ряду имеется две и более стоек.
Отказ от устройства ростверка в конструкции опор одновременно с уменьшением потребности в бетоне обеспечивает значительное сокращение затрат ручного труда и сроков возведения опор главным образом благодаря исключению котлованных работ по устройству ростверка.
Глубину заложения подошвы фундамента, низа столбов или свай от уровня естественной поверхности, грунта или срезки назначают по результатам расчета несущей способности грунтовых оснований с учетом влияния следующих наиболее существенных факторов: инженерно-геологических и гидрогеологических условий в местах возведения опор; принципа использования вечномерзлых грунтов в качестве оснований; глубины сезонного промерзания и оттаивания грунтов; возможности пучения грунтов при их сезонном промерзании и осадки основания в результате оттаивания грунтов; наличия льдонасыщенных грунтов и включений подземных льдов; характерных особенностей конструкции и технологии строительства фундаментов.
Отметку подошвы возводимых на суходолах фундаментов мелкого заложения (эстакад и путепроводов) в не подверженных пучению крупнообломочных грунтах, гравелистых и крупных песках при содержании в них частиц размером менее 0,1 мм в количестве меньше 10% по массе допускается назначать независимо от уровня Промерзания грунтов при условии простирания их толщи минимум на 1 м ниже глубины промерзания и отсутствии в зоне промерзания напорных вод. Во всех остальных случаях подошву фундаментов необходимо располагать не менее чем на 0,5 м ниже расчетной глубины промерзания.
Подошву фундаментов мелкого заложения требуется заглублять в несущий пласт из любых грунтов, кроме скальных, не менее чем на 1 м от его поверхности, а в скальные не выветренные грунты не менее чем на 0,1 м.
Отметку подошвы ростверка столбчатых или свайных фундаментов на суше, поймах и в русле периодически действующих водотоков следует назначать вне слоя сезонного промерзания пучинистых грунтов (ниже уровня промерзания не менее чем на 0,25 м или выше дневной поверхности грунта на 1 м и более для промежуточных опор, на 0,5 м и более для устоев). Под не заглубленным в грунт ростверком фундамента устоев следует предусматривать свободное от грунта обсыпки пространство (зазор высотой 0,1—0,2 м).
Допускается назначать отметку подошвы ростверка столбчатых или свайных фундаментов опор эстакад и путепроводов, возводимых на суше в грунтах, не подверженных пучению, независимо от глубины сезонного промерзания при условии простирания толщи указанных грунтов не менее чем на 1 м ниже глубины промерзания и отсутствии в зоне промерзания напорных вод, а возводимых в руслах водотоков — на любом уровне (в том числе выше дна русла) при отсутствии промерзания воды до дна, но не менее чем на t -j0,5 м ниже уровня низкого ледостава, где / — толщина льда в метрах.
Опирание подошвы фундаментов мелкого заложения, нижнего конца свай или столбов на подземные льды или на используемые по принципу II мерзлые льдистые грунты запрещается. Сваи (столбы) необходимо погружать через оттаивающие в период эксплуатации сооружения льдистые грунты в подстилающие грунты на глубину, определяемую расчетом.
Необходимое заглубление свай или столбов в грунт определяют в результате расчетов фундаментов по несущей способности грунтов на воздействие заданных в проекте нагрузок и по условию предотвращения возможного выпучивания в грунтах, подверженных пучению.
Особое внимание приходится уделять расчетам свай и столбов на выпучивание. Наблюдениями установлено, что около 10% пост роенных свайно-эстакадных мостов деформируются в результате выпучивания свайных опор. Часть из них выпучивается спустя 1—2 года после окончания строительства мостов. На отдельных мостах отмечены деформации опор через 5—8 лет после сдачи мостов в эксплуатацию. Чаще всего выпучиваются промежуточные опоры, находящиеся в зоне максимального увлажнения и наиболее глубокого промерзания грунтов. В пределах конусов, где грунт основания защищен от глубокого сезонного промерзания, пучение наблюдается крайне редко.
В результате пучения грунтов опоры мостов могут приподниматься на несколько десятков сантиметров, а опоры деревянных мостов — до 1 м и более. Выпучивание опор происходит неравномерно, больше со стороны затененной части моста. Перекосы достигают 3—4 см, а иногда и больше. Обычно пучение грунтов начинается в декабре и достигает наибольшего значения в январе— марте. Осадка выпучившихся опор происходит в июне-июле. Установлено, что чем меньше давление на сваи от постоянных нагрузок, тем больше они выпучиваются при прочих равных условиях, тем глубже их приходится погружать в грунт.
Расстояние в плане между вертикальными столбами фундаментов и опор необходимо принимать таким, чтобы толщина стенки грунта между соседними скважинами проектного диаметра была не менее 1 м.
Расстояние в свету между забивными сваями на уровне их нижних концов должно быть не менее двух толщин (диаметров) свай, а на уровне подошвы ростверка фундамента — не менее половины толщины свай.
Для уменьшения глубины заложения свай (столбов) в грунтах, используемых по принципу II, допускается устраивать уширение пяты.
Читайте также: