Вопросы _114_119. 114. Предварительный подбор размеров подошвы центрально и внецентренно нагруженных фундаментов. Расчет фундамента по предельным деформациям оснований. Расчет оснований по несущей способности. Расчет прерывистых фундаментов

Скачать 460.32 Kb. Название 114. Предварительный подбор размеров подошвы центрально и внецентренно нагруженных фундаментов. Расчет фундамента по предельным деформациям оснований. Расчет оснований по несущей способности. Расчет прерывистых фундаментов Анкор Вопросы _114_119.docx Дата 12.11.2017 Размер 460.32 Kb. Формат файла Имя файла Вопросы _114_119.docx Тип Документы #11201

114 .Предварительный подбор размеров подошвы центрально и внецентренно нагруженных фундаментов. Расчет фундамента по предельным деформациям оснований. Расчет оснований по несущей способности. Расчет прерывистых фундаментов. Размеры подошвы фундаментов в основном зависят от механических свойств грунтов оснований и характера нагрузок, передающихся фундаменту, от особенностей несущий конструкций, передающих нагрузку фундаменту. Основная сложность при проектировании фундаментов заключается в том что размеры фундамента назначаются исходя из расчетного сопротивления грунта основания, в то время как оно является переменной величиной и зависит от подошвы фундамента. Это приводит к необходимости выполнять расчет с помощью последовательных приближений. Размеры фундамента необходимо подобрать так, чтобы выполнялось условие SSU (2-е предельное состояние) т.е. расчетные осадки не должны превышать допустимые. Это условие реализуется при соблюдении следующих условий: а) для центрально-сжатых фундаментов PсрR б)для внецентренно сжатых фундаментов PсрR; Pmax1,2R; Pmin>0. Если нагрузка от веса наземных конструкций Fv по обрезу фундамента известна, то давление под подошвой фундамента будет Fv+Gгр+Gф P= A где А – площадь подошвы фундамента, м Gгр, Gф – вес обратной засыпки и вес фундамента В практических расчетах, осредняя вес грунта и вес фундамента, давление определяют по формуле N Р= A +ср*d где ср – среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его обрезах Максимальное и минимальное давление под подошвой внецентренно нагруженного фундамента N M Рmax min= A  W где W- момент сопротивления подошвы фундамента, м3 115. Защита фундаментов и подвальных помещений от грунтовых вод. Защита фундаментов от агрессивных подземных вод Рис. 10.5 - Изоляция фундамента от агрессивных подземных вод Подземные воды являются слабыми растворами химических веществ. Некоторые из этих веществ при определенной концентрации образуют агрессивную по отношению к бетону среду. Под воздействием агрессивных подземных вод бетон фундаментов разрушается, арматура оголяется и корродирует. Интенсивность процесса зависит от степени и вида агрессивности подземных вод, водопроницаемости грунтов, скорости перемещения воды относительно фундамента, плотности бетона, наличия в нем трещин, особенно в зоне растяжения, и от толщины конструкции. Избежать воздействия некоторых видов агрессивности подземных вод на бетон можно применением более стойких к данному виду агрессивности цементов. Хорошо сопротивляются агрессивности подземных вод очень плотные бетоны в трещиностойких конструкциях. Если нет гарантии получения очень плотного бетона, приходится изолировать фундаменты от агрессивных подземных вод (рис. 10.5). Особое внимание уделяют гидроизоляции фундамента снизу, где арматура защищена лишь небольшим слоем бетона. Для этого при устройстве монолитных фундаментов делают подготовку из щебня, втрамбованного в грунт и политого битумом, или из асфальта. Подготовку покрывают за 2 раза битумной мастикой или мастикой из полимерных смол 2. В исключительных случаях по подготовке, выровненной стяжкой, укладывают рулонную гидроизоляцию на соответствующей мастике. Разрушение бетона с боков фундамента менее опасно, поэтому в таких местах часто ограничиваются покрытием поверхностей фундамента за 2 раза черным вяжущим или мастикой из полимерых смол 3. Дополнительно вокруг фундамента делают замок из перемятой глины 4. При агрессивной среде тщательно изолируют стены здания для предотвращещя подсоса капиллярной воды из грунта через фундамент. Гидроизоляция подвальных помещений При высоком стоянии уровня грунтовых вод или возможном его подъеме возникает опасность проникания влаги в подвальные помещения и даже угроза затопления подвалов и приямков. Конструкцию гидроизоляции выбирают в зависимости от характера грунтов основания, типа фундаментов, допустимой влажности воздуха в подвале и превышения уровня грунтовых вод над отметкой пола подвала (рис. 10.6). Если уровень грунтовых вод (WL) располагается ниже отметки пола подвала (рис. 10.6, а) и не поднимается выше нее и по капиллярам влага может проникать в подвал, то пол и штукатурку стен выполняют из плитки или в виде цементного слоя с железнением, а с наружной стороны фундаменты покрывают гидроизоляционной мастикой. Если уровень грунтовых вод находится или может подниматься выше отметки пола подвала, необходимо делать сплошную гидроизоляцию под полом и по стенам на высоту 0,5 м выше отметки его ожидаемого положения. Для удержания гидроизоляции в проектном положении ее прижимают специальной конструкцией, способной воспринять указанное давление (рис. 10.6, в, г). Если при этом уровень грунтовых вод может подниматься выше отметки пола подвала не более чем на 0,5 м (рис. 10.6, б), то гидроизоляцию пола можно удержать пригрузочным слоем бетона. Рис. 10.6. Гидроизоляция подвальных помещений 1— обмазка; 2 — гидроизоляция между фундаментом и стеной; 3— цементный слой или плитка; 4 — подготовка; 5 — пригрузочный слой бетона; 6 — рулонная гидроизоляция; 7 — железобетонный кессон; 8 — фундаментная плита; 9— защитная стенка Если уровень грунтовых вод поднимается выше отметки пола подвала более чем на 0,5 м, то для удержания гидроизоляции в проектном положении делают специальную конструкцию, работающую на изгиб. В зависимости от характера этой конструкции различают гидроизоляцию внутреннюю и наружную. Внутреннюю гидроизоляцию (рис. 10.6, в) устраивают изнутри подвального помещения, прижимая ее железобетонной плитой со стенками (кессоном) после возведения фундаментов и самого здания. Стенки кессона упирают в выступающие части фундаментов или в перекрытие. Тем самым исключают поднятие (всплытие) кессона. Одновременно создается возможность передачи части давления от сооружения на грунт через вертикальные стенки и днище кессона (плиту). Если после устройства гидроизоляции и кессона будет происходить осадка фундаментов, то вместе с ними переместится и кессон. Однако это возможно лишь при уплотнении грунтов под кессоном, сопровождающемся значительным увеличением реактивного давления. Чтобы избежать такого явления, надо гидроизоляцию и кессон делать после стабилизации осадки сооружения или устраивать под днищем кессона (плитой) легко сжимаемые прокладки (например, из торфа). Однако в этом случае целесообразнее выполнять наружную гидроизоляцию. Наружную гидроизоляцию (рис. 10.6, г) устраивают до возведения фундамента, прижимая ее сплошной фундаментной плитой. Выполнение таких работ значительно проще устройства внутренней гидроизоляции, упрощаются и работы по устройству фундаментов. В этом случае на бетонную подготовку, выровненную стяжкой из цементного раствора, укладывают сплошной слой гидроизоляции, который покрывают слоем стяжки из цементного раствора для защиты от повреждений во время устройства железобетонной фундаментной плиты. Изоляционный ковер выпускают за пределы контура фундаментной плиты, защищая выпуски обычно присыпкой песка. После бетонирования фундаментной плиты и устройства стен подвалов выпуски изоляционного ковра отгибают вверх, наклеивая на наружные стены фундамента. Наружная гидроизоляция более надежна, так как имеет меньшее число изгибов (переломов) по сравнению с внутренней. Для устройства наружной гидроизоляции применяют рулонные материалы, сваренную полиэтиленовую и другие пленки, а также материалы наносимые набрызгом. Материалы на битумной основе недолговечны. 116. Расчет оснований по деформации Поскольку неравномерные осадки сооружения могут вызвать появление в нем недопустимых деформаций или нарушить нормальные условия эксплуатации, приходится ограничивать величины неравномерности осадок. Это ограничение сводится к проверке условия ∆s/L≤(∆s/L)U или i≤i U (1), где ∆s — разность между осадками соседних фундаментов, определяемая расчетом, в т.ч. с учетом фактора времени; L — расстояние между осями рассматриваемых соседних фундаментов; (∆s/L)U — предельно допустимое значение относительной неравномерности осадки; i — крен сооружения по расчету; iU — предельно допустимый крен сооружения. Расчет основания по условию (1) является главным. Однако, чтобы убедиться в соблюдении этого условия, необходимо определить осадку каждого фундамента сооружения с учетом влияния загружения соседних фундаментов и площадей, а также с учетом возможных причин развития неравномерных осадок фундаментов. Наблюдениями установлено, что неравномерности осадки являются функцией средней осадки сооружения или абсолютной наибольшей осадки отдельных фундаментов. В связи с этим при горизонтальном залегании слоев достаточно убедиться в удовлетворении одного из следующих условий:; (2), где —средняя осадка сооружения по расчету; —предельное допустимое значение средней осадки сооружения; —абсолютная наибольшая осадка фундамента по расчету; —предельно допустимое значение абсолютной осадки фундамента. Среднюю осадку сооружения определяют по формуле: ,(3) где а1, а2, ..., аn — число однотипных фундаментов с одинаковой осадкой даже при учете влиянии загружения соседних фундаментов; s1, s2, ..., sn — осадки отдельных или ленточных фундаментов; A1, A2 ,…, An - площади подошвы этих фундаментов. При расчете основания по условию (2) во многих случаях нет необходимости определять осадки большого числа фундаментов. Обычно достаточно найти осадку одного-двух наиболее загруженных фундаментов, на которые, кроме того, оказывает влияние загружение соседних фундаментов. Если полученные при расчете осадки будут меньше, то можно утверждать, что остальные фундаменты, менее загруженные, также будут иметь осадку, меньшую , т. е. условие (2) будет удовлетворено. Аналогично поступают при расчете , определяя осадку наиболее тяжело загруженного фундамента с учетом влияния загружения соседних фундаментов. 117 Проектирование оснований по первой группе предельных состояний (по несущей способности) Опыт строительства некоторых сооружений показывает, что иногда грунты в основании под действием нагрузки, передаваемой фундаментом, теряют устойчивость и выдавливаются из-под него в стороны и вверх. Нарушение устойчивости (прочности) грунтов в основании возможно при передаче фундаментами горизонтальных и выдергивающих сил, при возведении сооружений на нисходящих откосах и при относительно неглубоком заложении фундаментов, в частности при наличии подвалов, а также при возведении фундаментов на скальных породах. Для обеспечения прочности и устойчивости грунтов в основании его рассчитывают по несущей способности как на вертикальные нагрузки, так и на горизонтальные составляющие (на сдвиг по подошве или с основанием). Схема разрушения основания, принимаемая в расчете, в условиях предельного состояния должна быть статически и кинематически возможна для данного сочетания воздействий и конструкции фундамента и сооружения. Расчет основания по несущей способности производится по условию: F≤γcFu/ γn (1) , где F— расчетная сила, передаваемая на основание от основного и особого сочетаний нагрузок; ус— коэффициент условий работы в зависимости от вида грунтов в основании (от 0,8 до 1); Fи — сила предельного сопротивления основания, определяемая из условия предельного равновесия грунтов в основании или прочности скальной породы по направлению, соответствующему направлению силы F; уп— коэффициент надежности в зависимости от класса сооружении (прини-ся 1,1 ... 1,2). При нескальных грунтах силу Fиопределяют по формулам механики грунтов, полученным для отдельных случаев загружения, исходя из условия предельного равновесия, обусловленного касательными напряжениями во всех точках поверхности скольжения, в соответствии с выражением: (2), где cIи φI— расчетные значения соответственно удельного сцепления, кПа, и угла внутреннего трения с учетом коэффициента надежности по грунту; σI — нормальное напряжение к поверхности скольжения в точке проверки условия предельного равновесия от действия внешней силы заданного направления. В более общем случае вертикальную составляющую предельной силы, действующей на основание сложенное нескальными грунтами, в стабилизированном состоянии СНиП 2.02.01— 83 рекомендует определять по формуле (4) где b’и l’ — приведенные ширина и длина подошвы фундамента, вычисляемые по формулам (6); Nγ, Nq, Nc — безразмерные коэффициенты несущей способности, определяемые по таблице СНиП; γI и γ’I — расчетные значения удельного веса грунтов, кН/м3, находящиеся в возможной призме выпирания соответственно ниже и выше подошвы фундамента, принимаемые с учетом взвешивающего действия воды на глубинах ниже поверхности подземных вод; d— наименьшая глубина заложения фундамента, считая от проектной отметки поверхности планировки или пола подвала, м; ξγ,ξq,ξc—коэффициенты, учитывающие форму подошвы фундамента: ξγ=1-0.25/η; ξq=1+1.5/η; ξc=1+0.3/η (5), где η = l/b— отношение длины к ширине подошвы фундамента при наличии эксцентриситета; η =l’/b’;когда l’/b’< 1 в формулах (5) принимают η = 1. Значения b’ иl’ определяются по формулам: b’=b-2eb; l’=l-2el(6), где bи l — ширина и длина подошвы фундамента, м; ebиel— эксцентриситеты равнодействующей силы относительно продольной и поперечной осей подошвы, м. 118. Расчет прерывистых фундаментов. Применение прерывистых фундаментов целесообразно: - при сейсмичности в 6 баллов; - в грунтовых условиях 1-ых по просадочности; - при занчительном значении сжимаемости грунтов в пределах здания. Применять ленточные фундаменты целесообразно: - при сейсмичности 7 баллов; -под подошвой рыхлые пески; -при грунтовых условиях 2-ого типа по просадочности. Прерывистые фундаменты применяют при bs-bc>0,1м; где bs - ближайшее большее значение стандартной плиты, bc – расчетное значение ширины подошвы полученное для непрерывного ленточного фундамента. Рассчитывают прерывистый фундамент 2 способами: Если не допускается превышение расчетного сопротивления грунта R, то расстояние между плитами с=bs/(bc-1 ); n=(L+c)/(e+c). Если допускается превышение расчетного сопротивления грунта, то определяем площадь Аs=bs*ls(ls-длинна); сравниваем коэф. приращения расчетного сопротивления Rd и Rc (для дальнейших расчетов применяем наименьшее); Зная требуемую площадь непрерывистого фундамента А=L*bc (L – по всей длинне стены) определяем суммарную площадь плит в прерывистом фундаменте Аb=A/R; Находим, округляя до целого, количество плит в прерывистом фундаменте n=Ab/As; Находим среднее расстояние между плитами tb=(L-n*b)/(n-1). 119. Способы уплотнения и укрепления грунтов. Уплотнение трамбовками применяется для грунтовых условий 1-го и 2-го типа для устранения просадочных свойств только оснований фундамента, а также создания малопроницаемого экрана под всем зданием. Грунтовую подушку применяют для создания в основании уплотненных грунтов большей толщины, чем при уплотнении трамбовками. Уплотнение грунтовыми сваями применяется при толщине слоя 10-24м и отсутствии слоев из пылевато-глинистых грунтов, песков, переувлажненных грунтов. На площадке с 1-м типом просадочности проводят в пределах деформируемой зоны, со 2-м типом на всю величину просадочной толщи. Конструктивные мероприятия должны обеспечивать: увеличение прочности конструкций и общей пространственной жесткости; применение гибких конструкций, увеличение податливости зданий и сооружений; создавать нормальные условия эксплуатации зданий и сооружений. Закрепление грунтов применяют в тех случаях, когда устройство фундаментов невозможно или связано с затратами значительных средств (например, при усилении основания под существующим фундаментом), либо для уменьшения фильтрации воды около мест ее проникания в подземные помещения. Цементация (нагнетание цементационного раствора под большим давлением) производят для закрепления грунтов, обладающих большой водопроницаемостью. Цементацию применяют для уменьшения водопроницаемости и повышения прочности материала самого фундамента. С этой целью в бетонной кладке фундамента делают шпуры, в которые заделывают трубки. Затем через эти трубки подают цементационный раствор под большим давлением. Он проникает в поры бетона, в связи с чем его прочность повышается, а водопроницаемость резко снижается. Силикатизация. Химические растворы (силикаты натрия) легко проникают в поры песков и других грунтов, хорошо фильтрующих воду. Существует два метода силикатизации грунтов – 2-х растворный и однорастворный. 2-х растворный метод применяют для закрепления песков крупных и средней крупности. При 2-х растворном методе в песок забивкой или виброванием погружают инъектор, через который в грунт нагнетают раствор силиката натрия. Слабофильтрующие грунты и лессовые закрепляют однорастворным методом. При закреплении в инъектор нагнетают сложный раствор, состоящий из силиката натрия и фосфорной кислоты. Электрохимическое закрепление. Слабые грунты (илы, глины и суглинки, находящиеся в текучем и текучепластичном состоянии) имеют малый коэффициент фильтрации. Чтобы ввести растворы силиката натрия и хлористого кальция через них пропускают постоянный электрический ток, при его пропускании в грунтах развивается электроосмос - движение воды, находящейся в порах, от анода к катоду. Смолизация. Растворы синтетических смол, способных твердеть в грунтах, можно нагнетать в поры грунта. После твердения смол грунт превращается в достаточно твердое тело. В качестве вяжущего вещества применяют карбомидную смолу с отвердителями. Термический метод. Сущность термического закрепления заключается в увеличении прочности структурных связей в грунте под влиянием высокой температуры. Для обжига грунта в пробуренных скважинах сжигают топливо, в качестве которого используют обычно природный и иные горючие газы. С целью поддерживания процесса горения в скважины подают воздух под давлением. Для уменьшения водопроницаемости грунтов применяют: 1.битумизацию (заключается в нагнетании в скальную породу битумной эмульсии); 2.глинизацию (в песчаных грунтах нагнетание глинистой суспензии в тонкие поры грунтов).