54. Что такое расчетное сопротивление грунта оснований и как оно рассчитывается

Расчетное сопротивление грунта соответствует такому давлению под подошвой фундамента, при котором зоны пластических деформаций развиваются на глубину z=b/4 (рис.Ф.10.16,а). На графике зависимости осадка-нагрузка (рис.Ф.10.16,б) это давление находится в начале фазы образования областей сдвига.

где g c1и g c2- коэффициенты условий работы, зависящие от вида грунта основания и жесткости сооружения; k - коэффициент, принимаемый k = 1, если прочностные характеристики грунта j и c определены непосредственными испытаниями, и k = 1,1, если они приняты по таблице СНиП [1]; Mg , Mq, Mc - коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения грунта; kz - коэффициент, принимаемый при b < 10 м kz = 1, а при b ³ 10 м (здесь z0= 8 м); b - ширина подошвы фундамента; g II- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод g IIопределяется с учетом взвешивающего действия воды); - удельный вес грунта, находящегося выше подошвы фундамента; cII- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента; d1- глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле

где hs - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала; hcf - толщина конструкции пола подвала; g cf - расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала. Величина db - глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала (для сооружений с подвалом B £ 20 м и глубиной свыше 2 м принимается db = 2 м, при ширине подвала B > 20 м считается db = 0). Если d1>d(где d - глубина заложения фундамента), то d1принимается равным d, а db = 0 при любой форме фундаментов в плане.

Рис.Ф.10.16. Определение расчетного сопротивления грунта:

а - развитие зон предельного равновесия; б - график зависимости осадки s от нагрузки p

55. какие факторы необходимо учитывать при проектировании фундамента

Проектирование фундаментов необходимо выполнять с учетом следующих факторов: 1)абсолютная средняя осадка фундаментов и неравномерные осадки отдельных фундаментов не должны быть более предельно допускаемых; 2)размеры фундаментов следует выбирать с максимальным использованием прочностных и деформационных свойств грунтов, а также прочности материала фундаментов. При этом должны учитываться стоимость и трудоемкость устройства фундаментов.

56. какие деформации являются наиболее опасными для сооружения

Наиболее опасны для конструкций зданий и сооружений неравномерные деформации основания, которые вызывают дополнительные усилия в конструкциях. При этом чем больше деформация, тем больше могут быть усилия, которые при определенной их величине приводят к возникновению трещин в конструкциях. Основными причинами возникновения неравномерных деформаций являются: 1)неравномерная сжимаемость грунтов из-за их неоднородности, выклинивания и непараллельности залегания отдельных слоев (рис.Ф.10.3);

Рис.Ф.10.3. Выклинивание разных по сжимаемости пластов грунта под сооружением

2)неодинаковая нагрузка на фундаменты, вынуждающая предусматривать различные размеры их подошвы, а это при одной и той же интенсивности давления на основание вызывает неравномерные осадки уплотнения; 3)неравномерное увлажнение просадочных и набухающих грунтов, приводящее к различным деформациям (просадки или подъема фундаментов); 4)неодновременное загружение фундаментов в процессе строительства и эксплуатации зданий, особенно при строительстве зданий вблизи существующих; 5)неравномерное распределение нагрузок на полы производственных зданий, а также наличие различающейся пригрузки вблизи здания или сооружения.

57. как располагаются в плане песчанные и грунтовые сваи

Песчаные и грунтовые сваи располагаются равномерно в пределах контура здания или сооружения, а их центр - в вершинах равносторонних треугольников, то есть в шахматном порядке. В случае недостаточности уплотнения массива возможно повторное его уплотнение с помощью вторичной проходки скважин между выполненными для первой очереди.

58. какой характер имеет напряженно-деформированное состояние вокруг сваи

При забивке сваи в грунт частицы грунта выдавливаются из-под ее острия в стороны и вверх. При погружении сваи до глубины менее 4d наблюдается выпор грунта на поверхность основания (рис.Ф.14.37,а). Подъем поверхности основания происходит на расстоянии (3-4)d вокруг сваи. Величина подъема основания зависит от влажности грунта. При дальнейшем погружении сваи наблюдается только внутренний выпор (рис.Ф.14.37,б), что приводит к уплотнению грунта в пределах цилиндрического тела диаметром до (3-5) d в зависимости от вида грунта. Под нижним концом сваи образуется зона, в пределах которой плотность грунта максимальная. Размер этой зоны зависит от вида грунта и его прочностных свойств. В песчаных грунтах после прекращения забивки сваи в этой перенапряженной зоне начинается процесс релаксации напряжений, происходит разуплотнение грунта и размер переуплотненной зоны грунта уменьшается.

Рис.Ф.14.37. Деформация грунта вокруг сваи

В водонасыщенных глинистых грунтах процесс погружения сваи сопровождается разрушением структурных связей и возникновением избыточного давления в поровой воде, что приводит также к выпиранию грунта на поверхность. Это выпирание сопровождается значительным подъемом поверхности грунта и продолжается несколько дней после прекращения процесса забивки сваи. Вокруг висячей сваи возникает напряженно-деформированная зона. Вертикальные сжимающие напряжения имеют максимум непосредственно у сваи, уменьшаясь в радиальном направлении. На расстоянии примерно 3d от оси сваи их величина незначительна и не вызывает уплотнения грунта. Поэтому, чтобы не происходило наложения напряжений от соседних свай, их рекомендуют располагать на расстоянии не менее 3d друг от друга. Для свай-стоек, опирающихся на более прочные грунты, расстояние между осями свай в уровне их острия принимается равным 1,5d. Касательные напряжения на боковой поверхности сваи увеличиваются до определенной глубины, оставаясь затем практически постоянными в пределах всей длины ствола сваи. В ряде опытов было отмечено увеличение сил трения с глубиной.

59. расчет оснований по 2-м группам предельных состояний

60. какие причины вызывают осадки фундаментов

При определенных условиях осадки фундаментов s можно представить как сумму следующих составляющих: где s1- осадка уплотнения; s2- осадка разуплотнения; s3- осадка неупругого деформирования; s4- осадка расструктуривания. Осадки уплотнения возникают вследствие уменьшения объема пор от давлений, передаваемых на основание через подошву фундамента. Уплотнение грунта проявляется при напряжениях в грунте, когда они более его структурной прочности. Если осадки уплотнения окажутся различными для фундаментов в пределах одного и того же здания, то возникает их неравномерность. Поэтому необходимо так запроектировать фундаменты, чтобы разность осадок была бы менее предельно допустимой. Это возможно, если при выборе ширины подошвы фундаментов руководствоваться равенством дополнительных давлений в уровне близких по размерам подошвы фундаментов. Разуплотнение проявляется при разработке котлованов и выражается в поднятии их дна. Деформации s2носят упругий характер и считаются обратимыми при загрузке основания весом фундамента и внешней нагрузкой, не превышающей веса вынутого грунта. После загрузки основания такой нагрузкой фундамент получит дополнительную осадку, называемую осадкой разуплотнения. Эти осадки возникают при образовании в грунте сдвигов. Если придерживаться требований СНиП, то допускается развитие в грунте зон сдвига (зон пластического деформирования) на глубину не более 1/4 ширины фундамента. Образование этих зон и приводит к возникновению осадок неупругого деформирования s3. Прочность грунта в пределах этих зон уменьшается и фундамент получает дополнительную осадку. Величину осадки можно определить только с использованием решений нелинейной теории упругости и пластичности. Явление нарушения естественной структуры грунта называется расструктуриванием. Данное явление наблюдается при разработке котлованов тяжелыми механизмами, при промерзании и оттаивании грунтов, их набухании и замачивании. Разрушение структурных связей увеличивает сжимаемость грунтов, что и является причиной возникновения осадки расструктуривания.