ev-E4183

где hi

Поскольку каждый слой грунта имеет свой коэффициент относи-

тельной сжимаемости, в пределах глубины активной зоны следует опре-

делять осреднённый коэффициент относительной сжимаемости

mvm = 0,5 /(h2экв )Σmvi zi hi ,

– толщина i-го слоя грунта в пределах активной сжимаемой зоны; mvi – коэффициент относительной сжимаемости i-го слоя грунта;

zi – расстояние от низа треугольной эпюры до серединыi-го слоя в пределах треугольной эпюры.

Осадку основания на неоднородном напластовании определяют по формуле

Sрасч = mvm Pо hэ .

Методом эквивалентного слоя проектировщики предпочитают поль-

зоваться при предварительной оценке размеров фундамента. Метод имеет недостаток в виде завышенного значения осадки.

Пути уменьшения чувствительности конструкций к неравномерным осадкам:

а) рациональная компоновка сооружения в плане и по высоте;

б) повышение прочности и пространственной жёсткости сооруже-

ний, достигаемое усилением конструкций (введение дополнительных свя-

зей в каркасных конструкциях, устройство железобетонных или армока-

менных поясов, разрезка сооружений на отсеки и т.п.);

в) увеличение податливости сооружений за счёт применения гибких или разрезных конструкций;

г) устройство приспособлений для выравнивания конструкций со-

оружения и рихтовки технологического оборудования;

д) мероприятия, позволяющие уменьшить усилия в конструкциях со-

оружения при взаимодействии его с основанием(размещение сооружения на площадке с учётом её инженерно-геологического строения, применение

41

соответствующих конструкций фундамента, регулирование сроков замо-

ноличивания стыков конструкций, обоснованная последовательность воз-

ведения отдельных частей сооружения и др.).

Лекция 4. Расчёт фундаментов на морозное выпучивание

Пучинистыми или морозоопасными грунтами называются грунты,

которые при промерзании увеличивают свой объём вследствие перехода воды в лёд. Морозное пучение выражается, как правило, в неравномерном поднятии промерзающего грунта, а напряжения и деформации, возникаю-

щие в процессе пучения, оказывают существенные воздействия на фунда-

менты и надземные конструкции сооружения.

Пучинистыми считаются пылевато-глинистые грунты и пески мел-

кие и пылеватые. Крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем, а

также пески гравелистые, крупные и средние относятся к непучинистым грунтам при любом положении уровня подземных вод.

При глубине заложения фундаментов в пределах сезоннопромер-

зающего слоя пучинистого грунта на фундамент действуют силы моро-

зного пучения, нормальные к его подошве. В результате действия этих сил сооружение способно подвергаться вертикальным неравномерным пере-

мещениям. Поэтому рекомендуется заглублять фундаменты ниже норма-

тивной глубины промерзания. Это не исключает их проверки на устойчи-

вость при действии касательных сил морозного пучения по боковойпо верхности фундамента.

42

Рис. 48. Схема для расчёта фундамента на морозное выпучивание при глубине промерзания ниже глубины заложения фундамента: N – на-

грузка от надземных конструкций; Gfii – вес конструкции фундамента и грунта на его ступенях; τfh – касательные силы пучения; fh – нормальные силы пучения

Рис. 49. Схемы для расчёта фундамента на морозное выпучивание при глубине промерзания выше глубины заложения фундамента: N – наг-

рузка от надземных конструкций; Gfii – вес конструкции фундамента и грунта на его ступенях; τfh – касательные силы пучения; Rj – расчётное со-

противление грунта по боковой поверхности фундамента

43

Устойчивость фундамента на действие касательных сил пучения при-

легающих к его боковой поверхности, проверяется по формуле

τ fh Afh – F < γ c Frf /γn ,

где F – вертикальная нагрузка c понижающим коэффициентом 0,9 (от над-

земных конструкций, веса фундамента, веса грунта на ступенях);

τfh – расчётная удельная касательная сила пучения, принимаемая по пособию к СНиП 2.02.01-83, своду правил СП 50-101-2004;

γс – коэффициент условия работы, равный 1,1;

γn – коэффициент надёжности, равный 1,1;

Аfh - площадь боковой поверхности фундамента, в пределах фронта промерзания.

Сила, удерживающая фундамент от выпучивания за счёт трения о та-

лый грунт вертикальными гранями фундамента, определяется по формуле

Frf =Σ Rj Afj ,

где Rj – расчётное сопротивление грунта по боковой поверхности фунда-

мента ниже фронта промерзания вj-м слое грунта; принимается по СНиП

2.02.03 - 85 табл.2;

Аfj - площадь боковой поверхности фундамента ниже фронта про-

мерзания.

Расчёт ведётся на этапе незавершённого строительства, когда грунт промерзает на нормативную глубину и нагрузка от надземныхкон струкций неполная, и на этапе завершённого строительства, когда грунт промерзает на расчётную глубину и нагрузка на основание практически полная.

При невыполнении условия устойчивости фундамента на каком-ли-

бо этапе следует принять меры, защищающие фундамент от выпучивания:

44

- не допускать увлажнения пучинистых грунтов в период строитель-

ства подземной части; - предусматривать мелиоративные мероприятия (водопонижение,

осушение и т.п.); - не допускать промораживания пучинистых грунтов основания в пе-

риод строительства (теплозащита пазух и конструкции фундамента);

-делать временное отопление помещений у наружных фундаментов;

-уменьшать величину сил морозного пучения (боковые поверхности фундамента покрывают консистентной смазкой, полимерной плёнкой, де-

лают засоление грунта в пазухах).

Лекция 5. Сваи и свайные фундаменты. Общие положения

Свайные фундаменты проектируются на относительно слабых грун-

тах при наличии больших нагрузок и при необходимости передачи нагруз-

ки от сооружения на плотные грунты, находящиеся на значительной глу-

бине. Свайные фундаменты проектируют в соответствии СНиП 2.02.03-85.

Свая – это стержень, погружённый в грунт или изготовленный в грунте и передающий давление от сооружения на грунт основания. Группа или ряд свай, объединённые поверху ростверковой плитой, образуют свай-

ный фундамент. Ростверки объединяют головы свай, воспринимают, рас-

пределяют и передают нагрузку на сваи.

По характеру работы в грунте сваи подразделяются на сваи-стойки и сваи висячие (или сваи трения).

Сваи-стойки передают нагрузку на скальные, полускальные и мало-

сжимаемые грунты плоскостью нижнего конца. Свая-стойка работает как сжатый стержень в упругой среде; её несущая способность определяется или прочностью материала сваи, или сопротивлением грунта под нижним концом (рис. 50).

45

Рис. 50. Свая-стойка

Сваи висячие или трения передают нагрузку нижним концом и боко-

вой поверхностью. Под действием продольного усилия висячая свая полу-

чает вертикальные перемещения, достаточные для возникновения трения между сваей и грунтом (рис. 51).

Рис. 51. Свая трения (висячая)

46

По условиям изготовления сваи делятся на две группы: предва-

рительно изготовленные на заводе и затем погружаемые в грунт, и сваи,

изготавливаемые на стройплощадке в грунте.

В зависимости от расположения свай в плане различают следующие виды свайных фундаментов: одиночные сваи; свайные кусты; ленточные свайные фундаменты; сплошные свайные поля.

Одиночные сваи применяют под отдельно стоящие опоры, когда не-

сущей способности одной сваи достаточно для восприятия передаваемой на основание нагрузки. Разновидность одиночных свай, служащих одно-

временно и фундаментом, и колонной лёгкой надземной конструкции, на-

зывают сваей-колонной. Сваи-колонны широко применяют при строитель-

стве сельскохозяйственных сооружений.

Свайным кустом принято называть фундамент, состоящий из группы свай. Свайные кусты устраивают под колонны сооружений и опоры, пере-

дающие значительные вертикальные нагрузки (рис. 52).

Ленточные свайные фундаменты устраивают под стены зданий и другие протяжённые конструкции (рис. 53).

Сплошные свайные поля устраивают под тяжёлые сооружения ба-

шенного типа, имеющие ограниченные размеры в плане (рис. 54).

Рис. 52. Свайный куст из свай трения (d – сторона сечения сваи)

47

Рис. 53. Ленточные свайные фундаменты: а – шаг свай;

вр – ширина ростверка

Рис. 54. Сплошное свайное поле (d – сторона сечения сваи)

48

Свайный ростверк может быть низкий, повышенный и высокий. По-

вышенный ростверк возможен при пучинистых грунтах. Высокий ростверк применяется для мостовых опор и других гидротехнических сооружений, в

его составе могут быть наклонные сваи.

Рис. 55. Низкий свайный ростверк

Рис. 56. Повышенный свайный ростверк

49

Рис. 57. Высокий свайный ростверк

Последовательность расчёта свайного фундамента:

- сбор нагрузок на обрез свайного фундамента от надземных конст-

рукций;

-выбор глубины заложения ростверка;

-выбор типа и размеров сваи;

-определение несущей способности сваи по грунту (по первому пре-

дельному состоянию);

-определение несущей способности сваи по материалу;

-определение количества свай в кусте шаг свай в ленточном свай-

ном фундаменте);

-конструирование свайного фундамента;

-учёт внецентренного нагружения свайного фундамента;

-определение деформации свайного основания (по второму предель-

ному состоянию);

-расчёт свайного фундамента на морозное выпучивание;

-подбор сваебойного оборудование и расчёт проектного отказа свай;

50