Надежность оснований и фундаментов Лекция 4 1

Надежность оснований и фундаментов Лекция 4 1

1. Виды фундаментов и оснований Фундамент – подземная часть здания, передающая нагрузки от надземной части здания на грунт основания. Основание – несущий слой грунта, воспринимающий нагрузки от здания. При оценке надежности оснований и фундаментов рассматривается единая 2 система «фундамент-основание» .

Варианты конструкций фундаментов Ленточный под стены Плитный 3 Столбчатый под стены Перекрестно-ленточный под колонны Коробчатый Столбчатый под колонны Свайный

Виды грунтов основания Естественные основания: • Песчаные грунты - состоят из частиц крупностью 1 -2 мм, характеризуются высокой прочностью и малой деформативностью (осадки в таких грунтах проходят быстро, в течение двух лет). Недостатком песчаных грунтов является их подверженность суффозионному разрушению (вымыванию несвязных частиц грунта водой). • Глинистые грунты – состоят из чешуйчатых частиц крупностью менее 0, 005 мм, характеризуются большой сжимаемостью и водоудерживающей способностью. Прочность таких грунтов сильно зависит от влажности: твердые глины обладают высокой прочностью, пластичные и текучепластичные – малопрочные. Осадки в глинистых грунтах протекают долго, стабилизируются до 8 лет. Также недостатком глинистых грунтов является их подверженность морозному пучению в водонасыщенном состоянии. • Супеси и суглинки – представляют собой смесь песка и глины, по своим качествам занимают промежуточное положение между песками и глинами. • Лессовые грунты – по зерновому составу относятся к пылеватым суглинкам, являются макропористыми грунтами с вертикальными капиллярами. При увлажнении дают большую осадку, поэтому в качестве оснований используются только в крайнем случае. 4

Искусственные основания: • Армированные основания – прочность основания повышается путем внедрения 5 свай набивных или забивных. Тем самым прочность основания характеризуется приведенными характеристиками грунта и свай. • Инъецированные основания – прочность грунта основания повышается одним из способов упрочнения (закрепления): • силикатизации - для песчаных и лессовых грунтов, путем введения в грунт жидкого стекла и/ или хлористого кальция; • цементации - для гравелистых, скальных и песчаных грунтов, заключается в нагнетании через инъекторы цементного раствора; • смолизации - для песчаных грунтов, путем нагнетания через инъекторы водного раствора синтетической карбомидной смолы; • электрохимическим закреплением - для водонасыщенных глинистых грунтов, заключается в подаче на анодных участках растворов солей и откачке из труб-катодов поступающей в них воды; • термическим закреплением грунтов –для глинистых, лессовых грунтов и чернозема, заключается в обжиге грунта в скважинах с помощью жидкого топлива или нагнетанием газов • Уплотненные основания – уплотнение достигается путем поверхностного трамбования, устройством грунтовых свай или глубинным виброуплотнением. • Основания с полной или частичной заменой грунта. • Искусственные насыпи.

2. Требования к фундаментам и основаниям Прочность - относительно системы «фундамент-основание» прочность обеспечивается условием, когда нагрузка на фундамент не превышает расчетного сопротивления грунта основания. q≤R 6

Устойчивость – требование предъявляется в фундаментам зданий, построенных на откосах или подверженных горизонтальным воздействиям, обеспечивается условием, когда силы скольжения от нагрузки здания и веса грунта не превышают силы внутреннего трения и сцепления грунтов основания. ≤ σ·tg c (закон Мора-Кулона) 7

Деформации - характеризуются величинами, при которых обеспечивается целостность надземной части здания. Предельные деформации основания в соответствии со СНи. П 2. 01 -83. Основания зданий и сооружений следующие: крен iu=0, 005 абсолютная осадка средняя осадка smax, u=8 -12 см; šu= si/n=10 см; s относительная разность осадок ( /L)u=0, 002 -0, 004 8

3. Классификация деформаций оснований Осадки - деформации, происходящие в результате уплотнения грунта под 9 воздействием внешних нагрузок и в отдельных случаях собственного веса грунта, не сопровождающиеся коренным изменением его структуры. Просадки - деформации, происходящие в результате уплотнения грунта под воздействием как внешних нагрузок и собственного веса грунта, так и дополнительных факторов, таких, как, например, замачивание просадочного грунта, оттаивание ледовых прослоек в замерзшем грунте и т. п. Подъемы и осадки - деформации, связанные с изменением объема некоторых грунтов при изменении их влажности или воздействии химических веществ (набухание и усадка) и при замерзании воды и оттаивании льда в порах грунта (морозное пучение и оттаивание грунта). Оседания - деформации земной поверхности, вызываемые разработкой полезных ископаемых, изменением гидрогеологических условий, понижением уровня подземных вод, карстово-суффозионными процессами и т. п. Горизонтальные перемещения - деформации, связанные с действием горизонтальных нагрузок на основание (фундаменты распорных систем, подпорные стены и т. д. ) или со значительными вертикальными перемещениями поверхности при оседаниях, просадках грунтов от собственного веса и т. п. Провалы - деформации земной поверхности с нарушением сплошности грунтов, образующиеся вследствие обрушения толщи грунтов над карстовыми полостями или горными выработками.

4. Виды повреждений фундаментов Расслоение бутовой кладки фундамента Возможные причины повреждения: • отсутствие перевязки камней в кладке; • недостаточная прочность кладки; • перегрузка фундамента в связи с надстройкой Разрушение боковых поверхностей фундамента Возможные причины повреждения: • воздействие агрессивной среды в грунте на незащищенные поверхности; • поднятие уровня грунтовых вод; • утечка в основание производственных химических растворов 10

Разрыв фундамента Возможные причины повреждения: • морозное пучение грунтов основания при неправильном устройстве фундаментов; • увлажнение грунтов из-за поднятия УГВ или подтопления территории и морозное пучение грунтов основания Трещины в подошве фундамента Возможные причины повреждения: • неправильная конструкция фундамента (соотношение высоты и вылета ступени); • недостаточное армирование подошвы фундамента; • недостаточная ширина фундамента и, как следствие, большое реактивное давление на подошву; • увеличение нагрузки на фундамент в связи с надстройкой 11

Недопустимые деформации основания Возможные причины повреждения: • недостаточная опорная площадь подошвы фундамента; • аварийное замачивание грунтов основания; • дополнительное нагружение в связи с надстройкой; • наличие в основании сильносжимаемых грунтов Деформации фундаментной стены здания 12 Возможные причины повреждения: • потеря прочности кирпичной кладки стены; • дополнительная загрузка поверхности основания в непосредственной близости от здания; • морозное пучение грунта при неправильной эксплуатации подвального помещения

5. Виды повреждений надземных конструкций, вызванных деформациями оснований Перекос старых зданий из-за строительства нового здания - вставки Причина повреждения неправильное конструктивное решение фундаментов в месте примыкания нового здания к старым 13

Прогиб здания Возможные причины повреждения: • неправильное конструктивное решение фундаментов на неоднородных грунтах; • разупрочнение грунтов в средней части здания; • морозное пучение грунтов под торцами здания 14 Выгиб здания Возможные причины повреждения: • неправильное конструктивное решение фундаментов на неоднородных грунтах; • морозное пучение грунтов в средней части; • разупрочнение грунтов под торцами здания

Встречный наклон Причины повреждения: • неправильное конструктивное решение фундаментов зданий; • малое расстояние между зданиями Деформации рамы при перегрузке пола Причина повреждения – Превышение допустимых значений временных длительно действующих нагрузок. 15