Виды фундаментов Фундаменты мелкого заложения Свайные

Виды фундаментов • Фундаменты мелкого заложения • Свайные фундаменты • Фундаменты глубокого заложения

Основные понятия и определения • Основания- массив • Фундамент- часть грунта, конструкции здания, расположенный под воспринимающая подошвой нагрузку от фундамента и вышележащих воспринимающий частей здания и нагрузку от передающих ее на фундамента на грунт. основание.

Проектирование фундаментов по предельным состояниям • До 1962 г. фундаменты проектировали по допускаемым нагрузкам, а затем перешли к проектированию по предельным состояниям. • Сейчас в расчете оснований рассматриваются их предельные состояния по несущей способности (первое предельное состояние, согласно СНи. П 2. 01 -83*) и по деформациям (второе предельное состояние). При этом оба вида указанных состояний между собой, как правило, не совпадают. Часто оказывается, что несущая способность грунтов по устойчивости еще далеко не исчерпана, а в осадках фундаментов уже достигнуто предельное состояние их развития. Поэтому расчет оснований по деформациям обычно считается основным, а расчету устойчивости грунтов чаще придают проверочный характер.

Виды предельных состояний

Классификация фундаментов мелкого заложения Фундаменты на естественном основании Отдельные Ленточные Сплошные Массивные Стаканные Параллельные Плитные (гладкие, ребристые) Бесстаканные Перекрещивающиеся Коробчатые

Плитные фундаменты под колонны • А) со сборными стаканами • Б) с монолитными стаканами • В) плита ребристая • Г) плита коробчатого сечения

Фундаменты мелкого заложения • А) отдельный под колонну • Б) отдельный под стену • В) ленточный прерывистый

Фундаменты мелкого заложения • • • Г) бутовый Д) бетонный монолитный Е) из сборных пустотелых и сплошных блоков Ж) с панельной сборной плитой З)-и) поперечные сечения столбчатых фундаментов

Фундаменты мелкого заложения

Монолитные фундаменты под одно и двух- ветвевые колонны

Последовательность проектирования фундамента мелкого заложения Анализ инженерно-геологических условий Определение глубины заложения подошвы фундамента Определение требуемой площади подошвы фундамента Проверка размеров фундамента Рмах, Рмин, Рср

Расчет центрально нагруженного фундамента • • Вычисления производим при известной R – которая сама зависит от А. ; Задача решается методом последовательных приближений. Определив А – подбирают размеры сторон фундамента. Производят конструирование фундамента (толщину подошвы фундамента и высоту ступеней – рассчитывают методом ж/б конструкций)

Проектирование внецентренно нагруженных фундаментов

Расчет устойчивости фундамента при плоском сдвиге

Устойчивость фундамента вместе с массивом грунта (глубокий сдвиг)

Проектирование гибких фундаментов • • При расчете жестких фундаментов принята линейная зависимость распределений напряжений подошвой фундамента. При расчете фундаментов конечной жесткости (гибких фундаментов- балок и плит) условная линейная эпюра распределения напряжений учитывать M и Q, • В этом случае необходимо подошвой гибкого фундамента не приемлема. возникающие в самой конструкции фундамента, вследствие действия неравномерных контактных реактивных напряжений по подошве фундамента. Не учет возникающих усилий может привести к неправильному выбору сечения фундамента или % его армирования. • Поэтому необходимо решать задачу совместной работы фундаментной конструкции и сжимаемого основания.

(деформация основания) • f – деформация изгиба фундамента • Таким образом, при расчете гибких фундаментов необходимо одновременно учитывать и деформации фундамента (конструкция) и его осадки (грунт). Гибкие фундаменты • Гибкие фундаменты это те, деформации изгиба которых того же порядка, что и осадки этого же фундамента

1. Метод прямолинейной эпюры • N 1 =N 2=80 т. b=1 м • • • Области применения: 1 - для предварительных расчетов; 2 - когда не требуется большой точности расчетов; 3 - при слабых сильно сжимаемых грунтах; Определение ординаты эпюры контактного напряжения • • • 4. Определяем высоту балки где r - коэффициент, зависящий от от % армирования; m - коэффициент условий работы.

теории – прямая пропорциональность между давлением и местной осадкой. 2. Теория местных упругих деформаций. • • • Эта модель хорошо отражает работу конструкции, если основание представлено жидкостью. Поэтому чаще всего этот метод при строительстве на слабых грунтах или в случае малой мощности слоя сжимаемого грунта. Однако модели соответствующие гипотезе Фусса-Винклера не в состоянии учитывать разновидность оснований (изменение Ео по глубине и в плане сооружения). ; где Px – давление на подошве фундамента Сz – коэффициент упругости основания (коэффициент постели) Zx – упругая осадка грунта в месте приложения нагрузки

3. Теория общих упругих деформаций • • • В основу этой теории положено предположение, что грунт является однородным и изотропным. Это дало возможность применить к описанию напряженно деформируемого состояния аппарат теории упругости • Единого критерия расчета не Область применения: существует. В каждом конкретном случае необходимо индивидуально 1. При хороших (плотных) подходить к поставленной задачи, грунтах. оценивая жесткость конструкции и 2. Для расчета плит (днища деформируемость основания. И только емкостей). после этого следует выбирать 3. При глубоком залегании скалы. руководствующую теорию для расчета.

Карта нормативных глубин промерзания суглинистых грунтов

Пример к расчету фундамента мелкого заложения

Расчетная схема к определению осадки фундамента

Виды свайных фундаментов • Свайный фундамент с низким ростверком • Свайный фундамент с высоким ростверком

Принципы работы свай в грунте • Схемы расположения свай в ростверке • А) свая стойка • Б) висячая свая

Типы свай по виду сечения

Сваи, изготовляемые в грунте • • • А) и б)- буровые с уширенной пятой; В) и г) – буровзрывные с уширением ствола; Д) и е) – буровзрывные с уширенной пятой.

Методы определения несущей способности свай Аналитические • По материалу сваи • По грунту Полевые • Динамические • Испытание эталонной сваей • Испытание статическим зондированием

Определение несущей способности свай по материалу Аa(Raс) • где с – коэффициент условия работы сваи = 1; • - коэффициент продольного изгиба = 1; • < 1 для свайных фундаментов с высоким ростверком. Аb(Rb) • • • Прочность ствола сваи должна быть обеспечена на всех этапах выполнения работ: на транспортно-складских операциях теряется до 10% свай - складирования; - транспортировки; - забивки.

Несущая способность сваи по грунту основания • 1). Несущая способность свай – стоек • Несущая способность висячих свай (свай трения). f 1 1 • • Где R – расчетное сопротивление грунта под острием сваи; А – площадь поперечного сечения сваи; с – коэффициент условия работы сваи; q – коэффициент надежности. f 2 2 f 3 3 f 4 4 R Слои разнородн ого грунта

Испытание свай статической нагрузкой • Схема испытания • График зависимости осадки сваи от нагрузки

Определение несущей способности свай статической нагрузкой

Определение несущей способности свай методом зондирования

Явление отрицательного трения • • торф • Данное явление возникает при слоистом напластовании грунтов с наличием слабых прослоев. При наличии распределенной нагрузки будут деформироваться все слои грунта. Перемещение грунта вниз относительно ствола сваи вызовет дополнительное загружение её трением отрицательное трение. Сваи начинают держать окружающий грунт, а не наоборот. Значительные исследования в этом направлении выполнены Ю. В. Россихиным.

Схемы работы свай в грунте • Схема к расчету сил отрицательного трения по боковой поверхности свай • Схемы перемещения оси сваи в грунте при действии горизонтальной нагрузки

Схемы работы свай в основании • Схемы передачи давления на грунт основания за счет сопротивления грунта по боковой поверхности и под нижним концом сваи

Схемы условных массивных фундаментов • Схемы условных фундаментов для расчета по второй группе предельных состояний

Расчетная схема к определению осадки свайного фундамента • АБВГ – условный массивный фундамент • Эпюра природных давлений • Эпюра дополнительных давлений • Глубина сжимаемой толщи

Опускные колодцы • Конструктивное решение • Схема возведения

Конструктивные детали и нагрузки, действующие на колодец • А) конструкция ножа; б) сборный опускной колодец; в) нагрузки, действующие на колодец во время погружения; г) эпюры неравномерного грунта по боковой поверхности при «навале» на грунт во время неравномерного погружения; • 1 – щель, заполняемая раствором бентонитовой глины; 2 – бетонная стенка; 3 – нож из сварной стали; 4 – железобетонное днище колодца.

Схема работы фундамента глубокого заложения в грунте основания

Схема возведения фундамента глубокого заложения кесонным методом

Области применения методов искусственного улучшения основания № 1 Грунтовые условия Примечание Слабые сильносжимаемые грунты( илы, связные грунты в текучем состоянии, торфы. То же, а также просадочные грунты. Песчаные подушки 2 Слабые грунты, обводненные илы. Пригрузка насыпи отсыпкой 3 Слабые песчаные и связные грунты Стальные стержни с антикоррозионным покрытием или геотекстиль 4 Макропористые, просадочные грунты, рыхлые песчаные, свежеуложенные связные и насыпные грунты при Sr<0, 7 5 Макропористые просадочные грунты (1 типа) при Sr<0, 7 Рыхлые пылеватые и мелкие пески, слабые сильносжимаемые заторфованные грунты Сваи грунтовые 6 Слабые сильносжимаемые водонасыщенные грунты При снятии взвешивающего действия воды 7 Слабые пылевато-глинистые грунты (при коэффициенте фильтрации k≤ 0, 01 м/сут). Электроосмос с одновременной силикатизацией грунтового основания Грунтовые подушки из связного грунта - Песчаные сваи

Конструктивные методы искусственного улучшения оснований • • • 1 – песчаная подушка 2 – шпунтовое ограждение 3 – дренирующая прослойка • 4 – насыпь • 5 - пригрузка

Фундаменты на слабых глинистых грунтах с устройством песчаной подушки Преимущества: • 1) Позволяют уменьшить глубину заложения подошвы фундаментов; • 2) Распределить давление на площадь, большую, чем подошва фундамента; • 3) Позволяет уменьшить общую величину и неравномерность осадок. • Высота песчаной подушки определется из следующих условий: • σzp+σzq≤Rz • S≤Su Где: σzp- вертикальное напряжение на слабый слой грунта от внешней нагрузки по подошве фундамента; σzq- вертикальное напряжение от собственного веса грунта, приходящееся на слабый слой грунта в основании песчаной подушки; S- совместная деформация основания и сооружения; Su – предельное значение совместной деформации основания здания и сооружения в соответствии со СНи. П.

Вертикальные песчаные дрены • 1 – плотный грунт; 2 – насыпь; 3 – песчаная подушка; 4 – дрены.

Фундаменты в вытрамбованных котлованах • 1 - фундамент; • 2 - втрамбованный жесткий материал; • 3 – уплотненная зона грунта.

Методы поверхностного механического уплотнения • А – уплотнение трамбовкой • Б – уплотнение вибрированием • В – в вытрамбованных котлованах

Уплотнение лессовых просадочных грунтовыми сваями Расположение грунтовых свай в плане и разрез уплотненного грунтового массива • 1 – грунтовые сваи; • 2 - уплотненные зоны грунта вокруг сваи.

Методы глубинного уплотнения грунтов • а – пробивкой скважин • б – образование скважины энергией взрыва • г – уплотнение вибрированием

Уплотнение грунтов предварительным обжатием