35511

Основания и фундаменты

Контрольная

Архитектура, проектирование и строительство

Осадка здания это смещение здания вызванное сжатием грунта в основании под зданием. Выклинивание отдельных слоев грунта в пределах контура здания 2. Линзообразное залегание отдельных видов грунта 3. Неодинаковая мощность слоев грунта залегающих в основании 4.

Русский

2013-09-15

919 KB

33 чел.

Основания и фундаменты

1. Причины развития неравномерных осадок и просадок основания зданий.

Осадка здания - это смещение здания, вызванное сжатием грунта в основании под зданием. Это нормальный процесс. Важно, чтобы осадка здания проходила равномерно по всему основанию. Для этого необходимо рассчитать ее еще на стадии проектирования.

Просадка основания - быстрая неравномерная вертикальная деформация, связанная с замачиванием просадочных грунтов (например, лёссов) в основании или с оттаиванием мерзлой толщи грунтов.

Причины развития неравномерной осадки:

1. Выклинивание отдельных слоев грунта в пределах контура здания

2. Линзообразное залегание отдельных видов грунта

3. Неодинаковая мощность слоев грунта, залегающих в основании

4. Неодинаковая плотность грунта или неравномерное распределение в грунте различных включений (торф и др.)

5. Неодинаковые нагрузки на отдельные фундаменты и разные размеры фундаментов при равных контактных давлениях

6. Неодинаковое влияние соседних фундаментов на осадку фундаментов в средних и крайних частях сооружения

7. Неодновременное загружение фундаментов в период постройки сооружения

8. Загружение отдельных фундаментов нагрузкой меньше проектной

Воздействие метеорологических факторов:

9. Промерзание и оттаивание грунта в основании при устройстве фундаментов и строительстве зданий;

10. Набухание и размягчение грунта в оснований при увлажнении его атмосферными водами;

11. Высыхание грунта в основании под воздействием солнечной радиации и ветра.

Воздействие грунтовых вод:

12. разрушение слоев грунта гидростатическим давлением;

13. Разрушение грунта в результате гидродинамического воздействия;

14. Суффозия грунта потоком грунтовых вод в котлован или приямки.

Динамическое воздействие на водонасыщенные, очень пористые пылеватые и глинистые грунты:

15. При перемещении механизмов по дну котлована;

16. При ударах землеройных машин о грунт (например, при разработке прочного или мерзлого грунта);

17. При выполнении взрывных работ около возводимого сооружения.

2. Определение осадки основания методом послойного суммирования.

Сущность метода заключается в определении осадок элементарных слоев основания в пределах сжимаемой толщи от дополнительных вертикальных напряжений σZP, возникающих от нагрузок, передаваемых сооружениям.

Так как в основу этого метода положена расчетная модель основания в виде линейно-деформируемой сплошной среды, то необходимо ограничить среднее давление на основание таким пределом, при котором области возникающих пластических деформаций лишь незначительно нарушают линейную деформируемость основания, т.е. требуется удовлетворить условие:

Для определения глубины сжимаемой толщи Нс вычисляют напряжения от собственного веса σZq и дополнительные от внешней нагрузки σZP.

Нижняя граница сжимаемой толщи ВС основания принимается на глубине z = Нс от подошвы фундамента, где выполняется условие:

т.е. дополнительные напряжения составляют 20% от собственного веса грунта.

При наличии нижеуказанной глубины грунтов с модулем деформации Е≤5 МПа должно соблюдаться условие:

Расчет осадки удобно вести с использованием графических построений в следующей последовательности:

1) строят геологический разрез строительной площадки на месте рассчитываемого фундамента;

2) наносятся размеры фундамента;

3) строятся эпюры напряжений от собственного веса грунта σZg и дополнительного σZP от внешней нагрузки;

4) определяется сжимаемая толща Нс;

5) разбивается Нс на слои толщиной hi≤0,4b;

6) определяется осадка элементарного слоя грунта по формуле:

Тогда полную осадку можно найти простым суммированием осадок всех элементарных слоев в пределах сжимаемой толщи из выражения:

где β— безразмерный коэффициент, зависящий от коэффициента относительных поперечных деформаций, принимаемый равным 0,8; hi — высота i-го слоя; Ei — модуль деформации i-го слоя грунта;

— среднее напряжение i-го элементарного слоя.

Метод послойного суммирования позволяет определять осадку не только центральной точки подошвы фундамента. С его помощью можно вычислить осадку любой точки в пределах или вне пределов фундамента. Для этого пользуются методом угловых точек и строится эпюра напряжений вертикальной, проходящей через точку, для которой требуется расчет осадки.

Таким образом, метод послойного суммирования в основном используется при расчете небольших по размерам фундаментов зданий и сооружений и при отсутствии в основании пластов очень плотных малосжимаемых грунтов.

3. Особенности проектирования и строительства зданий и сооружений на структурно-неустойчивых грунтах.

Структурно-неустойчивые грунты - слабые сильносжимаемые глинистые, лёссовые просадочные, набухающие и вечномерзлые грунты. При определенных воздействиях резко снижают свою прочность или полностью разрушаются (это может быть от быстро возрастающих, динамических, вибрационных нагрузок или физических процессов – повышение t-ры мерзлых грунтов, обводнение лессовых или засоленных грунтов и т.п.). На этой основе разрабатываются соответствующие мероприятия по обеспечению устойчивости зданий и сооружении.

При строительстве на таких грунтах кроме общепринятых для обычных условий решений требуется проведение комплекса специальных мероприятий, учитывающих их особые свойства:

1. Меры, предпринимаемые для исключения неблагоприятных воздействий на грунты.

2. Способы искусственного улучшения структурных свойств оснований, с помощью которых нейтрализуются последствия воздействия неблагоприятных факторов.

3. Конструктивные мероприятия, понижающие чувствительность зданий к неравномерным деформациям основания.

4. Применение специальных типов фундаментов.

Вечномерзлые грунты

Характерной особенностью вечномерзлых грунтов является то, что их свойства существенно зависят не только от вещественного состава и влажности , но и от их температуры, так как при оттаивании мерзлых грунтов может наблюдаться склонность к просадочности и разжижению, а при промораживании – морозное пучение.

Принципы строительства на вечномерзлых грунтах:

I принцип – вечномерзлые грунты основания используются в мерзлом состоянии, сохраненном в процессе строительства и в течение всего периода эксплуатации сооружения; применяется в тех случаях, когда расчетные деформации основания в предположении его оттаивания превышают предельное их не удается привести в нормальное состояние конструктивными мерами или улучшением строительных свойств основания. Принцип эффективен, когда грунты находятся в твердомерзлом состоянии и такое состояние может быть сохранено при экономически разумных затратах.

Для сохранения вечномерзлого состояния оснований используются различные методы:

1. Подсыпка применяется при вертикальной планировке территорий или устраивается под отдельными зданиями;

2. Телпоизоляция в сочетании с другими методами для сооружений, занимающих небольшую площадь;

3. Вентилируемые подполья – является основным и наиболее распространенным способом регулирования теплового влияния здания на температурный режим основания, открытые подполья имеют сообщение с наружной средой.

4. Подсыпки с тубами воздушного охлаждения применяют, главным образом для тепловыделяющих зданий значительных, в плане, размеров. Трубы прокладывают в пределах насыпного слоя и выводятся наружу - в подполье или вблизи стен здания. Охлаждение основания достигается движением по трубам холодного наружного воздуха.

5. Промораживающие колонки применяют для предпостроечного промораживания оснований, а также для последующего поддержания в основании заданного температурного режима.

II принцип – в качестве оснований знаний и сооружений используются предварительно оттаянные грунты или грунты, оттаивающие в период эксплуатации сооружения. Рекомендуется применять при неглубоком расположении (залегании) скальных грунтов, а также при малосжимаемых мерзлых грунтах при оттаивании (плотные крупнообломочные грунты и пески, пылевато-глинистые грунты твердой и полутвердой консистенции).

1. Предпостроечное оттаивание. Для повышения температуры грунта наиболее часто используют игловое гидро- или парооттаивание, или электрический прогрев с применением электроосмоса и иглофильтрового понижения, оттаивание может быть произведено как в пределах всей площади застройки, так и под отдельными фундаментами, если это обосновано расчетом по деформациям.

2. Оттаивание грунтов в процессе эксплуатации сооружений должно применяться с большой осторожностью и подкрепляться тщательным прогнозом температурного режима деформаций оттаивающего основания.

Лессовые и просадочные грунты

При обводнении грунтов в основании сооружений происходят большие и часто не равномерные деформации.

В первую очередь при проектировании оснований и фундаментов зданий на просадочных грунтах учитывают возможность их замачивания и возникновения просадочных деформаций.

Принципы строительства на просадочных грунтах:

1. Осуществление комплекса мероприятий, включающего подготовку основания, (в водозащитные и конструктивные мероприятия входят: компоновка генплана; планировка застраиваемых территорий; устройство под зданиями маловодопроницаемых экранов; качественная засыпка водонепроницаемых котлованов и траншей; устройство вокруг зданий водонепроницаемых отмосток; отвод аварийных вод за пределы зданий и в ливнесточную сеть.)

2. Конструктивные мероприятия объединяют в группы:

Для жестких зданий:

1) эта разрезка зданий осадочными швами на отсеки;

2) устройство железобетонных поясов и армированных швов;

3) усиление фундаментно–подвальной части путем применения монолитных или сборно–монолитных фундаментов.

Для податливых и гибких зданий:

1) мероприятия по дополнительному увеличению податливости (введение гибких связей; повышение площади опирания);

2) место, обеспечивающие нормальную эксплуатацию зданий при возможных, часто неравномерных просадках - применяют конструктивные решения, позволяющие в короткие сроки восстановить после неравномерных просадок нормальную эксплуатацию кранов, лифтов, оборудования, путем рихтовки подкрановых путей и направляющих лифтов, поднятия опор домкратом.

3. Улучшение строительных свойств  просадочных  грунтов:

1) Устройство грунтовых подушек обеспечивает создание в основании фундаментов слоя непросадочного грунта.

2) Двухслойное уплотнение путем сочетания поверхностного уплотнения тяжелой трамбовкой и устройства по верху уплотненного слоя грунта грунтовой подушки

3) Могут устраиваться и фундаменты в вытрамбованных котлованах, фундаментов в виде пирамидальных свай и забивных блоков.

4) Применяются поверхностное уплотнение взрывами.

5) Уплотнение предварительным замачиванием (на больших территориях вновь застраиваемых площадках).

6) Широко используют уплотнение оснований пробивкой скважин (грунтовые сваи) и глубинными взрывами.

7) Для закрепления просадочных грунтов применяют методы однорастворной силикатизации или термообжига.

4. Прорезка просадочных грунтов обычно осуществляется с помощью свайных фундаментов.

1) Целесообразно применение забивных и, особенно, конических и пирамидальных свай, а также набивных свай в пробитых или полученных путем уплотнения грунтов взрывами зарядов в скважинах.

2) Сваи должны полностью прорезать просадочную толщу и опираться на подстилающие грунты повышенной сложности и НС (плотные глинистые грунты, гравий, плотные пески).

4.1. Виды фундаментов мелкого заложения.

Фундамент мелкого заложения – фундамент, имеющий отношение высоты к ширине подошвы не превышающее 4, и передающий нагрузку на грунты основания преимущественно через подошву.

По условию изготовления:

1. Сборные (заводского изготовления).

2. Монолитные (возводятся непосредственно на месте эксплуатации).

По форме:

1. Отдельные фундаменты  устраивают под колонны, опоры балок и других элементов здания. Отдельные фундаменты не увеличивают жесткости сооружения, поэтому их обычно применяют в тех случаях, когда неравномерность осадок не превышает допустимых значений.

2. Ленточные фундаменты используют для передачи нагрузки на основание от протяженных элементов  строительных конструкций, например стен зданий, или ряда колонн. По размещению в плане ленточные фундаменты могут состоять из одинарных или перекрестных лент. Одинарные ленты устраивают, как правило, под стены, а перекрестные - под сетку колонн.

3. Сплошные   фундаменты, иногда называемые плитными, устраивают под всем зданием в виде железобетонных плит под стены или сетку колонн. Фундаментные плиты разрезаются в плане только осадочными швами, но в пределах каждого выделенного отсека они обеспечивают жесткость здания и совместную работу фундамента и надземной части сооружения. Сплошные фундаменты способствуют уменьшению неравномерности осадки сооружения.

4. Массивные – устраивают в виде жесткого массива под небольшие в плане сооружения, такие как башни, мачты, дымовые трубы.

4.2. Определение размеров подошвы фундамента мелкого заложения.

Площадь подошвы предварительно может быть определена из условия:

PII ≤ R, где

PII – среднее давление под подошвой фундамента от основного сочетания расчетных нагрузок при расчете по деформациям;

R – расчетное сопротивление грунта основания, определяемое по формуле СНиП.

Реактивная эпюра отпора грунта при расчете жестких фундаментов принимается прямоугольной. Тогда из уравнения равновесия:

Сложность в том, что обе части выражения содержат искомые геометрические размеры фундамента. Но в предварительных расчетах вес грунта и фундамента в ABCD заменяют приближенно на:

, где

γm – среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его уступах; γm=20 кН/м3;

d – глубина заложения фундамента, м.

- необходимая площадь подошвы фундамента.

Тогда ширина подошвы (b):

а) в случае ленточного фундамента; A=b·1п.м. : .

б) в случае столбчатого квадратного фундамента; A=b2: .

в) в случае столбчатого прямоугольного фундамента:

- задаемся отношением длины фундамента (l) к его ширине (b) (т.к. фундамент повторяет очертание опирающейся на него конструкции).

Отсюда:

в) в случае столбчатого круглого фундамента:

b = D – диаметр фундамента.  

После предварительного подбора ширины подошвы фундамента b=f(Ro) необходимо уточнить расчетное сопротивление грунта – R=f(b, φ, c, d, γ).

Зная точное R. Снова определяют b. Действия повторяют, пока два выражения не будут давать одинаковые значения для R и b.

После того, как был подобран размер фундамента с учетом модульности и унификации конструкций проверяют действительное давление на грунт по подошве фундамента.

Чем ближе значение PII к R, тем более экономичное решение.

Если условие не соблюдается, тогда расчет необходимо вести по нелинейной теории, что значительно его осложняет.

Порядок расчета внецентренно нагруженного фундамента

Давление на грунт по подошве внецентренно нагруженного фундамента принимается изменяющимся по линейному закону, а его краевые значения определяются по формулам внецентренного сжатия.

Учитывая, что ,

Приходим к более удобному для расчета виду:

, где

NII – суммарная вертикальная нагрузка, включая Gf и Gg;

e – эксцентриситет равнодействующей относительно центра тяжести подошвы;

b – размер подошвы фундамента в плоскости действия момента.

Двузначную эпюру стараются не допускать, т.к. в этом случае образуется отрыв фундамента от грунта.

Поскольку в случае действия внецентренного нагружения максимальное давление на основание действует только под краем фундамента, при подборе размеров подошвы фундамента давление допускается принимать на 20% больше расчетного сопротивления грунта, т.е.

В тех случаях, когда точка приложения равнодействующей внешних сил смещена относительно обеих осей фундамента (рис 10.14), давление под ее угловыми точками находят по формуле:

Поскольку в этом случае максимальное давление будет только в одной точке подошвы фундамента, допускается, чтобы его значение удовлетворяло условию:

4.3. Технология возведения.

1. Выкапывается траншея (котлован), глубина которой соответствует глубине закладки подошвы фундамента.

2. Под будущий фундамент выстилается песчаная подушка и выкладывается слой дренажа, который служит защитой фундамента от разрушения грунтовыми водами.

3. Затем на тонкий слой бетона выстилается двуслойная гидроизоляция.

4. После этого устанавливается арматура.

5. Котлован заливают бетоном, который и образует фундамент.

На поверхность (обрез) должны выходить выпуски арматуры, для связи стенами сооружения.

Также необходимо предусмотреть вертикальную гидроизоляцию.

5.1. Виды свай и свайных фундаментов.

Свая — фундамент, представляющий собой деревянный, металлический или железобетонный стержень, который заглубляют в землю в основании зданий.

Виды свай:

1. Буронабивные

2. Буроинъекционные

3. Винтовые

4. Забивные

5. Сваи-оболочки

6. Грунтовые

7. Шпунтовые

По характеру работы сваи разделяют на висячие сваи (трение боковой поверхности) и сваи-стойки (опирание нижним концом).

По направлению погружения: вертикальные и наклонные.

Расположение свай в плане: одиночное, ленточное (рядовое), кустами и в виде сплошного свайного поля.

По внешнему виду: призматические, булавовидные, пирамидальные, ромбовидные.

5.2. Определение несущей способности свай.

Несущую способность одиночных свай всех видов определяют как наименьшее из значений несущей способности, полученных по следующим двум условиям: по условию сопротивления грунта основания свай, по условию сопротивления материала свай.

Используют три метода определения несущей способности одиночных свай: теоретический метод (по формулам и таблицам СНиП 11-17—77); динамический метод, основанный на использовании результатов пробной забивки свай; метод пробных статических нагрузок, при котором используют данные, полученные при нагружении свай статическими нагрузками или зондированием грунта.

1. Несущая способность свай – стоек

Где R – расчетное сопротивление грунта под острием сваи; А – площадь поперечного сечения сваи;  – коэффициент условия работы сваи;  – коэффициент надежности.

2. Несущая способность висячих свай (свай трения).

,  - по I предельному состоянию.

N0, Nб – сопротивление сваи, соответственно под острием и по боковой поверхности.

Р – расчетная нагрузка, допускаемая на сваю.

где R – расчетное сопротивление грунта сваи под острием; u – периметр сваи; fi – расчетное удельное сопротивление грунта по боковой поверхности сваи;  li - мощность i слоя грунта, где действует fi, , - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта.

Для однородного грунта вся толща также разбивается по глубине на отдельные слои li<2м, т.к. fi изменяется с глубиной.

Несущая способность сваи, полученная расчетом, часто оказывается ниже фактической, найденной по испытаниям. Данное обстоятельство объясняется тем, что в расчетах используются осредненные табличные значения величин fi , что является приближенным.

Для определения истинной (фактической) несущей способности сваи рекомендуется проводить испытания свай непосредственно на площадке строительства. Обычно под пятном застройки здания (сооружения) перед производством работ проводятся испытания 1 или 2 свай.

5.3. Технология возведения.

Технология предполагает:

1. Бурение скважины расчётного диаметра.

2. Установка в нее арматуры.

3. Заливку в созданную скважину бетона.

В отдельных случаях также требуются действия: устройство уширения, установка обсадной трубы, установка бетонолитной трубы, заполнение скважины глинистым раствором.

Ростверки во всех случаях устраиваются монолитными.

6.1. Методы искусственного улучшения основания.

Закрепление грунтов — это искусственное преобразование строительных свойств грунтов, используемых в строительства, различными физико-химическими способами в условиях их естественного залегания.

Искусственное преобразование грунтов предполагает увеличение их прочности, устойчивости, уменьшение водопроницаемости, сжимаемости, а также ослабление чувствительности природной прочности грунтов к изменению внешней среды, особенно влажности.

Методы искусственного улучшения оснований делятся на механические, физические и химические.

К механическим методам относятся:

1) глубинное уплотнение грунтовыми и песчаными сваями,

2) трамбование и виброуплотнение грунтов,

3) замена грунтов основания более прочными грунтами,

4) применение шпунтовых ограждений.

К физическим методам относятся

1) уплотнение грунтов при помощи понижения уровня грунтовых вод,

2) вертикальный дренаж грунтов основания.

К химическим методам относятся:

1) цементация (цемент, бетонитовые глины),

2) электрохимическое и термическое закрепления грунтов (электроосмос и электрофорез, оплавление),

3) однорастворный и двухрастворный химические методы (силикатизация, смолизация).

Увеличить прочность и уменьшить сжимаемость грунтов можно либо за счет уменьшения пористости грунта, либо путем увеличения сцепления между частицами скелета грунта.

Уменьшение пористости грунта достигается путем уплотнения грунта трамбовками, сваями и так далее.

Увеличение сцепления между частицами скелета создается при помощи термической обработки грунта, цементацией грунта различными химическими реагентами.

Уплотнение водонасыщенных грунтов может произойти только в процессе отжима воды из грунта. Поэтому для уплотнения водонасыщенных грунтов основания применяется дренаж или водопонижение.

6.2. Технология устройства искусственных оснований.

Силикатизация и смолизация сходны по технологии, предусматривающей расчистку участков закрепления, погружение инъекторов, приготовление и нагнетание растворов, извлечение инъекторов, тампонаж скважин.

Химические реагенты вводятся в грунт под избыточным давлением через перфорированные трубчатые инъекторы, снабженные устройством для герметизации устья в целях предотвращения прорыва реагентов на поверхность по затрубному пространству.

Забивной инъектор представляет собой стальную толстостенную трубу с заостренным наконечником, перфорированную в нижней части на высоту 0,5... 1,5 м. Инъекторы забивают на глубину до 7 м пневматическими молотами массой до 30 кг. Извлекают инъекторы лебедкой с помощью копра или 10-тонным домкратом.

Грунт закрепляют заходками — вертикальными зонами, равными длине перфорированной части трубы плюс 0,5 радиуса закрепления. Для нагнетания раствора используют гидравлические насосы производительностью до 0,01 м3/мин, создающие давление до 1,5 МПа.

Термическое закрепление является результатом сжигания топлива (газообразного, жидкого, сжиженных газов) непосредственно в скважинах, пробуренных на всю глубину закрепляемого грунта. Сжигают топливо при давлении нагнетаемого воздуха 0,115...0,15 МПа. Закрепление грунта в скважине происходит под действием пламени, а в теле массива — от раскаленных газов, проникающих сквозь поры грунта. В результате вокруг скважины образуется столб обожженного грунта, диаметр которого зависит от продолжительности обжига и количества топлива: за Ю...20сутон может быть доведен до 4...8 м при расходе жидкого топлива 80... 120 кг на 1 м скважины и до 30...40 м3 сжатого воздуха на 1 т топлива.

Этим способом можно закрепить грунты и устранить их просадочность на глубину до 15 м, доведя прочность в среднем до 0,6... 1 МПа.

Цементацией закрепляют трещиноватые скальные породы, а также гравелистые и рыхлые песчаные грунты. Цементация состоит из процессов расчистки поверхности грунта, с которой производят закрепление; бурения скважин, их продувания или промывки (в скальных породах); установки инъекторов; гидравлического опробования скважины; нагнетания инъекционного раствора; извлечения инъекторов.

Для цементации используют растворы с водоцементным отношением от 0,4 до 1; расход раствора составляет 20...40 % объема закрепляемых пород. Нагнетают раствор через такие же инъекторы, как для силикатизации.

Технология замены слабого грунта основания на грунт с заданными свойствами.

Состав работ:

1. Подготовка площадки, расчистка;

2. Устройство боковых полос для движения машин (экскаватора, самосвала);

3. Срезка растительного слоя грунта, погрузка его на автосамосвалы и вывозка для складирования в резерв;

4. Полное удаление слабого грунта (устройство котлована) с разработкой, погрузкой, транспортировкой и выгрузкой в отведенные места;

5. Зачистка дна котлована бульдозером после работы экскаватора;

6. Заполнение котлована новым грунтом, включая его разработку в карьере, транспортировку, укладку, послойное разравнивание и уплотнение.

7.1. Подпорные стены.

Подпорная стена - это конструкционное сооружение, удерживающее от обрушения и сползания находящийся за ней массив грунта на уклонах местности (откосах, склонах, выпуклостях и впадинах поверхности участка).

Основное назначение - укрепить грунт на откосах, склонах и предупредить обрушение и сползание грунта.

Железобетонные подпорные стены значительно экономичнее каменных и бетонных. Их применяют преимущественно сборными. Различают подпорные стены уголковые, с контрфорсами, анкерные.

7.2. Особенности работы.

Уголковые стены применяют, когда полная высота подпорной стены не превышает 4,5 м. При большей высоте экономичнее стены с контрфорсами или анкерные. Уголковые подпорные стены могут быть изготовлены в виде единых блоков длиной 2.. 3 м. Разработаны типовые конструкции сборных уголковых подпорных стен, состоящие из двух элементов: стеновой (лицевой) плиты и фундаментной плиты с анкеровкой. Предусмотрены высоты подпора грунта Н, равные 1,2; 1,8; 2,4; 3 и 3,6 м. Номинальная длина стеновых плит принята З м, фундаментных — 3 и 1,5 м; ширина подошвы b — 2,2; 2,5; 3,1 и 3,7 м. Учтена возможность установки фундаментной плиты с наклоном подошвы до 7° для повышения устойчивости подпорной стены против сдвига.

В подпорных стенах других типов, ограждение образуется из сборных стеновых плит, закладываемых в базы контрфорсов или рам. Контрфорсы конструируют составными из 2—3 частей. Их устанавливают с шагом 2...3 м на сборные элементы опорной плиты, с которой соединяют, сваривая закладные металлические детали.

Рамы анкерных подпорных стен размещают через 4 ..5 м, опирая их на отдельные фундаменты. Анкерная балка предназначена для удерживания всей конструкции от сдвига под воздействием горизонтального давления грунта. Расстояние а принимают равным 0,3...0,6h высоты подпора грунта, если грунт имеет угол естественного откоса 30...45°.

Конструктивные схемы сборных подпорных стен

а — уголковая одноэлементная; б — уголковая двухэлементная; е — с контрфорсами; г — анкерная; 1 — сборные цельные блоки; 2 — стеновые плиты; 3 — сборный контрфорс; 4 — стык сборных элементов контрфорса; 5 — фундаментная плита;  б — опоры  рамы,   7 — рамы. 8 — анкерная балка.

В практике встречаются и другие конструктивные решения подпорных стен: с анкерным зубом ниже подошвы опорной плиты или с обратным уклоном подошвы, что повышает устойчивость стены против сдвига в горизонтальном направлении; с разгрузочными площадками, устраиваемыми на промежуточных уровнях высоты стены с ее задней стороны в целях уменьшения ширины опорной плиты; с ребристыми стенами вместо гладких для уменьшения расхода бетона и т.п. Иногда применяют ряжевые подпорные стены, собираемые из мелких балочных железобетонных сборных элементов в клетки (подобно деревянным ряжам), которые заполняют каменной наброской. По расходу материалов они экономичнее других подпорных стен, но дороже по монтажу.

7.3. Особенности расчета.

Давление грунта на подпорные стены согласно формулам сопротивления материалов зависит от плотности грунта у, угла естественного откоса грунта Ср, угла наклона задней грани подпорной стены, угла наклона откоса засыпки выше подпорной стены. В простейшем случае, когда задняя грань стены вертикальна, а поверхность грунта над стеной горизонтальна, равнодействующую горизонтального давления земли (ее нормативное значение) на 1 м длины стены определяют по формуле:

Распределение давления грунта по высоте стены принимают прямолинейным, поэтому интенсивность его внизу равна р0=2Н/h, а равнодействующая считается приложенной на расстоянии h/3 от подошвы.

В обычных условиях плотность грунта у колеблется в пределах 1,6…1,9 т/м3, угол естественного откоса грунта ф=30...45°. Коэффициент надежности по горизонтальному давлению на стену принимают равным 1,2.

Равномерно распределенную нагрузку Psup, находящуюся на верхнем уровне грунта, принимаемую с коэффициентом надежности 1,3, приводят к весу слоя грунта высотой hsup/у и учитывают при определении равнодействующей давления на стену согласно формуле:

Предварительно ширину опорной плиты & и ее вынос принимают такими, чтобы наибольшее краевое давление на грунт под подошвой, определяемое по формуле:

не превышало 1,2R0 при соблюдении условия, чтобы среднее давление рm=F/N<R0 и чтобы приближенно гарантировать устойчивость стены против опрокидывания и скольжения согласно соотношениям:

В этих формулах М — момент от всех сил (расчетных, действующих на стену) относительно центра тяжести подошвы; А, W — соответственно площадь и момент сопротивления подошвы; R0 — условное расчетное давление на грунт; Мu — опрокидывающий момент от давления грунта относительно переднего края подошвы (точка А на рисунке); Мh — удерживающий момент, гарантируемый вертикальными нагрузками (вес стены и грунта на выступах), вычисленный относительно той же точки; G — сумма вертикальных нагрузок; u — коэффициент трения бетона по грунту в пределах 0,3—0,6 в зависимости от вида и состояния грунта.

Целесообразно, чтобы при этом давление на грунт у края внутреннего выступа (точка В на рисунке) имело приблизительно нулевое значение.

Схема армирования уголковой подпорной стены

1 — сквозные рабочие стержни; 2 — дополнительные рабочие стержни; 3—монтажные стержни.

7.4. Особенности возведения.

Окончательные размеры подошвы и выноса опорной плиты подпорной стены принимают согласно расчету основания по несущей способности и деформациям в соответствии с требованиями норм по расчету оснований зданий и сооружений.

Внешний и внутренний выступы опорной плиты рассчитывают на изгиб как консоли, заделанные соответственно в сечениях I—I и II—II. Внешняя консоль загружена давлением грунта снизу, внутренняя — еще и грунтом, расположенным выше нее. Расчетное количество арматуры Аs1 и As2 размещают соответственно по низу и по верху опорной плиты.

От давления H конструкцию самой стены рассчитывают так же, как изгибаемую консоль, которая заделана в опорной плите. Расчетное количество арматуры As3 располагают со стороны внутренней поверхности стены.

На рисунке представлен пример армирования подпорной стены уголкового типа. Рабочие стержни объединяют в сетки с помощью монтажной арматуры. Для экономии арматуры часть стержней размещают только в зонах наибольших моментов. Сетка С-4 конструктивная.

Сборные стеновые панели в схемах на рис. рассчитывают от горизонтального давления грунта как плиты, работающие по балочной схеме с пролетом от одного контрфорса (рамы) до другого контрфорса (рамы). Контрфорс рассчитывают как консоль, заделанную в опорной плите. Соединения сборных элементов рассчитывают на восприятие моментов и сил, которые через них передаются. Размеры и армирование анкерной балки определяют по условию недопущения опрокидывания подпорной стены.

8.1. Усиление и реконструкция фундаментов.

Усиление фундаментов производится с целью восстановления утраченной несущей способности или увеличения существующей.

Варианты усиления:

1) устройство обойм, которые укрепляют кладку фундамента и значительно снижают удельное давление несущих конструкций сооружений на грунты;

 1      2

2) подведение новых фундаментов и перекладка имеющихся;

3) устройство свай, расположенных в непосредственной близости с существующими фундаментами для передачи нагрузки от зданий на сваи.

4) устройство грунтоцементных или буроинъекционных свай;

3    4    5

5) цементация контакта «фундамент-грунт».

8.2. Технология возведения.

Технологический процесс усиления фундаментов с уширением подошвы:

1. Подготовительные работы:

1) разборка отмостки (тротуара) и полов в подвале (I этаже);

2) установка на расстоянии 3-4 м от фундаментов водосборных колодцев для откачки грунтовых вод.

2. Отрывка траншей с откосами или креплением стенок. Зачисткой дна траншей и срезкой недобора вручную. Отрывая грунт при помощи экскаватора, не допускать разрушения кладки фундамента ударом ковша. Грунт, непосредственно прилегающий к стенке фундамента, удалять только вручную. Откачку грунтовых вод производить в систему уличной или дворовой канализации по мере заполнения водосборных колодцев.

3. Тщательная очистка боковых поверхностей бутовой кладки от грунта пескоструйными аппаратами или металлическими щетками с максимальным раскрытием швов кладки.

4. Сверление отверстий электродрелями с победитовыми наконечниками в бутовой кладке на глубину 25-30 см и забивка анкеров в эти отверстия (при устройстве бетонных приливов).

5. Пробивка в существующих бутовых фундаментах при помощи отбойного молотка горизонтальных борозд для перевязки бутовой кладки с бетоном.

6. Уплотнение грунта в не обжатых зонах под местами уширения фундаментов насыпкой щебня с тщательным трамбованием.

7. Устройство по щебеночному основанию бетонной подушки (по проекту).

8. Установка опалубки и арматуры (при устройстве железобетонных подушек).

9. Укладка бетона в опалубку с уплотнением вибратором. Бетонирование приливов производить до низа опорных швеллерных балок.

10. Пробивка отбойным молотком в кирпичных стенах отверстий 25х25 см и установка двух консольных двутавровых балок, установка опорных швеллерных балок, приварка нижних полок консольных балок к верхним полкам опорных швеллерных балок.

Примечание. Работы, указанные в п."10", выполнять после получения бетоном у приливов 70% прочности (по истечении 7-8 дней после укладки бетона);

11. Бетонирование верхних участков бетонных приливов (на высоту опорных балок), а также отверстий в кирпичных стенах.

12. Разборка опалубки, обратная засыпка траншей, восстановление отмостки и полов.

9.1. Опускные колодцы.

Опускной колодец — пустотелая (полая) конструкция-оболочка, погружаемая в грунт. Изготавливается преимущественно из бетона или железобетона (как монолитного, так и сборного), в редких случаях — из стали. Конструкция применяется для строительства заглублённых в грунт сооружений (иногда называемых опускными), а также для устройства опор (фундаментов) глубокого заложения, которые передают давление на нижние слои грунта, обладающие большей прочностью. Также опускные колодцы могут являться фундаментами опор железнодорожных мостов в случае их возведения в дисперсных грунтах.

В плане опускной колодец чаще всего круглый, но в некоторых случаях может быть эллиптическим или прямоугольным.

В нижней части колодца оборудовано заострение (так называемая «консоль»), усиленное металлом (так называемый «нож»), со стальной облицовкой его режущей кромки.

Существует два способа устройства стен опускных колодцев: их либо сразу возводят на полную высоту, либо наращивают по мере того, как колодец погружается в грунт.

В зависимости от конкретного типа грунта технология возведения опускных колодцев имеет свои особенности. Например, в песках и малосвязных грунтах для их устройства применяются виброустановки, а в глинистых грунтах — так называемые тискотропные рубашки (нагнетание глинистого раствора между стенкой колодца и окружающим грунтом, выполняющего роль «смазки» и впоследствии, после добавления в него цемента, затвердевающего).

Главным достоинством опускных колодцев является отсутствие необходимости в каком-либо сложном оборудовании для их возведения.

Недостатки:

1) риск отклонения от вертикальной оси при погружении;

2) повышенная сложность (в ряде случаев невозможность) возведения в скальных и водонасыщенных грунтах.

 

9.2. Кессоны.

Кессон — конструкция для образования под водой или в водонасыщенном грунте рабочей камеры, свободной от воды. Поступление воды в рабочую камеру предотвращается нагнетанием в неё сжатого воздуха. Кессон обычно сооружается на поверхности и погружается в грунт под действием собственного веса и веса надкессонного строения по мере выемки грунта.

Кессонами часто пользуются при строительстве мостов, когда требуется отгородить воду при возведении фундамента, а также когда грунты содержат крупные включения твердых пород. Кессоны применяют в непосредственной близости от сооружений, когда есть опасность выпора грунта из-под их подошвы.

Кессон состоит из кессонной камеры, подкессонного строения и шлюзового устройства. Стенки камеры заканчиваются ножом.

Для опускания и подъема людей и выполнения грузоподъемных операций предусматривается шлюзовой аппарат, который соединен с кессонной камерой шахтными трубами. Сверху кессон оснащен подъемным механизмом. Для подачи сжатого воздуха монтируются трубопроводы из двух ниток: рабочей и резервной. Для обеспечения сжатым воздухом монтируется компрессорная.

Грунт в кессонной камере разрабатывают методами гидромеханизации: размывают гидромониторами и удаляют пульпу эжекторами или гидроэлеваторами.

Метод является более дорогостоящим и сложным, поскольку требует специального оборудования. Кроме того, этот способ связан с пребыванием людей в зоне повышенного давления воздуха, что значительно сокращает продолжительность рабочих смен (до 2 часов при 350…400кПа (max)) при максимальной глубине 35-40м.

9.3. Подземные сооружения, возводимые способом «стена в грунте».

Стена в грунте возводится в глубоких (до 40 метров) и узких (0,4 м -1 м) траншеях, которые в момент выемки грунта заполняются бентонитовым раствором. Этот раствор за счет своих свойств избыточного гидростатического давления на вертикальные плоскости способствует сохранению траншеи от обрушения. Готовая траншея заполняется элементами из железобетона или монолитным бетоном, а бентонитовый раствор при этом вытесняется. Выполненная таким образом стена может является ограждающей и в тоже время несущей конструкцией подземного сооружения.

Для разработки земли в траншее применяется оборудование двух типов: плоский грейфер (ковш) и гидравлическая фреза. При помощи ковшового оборудования можно разрабатывать только дисперсные составы (пески, глины). Гидрофрезерное оборудование способно разрабатывать все типы: от дисперсных до полускальных (аргиллиты, алевролиты, песчаники).

Технологический процесс строительства включает: монтаж оборудования (завода по очистке бентонита, гидрофрезы или грейфера, устройство форшахты и технологических дорог, разработка траншеи под бентонитом отдельными захватками, армирование и бетонирование захваток.

Достоинства:

возможность устройства глубоких котлованов в непосредственной близости от существующих зданий и сооружений

Отпадает необходимость в устройстве водопонижения или водоотлива; уменьшаются объемы земляных работ.

Такая стена выполняет следующие функции:

1. Фундамент под протяженные объекты (стены) - как несущая конструкция.

2. Стена подземных зданий или сооружений (подвалы, парковки) - ограждающая конструкция.

3. Водопонижение (при правильном подборе марки бетона по водопроницаемости) - противофильтрационная конструкция.

Бонусный вопрос:

10.1. Характеристики грунтов: физические.

Физические свойства - свойства, характеризующие физические состояние грунта и способность изменять это состояние под влиянием физико-химических факторов — объемный и уд. вес, влажность, границы пластичности, липкость, усадка, набухание, размокание, водопроницаемость, структурная связность.

К физическим свойствам грунтов относятся:

1. Плотность - отношение массы грунта (включая массу воды в порах) к занимаемому этим грунтом объему.

2. Плотность частиц - отношение массы сухого грунта (исключая массу воды в его порах) к объему твердой части этого грунта.

3. Плотность скелета грунта - отношение массы сухого грунта (исключая массу воды в его порах) к занимаемому этим грунтом объему (включая имеющиеся в этом грунте поры).

4. Влажность - количество воды, содержащейся в порах грунта в естественных условиях его залегания.

5. Пористость - общий объем всех пустот в горной породе, выражают процентным отношением объема пустот к общему объему грунта.

6. Коэффициент пористости - отношение объема пор в образце к объему, занимаемому его твердыми частицами - скелетом.

7. Показатель текучести IL - отношение разности влажностей, соответствующих двум состояниям грунта: естественному W и на границе раскатывания Wp, к числу пластичности Ip. Твердое, пластичное и текучее.

Граница раскатывания - нижний предел пластичности Wp, граница текучести - верхний предел пластичности WL.

8. Число пластичности Ip - разница между границей текучести и границей раскатывания.

9. Засоленность - характеристика, определяющая количество водорастворимых солей в грунте, %.

10. Набухаемость - отношение увеличения высоты образца грунта после свободного набухания в условиях невозможности бокового расширения к начальной высоте образца природной влажности.

11. Льдистость - отношение содержащегося в нём объёма льда к объёму мёрзлого грунта.

12. Содержание органического вещества - отношение массы сухих растительных остатков к массе абсолютно сухого грунта.

10.2. Характеристики грунтов: механические.

Механические свойства грунтов - их поведение под действием внешней нагрузки или при изменении их физического состояния (например, высыхание и т.д.).

1. Прочность (несущая способность) - способность грунта воспринимать нагрузки не разрушаясь.

2. Сжимаемость - способность грунта уменьшаться в объеме под воздействием уплотняющих нагрузок.

3. Коэффициент сжимаемости - величина, показывающая степень сжимаемости при невозможности бокового расширения грунта.

4. Модуль деформации - коэффициент пропорциональности между давлением и относительной линейной деформацией грунта, возникающей под этим давлением.

5. Сопротивление сдвигу (сцепление) - способность грунта противостоять перемещению частей грунта относительно друг друга под воздействием касательных и прямых напряжений.

6. Модуль сдвига - называется отношение касательного напряжения к сдвиговой деформации.

7. Коэффициент бокового давления - называется отношение приращения бокового давления к приращению вертикального давления при обязательном отсутствии боковых деформаций.

8. Водопроницаемость - способность грунта пропускать через себя воду под действием разности напоров.

Важнейшие механические характеристики:

1) Угол внутреннего трения - параметр прямой зависимости сопротивления грунта срезу от вертикального давления, определяемый как угол наклона этой прямой к оси абсцисс.

2) Удельное сцепление грунта - параметр прямой зависимости сопротивления грунта срезу от вертикального давления, определяемый как отрезок, отсекаемый этой прямой на оси ординат.

10.3. Характеристики грунтов: способы и методы определения.

Метод одноплоскостного среза (сопротивление грунта срезу, угла внутреннего трения, удельного сцепления).

Метод одноосного сжатия (предела прочности на одноосное сжатие).

Метод трехосного сжатия (угла внутреннего трения, удельного сцепления, модуля деформации и коэффициента поперечной деформации).

Метод компрессионного сжатия (коэффициента сжимаемости, модуля деформации, структурной прочности на сжатие, коэффициентов консолидации).


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

32379. Основные принципы, задачи и направления работы психологической службы в образовании 13.98 KB
  Цель психологической службы в образовании – максимальное содействие психическому и личностному развитию всех участников образовательного процесса. Задачи психологической службы в образовании: Выявление причин различного рода трудностей в учебновоспитательной работе с учащимися различного возраста психоаналитический подход Преодоление в рамках профессионализма отклонений в интеллектуальном и личностном развитии школьников коррекционный подход Преодоление и помощь в решении конфликтных ситуаций и сложных вопросов. Структура психологической...
32380. Понятие выбора профессии. Ошибки и трудности выбора профессии. Классификация профессий 17.89 KB
  Понятие выбора профессии. Ошибки и трудности выбора профессии. Выбор профессии – проф. Самоопределение которое подразумевает самостоятельный выбор профессии на основе: Объективных и достаточно полных знаний о себе своих интересах склонностях особенностях мышления памяти внимания нервной системы.
32381. Учет индивидуальных особенностей при обучении. Специфика обучения одаренных детей. Психологические причины неуспеваемости 14.22 KB
  Специфика обучения одаренных детей. Для поиска успешных форм и методов обучения необходимо учитывать индивидуальные особенности: нервной системы физиологические уровень и темп психического и физического развития. Программы обучения: Образовательные – ускоренное обучение обогащенное обучением углубленное и расширенное изучение отдельных тем Образовательноразвивающие – развитие продуктивного мышления и личности ребенка Эльконин Давыдов Развивающие – мышление личность развитие высших мыслительных процессов – творческого критического...
32382. Общие представления о памяти 14.29 KB
  Никакое психическое или внешнее действие или процесс невозможны без участия процессов памяти. Виды памяти: По характеру психической активности: Двигательная – запоминание сохранение и воспроизведение различных движений и их систем служит основой для навыков ходьбы письма спортивных навыков. Образная – память на представления Словестнологическая – память на мысли специфически человеческий вид памяти в отличие от других ей принадлежит ведущая роль в усвоении знаний.
32383. Психология как наука 14.95 KB
  Все так называемые движения души: эмоции чувства мышление мотивы и другие процессы возможно зафиксировать лишь через их внешние проявления. Индивидуальные психологические явления Индивидуальные психические процессы: познавательные процессы ощущения восприятие внимание память воображение мышление; эмоциональные процессы чувственный тон эмоции аффекты чувства настроение эмоциональный стресс; волевые процессы воля принятие решений преодоление трудностей борьба мотивов управление своим поведением.
32384. Ощущения 13.15 KB
  Каждое из этих свойств отражается разными органами чувств по сути – это разные виды ощущений Психический образ каждого из этих свойств первоначально возникает в разных отделах мозга. Свойства ощущений: Качество – это качественная характеристика ощущений позволяющая отличать одни ощущения от других и осознавать их своеобразие в пределах одного вида. Качество ощущений очень тесно связано с их модальностью. Интенсивность – это количественная характеристика ощущений зависящая от силы действующего раздражителя и от функционального состояния...
32385. Развитие психики в филогенезе. Основные этапы развития поведения и психики животных 13.93 KB
  Основные этапы развития поведения и психики животных. Развитие психики в филогенезе качественное изменения психики происходящее в рамках эволюционного развития живых существ обусловлены осложнением их взаимодействия с окружающей средой. Происхождение психики: Раздражимость – избирательная реакция на воздействие внешней среды.
32386. Восприятие 14.1 KB
  Различие процессов восприятия и ощущения заканчиваются в том что ощущение – это отражение отдельных свойств предметов и явлений а восприятие – целостное отражение предметов в единстве и во взаимосвязи их свойств. Свойства восприятия Предметность – это способность отражать предметы и явления реального мира в соответствии с их функциональным значением. Она тесно связана с целостностью восприятия. В результате их взаимодействия и достраивания посредством памяти и мышления приобретает структурную целостность это не сумма ощущений это...
32387. Естественн-научные основы психологии. Физиологические механизмы психики 14.55 KB
  Физиологические механизмы психики. Изучая отдельные факты психической жизни человека выявляется закономерности их развития раскрываются механизмы лежащие в основе. 4 этап психологии наука изучает факты закономерности механизмы психики. Физиологические механизмы психики.