Проектирование фундаментов » фундамент

Уплотнение просадочных грунтов

admin — Thu, 02 Sep 2010 19:00:54 +0000

Уплотнение просадочных грунтов предварительным замачиванием Для уплотнения лессов на площадке бурят скважины, которые засыпают песком, а в песок подают воду до тех пор, пока не произойдет замачивания грунта на всю глубину. Под действием собственного веса грунт в нижней части просадочной толщи постепенно уплотняется, теряя свои просадочные свойства. В верхней части грунт остается недоуплотненным и производится его поверхностное уплотнение. Может применяться предварительное замачивание грунта совместно с глубинными взрывами. Для этого в скважины помещают заряды и после замачивания грунтов производят взрывы, следующие один за другим. Грунт при этом уплотняется, теряя свою просадочность. Не получает должного уплотнения лишь верхний слой толщиной 2...3 м, который доуплотняется тяжелыми трамбовками.
Закрепление грунтов сопровождается существенным изменением их физико-механических свойств. Способ закрепления выбирают в зависимости от грунтовых условий.
Силикатизация грунтов Силикатизация заключается в нагнетании в грунт химических растворов, которые, реагируя между собой Или с содержащимися в грунте солями, образуют гель кремние-щой кислоты. При закреплении основания, с целью увеличения Щго несущей способности, глубину укрепляемой зоны принима-1 Ь>т такой, при которой обеспечиваются устойчивость залегающего ниже грунта и осадка меньше предельных значений. Раз-Веры закрепленного массива в плане принимают выступающи-ми за грани фундаментов не менее чем на 0, 2 м. В зависимости от вида закрепляемого грунта применяют двух- и однорастворныи способ силикатизации.

Глубинное уплотнение песчаных грунтов динамическими воздействиями

admin — Thu, 26 Aug 2010 18:56:26 +0000

Уплотнение рыхлых песков производят вибробулавами, виброфлотаторами, виброуплотнителем ВНИИГСа, взрывами, с помощью электроискровых импульсов и другими способами.
Вибробулавами уплотняют водонасыщенный песок на глубину до 10 м. Если влажность песка недостаточна, то в грунт подается вода (гидровиброуплотнение).
П.Д. Лобасов предложил уплотнять водонасыщенныс пески на глубину до 20 м с помощью вибропогружателя, который крепится к трубчатому стержню диаметром 100... 150 мм с приваренными к нему через 300 мм по его длине горизонтальными планками.
При уплотнении песка глубинными взрывами последние производят с 2 — 3-кратной повторностью. Другие методы еще не нашли широкого применения.
Изготовление скважины осуществляется за счет вытеснения грунта в стороны при забивке инвентарной сваи. Эта свая обычно состоит из металлической трубы диаметром 273 мм и инвентарного башмака диаметром 300 мм. Забивку ведут с поверхности земли, так как в верхней части грунт разрыхляется и перемещается вверх. Заполнение скважины во всех случаях производится местным грунтом оптимальной влажности с послойным его уплотнением трамбовками массой от 350 кг до 3 т.
Относительную плотность сечения скважин на 1 м2 площади уплотненного основания вычисляют по формуле (11.17). В зависимости от природной пористости грунта и его проектной плотности устанавливают расстояния между центрами грунтовых свай в соответствии с табл. 11.4.
Ширина зоны из уплотненного грунта в плане должна выступать за контур фундамента во все его стороны не менее 0, lb, где Ъ — ширина фундамента, но во всяком случае не менее 0,5 м.
Для грунтов, у которых просадки проявляются даже при незначительных давлениях, принимают с' = 0,2fc, а при II типе про-садочной толщи — не менее 0,5 величины этой толщи. Необходимое количество грунта для засыпки 1 м длины сваи устанавливают по формуле (11.16), где w соответствует оптимальной влажности wopt.

Уплотнение грунтов

admin — Thu, 19 Aug 2010 18:52:14 +0000

Этот способ применяют при послойной укладке несвязных грунтов. Виброуплотнение производят посредством виброкатков, самоходных вибротрамбовок, виброплит. Масса виброуплотнителей колеблется от 2,5 до 200 кН. Толщина уплотняемого слоя указана в табл. 11.2. При виброуплотнении можно достигнуть средней плотности песка.
Проектирование песчаных свай Этот способ используют для уплотнения рыхлых и слабых мелких и пылеватых песков, в том числе с прослойками и линзами супесей, суглинков, глин и илов. При устройстве грунтовых свай в грунт внедряется инвентарная труба диаметром 325...500 мм, снабженная раскрывающимся наконечником. При погружении трубы грунт вокруг сваи уплотняется, затем в трубу засыпается крупный или средней крупности песок. При работающем вибраторе наконечник раскрывается, а труба постепенно извлекается из грунта. Песок высыпается в скважину, образуя песчаную сваю.
Песчаные сваи не являются прочными несущими стержнями, а служат лишь средством уплотнения и улучшения грунтов основания. Сваи в плане размещают в шахматном порядке (рис. 11.4). На уплотненном основании фундамент возводят как на естественном. Порядок проектирования:
1) по данным изысканий определяют характеристики грунта;
2) производят пробное уплотнение грунта, определяют коэффициент пористости ес, модуль деформации и расчетное сопротивление испытывают основание пробными нагрузками штампом не менее 4 м2. Среднее значение коэффициента пористости грунта после уплотнения е принимают для песков мелких 0,55...0,70, песков пылеватых - 0,60...0,75; суглинков и глин -0,65...0,85; илов и заторфованных грунтов —0,85...1,1;
3) определяют значение площади уплотненного основания
Ас = l,4fc(/+0,4fc), (П.12)
где / и Ь — соответственно длина и ширина фундамента, м.
Число рядов песчаных свай принимается не менее трех, при этом Центры крайних рядов свай должны выступать за грани фундамента не менее чем на 1,5d (d - диаметр инвентарной трубы);
4) устанавливают расстояние L между сваями из условия, что-
бы грунт в процессе его уплотнения приобрел проектную плотность во всем уплотненном массиве.

Свайные фундаменты

admin — Thu, 12 Aug 2010 18:23:46 +0000

Когда для увеличения устойчивости сооружения используют свайные фундаменты, расчет устойчивости основания производят в зависимости от возможного положения поверхности скольжения (рис.7.7). Если поверхность скольжения огибает нижние концы свай, то расчет ведут обычным путем по формуле (7.1) с определением минимального коэффициента устойчивости. Если же кривая скольжения пересекает сваи, то дополнительно учитывают сопротивление свай срезу. Кроме того, производят расчет прочности свай на изгиб. Из полученных двух минимальных коэффициентов устойчивости принимают наименьший. При расчете оснований, ограниченных нисходящими откосами, также учитывают взвешивающее действие воды, ее гидродинамическое давление и другие особенности основания.
Пример 7.3. Рассчитать основание сооружения по несущей способности для схемы, изображенной на рис. 7.8. Сооружение с фундаментом в виде плиты с размерами 10 х 40 м расположено на бровке откоса. Давление по подошве фундамента равно 180 кПа. Грунт - суглинок, однородный на большую глубину. Расчетные характеристики суглинка ф1 = 20°, с = 20 кПа, удельный вес у, = 19 кН/м1. Требуемый коэффициент устойчивости к = 1,3.
Расчет ведем на 1 м длины откоса. Намечаем первый возможный центр вращения О,, проводя дугу скольжения через край фундамента сооружения и подошву откоса. Сдвигающийся клин грунта разбивается на семь блоков. Расчеты рекомендуется вести в табличной форме, куда заносятся вес блоков, сдвигающие силы и силы трения.

Расчет основания по несущей способности при горизонтальной нагрузке на фундамент

admin — Wed, 28 Jul 2010 18:21:21 +0000

При оценке устойчивости основания, зафуженного горизонтальной нагрузкой или стоящего на откосе, следует учитывать возникновение глубинного сдвига. Он заключается в том, что соору-кение с некоторым массивом фунта смещается по криволинейной поверхности скольжения. В настоящее время существует несколько методов расчета основания при глубинном сдвиге. Теоретически наиболее развитыми являются методы теории предельного равновесия. Однако большим их недостатком является значительный объем вычислительной работы. Тем не менее для однородных фунтов и при наличии табулированных решений эти методы могут быть использованы. С появлением быстродействующих компьктгеров и специальных вычислительных профамм эти задачи значительно облегчаются (см. гл. 10).
Широко распросфаненным является метод, основанный на Допущении крутоцилиндрической поверхности скольжения. Этот метод достаточно точен и универсален: он позволяет учитывать неоднородность основания, влияние фильтрационных сил, неста-билизированное состояние грунтов и т.п. Способ проверен практикой и обеспечивает надежность получаемых результатов.
Метод основан на предположении, что сдвиг основания, потерявшего устойчивость, происходит по крутоцилиндрической поверхности, т.е. основание совместно с сооружением вращается вокруг некоторого центра О. Сущность метода заключается в определении минимального коэффициента запаса устойчивости ksl, отвечающего заданным условиям и нагрузкам. Коэффициент к определяют как отношение суммы моментов всех сил, удерживающих основание (М,), относительно центра вращения О к сумме моментов всех сил, сдвигающих (вращающих) основание относительно того же центра При определении сдвигающих сил учитывают нагрузку от веса сооружения 77, и горизонтальную нагрузку FM, действующую на него. К удерживающим силам относят силы трения Т., развивающиеся по поверхности скольжения под действием веса грунта и сооружения, и силы сцепления грунта с,, действующие по той же поверхности скольжения. Значение расчетного сцепления с, принимают для данного пласта и на длине участка /, поверхности скольжения. Дчя нахождения действующих сил сдвигающийся массив разбивают на блоки, определяют вес блоков Gi (на 1 м длины основания) и центры их тяжести. Вес каждого блока прикладывают к неподвижной части основания в точке пересечения вертикали, проходящей через центр тяжести блока, с поверхностью скольжения.

Расчет оснований по несущей способности

admin — Wed, 21 Jul 2010 18:19:54 +0000

Основания сооружений в ряде случаев рассчитывают по первому предельному состоянию—несущей способности.
Под действием внешней нагрузки в основании возникает напряженное состояние, которое характеризуется нормальными и касательными напряжениями. При возрастании нагрузки в некоторых точках основания может возникнуть предельно напряженное состояние, при котором касательные напряжения в этих точках достигают сопротивления грунта сдвигу при действующих по этим площадкам нормальных напряжениях. Дальнейшее возрастание нагрузки будет вызывать в рассматриваемых точках развитие деформаций сдвигов, что приводит к перераспределению напряжений в массиве грунта. Когда предельное напряженное состояние охватит большую область и площадки сдвигов соседних точек образуют непрерывные поверхности скольжения, произойдет общее нарушение прочности (устойчивости) основания, сопровождающееся сдвигом фундамента совместно с массивом грунта основания.
В основании образуется поверхность скольжения, охватывающая всю подошву сооружения. По этой поверхности происходит сдвиг фундамента или массива фунта вместе с фундаментом. Так как нарушение прочности грунта сопровождается сдвигом по Поверхности скольжения, предельное состояние по прочности в Данной точке характеризуется равенством касательного напряжения, действующего по элементарной площадке скольжения, величине сопротивления грунта сдвигу на той же площадке. Таким образом, условие возникновения предельного состояния по несущей способности (устойчивости, прочности) представляет собой условие предельного равновесия при сдвиге.
Целью расчета оснований по несущей способности является обеспечение прочности оснований и устойчивости нескальных оснований, а также недопущение сдвига фундаментов или опрокидывания.
При составлении расчетной схемы и выборе исходных данных учитывают ряд обстоятельств, в частности, если грунт основания или подземная часть сооружения находятся ниже уровня подземных вод, учитывают взвешивающее действие воды, что значительно снижает устойчивость сооружений.
При слоистом основании расчетные схемы составляют с учетом наиболее опасных сочетаний условий: падения пластов в сторону возможного сдвига основания, наличия пластов с очень малым сопротивлением сдвигу и т.п. Необходимо также учитывать возможные неблагоприятные нагрузки и изменения в основании в период строительства и эксплуатации сооружения, например увлажнение грунта при подъеме уровня подземных вод, устройство глубоких выемок рядом с сооружением, значительные нагрузки на поверхности грунта и т.п.
При расчете устойчивости фундаментов ни сдвиг по подошве и с массивом грунта исходят из предельного значения коэффициента устойчивости кя . Сопротивление сдвигу по подошве оказывают силы трения.

Скручивание

admin — Fri, 16 Jul 2010 18:17:07 +0000

Скручивание обычно наблюдается в длинных сооружениях, когда их поперечный крен по длине неодинаков и тем более когда он развивается в разные стороны.
Для сооружений, не указанных в табл. 6.2, расчетом или по опыту эксплуатации устанавливают предельное значение неравномерности деформации основания. Это оценивают с помощью анализа совместной работы надземных конструкций сооружения фундаментов и основания.
В настоящее время существует большое количество методов расчета абсолютных осадок фундаментов. СНиП регламентируют использовать два метода: послойного суммирования (см. разд. 6.5) и линейно деформируемого слоя (см. разд. 6.8). Первый метод учитывает эмпирическим коэффициентом горизонтальные напряжения в основании и жесткость фундамента и его рекомендуется использовать для любых видов грунтов при ширине подошвы фундамента Ъ < 10 м. Второй метод используют при плотных грунтах Для большеразмерных фундаментов (Ь > 10 м) или в случае наличия в основании подстилающего слоя несжимаемого грунта для Фундаментов любых размеров.
Из инженерных методов можно отметить уточненный метод послойного суммирования, основанный на обобщенном законе ,метод эквивалентного слоя, метод ограниченной сжимаемой толщи (Далматов Б.И., 1968) (см. разд. 6.10). Вуточ. ненном методе послойного суммирования учитываются все компоненты напряжений, действующие в основании, и жесткость фундамента. Этот метод целесообразно использовать для больше-размерных фундаментов (Ь > 10 м) при средне- и сильносжимае-мых глинистых грунтах основания с модулем деформации Е < 15 МПа. Метод эквивалентного слоя является наиболее простым и наименее трудоемким, но дает завышенные значения осадки и мощности сжимаемого слоя. Поэтому его рекомендуется использовать для прикидочных расчетов на стадии вариантного проектирования. Метод ограниченной сжимаемой толщи целесообразно использовать для однородных грунтов в случае необходимости учета влияния на осадку загружения соседних площадей.

Расчет оснований по деформациям

admin — Sat, 10 Jul 2010 18:16:07 +0000

Расчет оснований, сложенных нескальными грунтами, по деформациям является обязательным для всех капитальных сооружений. Согласно СНиП 2.02.01 - 83 условия, ограничивающие деформации, выполнены, если допускается определять размеры подошвы фундаментов по величине расчетного сопротивления грунта несущего слоя R0, на основании, имеющем в пределах сжимаемой толщи грунты, перечисленные в табл. 6.1, и удовлетворено условие (4.1). При этом слои грунтов должны иметь горизонтальное залегание с уклонами границ между слоями не более 0,1, а ширина отдельных фундаментов сооружения - отличаться не более чем в 2 раза. В остальных случаях рассчитывают осадки фундаментов и учитывают их неравномерности.
Простейшими видами деформаций оснований сооружений являются (рис. 6.1): прогиб (а); выгиб (б); перекос (в, г); крен фундамента (д) или сооружения (е); скручивание (ж); горизонтальные перемещения фундаментов или сооружения в целом. Перемещения фундаментов, а также сооружений характеризуются абсолютными смещениями (осадками и др.), средними значениями и неравномерностью осадок (смещений).
Абсолютные осадки s рассматривают для отдельных фундаментов. Максимальную величину абсолютной осадки определяют исходя из наиболее неблагоприятных грунтовых условий строительной площадки для максимально нагруженных фундаментов.
Относительная неравномерность осадок характеризуется относительным прогибом (выгибом), перекосом, креном поперечным (продольным) (см. рис. 6.1).
Относительный прогиб (выгиб) (рис. 6.1, а, б) характеризуется ошением стрелы прогиба к длине изгибаемого участка стены. Перекос (рис. 6.1, в, г) находят по максимальной разности двух соседних фундаментов, отнесенной к расстоянию между центрами их подошв, если сохраняется вертикальное положение конструкций (колонн, стен).
Различают крен фундамента (рис. 6.1, д) и крен сооружения . 6.1, е). В первом случае крен определяется тангенсом поворота подошвы фундамента, во втором - отношением разности осадок крайних фундаментов к расстоянию между осями жестко завязанных опор.

Учет наличия подвала

admin — Mon, 05 Jul 2010 18:13:53 +0000

При наличии подвала ленточный или отдельно стоящий фундамент наружных стен воспринимает давление от обратной засыпки грунта и расположенной на ее поверхности нагрузки. Величина этого давления должна определяться по формулам активного давления грунта на подпорные стенки. Полезная нагрузка на прилегающей к подвалу территории по возможности заменяется эквивалентной равномерно распределенной. При отсутствии данных °б интенсивности полезной нагрузки она принимается равной б) для водонасыщенного грунта при 0,4 < е < 0,6, а также влаж-
ного при е > 0,4 - 30 ... 35°;
в) для водонасыщенного грунта при е > 0,6 - 20 ... 25°.
Когда засыпка грунта за пазухи фундамента устраивается после
возведения надподвального перекрытия, а последнее находится выше поверхности грунта (обычно на 0,6 м), то расчетная схема стены подвала принимается в виде однопролетной балки. Верхний конец бал-
шарнирный, а нижний - защемленный в грунте в плоскости подошвы или свободно опертый. Последнее условие соответствует малой ширине подошвы (менее 1 м) или наличию слоя мягкой гидроизоляции, что не соответствует условиям защемления.

Учет подстилающего слоя слабого грунта

admin — Wed, 30 Jun 2010 18:12:12 +0000

В практике проектирования довольно частыми являются случаи, когда верхние слои грунта, на которые опирается фундамент, подстилаются менее прочными. Помимо природных условий, такая ситуация всегда имеет место при проектировании искусственных оснований.
Прочность грунта, как известно, оценивается по значению сопротивления сдвигу т, которое зависит от нормальных напряжений, если фунт способен уплотняться. Следовательно, проверку слабого подстилающего слоя грунта, вообще говоря, необходимо вести при сопоставлении касательных напряжений, развивающихся от действующих нагрузок на его кровле, со значениями сопротивления слабого грунта сдвигу. При этом, ввиду рассеивания напряжений от местной нагрузки с глубиной, такую проверку следовало бы производить для нескольких точек на кровле слабого слоя.
Для упрощения процедуры такой проверки можно пользоваться не значениями сопротивления грунта сдвигу, а величиной расчетного сопротивления R, вычисленного для условного фундамента, который как бы опирается на кровлю слабого слоя. Ввиду привлечения понятий "условный фундамент" и "расчетное сопротивление грунта пониженной прочности для условного фундамента" последнее должно сопоставляться со значениями давлений по подошве условного фундамента. При учете максимально возможных значений этих давлений следует ожидать, что подобная проверка будет давать некоторый запас.