Слайд 1Лекция 4
Надежность оснований и фундаментов
Слайд 21. 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 система «фундамент-основание».
Слайд 3Варианты конструкций фундаментов
Ленточный под стены
Столбчатый под стены
Перекрестно-ленточный под колонны
Столбчатый под
колонны
Плитный
Коробчатый
Свайный
Слайд 4Виды 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 0,005мм, характеризуются большой сжимаемостью и водоудерживающей способностью. Прочность таких грунтов сильно зависит от влажности: твердые глины обладают высокой прочностью, пластичные и текуче-пластичные – 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.
Слайд 5Искусственные основания:
Армированные основания – прочность основания повышается путем внедрения 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.
Слайд 62. 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
Слайд 7Устойчивость – 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)
Слайд 8Деформации - характеризуются величинами, при которых обеспечивается целостность надземной части
здания.
Предельные деформации основания в соответствии со СНиП 2.02.01-83. Основания зданий
и сооружений следующие:
крен iu=0,005
абсолютная осадка smax,u=8-12 см;
средняя осадка šu= si/n=10 см;
относительная разность осадок (s/L)u=0,002-0,004
Слайд 93. Классификация деформаций оснований
Осадки - деформации, происходящие в результате уплотнения
грунта под 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.
Слайд 104. 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
Слайд 11Разрыв 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
Слайд 12Недопустимые 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
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
Слайд 135. 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
Слайд 14Прогиб здания
Выгиб здания
Возможные причины повреждения:
неправильное конструктивное решение фундаментов на
неоднородных грунтах;
разупрочнение грунтов в средней части здания;
морозное пучение грунтов под
торцами здания
Возможные причины повреждения:
неправильное конструктивное решение фундаментов на неоднородных грунтах;
морозное пучение грунтов в средней части;
разупрочнение грунтов под торцами здания
Слайд 15Встречный 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.