Слайд 1Раздел 2.
Основания и фундаменты
Слайд 2Литература
1. СНиП 2.02.01-83˟ .Основания зданий и сооружений. М.,1993.
2. СНиП 2.02.03-85
.Свайные фундаменты.
3. Справочник проектировщика. Основания, фундаменты и подземные сооружения (1985).
4.
Далматов Б.И. Механика грунтов, основания и фундаменты (1988).
5. Швецов Г.И., Носков И.В. Справочник. Основания и фундаменты./ Под ред. Г.И. Швецова (1991).
Слайд 3Фундаменты - это подземная или подводная часть сооружения, воспринимающая нагрузки
от вышележащих конструкций и передающая их на основание.
Фундаменты можно разделить
на разновидности:
фундаменты мелкого заложения на естественном основании
свайные фундаменты
фундаменты глубокого заложения
Слайд 5 Схема 1. С поверхности на большую глубину залегают надежные грунты.
Может быть несколько слоев, строительные качества которых не ниже качества
верхнего слоя толщи.
Решение: принимаем минимально допустимую глубину заложения подошвы фундамента.
Иногда можно принять за несущий слой более плотный грунт, залегающий на некоторой глубине (если это экономичнее);
Слайд 7Схема 2. С поверхности на некоторую глубину залегает один или
несколько слоёв слабых грунтов, ниже которых располагается толща надежных грунтов.
Решения:
а) прорезка слабых грунтов и передача нагрузки на слои надежных грунтов;
б) если качество надежного грунта высокое, сооружение можно опереть на столбы;
в) сваи;
г) сваи различной длины в зависимости от качества надежных грунтов – легкие сооружения можно возводить на сваях, передающих нагрузку на слабые грунты;
д) слабые грунты могут быть уплотнены, заменены или закреплены.
Слайд 8 Фундаменты на естественном основании.
Область применения,
конструктивные особенности, классификация.
Слайд 9Схема 3.На некоторой глубине слоистой толщи залегает один или несколько
пластов слабых грунтов.
Решение: приемлемы решения схемы 2, но приходится прорезать
и верхний слой надежного грунта. Верхний слой можно использовать в качестве распределительной подушки (1) или только закрепить слой слабого грунта (2).
Слайд 11Фундаменты на естественном основании.
Область применения, конструктивные особенности, классификация.
Инженерно-геологические изыскания и
их оценка. Принципы проектирования.
Слайд 12
Фундаментами мелкого заложения на естественных основаниях называют такие фундаменты, которые
сооружают в открытых котлованах глубиной не более 5-6 м. Основные
требования к фундаментам - их достаточная прочность, долговечность, морозостойкость, стойкость против агрессивного воздействия подземных вод.
Слайд 13 Фундамент должен иметь такие размеры, чтобы среднее
давление по подошве фундамента не превышало расчетного сопротивления грунта основания.
р≤ R
Кроме того, расчетные значения абсолютных осадок и разностей осадок между отдельными фундаментами одного сооружения не должны превышать установленных нормами проектирования предельных значений.
S≤Su
[∆S/L]≤[∆S/L]u
Слайд 14Классификация фундаментов мелкого заложения
Слайд 15Отдельные фундаменты, как правило, представляют собой фундаменты стаканного типа.
К ним
относятся фундаменты под колонны. Обычно такие фундаменты применяются в промышленных
зданиях, при не слишком больших нагрузках на грунт и при достаточно прочных и мало сжимаемых грунтах, а также при гибкой схеме работы надземной части здания, когда колонны и ригели, или колонны и фермы соединены шарнирно. Различают следующие способы крепления фундамента с колонной:
а) с замоноличиванием б)без стакана
Слайд 16а) замоноличивание (мелкие колонны)
1 – бетон на мелком заполнителе не
ниже класса бетона самого фундамента (не ниже В-20)
2 – стакан
Слайд 17б) большие колонны – без стакана,
жесткий стык – сварка
и стык замоноличиваются бетоном
Слайд 18Отдельные фундаменты под кирпичную стену (бесстаканный, столбчатый).
Применяется для малоэтажных зданий,
при хороших грунтовых условиях для частного индивидуального строительства.
Слайд 19Поперечные сечения столбчатых фундаментов
Слайд 20Сборный ленточный фундамент под стену.
Слайд 21 Поперечные сечения ленточных фундаментов.
Ленточные фундаменты иногда называют непрерывными.
Применяются при
равномерной нагрузке от стен на грунт, и постоянных, вдоль стены,
грунтовых условиях.
Изменение размеров глубины заложения возможно только на отдельных участках ограниченной длины.
Слайд 22Перекрёстные ленточные фундаменты под колонны.
Применяется при малом шаге колонн, при
больших нагрузках и слабых грунтах. Перекрестные ленты позволяют выравнивать осадку
не только отдельных колонн в ряду, но и здания в целом.
Слайд 23Сплошной плитный (гладкий) фундамент.
Фундаменты в виде сплошной плиты, как под
колонны, так и под кирпичные стены устраивают под всем сооружением
или его частью в виде ж/б плит под сетку колонн и стен. Такие фундаменты работают на изгиб в двух взаимно перпендикулярных направлениях, имеют небольшую равномерную осадку, им не страшно подтопление поверхностными водами, а также они защищают подвальные части здания. Размеры таких фундаментов обусловлены размерами сооружения в плане.
Слайд 25Сплошной плитный (гладкий) фундамент
Слайд 27Плитные фундаменты со сборными стаканами
Слайд 28Плитный фундамент с монолитными стаканами
Слайд 30Сплошной фундамент под группу колонн
Слайд 32Массивный фундамент под доменную печь
Массивные фундаменты - это фундаменты массивных
сооружений с массивной подземной частью (фундаменты плотин, мостовых опор, доменных
печей, дымовых труб, под машинное оборудование с динамическими нагрузками). Они создают большую инерцию, препятствуют колебаниям, уменьшают амплитуду, скорость и т.д.
Слайд 33Фундаменты русловых опор совмещенного моста
а — из свай-оболочек; б
— из бурообсадных свай; 1 — ростверк; 2 — сваи-оболочки,
заполненные бетоном;
3 — ствол буронабивной сваи
Слайд 35Основания под печи, располагаемые в нижнем этаже здания
а - у
каменных стен здания; б - в проемах стен на уширении
их фундаментов 1 - печь; 2 - гидроизоляция; 3 - предтопочный стальной лист; 4 - деревянный пол; 5 - кирпичный бутовый или бетонный фундамент; 6 - песок; 7 - открытая отступка; 8 - кирпичная стена; 9 - заделка раствором; 10 - перемычки стены; 11 - глухая разделка толщиной в полкирпича.
Слайд 36Фундамент опор моста
а – по глубине заложения прочных пород;
б – для открытого котлована; в – для опор на
высоких свайных ростверках; г – для типовых свайных опор
Слайд 37
Фундамент в вытрамбованном котловане
Слайд 38Фундамент в вытрамбованном котловане с уширенным основанием
Слайд 42Фундаменты с пустотообразователями
Слайд 43
Фундамент с наклонной подошвой для зданий с ЖБ рамами
Слайд 44Узел опирания рамы и панели на фундамент с наклонной подошвой
Слайд 45Фундамент на промежуточной подготовке
Слайд 46
Вид и глубина заложения фундамента зависят от инженерно-геологических условий строительства.
Схематично,
все грунты условно делят на слабые и надежные (хорошие).
К хорошим
относятся грунты со сравнительно высокими значениями ϕ, c и E, при которых подошва фундаментов рассматриваемого сооружения не требует больших выносов за габариты несущей конструкции, а осадки фундаментов заведомо меньше предельных.
Слайд 47Надежные и слабые грунты - это понятия относительные. Если сооружение
легкое или его конструкции допускают развитие больших неравномерных осадок, то
для него, даже сильно сжимаемые грунты будут относиться к категории надежных. А для тяжелых сооружений и при возведении конструкций не допускающих равномерных осадок, считаются слабыми грунты, обладающие средней сжимаемостью и считающимися хорошими в основаниях обычных сооружений.
Слайд 48Сдвиг фундаментов по подошве и расчет на
опрокидывание.
Основные: нагрузки, действующие
постоянно (вес частей здания и сооружения, в том числе вес
несущих и ограждающих конструкций, вес и давление грунтов и т.д.).
Особые - статические, взрывные воздействия, нагрузки, вызванные резкими нарушениями технологического процесса неисправностью оборудования, воздействия, вызванные деформациями основания с коренным изменением структуры грунта ( при замачивании лессовых просадочных грунтов) или оседания его в карстовых районах или районах горных выработок.
Временные- длительные, кратковременные и особые.
Слайд 49 Эти виды деформации могут произойти при действии
горизонтальных нагрузок.
При недопустимости отрыва части подошвы от
основания, когда равнодействующая проходит внутри ядра сечения подошвы фундамента, опрокидывание невозможно, поэтому проверку на опрокидывание не проводят.
Устойчивость фундамента на сдвиг по подошве рассчитывается по ǀ группе предельных состояний. Такой сдвиг называется плоским сдвигом фундамента.
Слайд 50 F – расчетная сила, передаваемая на основание
от основного и особого сочетания нагрузок;
γс- коэффициент условий работы, зависящий
от вида грунта; γс= 0,8-1;
Fu – сила предельного сопротивления основания;
γ u– коэффициент надежности в зависимости от класса сооружения; γ u=1,1-1,2.
где
,
где FvoI – вертикальная составляющая внешней нагрузки, кН;
Ff.g.I – вес фундамента и грунта на его уступах;
f – коэффициент трения кладки фундамента по грунту основания.
Слайд 53Геолого-литологический разрез по буровым скважинам
Слайд 57
Определение размеров фундамента. Учет влияния слабого подстилающего слоя. Порядок проектирования
фундаментов на естественном основании. Сдвиг фундаментов по подошве и расчет
на опрокидывание.
Слайд 58
Порядок проектирования фундаментов мелкого заложения на естественном основании.
Последовательность:
1.Проводится анализ инженерно
- геологических условий, выбирается тип фундамента мелкого заложения;
2. Назначается глубина
заложения фундамента;
3. Подбираются необходимые размеры подошвы фундамента;
Слайд 594. Производится расчет оснований по II предельному состоянию (по деформациям);
5.
Если требуется, то производится расчет оснований по I предельному состоянию
(если основание ограничено откосом, если на фундамент действуют постоянные горизонтальные нагрузки большой величины, когда фундамент возводится на водонасыщенном слабо фильтрующем глинистом грунте, когда фундамент возводится на скальном основании, в соответствии с требованиями, предъявляемыми к ЖБК и БК: на действие изгибающего момента → все опасные сечения, по этому расчету подбирается рабочая арматура; на действие поперечной силы → достаточность геометрических размеров b и h фундамента → все опасные сечения. При наличии колонны – проверка фундамента на продавливание колонной.
6. Производится проверка прочности материала фундамента, т.е. расчет самого фундамента по I предельному состоянию.
Слайд 60Учет влияния слабого подстилающего слоя.
где σzp- дополнительное вертикальное напряжение от
загрузки фундамента, определяемое по формуле :
σz =α*p0;
σzg- напряжение от собственного веса грунта, считая от природного рельефа грунта;
Rz- расчетное сопротивление грунта на глубине кровли слабого грунта z или расчетное сопротивление грунта подстилающего слоя.
Слайд 62 Величину Rz СНиП 2.02.01 – 83 рекомендует
устанавливать по формуле определения расчетного сопротивления грунта основания. γс1, γс2,
k ,Mγ, Mq , Mc и находят применительно к слою слабого грунта. Значения b и dz определяют для условного фундамента АВСD, размеры которого назначают, сообразуясь с рассеиванием напряжений в пределах слоя толщиной z.
γс1 , γс2 -коэффициенты условий работы;
k -коэффициент надежности.
σzp - действует по подошве условного фундамента АВСD, площадь его подошвы: Аz = N0II/ σzp , σzp с эпюры.
N0II- нагрузка, передаваемая конструкциями на обрез фундамента.
Слайд 63 Зная Аz, найдем ширину условного прямоугольного фундамента:
Ɩ и b – длина и ширина подошвы проектируемого фундамента.
Ленточный фундамент
Зная bz, вычисляют Rz. Зная Rz поверяют условие (1). При его удовлетворении зоны сдвигов не играют существенной роли в величине развивающейся осадки, поэтому применима линейная зависимость между σ и ε , в противном случае необходимо принять большие размеры подошвы, при которых условие (1) будет удовлетворяться.
Слайд 64Определение размеров фундамента
p≤R→чтобы деформации (осадки) можно было
бы рассчитывать по теории линейно-деформируемой
среды.
p≤R единственное требование при центрально
нагруженных фундаментах.
Слайд 65 ЕСЛИ ФУНДАМЕНТ НАГРУЖЕН ВНЕЦЕНТРЕННО, ТО:
P MAX ≤ 1,2
R
P УГЛ ≤ 1,5 R
PУГЛ – ДЛЯ УГЛОВЫХ ТОЧЕК.
P = ∑ N / A
ГДЕ ∑ N - СУММА ВСЕХ ВЕРТИКАЛЬНЫХ НАГРУЗОК, ВКЛЮЧАЯ СОБСТВЕННЫЙ ВЕС ФУНДАМЕНТА;
А – ПЛОЩАДЬ ФУНДАМЕНТА.
Слайд 66где М – момент всех внешних сил относительно
середины подошвы фундамента,
W – момент сопротивления площади подошвы,
Слайд 67
Если момент действует в одной плоскости, то pугл =pmах ,
а если в двух, то не равны:
pmin≥0 - в
любой точке должно быть сжатие, отрыва подошвы фундамента от основания не произойдет.
Если момент действует в одной плоскости, то:
Слайд 68Если момент действует в одной плоскости, то:
Если в двух взаимно
перпендикулярных плоскостях, то:
Подбор размеров фундамента осуществляется методом
последовательных приближений:
сначала удовлетворяется главное условие , потом проверяются остальные условия.
Если хотя бы одно условие не выполняется, то меняют размеры, пока не удовлетворят всем требованиям.
Слайд 69Как удовлетворить:
?
R – формула (7) СНиП 2.02.01 – 83
Основания зданий и сооружений
здание без подвала.
Слайд 70Задаются размеры подошвы:
Пусть
, тогда
;
p=
R=
(?) – пусть не выполнено.
Изменяем: то же самое:
- условие выполнено, расчет закончен.
Если нет, то принимаем третье значение b.
Слайд 71Недонапряжение грунта основания по сравнению с его расчетным сопротивлением (грунта
основания) можно принимать в пределах 15 – 20%:
