Предельные расчетные осадки оснований

На основании анализа и обобщения многолетних наблюдений за осадкой различных зданий и сооружений строительными нормами и правилами (СН и П) установлены предельные величины деформаций. Эти величины деформаций гарантируют от появления недопустимых для нормальной эксплуатации зданий и сооружений дефектов и повреждений в наземных конструкциях по причинам, связанным с деформациями оснований.

Осадки сооружений, превосходящие по величине предельные значения, могут привести к деформациям надземных строительных конструкций вплоть до аварийного состояния и разрушения.

Дополнительные осадки

Наблюдениями за осадками сооружений выявлена особенность протекания их во времени у двух групп грунтов — песчаных и глинистых. Осадки фундаментов на песчаных бывают в основном в строительный период (до 90% расой величины) и характеризуются быстрой стабилизацией. На глинистых грунтах стабилизация осадок фундаментов происходит крайне медленно: к концу строительного периода она составляет 40—50% от расчетной величины, а остальная часть падает на период эксплуатации сооружений. Могут происходить дополнительные осадки оснований фундаментов. Причинами таких осадок бывают:

а) отсутствие планировки прилегающей территории, а также зданий из-за неисправности отмосток; по этим причинам происходит увлажнение грунтов оснований дождевыми и талыми водами и снижение их несущей способности;

б) колебания уровня грунтовых вод и, как следствие, снижение несущей способности грунта при повышении этого уровня;

в) промерзание основания при недостаточной глубине заложения фундаментов;

г) наличие под фундаментами старых, небрежно засыпанных выработок;

д) оползневые и карстовые явления;

е) увеличение давления на грунт при дополнительной нагрузке фундаментов (установка более тяжелого оборудования, надстройка зданий и т. д.);

ж) динамические воздействия ударного или вибрирующего оборудования на фундаменты и основания при водонасыщенных песчаных грунтах;

з) неисправность сетей водопровода, канализации, теплофикации, утечка из них воды и, как следствие, чрезмерное увлажнение или размыв грунта оснований и др.

По этим причинам дополнительные осадки фундаментов могут значительно превышать по величине расчетные и достигать катастрофических размеров — 30-60 см. Такие осадки фундаментов вызывают значительные деформации в наземных конструкциях: трещины в стенах, изгиб подкрановых балок и путей, нарушение сопряжений и другие повреждения элементов несущего каркаса и ограждающих конструкций. Иногда деформации наземных конструкций, вызванные неравномерной осадкой фундаментов, делают здания непригодными для дальнейшей эксплуатации.

23. Проектирование оснований по первой группе предельных состояний.

по предельному состоянию по устойчивости, несущей способности

Условия расчета

1. Наличие постоянно действующей горизонтальной составляющей.

2. Основание ограничено нисходящими откосами.

 

 

3. При проектировании анкерных фундаментов.

ванта

 

 

4. При наличии в основании скальных пород.

 

Расчет оснований по несущей способности

F ≤ γ_сF_u/γ_q

F – расчетная нагрузка на основание при наиболее невыгодной комбинации нагружения; F_u – несущая способность основания (сила предельного сопротивления основания); γ_с – коэффициент условия работы основания; γ_q – коэффициент надежности (≥ 1,2 – в зависимости от ответственности здания и сооружения)

Для скальных грунтов

R_c – расчетное значение временного сопротивления образца скального грунта сжатию в водонасыщенном состоянии.

N_u - вертикальная составляющая силы предельного сопротивления.

b^/l^/ - приведенные ширина и длина фундамента

eb , el - эксцентриситеты приложения всех нагрузок по осям фундамента

b^/= b – 2e_b

l^/= l – 2e_l

Для однородных нескальных грунтов несущую способность находят аналитически

N_u = b`l`(N_γb` γ_Iξ_γ + N_qdγ_Iξ_q + N_cc_Iξ_c)

f ~ φ – по таблице СНиП 2.02.01-83

N_γ = λ_γi_γn_γ λ_γ

N_q = λ_qi_qn_q λ_q

N_c = λ_ci_cn_c λ_c

i_γ i_q i_c – коэффициенты влияния угла наклона нагрузки

n_γ n_q n_c - коэффициенты влияния соотношения сторон прямоугольного фундамента

Графоаналитический метод определения N_u с построением кругло цилиндрических поверхностей скольжения – применяется если:

- основание сложено неоднородными грунтами;

- величины пригрузок с разных сторон фундамента отличаются, > чем на 25%.

Недостатки проектирования фундаментов по R:

Выравнивание давления приводит к разной ширине подошвы фундамента и разной величине активной сжимаемой толще, значит и к разным (неравномерным) осадкам.

24. Основные свойства набухающих грунтов. Характеристики набухания.

Набухающие грунты имеют широкое распространение. Такие грунты распространены в Египте, Бирме, США, ЮАР, а в Индии более 30% территории занимают так называемые хлопковые почвы. В странах СНГ такие группы встречаются в Казахстане, Грузии, Азербайджане, Украине, России (Поволжье, Северный Кавказ и других районах).
Характерной особенностью набухающих грунтов является резкое снижение их несущей способности при замачивании.

Набухающие глинистые грунты характеризуются следующими параметрами:

давлением набухания P_sω;

влажностью набухания ω_sω;

относительным набуханием при заданном давлении ε_sω;

относительной усадкой при высыхании ε_sh.

Эти характеристики определяются в лабораторных условиях согласно ГОСТ 24143-80.

Давлением набухания P_sω грунта называют то минимальное давление, при котором грунт не набухает.

Давление набухания развивается в глинистом грунте как реакция внешней нагрузке, передаваемой на грунт от сооружения или выщелачивающей толщи грунта. Это давление может достичь 0,8 МПа и возникает в основании гидротехнических сооружений после пуска в них воды, что приводит к деформациям этих сооружений, вследствие неравномерного поднятия фундамента на разных участках.

За влажность набухания ω_sω принимается влажность, полученная после завершения набухания образца, обжатого без возможности бокового расширения заданным давлением Р. С увеличением плотности грунта влажность набухания уменьшается.

Набухаемость грунтов оценивают коэффициентом относительного набухания ε_sω, который находят испытанием грунта в одометре, и нагружают давлением, которое ожидается на данной глубине с учетом давления от возводимого сооружения. Затем в одометр подают воду. В результате чего происходит набухание образца грунта, т.е. поршень одометра будет перемещаться вверх. По данным испытания можно построить кривую (рис. 5.21,а).

Рис. 5.21. Зависимости деформаций набухающего грунта (а) и относительного набухания (б) от нормального давления

При экранировании поверхности и изменении водно-теплового режима относительное набухание находят по формуле

(5.35)

где k — коэффициент, определяемый опытным путем, а при отсутствии экспериментальных данных принимается равным 2;
ω_eg — конечная (установившаяся) влажность грунта;
ω₀ — начальная влажность грунта;
ε₀ — начальное значение коэффициента пористости грунта.

Значения относительного набухания зависят от плотности и начальной влажности грунта. С увеличением начальной влажности образца грунта набухание снижается тем быстрее, чем больше ω_о.

Снижение прочностных характеристик при набухании происходит у всех набухающих грунтов. После набухания грунта модуль деформации уменьшается в несколько раз, что наглядно видно из табл. 5.7. Также видно, что модуль деформации набухающих глин, определенный в лабораторных условиях, значительно ниже, чем определенный при полевых испытаниях.

Так, для глины природной влажности модуль деформации по полевым данным больше, чем по лабораторным, в 2,3—2,7 раза, а для увлажненной — в 3,0—3,3 раза.

При проектировании оснований, сложенных набухающими грунтами, следует учитывать возможность:

набухания этих грунтов за счет подъема уровня подземных вод или инфильтрации – увлажнения грунтов производственными или поверхностными водами;

набухания за счет накопления влаги под сооружениями в ограниченной по глубине зоне вследствие нарушения природных условий испарения при застройке и асфальтировании территории (экранирование поверхности);

набухания и усадки грунта в верхней части зоны аэрации – за счет изменения водно-теплового режима (сезонных климатических факторов);

усадки за счет высыхания от воздействия тепловых источников.

Примечание. При проектировании заглубленных частей сооружений должны учитываться горизонтальные давления, возникающие при набухании и усадке грунтов.

Основания, сложенные набухающими грунтами, должны рассчитываться в соответствии с требованиями разд.2.

Деформации основания в результате набухания или усадки грунта должны определяться путем суммирования деформаций отдельных слоев

Степень набухания грунтов зависит главным образом от количества глинистых частиц, типа минералов, степени засоленности, состава обменных оснований, плотности, влажности и других факторов. Одна из наиболее характерных особенностей этого явления в том, что при набухании развивается давление, равное 5—10 кгс/см², а иногда и более.

Процесс набухания является обратимым, т. е. набухающие грунты при высыхании уменьшаются в объеме — дают усадку, а при последующем замачивании вновь набухают.

Как набухание, так и усадка грунтов оснований могут вызвать неравномерные деформации сооружений. К сожалению, строители далеко не всегда учитывают эти специфические особенности набухающе-усадочных грунтов. В отечественной и зарубежной практике строительства имеется множество примеров недопустимых деформаций зданий и сооружений, построенных, на глинистых набухающих грунтах. Зачастую они носят аварийный характер, в результате чего сооружения либо разрушаются полностью, либо становятся непригодными для дальнейшей эксплуатации. Многократные капитальные ремонты, восстановление и обеспечение эксплуатационной пригодности деформированных зданий и сооружений приводят к большим дополнительным затратам.

Причины возникновения.

Набухание и усадка грунтов на строительной площадке возможны в результате следующих явлений:

подъема уровня подземных вод или инфильтрации (увлажнения поверхностными или производственными водами); накопления влаги в ограниченной по глубине зоне под сооружением в результате нарушения природных условий испарения, возможного при застройке и асфальтировании городской территории (экранирование поверхности); за счет изменения водно-теплового режима в верхней части зоны аэрации, происходящих в результате влияния сезонных климатических факторов; за счет высыхания от воздействия тепловых источников (котельных, доменных печей, атомных, тепловых электростанций и др.).

⇐ Предыдущая567891011121314Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: