Основные принципы проектирования оснований.
Основания и фундаменты, как и другие строительные конструкции, рассчитываются по двум группам предельных состояний (ПС):
I группа – по несущей способности и устойчивости основания;
II группа – по деформациям
При расчете по I группе – производится определение состояния, при котором может произойти потеря устойчивости основания, обрушение откосов, устойчивости подпорных стен и т.п.
При расчете по II группе ограничиваются величины абсолютных осадок, неравномерных осадок, крена, горизонтальных смещений и т.п.
Согласно СНБ 5.01.01. – 99 расчет по II группе является основным.
По I группе ПС расчеты необходимо выполнять в обязательном порядке лишь в следующих случаях:
n на основание передаются значительные горизонтальные нагрузки (подпорные стены, фундаменты распорных конструкций и т.п.);
n сооружение расположено на откосе или вблизи откоса;
n основание сложено слабыми водонасыщенными, пылеватоглинистыми грунтами со следующими физико-механическими характеристиками:
E < 5 МПа Sr > 0,85 Cv < 107 см2/год (коэффициент консолидации);
n основание сложено скальными грунтами.
При расчете по I группе ПС предельные нагрузки на грунтовое основание определяются из условия обеспечения его устойчивости при возможном сочетании всех неблагоприятных факторов.
Условие I группы ПС можно записать в виде:
NI < Nu
где NI – расчетная нагрузка на уровне подошвы фундамента;
Nu – предельная нагрузка на основание, определяемая для фундаментов как предельная критическая нагрузка PIIIcr. С учетом соответствующих коэффициентов надежности, определяемых в зависимости от типа фундамента, грунтовых условий и т.п.
Расчет по деформациям (II группа) производится с целью ограничения абсолютных и относительных перемещений фундаментов над такими пределами, при которых гарантируется нормальная эксплуатация сооружения в течении всего периода эксплуатации.
Основным условием соблюдения требований II группы предельных состояний является:
где - максимально допустимое значение неравномерных деформаций
- относительная неравномерная осадка фундамента
При полностью равномерном залегании слоев грунта в расчетах по деформациям можно ограничится определением средней осадки фундаментов всего здания.
В этом случае требования II группы предельных состояний запишутся в виде:
где - средняя осадка сооружения;
- предельная средняя осадка.
28. Конструктивные методы упрочнения грунтов оснований.
Конструктивные методы упрочнения оснований:
n Устройство грунтовых подушек
n Армирование грунтов
Армирование грунтов
n метод преобразования свойств грунтовой среды путем изменения условий работы грунта за счет введения различного рода искусственных элементов, обеспечивающих восприятие повышенных сжимающих и растягивающих напряжений.
Области применения:
n Упрочнение оснований насыпных земляных сооружений (песчаные подушки, насыпи, дамбы, грунтовые подпорные стены и.д.);
n Упрочнение оснований строящихся и существующих зданий;
n Противооползневое упрочнение откосов;
n Шатровое армирование грунтов над подземными выработками.
Методы армирования грунтов отличаются:
n По характеру расположения армирующих элементов - вертикальное, горизонтальное, наклонное в одном, двух и более направлениях; ячеистыми структурами; объемно-дисперсное;
n По виду армирующих элементов — геотекстилем; полимерными сетками и георешетками; волокнами, нитями; набивными, буронабивными, забивными и грунтовыми сваями; буроинъекциными сваями; анкерами.
Основные материалы применяемые для горизонтального армирования:
n Геотекстиль
n Геосетки
n Георешетки
Уплотнение грунтов.
Уплотнение грунтов – метод искусственного упрочнения оснований направленный на уменьшение пористости грунта.
Методы уплотнения
Ø поверхностное уплотнение;
Ø глубинное уплотнение и уплотнение взрывом;
Ø уплотнение статистической нагрузкой;
Ø уплотнение водопонижением.
Режимы уплотнения
n Оптимальная влажностью грунта (Wо);
n Количество ударов в одной точке (n);
n Проектное понижение дна котлована после уплотнения (Dh).
Только при соблюдении режимов уплотнения можно достичь требуемой плотности грунта
Параметры режима уплотнения устанавливается экспериментально и расчетами.
Контроль за качеством уплотнения производится при помощи параметра
где ρ d,max – максимальная плотность исследуемого грунта
Обычно kcom принимается равным от 0,92÷0,98
Методы глубинного уплотнения:
• Грунтовыми сваями.
• Известковыми сваями.
• Динамическим воздействием и взрывами.
При динамическом уплотнении верхний слой основания как правило разуплотняется. Поэтому данный метод применяется совместно с поверхностным уплотнением (трамбовки, катки).
Уплотнение статистической нагрузкой
Применяется для уплотнения слабых водонасыщенных пылевато-глинистых грунтов (илы, глины, суглинки в текучем, текучепластичном состоянии).
Сложность уплотнения таких грунтов обуславливается длительностью процесса отжатия избыточной поровой воды в глинистых грунтах.
Поэтому уплотнение статистической нагрузкой производят одновременно с устройством вертикальных дрен.