1. Основные положения проектирования оснований и фундаментов по предельным состояниям. Виды предельных состояний .(билет 13 вопрос №2)
Предельные состояния оснований сооружений
Под действием массы конструкций и полезных нагрузок от сооружений фундаменты, возведенные на дисперсных грунтах, получают вертикальные перемещения - осадки, как правило, неравномерные. Это может стать причиной возникновения деформаций в надземных конструкциях зданий и сооружений приводящих к нарушению нормальной эксплуатации сооружения. Поскольку те или иные величины осадок получают почти все сооружения, то расчет оснований, прежде всего, ведется по второй группе предельных состояний, т. е. по деформациям.
В соответствии со СНиП 2.02.01 -83 этот расчет производится из условия
где As - разность между осадками соседних фундаментов, определяемая расчетом; L - расстояние между осями рассматриваемых соседних фундаментов; (As/?)„ - предельно допустимое значение относительной неравномерности осадки; /-крен сооружения по расчету; in - предельно допустимый крен сооружения.
Целями расчета оснований по несущей способности являются обеспечение прочности и устойчивости грунтов основания, особенно на слабых водонасыщеных грунтах, недопущение сдвига фундамента по подошве и опрокидывания или оползания на откосах. Расчеты этого вида касаются первой группы предельных состояний.
где s - совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом (см. гл. 3); su - предельное значение совместной деформации основания и сооружения, устанавливаемое СНиП.
2. Конструктивные методы преобразования строительных свойств оснований: грунтовые подушки, шпунтовые ограждения, армирование грунтов, боковые пригрузки. (билет 7 вопрос №2)
Преобразование строительных свойств грунтов основания (устройство искусственных оснований) достигается:
а) уплотнением грунтов (трамбованием тяжелыми трамбовками, устройством грунтовых свай, вытрамбовыванием котлованов под фундаменты, предварительным замачиванием грунтов, использованием энергии взрыва, глубинным гидровиброуплотнением, вибрационными машинами, катками и т. п.); Уплотнение слабого грунта может быть поверхностное и глубинное. Поверхностное уплотнение грунта осуществляется пневматическими трамбовками.Глубинное уплотнение слабых грунтов выполняют при помощи грунтовых или песчаных свай, образуемых путем пробивания скважин и заполнения их песком или грунтовым материалом с уплотнением
б) полной или частичной заменой в основании (в плане и по глубине) грунтов с неудовлетворительными свойствами подушками из песка, гравия, щебня и т. п.;
Шпунтовые ограждения
Применение этих ограждений призвано предотвратить выпор грунта в стороны из-под фундамента. Кроме того, при симметричном устройстве резко снижаются также горизонтальные деформации грунта, который сжимается в шпунтовой обойме преимущественно в вертикальном направлении.
Конструктивное решение в этом случае обычно принимается следующим (рис. 6.1, б): по контуру фундаментной плиты 1 через слабый грунт 4 забивается шпунт 2, нижние концы которого доводятся до относительно плотного грунта 3. Верхние концы шпунта не должны перемещаться в горизонтальном направлении, для чего их заделывают в фундаментную плиту.
Очевидно, при большой толще слабых грунтов и значительных нагрузках следует ожидать больших осадок устроенного таким образом сооружения, однако устойчивость основания будет гарантированной.
е) армированием грунта (введением специальных пленок, сеток и т. п.).
Армирование грунтов
Это мероприятие, заимствованное из практики конструирования железобетонных изделий, сравнительно недавно начало применяться к грунтам. Суть его заключается в заблаговременной укладке (для насыпных сооружений) или забивке (для массивов естественного сложения) в грунты армирующих элементов. Последние изготавливаются из различных материалов (от геотекстиля до металла) и могут иметь вид лент, матов или отдельных стержней.
При надлежащей прочности на растяжение и хорошем сцеплении с грунтом армирующие элементы способны увеличить несущую способность оснований, а также устойчивость подпорных стенок. При устройстве выемок забиваемые по мере отрывки котлованов арматурные стержни позволяют устраивать откосы вертикальными
Боковые пригрузки
Использование боковых пригрузок также имеет целью предотвращение выпора грунта из-под подошвы фундамента. Однако выпор развивается при исчерпании несущей способности основания, что недопустимо для любых сооружений. В связи с этим применение боковых пригрузок эффективно тогда, когда нагрузка на основание должна быть увеличена. Такая ситуация чаще всего возникает при компенсационных досыпках претерпевших большие осадки насыпей 5 (например, железнодорожных) до проектных отметок, при этом пригрузки 6 повышают устойчивость их оснований (рис. 6.1, в).