Фундаменты, возводимые в открытых котлованах. (Лекция 4)

колодцев, кессонов);
3.свайные.
По материалу:
1.бутовые;
2.бутобетонные;
3.бетонные;
4.железобетонные.
По способу изготовления:
1.монолитные;
2.сборные.
По конструктивному
решению:
1.столбчатые (отдельностоящие);
2.ленточные (сплошные и
прерывистые;
3.плитные;
4.коробчатые;
5.щелевые.
По характеру работы под нагрузкой:
1.жесткие (работающие на сжатие);
2.гибкие (работающие на растяжение и скалывание).

По характеру нагружения:
1.центрально нагруженные;
2.внецентренно нагруженные.
По способу опирания на грунт :
1.на естественном основании;
2.на искусственном основании.

Классификация фундаментов

– отдельные фундаменты под стену; в – ленточный фундамент под стену; г – то же, под колонны; д – то же, под сетку колонн; е – сплошной (плитный) фундамент.

на отведенном участке;
глубина промерзания грунта;
наличие грунтовых вод;
конструкция и нагрузка от несущих конструкций здания;
наличие подвалов;
срок службы здания;
материалы для строительства фундамента;
наличие подземных коммуникаций на участке, предназначенном для строительства.

плоскости подошвы фундамента;
3) пространственная жесткость; 4) устойчивость к воздействию грунтовых вод, химической и биологической агрессивности среды;
5) стойкость к атмосферным факторам (морозостойкость; пучение грунтов при замерзании);
6) соответствие по долговечности сроку службы здания;
7) индустриальность;
8) экономичность.

деформациям необходимо рассматривать расчетные нагрузки с коэффициентом перегрузки равным 1.

Нагрузки

Постоянные
(вес конструкций, грунтов)

Временные

Длительные
(оборудование, склад. материалы, крановые воздействия…)

Кратковременные
(ветер, снег, вес людей, ремонтных материалов…)

Особые
(сейсмические,
аварийные)

Расчет оснований и фундаментов ведется на основное сочетание нагрузок (постоянные + временные).

от вышележащих конструкций и взаимодействуют с ними.
Основания называют естественными, если они сложены природными грунтами или скальными породами в условиях естественного залегания.
Основания из предварительно уплотненных или укрепленных тем или иным способом грунтов называют искусственными.

к основанию: достаточная прочность ( т.е. малая сжимаемость и неподвижность), однородность, непучинистость, стойкость к воздействию текучих и агрессивных вод.

Лессовые грунты

водонасыщеные,
глинистые грунты с коэффициентом консистенции свыше 0,5 (текучие и текучепластичные),
торф и заторфованные грунты, илы,
грунты при Е ≤ 5 МПа и ϕ = 4 … 10°, и т.д.

подвалов, фундаментов под оборудование и т.д.);
размера и характера нагрузок и воздействий на фундаменты;
глубины заложения фундаментов примыкающих сооружений, глубины прокладки коммуникаций;
существующего и проектируемого рельефа застраиваемой территории;
инженерно-геологических условий площадки строительства;
гидрогеологических условий площадки (уровня подземных вод, также возможного его изменения в процессе строительства и эксплуатации сооружения, агрессивности подземных вод и т.п.);
глубины сезонного промерзания грунтов

особенностями района строительства.
Конструктивными особенностями возводимого здания, а также соседних сооружений.

основании технико-экономического сравнения вариантов (Т.Э.П.)

I. Инженерно-геологические условия

Все инженерно-геологические условия на строительной площадке можно свести к трем схемам:

Однородный хороший (надежный) грунт (обеспечивает надежное существование проектируемого сооружения)

подстилается надежным

по глубине.

Все варианты фундаментов 2-схемы применимы и для 3 схемы

промерзания грунта!
При промерзании грунта вода, заполняющая поры между частицами, расширяется и деформирует грунт, выпучивая его кверху.

τ – касательные силы пучения; σ – нормальные силы пучения; df - расчетная глубина промерзания грунта; Δδ - пучение поверхности грунта.

Пучению подвержены пылеватые пески, мягкопластичные и текучие суглинки и глины.

(4.1)
где kh — коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения и принимаемый: для наружных фундаментов отапливаемых зданий — по таблице;
для наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых зданий kh = 1,1, кроме районов с отрицательной среднегодовой температурой.

зданий.
2. Наличие фундаментов под оборудования.
3. Наличие тоннелей и коммуникаций.
4. Наличие подвала.
5. Способ производства работ

- возможность возникновения дополнительного бокового давления (не рекомендуется)
∆H/L ≤ tgφ

- рациональное расположение

- не рекомендуется, так как возможен выпор грунта под существующим фундаментом при производстве работ

необходим постепенный (плавный) переход от одной глубины к другой.

Ly

Ly / hy ≤ 2
hy = 0,5…0,6 м
Ly = 1…1,2 м

Δh ≤ a(tgφI + cI/p)

исходя из условий равновесия методом последовательных приближений:

(4.2)

где N0II – расчетная нагрузка по II группе предельных состояний, приложенная к обрезу фундамента;

R0 – условное расчетное сопротивление грунта, принимаемое предварительно по таблицам СНиП 2.02.01-83*;

γmII – осредненное расчетное значение удельного веса материала фундамента и грунта, лежащего на его уступах;

d – глубина заложения фундамента.

фундамента:

- в случае квадратной подошвы:

(4.3)

- в случае прямоугольной подошвы:

(4.4)

где η - коэффициент отношения размеров меньшей стороны b (ширины) к большей l ( ᶯ = b/ l = 0,65-0,85 ).

Для ленточных фундаментов расчет ведется на
l = 1м длины фундамента. При этом ширина определяется по формуле:

(4.5)

(R=f(b, d, γ, c, φ ) по формуле (7) СНиП 2.02.01-83*.

Если значение R будет близко к R0 (в пределах 10%), то расчет закончен.
Если нет, то значение R подставляем в формулу (4.2), находим

А1

b1

R1

сравниваем с R.

(R=f(b, d, γ, c, φ ) по формуле (7) СНиП 2.02.01-83*.

Что такое расчетное сопротивление грунта основания?
Расчетное сопротивление грунта соответствует такому давлению под подошвой фундамента, при котором зоны пластических деформаций развиваются на глубину z=b/4. На графике зависимости осадка-нагрузка это давление находится в начале фазы образования областей сдвига.

:

где : ᵧc1 и ᵧc2 - коэффициенты условий работы, зависящие от вида грунта основания и жесткости сооружения;
k - коэффициент, принимаемый k = 1, если прочностные характеристики грунта j и c определены непосредственными испытаниями, и k = 1,1, если они приняты по таблице СНиП 2.02.01.83 на основании физических характеристик грунтов;
Mg , Mq, Mc - коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения грунта;
kz - коэффициент, принимаемый при b < 10 м kz = 1,
b - ширина подошвы фундамента;
ᵧ II и ᵧ1II - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих соответственно ниже и выше подошвы фундамента ( при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды);
cII - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента;
d1- глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала.

на уровне подошвы фундамента):

Центрально-нагруженные фундаменты

– это такие фундаменты, у которых равнодействующая внешних нагрузок проходит через центр тяжести их подошвы.

d

N0II

При проектировании таких фундаментов проверятся условие:

(4.6)

где рII – среднее давление под подошвой фундамента, определяемое по формуле:

(4.7)

pII

NsII

NfII

N0II – расчетная нагрузка по II группе предельных состояний,
приложенная к обрезу фундамента;

NfII – вес фундамента;

NsII – вес грунта на уступах фундамента;

l и b – принятые размеры подошвы фундамента.

внешних нагрузок не проходит через центр тяжести их подошвы.

b

NsII

Eа

Q0II

N0II

М0II

QII

MII

NII

NfII

PmaxII

PminII

e

PmaxII

PmaxII

PminII=0

PminII<0

(4.8)

При проектировании внецентренно нагруженных фундаментов прове-ряются три условия:

где pmaxII , pminII – соответственно максимальное и минимальное давления под подошвой фундамента.

При отрыве фундамента от грунтового основания

внецентренного сжатия:

(4.9)

где Mx и My – моменты сил, действующие на уровне подошвы фундамента относительно осей X и Y;

Wx и Wy – моменты сопротивления подошвы фундамента относительно осей X и Y.

При действии момента в одной плоскости уравнение (4.9) примет следующий вид:

(4.10)

Производится расчет осадки одним из методов механики грунтов с проверкой выполнения условий :

7) расчет оснований по несущей способности (в случае необходимости);

8) учет слабого подстилающего слоя грунта:

Если на глубине z от подошвы фундамента находится слой грунта меньшей прочности, необходимо, чтобы обеспечивалось следующее условие:

грунте на глубине z от подошвы фундамента, соответственно допол-нительное от нагрузки и от собствен-ного веса грунта;

Rz – расчетное сопротивление слабо-го подстилающего слоя грунта.

Величину Rz определяют по формуле (7) СНиП как для условного фундамента шириной bz с учетом рассеивания напряжений в пределах слоя толщиной z:

(4.12)

где a =0,5(l-b) (l и b – длина и ширина подошвы проектируемого фундамента);

Az – площадь подошвы условного фундамента:

(4.13)