Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Тема: Основные принципы проектирования оснований и фундаментов




Лекция № 8.

Ключевые слова: Фундамент, обрез фундамента, подошва фундамента, глубина заложения фундамента, крен, перекос, относительный прогиб или выгиб, кручение, горизонтальные смещения фундаментов, потеря устойчивости грунтов,абсолютная осадка основания фундамента, крен жесткого сооружения, расчетнаая нагрузка.

Понятие об основаниях и фундаментах. Основанием сооружений называется толща природных напластований горных пород, которая воспринимает нагрузку от вышележащих конструкций и взаимодействует с ними. Основания называются естественными, если они сложены природными грунтами или скальными породами в условиях естественного залегания. Основания из предварительно уплотненных или закрепленных грунтов называются искусственно улучшенными.

Фундаментами называются подземная или подводная часть зданий и сооружений. Они устанавливаются на естественном или искусственно освещенном основании, и служит для передачи нагрузок на грунты основания. Обрез фундамента - верхняя граница между фундаментом и над фундаментным строением. Обрезом также называется и граница между отдельными уступами фундамента. Подошва фундамента – контактная поверхность фундамента и основания. Глубина заложения фундамента определяется расстоянием от подошвы фундаменты до отметки наивысшего в период эксплуатации сооружения уровня поверхности грунтов. По СНиП 2.02.01-83 глубина заложения фундамента принимается от уровня естественной поверхности грунта при планировке подсыпкой или от отметки планировки при срезке грунта.

В соответствии с СНиП 2.02.01-83 расчет оснований и фундаментов по определенным состояниям является непременным условием их проектирования. Рассмотрим основные принципы оснований и фундаментов.

Типы зданий сооружений по их жесткости и формы их деформаций. По жесткости и характеру деформаций все здания и сооружения можно подразделять на абсолютно жесткие, абсолютно гибкие и обладающие конечной жесткостью.

Абсолютно жесткие сооружения обуславливают равномерную осадку при симметричном загружении и сравнительной однородной сжимаемости основания. При неравномерной деформации основания они получают крен без изгиба конструкций (доменные печи, водонапорные башни на железобетонной плите и др.).

Абсолютно гибкие сооружения следует за осадками грунта основания во всех точках контакта с поверхностью грунта. Если при этом развиваются неравномерные осадки, то в конструкциях сооружений не возникают дополнительных усилий или напряжений (земляные насыпи и др.).

Сооружения конечной жесткости при неравномерных деформациях могут получить искривления, в них возможно появление трещин при неполном учете возникновения дополнительных усилий. Они часто уменьшают неравномерность осадок в связи с некоторым перераспределением усилий по подошве фундаментов. Для таких сооружений очень важно учитывать совместную работу грунтов основания и несущих конструкций сооружений.

В некоторых случаях сооружения обладают незначительной жесткостью (невысокие одноэтажные здания с разрезными балками покрытия и др.) их можно считать практически гибкими.

Если учесть характер развития неравномерных деформаций основания, жесткость зданий и сооружений, то можно выделить следующие формы деформаций и смещений:

1. Крен (наклон) рассматривается как разность абсолютных осадок двух точек фундаментов, отнесенных к расстоянию между ними.

2. Перекос здания или сооружения – разность осадок двух или нескольких фундаментов расположенных на одной поперечной или продольной оси, отнесенной к расстоянию между ними:

(8.1)

Где - осадки крайних точек сплошного фундамента или двух фундаментов.

3. Относительный прогиб или выгиб, здания или сооружения оценивается отношением стрелы прогиба (выгиба) к длине прогнувшейся части здания и кривизной изгибаемого участка.

(8.2)

4. Кручение представляет собой неодинаковый крен сооружений по его длине, особенно при развитии его в двух сечениях в разные стороны.

5. Горизонтальные смещения фундаментов возникают при передаче от конструкций значительных горизонтальных усилий (распорные конструкции).

Предельные состояния оснований, фундаментов и принципы их проектирования. При передачи нагрузок от фундаментов в грунтах развиваются деформации уплотнения, которые зачастую бывают неравномерными и могут вызвать обрушение несущих конструкций. Деформации оснований фундаментов ограничиваются по технологическим причинам (по условиям работы оборудования) или из-за возможного нарушения архитектурного облика. В связи с этим расчет оснований зданий и сооружений производится по второй группе предельных состояний, т.е. по деформациям. В ряде случаев, особенно при наличии слабых грунтов, возможно полная потеря устойчивости грунтов под фундаментами. Это обуславливает необходимость производить расчеты по первой группе предельных состояний, т.е. по устойчивости. Учет этих предельных состояний является одним из главных принципов проектирования оснований и фундаментов. Кроме того, необходимо учитывать еще два принципа – совместную работу системы «основание – фундамент – надземные конструкции» и комплексный подход при выборе типа фундаментов и характера работы грунтов в основании (инженерно-геологические условия строительной площадки, чувствительность здания к деформациям основания и методы производства работ по устройству фундаментов). Все это усложняет задачу проектирования и устройств фундаментов как зависящую от многих факторов. Поэтому для выявления рациональной конструкции фундаментов разрабатывают несколько конкурирующих вариантов и на основе их технико – экономического сравнения производят окончательный выбор.

Комплекс учета всех факторов при проектировании и устройстве фундаментов сформулирован проф. Б.И. Далматовым. Он сводится к следующему: что строится (чувствительность здания к неравномерным деформациям), на чем сроится (инженерно-геологические условия) и как строится (меры против нарушения естественной структуры грунта).

При расчете оснований по второй группе предельных состояний главным условием является ограничение неравномерных деформаций:

(8.3)

где - определяемая расчетом неравномерность осадки здания или сооружения; - предельная неравномерность осадки, устанавливаемая СНиПом.

Очень важно при определении расчетом неравномерности осадок учитывать совместную работу надземных конструкций (в том числе фундаментов) и грунтов основания, так как жесткость сооружений уменьшает неравномерность осадки. Что касается предельной неравномерности осадки, то она зависит от чувствительности зданий, сооружений к неравномерным деформациям и от эксплуатационных требований.

Для проверки неравенства (8.3) необходимо определить осадку каждого фундамента с учетом влияния соседних фундаментов. В связи с этим следует убедиться в соблюдении следующих условий:

(8.4)

где - средняя осадка основания сооружения, определяемая по формуле

(8.5)

- число однотипных фундаментов с одинаковой осадкой фундаментов; - площади подошвы фундаментов; предельно допустимое значение средней осадки отдельного сооружения, наибольшая абсолютная осадка основания фундамента, определяемая расчетом; предельная абсолютная осадка основания фундамента.

Если в плоскости подошвы фундамента кроме нормальной силы действует и момент, то фундамент испытывает не только осадку, но и поворот относительно главной оси площади подошвы (крен). В связи с этим определяют крен фундамента, который рассчитывают по формуле М.И. Горбунова – Посадова:

при действии момента в плоскости продольной оси фундамента.

(8.6)

При действии момента в плоскости поперечной оси фундамента

i (8.7)

Где v-коэффициент поперечного расширения; Е – модуль общей деформации; K и K – коэффициенты, определяемые по соответствующим таблицам и зависящие от соотношения b/l– равнодействующая вертикальных нагрузок при расчете по деформациям; e и e – эксцентриситеты равнодействующей вдоль продольной и поперечной осей подошвы фундамента; l и b – соответственно больший и меньший размеры подошвы фундамента.

Если определяется крен жесткого сооружения, опирающегося на плиту или систем фундаментов, то его значение находят по формуле

i=(s )/L (8.8)

Где s и s – соответственно большая и меньшая осадка фундаментов или двух точек фундаментной плиты; L – расстояние между осями фундаментов или точками.

Если определяется крен жесткого сооружения по первой группе предельных состояний производится в следующих случаях;

а) при постоянно действующих на основание горизонтальных нагрузках;

б) основание фундаментов ограничено откосом;

в) фундаменты подвергаются действию выдергивающих нагрузок;

г) при незначительной глубине заложения подошвы фундаментов относительно пола подвала и основаниях в виде водонасыщенных глинистых грунтов мягкопластичной и текучей консистенции;

д) основание сложено скальными породами.

По СНиП 2.02.01-83 расчет оснований зданий сооружений по несущей способности производится в соответствии с условием

F=

(8.9.)

Где F – расчетная нагрузка на основание, F – сила предельного сопротивления основания; – коэффициент условий работы, принимаемый по СНиПу в зависимости от вида грунта и степени стабилизации, – коэффициент надежности по назначению сооружения (принимается равным 1,2; 1,15 и 1,10 соответственно для зданий и сооружений I, II, III классов).

Для нескальных грунтов в стабилизированном состоянии при плоской подошве фундамента, однородных грунтах до глубины не менее ширины фундамента и различной величине перегрузки с разных сторон фундамента до 0,5R (R – расчетное сопротивление грунта основания) вертикальная составляющая сил предельного сопротивления N определяется по СНиП 2.02.01-83:

N (8.10)

Где b и l – соответственно приведенная ширина и длина фундамента

(8.11)

Где и e – эксцентриситеты приложения равнодействующей соответственно в направлении поперечной и продольной осей фундамента; символом b обозначается та сторона фундамента, в направлении которой предполагается потеря устойчивости основания; N , N , N -коэффициенты несущей способности основания, определяются по таблицам СНиПа в зависимости от расчетного угла внутреннего трения и угла наклона к вертикали равнодействующей внешней нагрузки на основание F в уровне подошвы фундамента, и -расчетные значения удельного веса грунта в пределах возможной призмы выпирания соответственно ниже и выше подошвы фундамента; при наличии подземных вод расчетные значения удельных весов грунта определяются с учетом взвешивающего действия воды; с -расчетное значение удельного сцепления грунта; d-глубина заложения подошвы фундамента, при неодинаковой вертикальной пригрузке с различных сторон фундамента принимается значение d по наименьшей пригрузке; , , -коэффициенты формы подошвы фундамента,

(8.12)

Где и b – длина и ширина фундамента при внецентренном приложении нагрузки принимается равным приведенным значениям l и b . При следует принимать .

Угол наклона равнодействующей внешней нагрузки и вертикали определяется из условия

(8.13)

Где F и F – соответственно горизонтальная и вертикальная составляющие внешней нагрузки на основание F. При этом следует иметь в виду, что расчет вертикальной составляющей сил предельного сопротивления N по формуле (4.10) возможен при соблюдении условия

tg (8.14)

 

1. Основная литература: 1 [167-173]

2 [52-65; 85-96]

 

Контрольные вопросы:

1. Как подразделяются здания по жесткости и характеру деформаций?

2. Какие существуют формы деформаций, смещений зданий и сооружений?

3. По каким предельным состояниям рассчитываются основания фундаментов?

4. Какие условия должны соблюдаться при проектировании оснований фундаментов по второй группе предельных состояний?

5. Как производится расчет оснований фундаментов по несущей способности?

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-06-04; Просмотров: 2739; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.032 сек.