Нагрузки на основания и расчетные коэффициенты

Классификация и виды фундаментов

Предельные состояния оснований ЗиС

Основания ЗиС рассчитываются по двум группам предельных состояний в соответствии со СНиП 2.02.01-83 «Основания и фундаменты».

Предельные состояния по ГОСТ 27751-88 «Надежность строительных конструкций и оснований» – это состояния, при которых конструкция, основание (здание или сооружение в целом) перестают удовлетворять заданным эксплуатационным требованиям или требованиям при производстве работ (возведении).

При загрузке фундаментов в основании, состоящем из дисперсных грунтов, развиваются деформации уплотнения, приводящие к осадке сооружений. Поскольку сооружения опираются, как правило, на систему различных фундаментов или относительно гибкую плиту, осадка под их отдельными частями будет неодинаковой, т.е. неравномерной. Это вызывает деформации большинства сооружений и может послужить причиной разрушения несущих конструкций. Кроме того, деформации сооружений иногда недопустимы по технологическим причинам (создаются условия, нарушающие нормальную эксплуатацию оборудования), а также из-за нарушения архитектурного облика строения. В связи с этим расчет оснований по второй группе предельных состояний, т.е. по деформациям должен выполняться во всех случаях.

Расчет оснований по первой группе предельных сосотояний - по несущей способности – должен производиться в случаях, если:

а) на основание передаются значительные горизонтальные нагрузки(подпорные стены, распорные конструкции и т. п.), в том числе сейсмические;

б) сооружение расположено на откосе или вблизи откоса;

в) основание сложено медленно уплотняющимися водонасыщенными пылевато-глинистыми и биогенными грунтами (при степени влажности S_r³0,85 b и коэффициенте консолидации cv£10⁷ см²/год);

г) основание сложено скальными грунтами.

Фундаменты разделяют на следующие виды:

- фундаменты мелкого заложения на естественном (искусственном) основании (фундаменты в открытых котлованах);

- свайные фундаменты;

- фундаменты глубокого заложения – оболочки, опускные колодцы и кессоны;

- фундаменты под машины.

Фундаменты мелкого заложения подразделяют на:

- одиночные;

- ленточные;

- перекрестные ленточные;

- сплошные;

- массивные.

По способу изготовления фундаменты разделяют на монолитные, сборно-монолитные и сборные.

Одиночные фунд. устраивают под под колонны промышленных зданий и под рандбалки несущих стен.

Ленточные фунд. устраивают под стены и под ряды колонн.

Перекрестные ленточные фунд. устраивают под колонны при относительно небольшой несущей способности грунтов основанияи, как правило, в сейсмических условиях.

Сплошные фунд. выполняются под стены и колонны под всем зданием. Сплошные фундаменты могут быть плитными, коробчатыми (фундамент реакторного отделения АЭС), а также в виде цилиндрических оболочек или оболочек двоякой кривизны. Сплошные фунд. выравнивают осадки во всех направлениях. Наибольшей жесткостью обладают коробчатые фунд.

Массивные фунд. выполняются в виде сплошного жесткого массива под всё сооружение. Фундамент данного вида используют под опоры мостов, доменных печей, башен, дымовых труб, мачтовые сооружения, отличительной особенность которых являются относительно небольшие размеры в плане по сравнению с высотой сооружения при значительных вертикальных и горизонтальных нагрузках, передаваемых на основание.

Нагрузки, на которые производится расчет оснований и фунд. ЗиС, необходимо устанавливать, исходя из результатов расчета, учитывающего их перераспределение в результате совместной работы сооружения и основания. Нагрузки на основания допускается определять без учета их перераспределения надфундаментной конструкцией при расчете:

а) оснований ЗиС III уровня ответственности;

б) общей устойчивости массива грунта основания совместно с сооружением;

в) средних значений деформаций основания;

г) деформаций основания в стадии привязки типового проекта к местным грунтовым условиям района строительства.

Учитываемые при расчете оснований ЗиС нагрузки и воздействия на сооружение или отдельные его элементы, коэффициенты надежности по нагрузке, а также возможные сочетания нагрузок должны приниматься согласно требованиям СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия».

Нагрузки, учитываемые при расчетах оснований и фундаментов, подразделяют на постоянные, временные (длительные и кратковременные) и особые.

Постоянные нагрузки действуют в течении всего времени эксплуатации, а временные – в отдельные периоды.

К постоянным нагрузкам относится собственный вес конструкции и их элементов, а также вес и давление грунтов. К временным длительно действующим нагрузкам относятся в частности: вес временных перегородок, вес различного стационарного оборудования, нагрузку от складируемых материалов, нагрузки от людей с пониженным нормативным значением.

К кратковременным нагрузкам в частности относятся: нагрузки от людей с полными нормативными значениями, нагрузки от подвижного подъемно-транспортного оборудования, снеговые нагрузки, ветровые нагрузки.

К особым нагрузкам следует относить: сейсмические воздействия; взрывные воздействия; нагрузки, вызываемые резкими нарушениями технологического процесса; воздействия обусловленные деформациями основания, сопровождающимися коренным изменением структуры грунта или оседанием его в районах горных выработок и в карстовых районах.

Следует заметить, что при расчете оснований по несущей способности нагрузки на перекрытия и снеговая нагрузка считаются кратковременными, а при расчете по деформациям – длительными. Нагрузки от подвижного подъемно-транспортного оборудования в обоих случаях считаются кратковременными.

Различают два типа нагрузок – нормативные и расчетные.

Нормативные значения нагрузок определяют в соответствии с ГОСТ 27751-88 и по СНиП 2.07.01-85*.

Расчетную нагрузку получают умножением нормативного значения на коэффициент надежности по нагрузке.

Коэффициент надежности по нагрузке g_f учитывает возможность случайного отклонения значений нормативных нагрузок в сторону увеличения.

В расчетах по второй группе предельных состояний для всех типов нагрузок g_f =1.

В расчетах по первой группе g_f =1,1…1,3 – для постоянных нагрузок; g_f =1,1…1,4 – для временных. Для грунтов в природном залегании g_f =1,1, насыпных – g_f =1,15.

При проектировании оснований и фундаментов многоэтажных зданий учет малой вероятности загружения перекрытий площадью больше 9 м² и одновременного загружения двух и более междуэтажных перекрытий учитываются коэффициентами сочетания соответственно y_А и y_n.

Все конструкции, в том числе фундаменты, а также их основания всегда рассчитывают на более неблагоприятные комбинации нагрузок, которые дают максимальные усилия. Эти комбинации нагрузок называют сочетаниями нагрузок, которые подразделяются на основные и особые.

Основное сочетание состоит из постоянных, временных и кратковременных нагрузок, особые сочетания дополнительно включают в себя и особые нагрузки.

При определении расчетных сочетаний вероятность одновременного действия нескольких, различных по своему характеру нагрузок учитывают с помощью коэффициентов сочетаний y₁ и y₂ соответственно для длительных и кратковременных нагрузок.

Расчет оснований по деформациям должен производиться на основное сочетание нагрузок; по несущей способности – на основное и, при наличии особых нагрузок и воздействий, на особое сочетание.

Коэффициенты надежности по грунту g_g и материалу g_m учитывают отклонение расчетных значений физико-механических характеристик грунтов или материалов, возможное в результате неоднородности или неточности определения в лабораторных или полевых условиях, случайных отклонений при отборе проб или образцов.

Коэффициент надежности и ответственности по назначению сооружения g_n учитывает ответственность ЗиС, характеризуемую экономическими, социальными и экологическими последствиями их отказов и принимается равным:

- для I уровня ответственности – 0,95…1,2;

- для II ур. отв. – 0,95;

- для III ур. отв. – 0,8…0,95.

На коэффициент надежности и ответственности следует умножать нагрузочный эффект (внутренние силы и перемещения конструкций и оснований, вызываемые нагрузками и воздействиями).

Отнесение объекта к конкретному уровню ответственности и выбор значения коэффициента g_n производится генеральным проектировщиком по согласованию с заказчиком.

Лекция №2. Классификация зданий и сооружений по жесткости

Здания и сооружения имеют разную чувствительность к осадкам, причем степень этой чувствительности определяется в основном их жесткостью.

В зависимости от жесткости все здания и сооружения подразделяются на три основных типа: абсолютно жесткие, имеющие конечную жесткость, и абсолютно гибкие.

Абсолютно жесткие сооружения имеют очень большую жесткость в вертикальном направлении (дымовые трубы, опоры мостов, водонапорные башни, многоэтажные здания башенного типа). Вследствие значительной жесткости эти сооружения не подвергаются изгибу и другим местным деформациям (перекос и т.п.) и испытывают деформацию как единый массив. При симметричной вертикальной нагрузке (центральном загружении фундамента) и равномерном распределении свойств грунтового основания - осадка таких зданий бывает равномерной. При внецентренном загружении или несимметричном распределении свойств грунтов в основании, может возникнуть крен сооружения. Предельные крены таких сооружений назначают, исходя из требований нормальной эксплуатации.

Большинство зданий и многие инженерные сооружения относится к сооружениям, обладающим конечной жесткостью. Сооружения этого типа при развитии неравномерных осадок получают искривления. В тоже время такие ЗиС уменьшают неравномерности осадок, поскольку давление по подошве фундаментов перераспределяется за счет конечной жесткости несущих конструкций ЗиС. При этом в этих конструкциям развиваются дополнительные усилия, приводящие, иногда, к появлению в них трещин. Для исключения этого при проектировании необходимо уделять существенное внимание оценке совместной работы грунтов основания и несущих конструкций ЗиС.

Абсолютно гибкие ЗиС под действием внешних нагрузок следуют за осадками основания, при этом дополнительные усилия в них практически не возникают (дамбы; насыпи; днища резервуаров; одноэтажные каркасные здания со статически определимой расчетной схемой рам; эстакады и галереи, имеющие разрезные пролетные строения). Предельные деформации таких ЗиС назначают, исходя из требований нормальной эксплуатации.

Дата добавления: 2013-12-13