Основания и фундаменты (стр. 2 )

Плотность сухого грунта rd определяется по формуле:

rd = r/ (1 + W)

где r - плотность грунта, т/м3;

W – природная влажность

Тип глинистого грунта определяется по числу пластичности в соответствии с ГОСТ 25100-95.

Число пластичности Ip вычисляется по формуле:

Ip = WL - Wp

где WL – влажность на границе текучести;

Wp – влажность на границе раскатывания.

Показатель текучести грунта IL вычисляется по формуле:

IL = (W - Wp)/(WL - Wp)

Глинистые грунты различаются по показателю текучести согласно ГОСТ 25100-95.

Коэффициент пористости е представляет собой отношение объема пор к объему твердых частиц:

е = (rs - rd)/rd

где rs – плотность частиц грунта.

Коэффициент пористости используется для оценки плотности сложения песков.

Степень влажности Sr представляет собой отношение естественной влажности к влажности, соответствующей полному заполнению пор водой:

Sr = W rs / е rW

где rW – плотность воды.

По степени влажности крупнообломочные и песчаные грунты подразделяют в соответствии с ГОСТ 25100-95.

Коэффициент относительной сжимаемости грунта:

mv = m0 /(1 + e)

где m0 – коэффициент сжимаемости

Коэффициент относительной сжимаемости используется для предварительной оценки сжимаемости грунтов в соответствии с таблицей 1.

Таблица 1

Наименование грунта по сжимаемости	К-т относительной сжимаемости mv, МПа-1
Малосжимаемый	mv ¢ 0,05
Среднесжимаемый	0,05¢ mv ¢ 0,5
Сильносжимаемый	0,5¢ mv

Модуль общей деформации определяется по формуле:

Е0 = b / mv

где b - безразмерный коэффициент, зависящий от коэффициента общей относительной поперечной деформации. Значения коэффициента b для различных видов грунтов приведены в таблице 2.

Таблица 2

Грунты	b
Крупнообломочные	0,8
Пески и супеси	0,74
Суглинки	0,62
Глина	0,43

Условное расчетное сопротивление грунта R0 принимается по таблицам 1 – 6 приложения 3 СНиП 2.02.01-83.

Все расчеты оснований должны выполняться с использованием расчетных значений физико-механических характеристик грунтов. Расчетные характеристики грунтов определяются по формуле:

x = xn / gq

где xn – нормативное значение данной характеристики

gq – коэффициент надежности по грунту; принимается =1 для всех характеристик кроме r, w, с.

Нормативные значения угла внутреннего трения wn, удельного сцепления сn и модуля деформации Е0 допускается принимать по таблице 1 – 3 рекомендуемого приложения 1 СНиП 2.02.01-83. Расчетные значения характеристик в этом случае принимаются при следующих значениях коэффициента надежности по грунту:

в расчете оснований по деформациям gq = 1

в расчете оснований по несущей способности:

для удельного сцепления gq(с) = 1,5

для угла внутреннего трения песчаных

грунтов gq(w) = 1,1

для угла внутреннего трения пылевато-глинистых

грунтов gq(w) = 1,15.

Расчетные значения характеристик грунтов с, w и g для расчетов по несущей способности обозначаются сI, wI, gI , а по деформациям сII, wII, gII.

Все заданные и вычисленные физико-механические характеристики грунтов, слагающих строительную площадку, сводятся в таблицу 3.

Таблица 3

Наиме- нование грунта	Заданные	Вычисленные
Мощ-ность, м	Плот- ность грунта r, т/м3	Плот- ность частиц грунта rs, т/м3	Природная влаж-ность W	Влаж ность на преде ле теку-чести WL	Влажность На границе раскатывания Wp	Плотность скелета грунта rd, т/м3	Число пластичности Ip	Показатель текучести IL	Коэф-фициент порис-тости е
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11

Продолжение таблицы 3

Степень влажно сти Sr	Модуль деформации Е0 МПа	Расчетное сопротив- ление R0, кПа	Для расчета оснований
по несущей способности	по деформациям
удельный вес, gI, кН/м3	угол внутрен-него трения wI, град.	сцеп-ление сI кН/м2	удельный вес, gII, кН/м3	угол внутрен-него трения wII, град.	сцепле-ние сII, кН/м2
12	13	14	15	16	17	18	19	20

На основе анализа показателей физико-механических свойств грунтов необходимо сделать вывод о возможности использования в качестве естественного основания в первую очередь ближайшего к поверхности, а затем всех грунтовых пластов, слагающих строительную площадку. Каждый слой грунта оценивается с точки зрения однородности, сжимаемости, прочности, а также возможных изменений этих свойств во времени и от различных обстоятельств.

Грунт считается малосжимаемым, если для него коэффициент относительной сжимаемости mv¢ 0,05 МПа-1. Грунты относятся к сильносжимаемым при mv$0,5 МПа-1 и Е0¢ 5 МПа. Глинистый грунт считается слабым, если коэффициент пористости для супеси е$0,7, суглинка е$1,0 и для глины е$1,1, а также если он находится в текучепластичном или текучем состоянии. Прочными являются грунты в полутвердом и твердом состояниях.

При наличии слабых или сильносжимаемых грунтов (рыхлые пески, заторфованные грунты, просадочные грунты и др.) мощностью до 3 м необходимо пройти эту мощность грунтов, оперев подошву фундамента на более прочный, малосжимаемый нижерасположенный грунт. Если прочность слабых грунтов превышает 3 м или имеются прослойки слабых грунтов, то эти грунты можно использовать в качестве основания лишь с применением инженерных мероприятий (уплотнение, закрепление грунтов различными способами), которые позволят повысить прочность слабых грунтов и уменьшить возможные неравномерные осадки грунта под зданием.

3 Сбор нагрузок, действующих на основания и фундаменты

Перед сбором нагрузок на фундаменты необходимо установить: какие конструкции являются несущими, самонесущими, каким образом передается нагрузка от перекрытий.

Нагрузки, учитываемые при расчетах оснований и фундаментов, подразделяют на постоянные, временные длительно действующие, кратковременные и особые.

К постоянным нагрузкам относят собственный вес конструкций и их элементов, а также вес и давление грунтов. Постоянные нагрузки определяют по проектным данным на основании геометрических размеров и удельного веса материалов, из которых они изготовлены.

К временным длительно действующим нагрузкам относят вес временных перегородок, вес различного стационарного оборудования, давление газов и жидкостей, нагрузку от складируемых материалов, температурные технологические воздействия, воздействия неравномерных осадок основания без изменения структуры грунта, температурные климатические воздействия и воздействия от усадки и ползучести.

К кратковременным нагрузкам относят вес людей, ремонтных материалов, нагрузки, образующиеся при изготовлении и возведении строительных конструкций, нагрузки от подвижного подъемно-транспортного оборудования, нагрузки на перекрытия жилых и общественных зданий, снеговые и ветровые нагрузки.

К особым нагрузкам относят сейсмические и взрывные воздействия, а также нагрузки, вызываемые резкими нарушениями технологического процесса в результате временной неисправности или поломки оборудования, и, наконец, воздействия от неравномерных осадок, сопровождающиеся изменениями структуры грунта. При расчетах оснований следует учитывать нагрузки от складируемого материала и оборудования, размещаемого около фундамента в процессе строительства.

Различают два типа нагрузок – нормативные и расчетные. Нормативные определяют по нагрузкам и воздействиям согласно СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия». Расчетную нагрузку получают умножением нормативного значения на коэффициент надежности по нагрузке.

Основание и фундаменты рассчитываются по 2-м группам предельных состояний: по I группе – по прочности и несущей способности; по II группе – по деформациям.

При расчете оснований и фундаментов по I группе предельных состояний используют расчетные усилия:

NI = Nn * gf

QI = Qn * gf

MI = Mn* gf

где gf - коэффициент надежности по нагрузке принимают по СНиП 2.01.07-85; обычно gf>1 при расчете по I группе предельных состояний.

При расчете оснований и фундаментов по II группе предельных состояний используют расчетные усилия:

NII = Nn * gf

QII = Qn * gf

MII = Mn* gf

где gf = 1.

Расчет оснований и фундаментов следует производить с учетом возможных неблагоприятных для отдельных элементов или сооружений в целом сочетаний нагрузок и воздействий, которые могут действовать при строительстве или эксплуатации. При этом необходимо рассматривать:

а) основные сочетания нагрузок, состоящие из постоянных, длительных и кратковременных нагрузок;

б) особые сочетания нагрузок, состоящие из постоянных, длительных, отдельных кратковременных и одной из особых нагрузок.

Сбор нагрузок при предварительном определении размеров фундаментов производится : для зданий без подвала – до планировочной отметки (или до обреза верха фундамента);

для зданий с подвалом – до уровня пола подвала.