Раздел 4.10. Основания и фундаменты

Виды оснований зданий

1. Основание - грунта под фундаментом, воспринимает нагрузки от зданий - однородный, или из нескольких горных пород.

2. Классы грунтов:

А) скальные –скальные и полускальные: граниты, песчаники, известняки

Б) дисперсные– состоят из отдельных минеральных частиц (зёрен) разного размера, слабо связанных друг с другом (образованы при выветривании скальных грунтов)

- связные дисперсные (глина, торф и др)

- несвязанные дисперсные (пески, крупнообломочные)

В) мёрзлые

Г) техногенные

3. Грунт- горные породы. Группы грунтов:

А) скальные – сплошные массивы или трещиноватые на большой глубине → редко служат основанием фундаментов → большая механическая прочность.

Б) крупнообломочные - более 50% горных пород больше 2 мм - щебень, галька, гравий - в связном состоянии → малосжимаемы и не пучинисты → хорошее основание.

В) песчаные - менее 50 % по весу частиц крупнее 2 мм → сыпучие, сухие, не пластичны.

- виды: гравелистые, крупно-, средне-, мелкозернистые и пылеватые.

- могут быть сухими, влажными и водоносными.

- хорошее основание при равномерном слое без вкраплений других пород.

Г) глинистые - чешуйчатые из частиц в 20-100 раз меньше песчаных;

- в воде пластичны; влажные: поры заполнены водой → зимой замерзают → пучение.

- по пластичности: – глина (> 30%глинистых частиц), суглинок ( >10%), супесь ( <10%),

- водонепроницаемы и их напластования являются водоупорами.

- в естественном состоянии не пригодны для оснований → на сухих возводят здания, предохраняя от вспучивания при замерзании.

Д) лёссовые: вид глинистых –тонкозернистые (много пыли), пор >50%.

- прочные в сухом состоянии и просадочные в замоченном → защита от влаги.

Е) насыпные – от засыпки оврагов, прудов, местных свалок, не однородны, неравномерная сжимаемость → применение для оснований ограничено.

Естественные и искусственные основания

1. Естественные - в природном состоянии выдерживать нагрузку, равномерно осаживаются, находятся в статичном состоянии.

2. Искуственное – искусственно уплотненный или упрочненный грунт.

Физические характеристики грунтов

1. Обозначения грунтов:

V – объём грунта

V_s– объём твёрдых частиц

V_n - объём пор

V_w- объём воды

m_s – масса твёрдых частиц

m_w– масса воды

Плотность грунта

ρ = m\v (кг\м³)

Плотность твёрдых частиц грунта

ρ_s = m_s\v_s (кг\м³)

Влажность

W = m_w\ m_s

Коэффициент пористости грунта

е = V_n \V_s

Удельный вес грунта при учёте взвешивающего действия воды

6. Влажность на границе текучести W_l –влажность, при которой грунт переходит в текучее состояние.

7. Влажность на границе раскатывания W_p –влажность, при которой грунт переходит в полутвёрдое состояние.

8. Число пластичности I_p =W _l - W_p

9. Показатель текучести I_l =(W - W_p) (W_l - W_p)

10. Гранулометрический состав- характеризует содержание по массе групп частиц грунта различной крупности (фракций) по отношению к общей массе абсолютно сухого грунта (гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые.

11. Степень неоднородости грунта –зависит от содержания частиц разных размеров

Механические характеристики грунтов

1. Механические характеристики дисперсных грунтов определяют их работу под нагрузкой. От них зависит осадка фундаментов, поведение грунта в откосах и др.

2. Модуль общей деформации Е (дляэтого необходимкоэффициент сжимаемости)

3. Угол внутреннего трения φ(может быть по 1 и 2 группе предельных состояний)

4. Удельное сцепление грунта с(может быть по 1 и 2 группе предельных состояний)

Распределение напряжений в грунте: от собственного веса,

Под подошвой фундамента, в массиве грунта

1. От собственного веса:

А) необходимо учитывать, что верхние слои грунта оказывают давление на нижние.

Б) определяют напряжение от собственного веса грунта на глубине z

В) если имеется несколько слоёв, напряжения от каждого слоя суммируются

2. Под подошвой фундамента:

А) давление под подошвой фундамента от нагрузок распределяются по криволинейному закону

Б) условно давление принимается равномерно распределённым