Главная  Свойства 

 

Назначение глубины заложения фундаментов

 

Оптимизацию структуры и научно-обоснованное определение вещественного состава различных искусственных конгломератов осуществляют общим (единым) методом проектирования. Могут быть методы и специфические, разработанные применительно к каждой разновидности конгломерата. Некоторые специфические особенности выделяются и при применении общего (единого) метода. Однако остаются неизменными научные принципы, лежащие в основе проектирования состава любым методом. К главным научным принципам относятся: наибольшее приближение технологических режимов и параметров, используемых в лабораторной практике проектирования состава, к реальной технологии производства конгломератной смеси и изделий; обеспечение возможно большей равномерности распределения частиц разной крупности, пор, поверхностей раздела фаз и других структурных элементов по объему материала; обеспечение заданных свойств на уровне числовых значений экстремумов при оптимальной структуре; применение общих объективных закономерностей, присущих конгломератным материалам оптимальной структуры и, в том числе, закона конгруэнции, закона створа, закона прочности и других; использование общего метода и средств проектирования оптимального состава и точная реализация проектного состава на производстве.

 

Практическая цель проектирования заключается в определении расхода исходных компонентов (по массе) на одну тонну или один кубический метр плотной смеси. После формования, уплотнения и отвердевания смесь приобретает оптимальную структуру ИСК, которому придана форма изделия или конструкции, используемых при монтаже зданий и сооружений в строительстве.

 

Реализация общего метода проектирования оптимального состава ИСК является существенной частью технологического процесса, которая в свою очередь является гарантом высшего качества изготовляемой продукции в соответствии с полученным проектным составом. Этот метод включает три этапа.

 

Первый этап предусматривает выполнение ряда исходных операций: обоснование главных показателей строительно-эксплуатационных свойств конгломерата, исходя из тщательного анализа реальных условий работы его в конструкциях; выбор исходных материалов, соответствующих их функциональному назначению как компонентов конгломерата; определение или проверка, если были указаны, технических свойства принятых материалов с привлечением стандартных нормативов и с учетом производственных или назначаемых по проекту технологических параметров и режимов. Для ответственных строительных объектов результаты первого этапа проектирования состава конгломерата могут быть рассмотрены совместно со строительной организацией (заказчиком) как своеобразное техническое задание.

 

Второй этап — расчетно-экспериментальный и предназначен для определения расхода принятых компонентов на одну тонну, или на 1 м3, или на другое количество смеси (например, на один замес смеси в объеме смесительного аппарата). Он выполняется в определенной последовательности операций, исходя из основных зависимостей в их математических выражениях, которые можно использовать в программах, реализуемых в дальнейшем с помощью машинной техники. Первая операция в этой последовательности — определение расчетной активности принятого вяжущего вещества и минимального фазового отношения, т. е.1 R* и с7ф. Впрочем, определение расчетной активности более часто относят к первому этапу проектирования состава при технической оценке исходных материалов. Вместо прочности может быть принято другое свойство материала — упругая деформация, плотность, вязкость, морозостойкость и т. п., в зависимости от назначения ИСК. Второй операцией на этом этапе проектирования служит определение состава плотной смеси заполнителя рн ( 3.1 . Третья и наиболее емкая операция — выявление количества исходных компонентов в смеси, из которой формуют конгломерат. Она выполняется с помощью формул и расчетных характеристик, безмашинным способом или с привлечением электронно-вычислительных машин. При необходимости определяют показатели тех же свойств при других значениях Т и v.

 

3.1 Зависимость насыпной плотности смеси заполнителей (рн) от содержания в ней песка (П)

 

Третий этап — изготовление пробного замеса проектного состава, по возможности в производственных условиях, например в смесительном цехе завода. С помощью лабораторных испытаний устанавливают качество смеси и отформованного конгломерата по всем предусмотренным свойствам. Особо устанавливают наличие оптимальной структуры, например по индикатору подобия или по кривым оптимальных структур. Если отмечены отклонения, то производят корректирование состава. Последнее может потребоваться и при выпуске массовой продукции на заводе, если исходные материалы получают время от времени другого состава и других свойств, чем были приняты в лаборатории на стадии проектирования состава.

 

Ниже детализируется рациональная последовательность проектирования состава ИСК в общем виде с изложением в некоторых последующих главах конкретных примеров при безмашинном и машинном способах.

 

Первый этап: определение расчетной активности вяжущего вещества (R*) как матричной части ИСК и минимального значения с7ф, обеспечивающего при принятых технологических параметрах оптимальную структуру. Для этого из смеси вяжущего вещества с 3—4 различными с/ф, отличающимися между собой обычно на величину 0,02—0,05, изготовляют образцы, установленные стандартами при оценках свойств испытуемого материала. Для первых прики-дочных опытов образцы могут приниматься меньших размеров в целях экономного расходования исходных компонентов. После всех испытаний и графического построения функции R = /(с/ф) находят и, при необходимости, уточняют искомое значение с7ф при наибольшей прочности вяжущего вещества R*.

 

На первом этапе устанавливают также состав плотной смеси заполнителя (крупного — К и мелкого — М) расчетным или, что чаще, экспериментальным путем с определением соотношения по массе величины Ml К.

 

Второй этап начинается с уточнения конкретных математических зависимостей, которыми предстоит воспользоваться в расчетах по составу конгломератной смеси. Здесь потребуется выполнить также две операции, одна из которых является вспомогательной (экспериментальной), другая — основной (расчетной).

 

Вспомогательная операция необходима для определения показателей степени пи га, используемых в формулах прочности и составов. Для этого по лабораторным данным строят кривую оптимальных структур ( 3.1 при произвольна выбранном значении (с/ф)А в точке А на этой кривой. Находят величину RA на кривой ДВЕ, а также значение (с+ф)в в точке В. Прочность RA имеется и на кривой KL, которой к началу эксперимента хотя еще и нет, но о ее вероятном существовании, как кривой оптимальных структур на плоскости х—у из теории ИСК известно.

 

3.1 Графики кривых оптимальных структур в пространственной системе координат

 

Здесь важно учитывать, что величина п является постоянной, тогда как т — переменная, требующая корректирования для других значений с/ф или R. На этом вспомогательная операция второго этапа завершена. Следует переход к основной операции этого этапа — начислению количества расходов компонентов в проектном составе смеси.

 

При решении этого вопроса учитывают следующие факторы: конструктивные и эксплуатационные особенности возводимых и соседних зданий и сооружений; инженерно-геологические условия района строительства; климатические условия в районе строительной площадки и их влияние на верхние слои грунта.

 

Следует отметить, что при назначении Глубины заложения фундамента решается комплексная задача.

 

Как уже отмечалось выше, назначение рациональной глубины заложения является одним из важных этапов проектирования фундаментов. Стоимость фундамента во многом определяется его глубиной заложения: чем выше располагается подошва фундаментов, тем меньше затраты на его устройство, так как в этом случае уменьшается объем земляных работ, а на возведение фундамента расходуется меньшее количество строительных материалов. Однако во многих случаях верхние пласты грунта имеют большую сжимаемость и низкую несущую способность, а также могут изменять свои физико-механические свойства в результате воздействия метеорологических факторов. Поэтому решение задачи о назначении глубины заложения фундамента следует начинать с выбора несущего слоя грунта, который совместно с подстилающими слоями обеспечил бы равномерное развитие осадки, не превышающее предельно допустимых значений, установленных нормами для данного типа здания или сооружения, как в период строительства, так и во время эксплуатации.

 

Соседние фундаменты, примыкающие друг к другу, закладывают, как правило, на одной отметке. Если разница во внешней нагрузке, действующей на соседние фундаменты, велика, тогда они могут иметь разную глубину заложения.

 

Окончательный выбор глубины заложения фундамента осуществляется на основе технико-экономического сравнения нескольких вариантов конструктивных решений. Для всех рассматриваемых вариантов определяется сметная стоимость, которая учитывает все расходы по возведению сооружения, включая различные стоимости: возведения надземных конструкций, армирования кладки, устройства осадочных швов, послеосадочный ремонт помещений, поднятия неравномерно осевших Конструкций и т. п. Иногда учитывают экономическую целесообразность возведения фундаментов и всего здания в более сжатые сроки.

 

Подошва фундаментов должна обязательно располагаться ниже ввода в здание необходимых коммуникаций, к которым относятся водопроводы, трубы канализации, теплотрассы и различные технологические трубопроводы ( 4.2, а).

 

К конструктивным и эксплуатационным особенностям зданий и сооружений, влияющих на выбор глубины заложения фундамента, относится специфика общего конструктивного решения здания и его отдельных элементов, включая наличие подвальных помещений, приямков, более глубоких фундаментов под оборудование или утяжеленные части здания, примыкание фундаментов друг к другу в результате наличия ранее построенных или будущих сооружений, характера подземного хозяйства около возводимого объекта.

 

Взаимное расположение фундаментов с различной глубиной заливки

 

При использовании ленточных фундаментов делают уступы по их длине, высота которых должна быть в пределах 0,3 0,6 м ( 4.1, б).

 

Назначение глубины заложения фундамента: 1 — фундаментная опита; 2 — трубопровод; 3 — стеновые фундаментные блоки; 4 — пол подвала

 

В случае использования сборных фундаментов их глубина заложения дополнительно зависит от принятой конструкции и размещения фундаментных подушек и стеновых блоков, а монолитных — от прочности отдельных сечений фундамента и конструктивных требований.

 

К особенностям сооружении, которые необходимо учитывать при назначении глубины заложения, относят: специфику и особенности нагрузок, передаваемых на основание, чувствительность конструкций к неравномерным осадкам, долговечность, которую определяют классом здания, его уникальностью, и другие факторы.

 

В случае выполнения этого условия трубы не испытывают дополнительного давления от фундамента. Не рекомендуется опирать фундаменты на насыпной грунт траншей, которые были вырыты для прокладки труб. Глубина заложения зависит и от наличия или отсутствия подвальных помещений ( 4.2, б).

 

В связи с тем что любая строительная площадка обладает специфическими условиями напластования грунтов, при назначении глубины заложения фундаментов помимо конструктивных и эксплуатационных особенностей зданий следует учитывать и инженерно-геологические условия района строительства, в частности особенности физико-механических свойств грунтов, слагающих основания, характер напластования, наличие выклинивающихся слоев, склонных к скольжению, карманов выветривания, карстовых полостей и др.

 

При возведении фундаментов зданий и сооружений в водоемах или в непосредственной близости от них глубину заложения следует принимать с учетом возможности размыва грунта около фундаментов.

 

Слабыми считают грунты, использование которых в качестве оснований не может обеспечить надежного существования проектируемого сооружения на этапе возведения или в стадии эксплуатации. Надежными называют грунты, которые обеспечивают нормальное функционирование здания на всех этапах его существования.

 

Следует учитывать, что конструктивными требованиями установлена минимальная глубина заложения не менее 0,5 м от спланированной поверхности земли.

 

Деление грунтов на слабые и надежные позволяет условно сгруппировать все возможные виды напластования грунтов строительной площадки по трем основным типам.

 

Индивидуальные особенности напластования грунтов строительной площадки часто затрудняют общую оценку инженерно-геологических условий как основного фактора, влияющего на назначение глубины заложения фундамента, поэтому для облегчения такой оценки все грунты условно разделяют на слабые и надежные.

 

Следует заметить, что слабый или надежный грунт — понятия относительные, поскольку они тесно связаны с типом и особенностями возводимого здания. При возведении легких зданий или зданий, конструктивная схема которых допускает развитие значительных неравномерных осадок, даже основания, сложенные слабыми грунтами, могут считаться надежными. И наоборот, при проектировании тяжелых сооружений, эксплуатация которых всегда связана с большими осадками, или сооружений, не допускающих даже незначительного развития неравномерных осадок, грунты средней сжимаемости, которые могут успешно служить основаниями для обычных зданий, в данном случае приходится считать слабыми.

 

1 — надежный грунт; 2 — более плотный грунт

 

Сжимаемость и сопротивление сдвигу грунтов подстилающих слоев не ниже вышележащих слоев грунта. Наиболее оптимальным решением в этом случае является назначение минимальной глубины заложения подошвы фундамента в зависимости от конструктивных особенностей здания и климатических воздействий ( 4.3, а). В некоторых случаях при больших нагрузках на фундамент и наличии очень плотного грунта, залегающего на некоторой глубине, более экономичным оказывается решение, когда фундамент опирают на этот более плотный слой грунта ( 4.3, б).

 

Устройство фундаментов в надежных грунтах:

 

Тип На некоторой глубине в толще слоистого основания

 

Тип Начиная со спланированной поверхности земли до некоторой глубины залегает один или несколько слоев слабых грунтов, ниже которых залегают более плотные надежные грунты. В этом случае применяют несколько типов конструктивных решений. При небольшой глубине залегания слабых грунтов нагрузка от сооружения передается на слои надежных грунтов с прорезкой слабых слоев ( 4.4, а). При значительных нагрузках и высокоплотных слоях надежного грунта здания часто опирают на столбчатые фундаменты ( 4.4, б) или сваи ( 4.4, в). При возведении легких сооружений используют передачу нагрузки и на слабые грунты, применяя свайные фундаменты ( 4.4, г). Иногда слабые грунты при значительной толщине их напластования уплотняют или закрепляют с помощью специальных методов ( 4.4, д) или используют эти грунты в качестве оснований, уменьшив чувствительность несущих конструкций к неравномерным осадкам, повышая жесткость здания за счет применения сплошных фундаментов.

 

Назначение глубины заложения фундаментов при напластовании грунтов по типу 2: 1 — слабый грунт; 2 — надежный грунт; 3 — зона закрепления грунта

 

Под влиянием климатических факторов, свойственных данному району строительства, грунты оснований способны менять свой объем в результате промерзания и оттаивания, высыхания и увлажнения. Наиболее опасным из вышеперечисленных факторов является промерзание грунта, которое вызывает увеличение объема грунта и приводит к образованию сил пучения. Силы морозного пучения в некоторых типах грунтов могут превысить давления под подошвой фундамента и служить причиной деформации зданий и сооружений. Не всем грунтам свойственно это явление, поэтому грунты делят на две основные категории — пучиноопасные и непучино-опасные. К пучиноопасным относят все пылевато-глинистые грунты, а также пылеватые и мелкие пески; к непучиноопасным — скальные породы, гравий, гальку, пески гравелистые, крупные и средней крупности.

 

залегает один или несколько слоев слабого грунта. В этом случае слой слабого грунта закрепляют ( 4.5, а) или применяют фундаменты с уширенной подошвой, которая позволяет более интенсивно уменьшать давление по высоте основания, понижая его до минимально возможного значения в слое слабого грунта. Таким образом, верхний слой надежного грунта играет роль распределительной подушки ( 4.5, б). При напластовании грунтов по типу 3 используют решения с про резанием верхнего слоя надежного и слабого грунта с передачей давления на плотный нижележащий слой, как это показано на 4.4, а — в, при напластовании грунтов — по типу 2.

 

Если глубина заложения фундамента назначается независимо от расчетной глубины промерзания, требуется, чтобы соответствующие грунты, указанные в табл. 4.1, залегали до глубины не менее нормативной глубины промерзания.

 

Назначение глубины заложения фундаментов при напластовании грунтов по типу 3: 1 — надежный грунт; 2 — слабый грунт; 3 — зона закрепления; 4 — эпюра напряжений

 

Если, среднесуточная температура имеет промежуточное значение, то kh принимают с округлением до ближайшего меньшего значения, указанного в табл. 42.

 

Для развития сил пучения недостаточно влаги, которая содержится в грунте. В результате сложных физико-химических процессов, присущих грунтам, к фронту промерзания возможна миграция воды из нижележащих водонасыщенных грунтов или водоносных горизонтов. Поступая по капиллярам, эта влага способствует развитию сил морозного пучения. Однако, если водоносный горизонт расположен более чем на 2 м ниже глубины промерзания, сил капиллярного поднятия недостаточно для поступления воды к фронту промерзания и некоторые виды пучиноопасных грунтов в данном случае становятся непучин опасными.

 

Если в здании предусматриваются холодные подвалы и технические подполья, то глубину заложения принимают в соответствии с данными табл. 4.1 от пола подвала или технического подполья. Аналогично поступают и при назначении глубины заложения фундамента неотапливаемого Здания, имеющего подвал или подполье.

 

Приведенные в табл. 4.2 значения kh допускается применять для расчета фундаментов, у которых расстояние от края фундамента до внешней грани стены а/К помещениям, которые примыкают к наружным фундаментам, относят технические подполья, подвалы, а при их отсутствии — помещения первого этажа.

 

В случаях применения постоянной теплозащиты основания, а также если технологический режим возводимого здания оказывает существенное влияние на промерзание грунтов (котельные, холодильники и т. п.), расчетную глубину промерзания также определяют по результатам теплотехнического расчета.

 

Глубину заложения внутренних фундаментов отапливаемых зданий принимают без учета промерзания, но не менее 0,5 м. В период возведения необходимо предусматривать мероприятия по устранению промерзания основания в зимний период до включения отопления. Это достигается за счет утепления грунта верхнего слоя или утепления подвалов, включая и лестничные клетки.

 

В процессе строительства и эксплуатации зданий и сооружений следует учитывать возможность изменения глубины промерзания, пучения или усадки в результате специфики застройки данной территории.

 

В районах, которые имеют отрицательную среднегодовую температуру, глубину промерзания грунта определяют в результате теплотехнического расчета по данным СНиПа по проектированию оснований и фундаментов на вечномерзлых грунтах.

 

При строительстве в южных районах, где существует возможность чередования длительных засушливых и дождливых периодов года, возникает необходимость назначения такой глубины заложения подошвы фундамента, которая бы исключила вредные последствия указанных явлений.

 



Фундаменты на проса дочных грунтах. Кровли из асбестоцементаых плоских и волнистых листов. Кровли из мягких материалов. Крыши бань и саун. Легированные стали и твердые сплавы. Малярные работы. Материалы и изделия из горных пород.

 

Главная  Свойства 



0.0044