загрузка...
загрузка...
На головну

Проектування лесових основ за групами граничних станів

У Росії будівельні конструкції і підстави розраховуються на навантаження впливу по групах граничних станів. Під граничними маються на увазі такі стани, при яких конструкції, підстава, будівлю або споруду перестають задовольняти експлуатаційним вимогам.

Відповідно до норм головні положення розрахунку за методом граничних станів спрямовані на забезпечення безвідмовної роботи конструкцій і основ з урахуванням мінливості властивостей матеріалів, грунтів, навантажень і впливів, геометричних характеристик елементів, умов їх роботи, а також ступінь відповідальності і значимості проектованих об'єктів, яка визначається матеріальним і соціальним збитком при порушенні їх працездатності. При цьому особливо виділяється надійність будівельного об'єкта, як властивість виконувати задані функції протягом передбачуваного періоду часу.

Проектування будівель і споруд здійснюється за двома групами граничних станів. Перша пов'язана з розрахунками за втратою несучої здатності (міцності) або повної непридатності і експлуатації, друга - за деформаціями і непридатності до нормального використання. Під нормальним використанням розуміють експлуатацію, здійснювану без будь-яких обмежень відповідно до передбачених технологічними або побутовими умовами.

Будівельні норми і правила обумовлюють необхідність розрахунку підстав по несучої здатності для ряду випадків. З них стосовно лесових грунтів можна виділити наступні:

а) на підставу передаються значні горизонтальні навантаження (підпірні стінки, стіни підвальних приміщень, фундаменти розпірних конструкцій і т. д.), в тому числі сейсмічні;

б) споруда розташована на схилі або поблизу нього. Допускається не проводити розрахунку, якщо конструктивними заходами (наприклад, пристрій анкерних кріплень підпірних стін або перекриттів над підвалом, застосування затяжок для розпірних конструкцій і т. П.) Виключається можливість зміщення проектованого фундаменту.

Наступ граничного стану першої групи означає вичерпання несучої здатності лесового грунту або загальну втрату стійкості зведених будівель і споруд. При дії на підставу переважною вертикальної навантаження такі явища в лесових основі фундаментів промислових і цивільних будівель спостерігаються порівняно рідко. Тому в інженерній практиці найбільш часто виконують розрахунки для забезпечення вимог проектування за другою групою граничних станів - за деформаціями.

Досвід будівництва показує, що порушення міцності надземних конструкцій часто відбувається при великих запасах несучої здатності основи. На думку фахівців головна причина аварій криється в тому, що будівельники, захоплюючись вибором навантажень на грунт, не беруть до уваги оцінку тих осад, які при цьому відбуваються.

Математичні умови розрахунку за деформаціями підстави можуть бути представлені в наступному вигляді:

P ? R; (3.5)

Sn ? Su; (3.6)

(3.7)

або

i ? iu , (3.8)

де р - Середній тиск по підошві фундаменту при розрахунку по другому граничному стану на основі поєднання навантажень;

R - Розрахунковий опір ґрунту під підошвою фундаменту при розрахунку по другому граничному стану, обчислене за формулою (3.2) для характеристик лесового грунту прогнозованої вологості;

Sn - Розрахункова (повна) вертикальна деформація основи фундаменту;

Su - Гранична (допустима) вертикальна деформація будівлі або споруди в залежності від матеріалу і проектного рішення їх надземних конструкцій, приймається по СНиП;

- Розрахункова відносна різниця вертикальних деформацій будівлі або споруди;

- Гранична (допустима) відносна різниця вертикальних деформацій будівлі або споруди по СНиП;

i - Розрахункове значення крену будівлі або споруди;

iu - Граничне (допустиме) значення крену будівлі або споруди по СНиП.

Для повного дотримання вимог розрахунку відповідно до умов (3.5) - (3.8) при проектуванні і будівництві будівель і споруд на лесових підставах застосовують спеціальні комплекси заходів, які будуть розглянуті нижче.

  1. Просадка ВІД ДІЇ ВЛАСНОГО ВАГИ ГРУНТУ

При замочуванні лесових грунтів спостерігається тенденція до зростання відносної деформації просідання зі збільшенням обжимаються вертикального тиску. При значній потужності лесової товщі напруження від власної ваги грунту можуть перевершити початковий просадний тиск, що призводить до прояву грунтах деформацій в нижніх шарах грунту. У разі замочування лесового грунту з поверхневих джерел відбуваються вертикальні і горизонтальні деформації, мають складний характер. Найважливішими з них є вертикальні переміщення, звані просадками. Крім того, спостерігаються нахили і кривизна поверхні на кордоні прояви грунтах деформацій. Відзначаються горизонтальні переміщення в масиві грунту і на денній поверхні.

Характер прояву просадки і її значення багато в чому залежать від розміру джерела замочування в плані. Потенційно можлива просадними деформація спостерігається при замочуванні зверху, якщо котлован, з якого надходить вода, має великі розміри. Повністю проявляється просадка від власної ваги грунту, якщо менша сторона В (Ширина) котловану в плані дорівнює або перевищує просадними товщу Hsl (Рис. 5).

На рис. 5 умовно виділені три шари литологических різниць грунтів, що мають різні коефіцієнти фільтрації kf. Слід зазначити, що лесові ґрунти мають фільтраційної анізотропного. Коефіцієнт фільтрації в вертикальному напрямку в кілька разів вище, ніж по горизонталі. Зазвичай прийнято, що кут розтікання води ? (Рис. 5) в лесових супесях становить 35?, в суглинках - 50?, в середньому - 45?.

У польових умовах встановлено, що дно котловану, з якого підтікає вода, просідає нерівномірно (рис. 5б). Зазвичай рівномірне переміщення спостерігається в середині котловану на ділянці bw (Відрізок ВС). До нього з обох боків примикають криволінійні ділянки, які захоплюють частину поверхні за межами контуру котловану (точки А і Д).

Мал. 5. Схеми зволоженою зони при замочуванні ґрунту з котловану

Bw > Hsl (А) і просідання поверхні в різних точках (б)

відстань l1, На яке розтікається вода на кордоні підстилаючого непросадного грунту, залежить від водопроникності останнього. Є рекомендації по обчисленню l1 у загальному випадку:

, (4.1)

де m? - Коефіцієнт, що враховує можливе збільшення кута розповсюдження води в сторони внаслідок шаруватості ґрунтів основи;

Hsl - Просідаючої товщі шарів грунту;

? - Кут розтікання (поширення) води в сторони, відміряють від вертикальної осі.

коефіцієнт m? приймається рівним для лесової товщі:

однорідної - 1,0;

двошарової при kf1 < kf2 - 0.7;

"" kf1 > kf2 - 1,4;

тришарової " kf1 < kf2 - 1,7;

"" kf1 > kf2 - 1.7;

багатошарової при різних співвідношеннях kf1 - 2,0.

Передбачається, що ширина зони (рис. 5) замочування лесового грунту на кордоні просідаючої товщі дорівнює ширині просідає поверхні грунту

. (4.2)

Визначивши розрахункову довжину криволінійного ділянки просевшей поверхні

, (4.3)

знаходять ширину ділянки bw з рівномірними вертикальними переміщеннями, які є максимальними:

;

. (4.4)

Цілком очевидно, що ділянку bw буде спостерігатися при співвідношенні умов Bw > Hsl .

Просідання від власної ваги грунту при його замочуванні з джерела з розміром Bw > Hsl можна обчислити за формулою

, (4.5)

де ?sl,i - Відносна просідання i-гослоя, що визначається при тиску, рівному напрузі від власної ваги водонасиченого грунту в середині розглянутого шару;

hi - Товщина однорідного i-гослоя, яка приймається при розбивці просідаючої товщі рівній 1,0-2,0 м;

ksl - Коефіцієнт, що враховує можливі бічні переміщення грунту при прояві просадок многометровой товщі.

Згідно СНиП 2.02.01-83* в розрахунках просадки від власної ваги грунту рекомендується приймати коефіцієнт ksl , Що дорівнює 1,0 при Hsl ? 15 м і - 1,25 при Hsl ? 20 м; при проміжних значеннях Hsl коефіцієнт ksl визначається по інтерполяції.

Просадка від власної ваги грунту в будь-якій точці криволінійної ділянки може бути обчислена за формулою

, (4.6)

де Ssl,g- Максимальна просадними деформація, розрахована за формулою (4.5);

x - Відстань від центру замочують площі (при Bw = Hsl ) Або початку горизонтальної ділянки осідання грунту (при Bw > Hsl ) До точки, в якій визначається її значення (в межах 0 ? x ? r).

При зволоженні лесових просідаючих грунтів з невеликих в плані джерел (Bw sl ) Відбувається неповне промочування просідаючої товщі. У цьому випадку формується як би підвішена зона увлажненного грунту (рис. 6), що має в поперечному перерізі форму, близьку до усеченному еліпсу. Просадка від власної ваги грунту Ssl,g в таких умовах (при 0 < Bw ? Hsl ) Проявляється в неповній мірі і може бути розрахована за формулою

. (4.7)

При розмірах котловану Bw > Hsl в формулу (2.33) підставляють Bw = Hsl .

Мал. 6. Схема зволоженою зони при замочуванні ґрунту з котловану Bw sl

Згідно СНиП 2.02.01-83* розрізняють два типи ґрунтових умов по просідання: I тип, коли можлива просадка від власної ваги грунту не перевищує 5 см, II тип - перевищує. Тип грунтових умов при проектуванні будинків на забудованій території можна визначити за результатами лабораторних випробувань на осідання. Розрахунок осідання від власної ваги грунту ведеться за формулою (4.5). Для цього просідаючої товщі розбивається на шари товщиною 1-2 м. Визначається питома вага грунту i-го шару в водонасиченому стані за формулою

, (4.8)

де ?i и ei - Відповідно щільність (т / м3) І коефіцієнт пористості лесового грунту i-го шару природного стану і вологості;

g - Прискорення вільного падіння, яке в інженерних розрахунках приймається 10 м / с2;

wi - Природна (природна) вологість грунту в частках одиниці;

?w - Щільність води, яка приймається 1,0 т / м3.

Потім на кордоні розділу шарів знаходять вертикальні нормальні напруження ?zg,sat від власної ваги водонасиченого грунту за формулою

, (4.9)

де п - Число шарів грунту, на яке розділена просідаючої товщі;

?sat,i и hi - Відповідно питома вага і товщина i-го шару грунту у водонасиченому стані.

Беручи розподіл вертикальних нормальних напружень в межах кожного шару за лінійним законом, будують епюру ?zg,sat по всій глибині просідання товщі і знаходять в середині кожного i-го шару значення ?zg,sat .

Використовуючи результати лабораторних визначень відносної деформації просідання або інженерно-геологічних вишукувань, обчислюють за величиною напружень ?zg,sat відповідне значення ?sl,i в i-шарі грунту. Підсумовування за формулою (2.31) проводиться в межах товщини грунтах шарів грунту до непросадного, де ?sl,i <0,01 при напрузі ?zg,sat або до рівня підземних вод.

Залежно від отриманого розрахунком значення Ssl,g лесові ґрунти майданчика відносять до відповідного типу по просідання.

Фази напружено-деформованого стану лесового підстави «-- попередня | 
загрузка...
© om.net.ua