Учет совместной работы сооружения и основания
Наиболее полным взаимодействием сооружений конечной жесткости с основаниями был бы совместный расчет конструкции и основания. В принципе это возможно, отдельные случаи таких решений в строительной практике имеются.
Однако наиболее распространенными и регламентируемыми действующими нормами являются расчет по «деформациям оснований» отдельных фундаментов и оценка на этой основе деформаций всего сооружения. Целью расчета является ограничение абсолютных и относительных перемещений фундаментов и надфундаментных конструкций такими «пределами», при которых гарантируется нормальная эксплуатация сооружения и не снижается его долговечность. Нагрузки, передающиеся сооружением на фундамент определяются с учетом их перераспределения конструкцией сооружения. Одновременно прочность и трещиностойкость фундаментов и надфундаментных конструкций проверяются расчетом на действие усилий (проверочно), предполагаемых при совместной работе сооружений и основания.
Значения предельных деформаций зависят от конструктивных особенностей сооружения и определяются действующими нормами или заданием на проектирование. Усилия, передаваемые сооружением на фундаменты, устанавливаются в соответствии со СНиП 2.01.07 — 85 «Нагрузки и воздействия».
В зависимости от продолжительности действия нагрузки подразделяются на «постоянные» (собственный вес несущих и ограждающих конструкций, вес и давление грунта)
|
|
|
и «временные».
Временными считаются нагрузки, которые в отдельные периоды строительства и эксплуатации могут отсутствовать. К ним относятся:
длительные (вес стационарного оборудования, нагрузки на перекрытия в складских помещениях, библиотеках);
кратковременные (вес людей, материалов, продукции технологического назначения, снеговые, ветровые);
особые (сейсмические, аварийные).
Различают сочетания нагрузок:
-«основные», состоящие из постоянных, длительных и кратковременных,
-«особые», включающие, кроме того, и одну из особых нагрузок.
Расчеты по деформациям производятся на основное сочетание нагрузок, по несущей способности — на «основное» и «особое» сочетание.
При расчетах оснований необходимо также учитывать нагрузки от соседних фундаментов, оборудования и складируемого материала, размещенных вблизи фундамента.
Тема 3 «Фундаменты»
Вопрос: 3.4 Виды деформаций оснований и сооружений.
Ответ:
Деформации оснований могут вызываться различными причинами:
-«Осадки» - деформации, происходящие в результате уплотнения грунтов основания под воздействием внешних нагрузок, включая действующие вблизи сооружения, и собственного веса грунтов основания.
|
|
|
-«Просадки» - деформации, происходящие в результате уплотнения и коренного изменения структуры грунтов основания под воздействием внешних нагрузок, собственного веса грунтов, проявления дополнительных факторов: замачивания просадочных грунтов, оттаивания ледовых прослоек в мерзлых грунтах.
-«Подъем или усадка» поверхности основания - деформации, при изменении объема грунтов от физических и химических воздействий: морозное пучение, набухание при увеличении влажности, усадка при уменьшении влажности.
-«Оседание» - деформации земной поверхности при разработке полезных ископаемых, возведении подземных сооружений, резким изменением гидрогеологических условий территории: понижение уровня подземных вод, карстово-суффозионные процессы.
-«Горизонтальные перемещения» - деформации, вызываемые действием горизонтальных нагрузок: подпорные стенки, фундаменты распорных систем, а также связанные с большими вертикальными перемещениями поверхности при оседаниях, просадках.
Из-за неоднородности грунтов в пределах пятна застройки и различных нагрузок на отдельные фундаменты сооружения возникают неравномерные деформации основания, в свою очередь вызывающие неравномерные деформации в конструкциях сооружения. Различают следующие характерные формы совместных деформаций:
|
|
|
-«Абсолютная осадка» основания отдельного фундамента s, определяемая как среднее вертикальное перемещение подошвы фундамента. При значениях величины s для различных фундаментов, можно оценить неравномерность деформаций основания и конструкции сооружения в целом.
-«Средняя осадка» основания сооружения
где Si — абсолютная осадка i-го фундамента с площадью подошвы Ai. При известных значениях Si и S можно оценить необходимость и наметить мероприятия по уменьшению осадок основания или приспособлению конструкций фундамента к неравномерным осадкам.
. Характерные формы совместных деформаций сооружения и основания:
а ~ расчетная схема; 6 — схема неравномерных осадок фундаментов; в — схема крена жесткого сооружения; г — схема деформаций, приводящих к закручиванию сооружения; д — схема сдвига жесткого сооружения.
-«Относительная неравномерность» осадок двух фундаментов 
s/L, где s=si—si+1 — разность абсолютных осадок соседних фундаментов, L — расстояние между осями этих фундаментов, которая является важнейшей характеристикой для оценки дополнительных усилий, возникающих в конструкциях при неравномерной деформации оснований.
|
|
|
«Крен фундамента» (сооружения) i, определяемый как отношение разности осадок крайних точек подошвы фундамента к расстоянию между ними i=(s2—S1)/L
«Относительный прогиб» или выгиб сооружения— это отношение стрелы прогиба или выгиба 
к длине изгибаемого участка сооружения:
/L=(2s2 -Sl —s3)/ (2L)
где Si и s3 — осадка концов рассматриваемого участка сооружения; s2 — наибольшая (прогиб) иди наименьшая (выгиб) осадка на том же участке; L — расстояние между осями фундаментов, для которых определены осадки s1 и s3. Для случая выгиба (рис. 1, б) следует принимать: s2=s4; s1=s3; s3=s5.
Зная относительный прогиб (выгиб) сооружения или отдельных его участков, можно определить кривизну изгибаемого участка — величину, обратную радиусу искривления. Этот показатель используется при разработке типовых проектов зданий и сооружений и позволяет устанавливать для них значения предельных деформаций оснований по условиям прочности и трещиностойкости конструкций.
Относительный угол закручивания сооружения в характеризует пространственную работу сооружения и позволяет установить дополнительные усилия не только в несущих конструкциях, но и в перекрытиях. Закручивание сооружения возникает при неравномерных осадках по его торцам, имеющих разное направление. Тогда в соответствии с обозначениями на рис. 1, г
tg 
- (s1-s2)/B;
2 
tg 2= (s3-S4)/B.
Горизонтальное перемещение фундамента или сооружения в целом определяется в соответствии со схемой на рис. 1, д при действии горизонтальных составляющих нагрузок. Часто массивные сооружения при этом испытывают и деформации крена.
Тема 3 «Фундаменты»
Вопрос: 3.5 Принципы расчетов оснований по предельным состояниям
Ответ:
Основные положения.
В основе современного подхода к проектированию всех строительных конструкций лежит принцип расчетов по предельным состояниям. Согласно этому принципу, действующие на конструкцию усилия или возникающие в ней напряжения, перемещения и деформации не должны превышать соответствующих предельных величин. Этим достигается возможность нахождения оптимального, наиболее экономичного решения, а так же обеспечение безаварийной работы конструкции.
Надежность расчетов конструкций по предельным состояниям достигается введением специальных расчетных коэффициентов, отражающих точность определения характеристик свойств материалов конструкций, их возможные изменения, изменчивость действующих нагрузок.
Расчеты по предельным состояниям подразделяются на две группы.
Первая группа — расчеты по несущей способности, призванные не допустить потери устойчивости конструкции, ее разрушение.
Вторая группа — расчеты по деформациям, обеспечивающие установление величин перемещений, деформаций конструкций (осадок, прогибов, углов поворота), при которых не возникнут затруднения в эксплуатации сооружений и снижение их долговечности.
Отсюда целью расчетов оснований по предельным состояниям является выбор технического решения фундаментов, которое обеспечит невозможность достижения сооружением предельного состояния.
Учитывая разнообразие взаимодействия сооружений и оснований, СНиП 2.02.01 — 83* предусматривает необходимость расчетов оснований по деформациям во всех случаях и по несущей способности в тех случаях, если:
а) на основание передаются значительные горизонтальные нагрузки (подпорные стенки, фундаменты распорных конструкций и т. п.), в том числе и сейсмические нагрузки;
б) сооружение расположено на откосе или вблизи откоса;
в) основание сложено медленно уплотняющимися водонасыщенными глинистыми или биогенными грунтами при степени влажности S 
0,85 и коэффициенте консолидации с < 107 см2/год;
г) основание сложено скальными грунта
Тема 3 «Фундаменты»
Вопрос: 3.6 Расчеты оснований по деформациям.
Ответ:
Цель - ограничение абсолютных или относительных перемещений фундаментов и надфундаментных конструкций пределами, при которых гарантируется нормальная эксплуатация сооружения, не снижается его долговечность.
При этом прочность и трещиностойкость фундаментов и надфундаментных конструкций проверены расчетом, учитывающим взаимодействие сооружения и основания.
Расчеты оснований по деформациям производятся исходя из условия
s 
su,
где s — совместная деформация основания и сооружения,
su — предельное значение совместной деформации основания и сооружения, устанавливаемое нормами или заданием на проектирование.
Характерные формы совместной деформации основания и сооружения могут быть определены при значениях абсолютных осадок фундаментов, устанавливаемых расчетом.
Максимальное значение абсолютной осадки фундамента всегда будет соответствовать стабилизированному состоянию основания, что возможно после завершения процесса консолидации основания.
Возможно применение методов расчета осадок на теории линейного деформирования грунта, с ограничением среднего давления под подошвой фундамента р с условием p R, где R — расчетное сопротивление грунтов основания.
СНиП разрешает при использовании практических методов расчета осадок увеличивать расчетное сопротивление грунта в 1,2 раза. При этом необходимо, чтобы полученные расчетом при р= l,2R деформации не превысили 50% предельных и соответственно были выполнены условия расчетов по цервой группе предельных состояний.
Предельные значения совместной деформации основания устанавливаются исходя из необходимости соблюдения:
а) архитектурных требований (недопустимость смещений отдельных элементов конструкций и архитектурных деталей, обеспечение эксплуатационно-бытовых условий);
б) технологических требований (условия эксплуатации лифтов, подъемников, кранового оборудования, вводов и выпусков инженерных коммуникаций);
в) требования к прочности, устойчивости, трещиносгойкости конструкций сооружения.
Значения предельных деформаций устанавливаются нормами проектирования, заданием на проектирование сооружения.
в СНиП 2.02.01 — 83*.приведены рекомендуемые значения предельных деформаций основания некоторых типов сооружений.
Тема 3 «Фундаменты»
Вопрос: 3.7 Мероприятия по уменьшению деформаций оснований и их влияния на сооружения
Ответ:
При анализе вариантов «основания и фундаментов» сооружения, выборе окончательного решения, разработке проекта производства работ следует учесть ряд мероприятий, направленных на улучшение условий взаимодействия сооружения и основания:
-конструктивные и производственные мероприятия по уменьшению «чувствительности» сооружений к деформациям оснований;
-мероприятия, направленные на улучшение «строительных свойств» грунтов оснований;
-мероприятия по предохранению грунтов оснований в процессе строительства и эксплуатации от «ухудшения» их свойств.
«Конструктивные» мероприятия могут бытьдвух направлений:
увеличение «жесткости» сооружения или, наоборот, увеличение его «гибкости».
1) В первом случае стремятся повысить прочность и пространственную жесткость сооружения усилением его конструкций, в особенности конструкций фундаментно-подвальной части (это введение дополнительных связей в каркасных конструкциях, устройство железобетонных или армокаменных поясов в фундаментах и стенах, армирование углов здания, устройство сплошных фундаментов).
Само сооружение по длине может разрезаться осадочными швами, обеспечивающими раздельную деформацию каждого блока.
2) Во втором случае, напротив, стремятся повысить податливостьсооружения за счет рациональной компоновки в плане и по высоте, применения гибких или разрезных конструкций, разрезки здания осадочными швами.
В промышленных сооружениях предусматривают специальные решения для выравнивания конструкций и «рихтовки» отметок технологического оборудования (лифтов, мостовых кранов) при развитии неравномерных осадок.
При строительстве на пучинистых (промерзающих, набухающих) грунтах возникает опасность передачи дополнительных усилий на боковую поверхность или подошву фундамента при деформациях грунтов. Поэтому стремятся использовать фундаменты с малой боковой поверхностью, засыпку пазух производят из материалов, с малым трением и сцеплением.
При строительстве сооружений в стесненных условиях городской или промышленной застройки применяются мероприятия по защите существующих зданий от возводимых: ограждение пятна застройки шпунтом или «стеной в грунте», задавливание свай вместо их забивки, применение буронабивных свай.
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 1800; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!