144798 (Основания и фундаменты промышленных зданий)

Реферат на тему:

«Основания и фундаменты промышленных зданий»

Выполнила:

Проверила:

Казань, 2009 год.

Содержание

I. Грунты как основания сооружений.

1. Предварительные сведения

2. Строительная классификация грунтов

3. Основные физические характеристики грунтов

4. Физическое состояние воды в порах грунта

II.Жесткие фундаменты неглубокого заложения.

1.Виды фундаментов

2.Конструктивные формы сборных фундаментов

3.Ленточные сборные фундаменты под стены

4.Прерывистые фундаменты

III. Сваи и свайные фундаменты.

1.Назначение и работа свай

2.Основы классификации свай

3.Характеристики отдельных видов забивных свай

4.Основные виды набивных свай

IV. Устройство искусственных оснований.

1.Виды искусственных оснований

2.Уплотнение грунтов механическими воздействиями

3.Устройство песчаных и грунтовых подушек

4.Физико-химическое закрепление грунтов

Список литературы

I. ГРУНТЫ КАК ОСНОВАНИЯ СООРУЖЕНИЙ

1. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ

Часть сооружения, расположенная ниже поверхности земли и предназначенная для передачи нагрузок от сооружения на его основание, называется фундаментом. В случаях, когда местность покрыта водой, фундаментом называют часть сооружения ниже поверхности воды. Роль фундамента заключается в аккумулировании нагрузок от сооружения и передаче их на грунты основания. Основанием сооружения называется массив грунта, воспринимающий передаваемую на него нагрузку от сооружения и испытывающий от этой нагрузки практически ощутимые напряжения и деформации. Под воздействием нагрузок от сооружения основание деформируется. Эти деформации обусловливают дополнительные напряжения и деформации в самом сооружении и могут вызвать нежелательные изменения его положения в пространстве. Чем меньше и чем равномернее деформируется основание, тем выше его строительные качества, тем меньше будут дополнительные напряжения и деформации в самом сооружении, тем меньше будет оно изменять свою форму и положение в пространстве. Если строительные качества грунта основания таковы, что его можно загружать без какой-либо сложной предварительной подготовки, то основание называется естественным. Во многих случаях давление, передаваемое на основание, настолько велико по сравнению с несущей способностью грунта, что снизить его простым увеличением подошвы фундамента невозможно или нецелесообразно. Такие грунты называют слабыми для данного сооружения. Использовать слабые грунты в качестве основания сооружения можно, только предварительно повысив их несущую способность специальной обработкой. Основание, полученное таким способом, называют искусственным.

2. СТРОИТЕЛЬНАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ГРУНТОВ

Горные породы, рассматриваемые в качестве сферы действия инженерно геологических и инженерно строительных процессов и явлений и в том числе в качестве оснований сооружений, принято называть грунтами. При изучении горных пород в инженерно-строительных целях на первый план выступает их сопротивление действующим механическим усилиям (нагрузкам от сооружений). Сопротивление внешней нагрузке в значительной мере зависит от характера и прочности связей между частицами породы. Можно наметить четыре основных вида связей между частицами горных пород:

1) жесткие прочные связи, не изменяющиеся при увлажнении породы;

2) жесткие прочные связи, ослабляющиеся при увлажнении;

3) подвижные водноколлоидные связи, резко изменяющие свою прочность под влиянием увлажнения или осушения породы;

4) отсутствие связей; в этом случае взаимному перемещению частиц породы препятствуют только силы трения между ними. В соответствии с этим все горные породы делят на два основных класса: скальные и нескальные. К скальным относятся все горные породы с жесткими связями между частицами. Эти связи могут быть кристаллизационными, возникающими в процессе формирования породы, и цементационными, образованными цементирующими растворами в процессах сингенеза и диагенеза. Вследствие этого к скальным горным породам относятся магматические, метаморфические и сцементированные осадочные породы. У некоторых скальных пород, в основном осадочного происхождения, кристаллизационные связи легко ослабляются при увлажнении и частично заменяются подвижными водноколлоидными связями. Эту группу пород называют полускальными. Нескальные горные породы, у которых между частицами существуют подвижные водноколлоидные связи, называют связными, а нескальные, не имеющие связей между частицами, — несвязными, или раздельно- зернистыми. Следует отметить, что в инженерно-строительной литературе при рассмотрении горных пород как грунтов, как правило, грунтами называют нескальные горные породы. Что же касается скальных и полускальных грунтов, то их в одинаковой мере называют и грунтами и горными породами.

3. ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТОВ

Основная масса минеральных частиц нескальных грунтов состоит из окиси кремния (кремнезема) и окиси алюминия (глинозема). Кроме этих основных компонентов в грунтах содержатся примеси других окислов и солей, но обычно в небольших количествах, не влияющих на их основные свойства. Частицы кремнезема (SiO2)' вместе с примесями, входящими в состав минерала, образуют жесткие зерна неправильной формы, угловатые или окатанные, размером 0,01—10 мм и более. Частицы глинозема входят в состав различных глинистых минералов общего типа Al ₂O₃∙nSiO₂ ∙mR₂O, где R₂—водород или одновалентный металл. Глинистые частицы в отличие от песчаных образуют не зерна, а тончайшие чешуйки, наибольшие размеры которых не превышают 0,005 мм. В грунтах между отдельными минеральными частицами есть пустоты — поры, заполненные водой или воздухом. Различают три вида систем нескальных грунтов:

1) трехкомпонентная, состоящая из минеральных частиц (минерального скелета) и пор, заполненных частично водой и частично воздухом;

2) двухкомпонентная, состоящая из минерального скелета и пор, полностью заполненных водой;

3) двухкомпонентная, иногда неправильно называемая однокомпонентной, состоящая из минерального скелета и пор, заполненных только воздухом.

Если обозначить объем грунта естественного сложения Vr, объем минеральных частиц V_CK, объем пор Vn, общую массу минерального скелета и поровой воды Мт, массу минеральных частиц Мск и массу воды в порах грунта Мв, то можно записать: Vr = V_CK+ Vn и Мг=Мск+Мв.

Основными физическими свойствами, характеризующими грунт, являются:

1) плотность грунта р, т. е. отношение массы минеральных частиц грунта к массе воды при 4 ^о С в объеме, равном объему минеральных частиц, г/см³:

р= М _ск / Vr

2) объемная масса грунта ∆о, т. е. отношение массы данного объема к массе воды в объеме всего образца, г/см³:

∆о= Мг/ Vr

3) объемная масса твердой фазы (скелета) грунта ∆ _ск , т. е. отношение массы абсолютно сухого грунта к массе воды в объеме всего образца при данной пористости, г/см³:

∆ _ск=∆о/(1+ W)

4)пористость грунта n — отношение в долях единицы объема пор к объему всего образца:

n= Vn/ Vr= Vn/( V_CK+ Vn)

5) коэффициент пористости грунта ε — отношение объема пор в грунте к объему минеральных частиц:

ε= Vn/ V_CK = Vn/( Vr- Vn)

6) влажность грунта W—отношение (в долях единицы) массы воды в порах грунта к массе минеральных частиц:

W= Мв/ Мск= (Мг-Мск)/ Мск

7) степень (коэффициент) влажности грунта G — отношение объема воды в порах грунта к объему:

G= Vв/ Vr= Vв/ (Vr- V_CK )= pW/ εp_в

На практике определяют экспериментом плотность, объемную массу и влажность грунта. Из этих же формул можно вывести взаимную зависимость между пористостью и коэффициентом пористости и выражение для объема скелета грунта. Зависимость между пористостью и коэффициентом пористости выражается равенствами:

n= ε/(1+ ε) и ε = n/(1-n)

Объем скелета грунта:

V_CK = Vr /(1+ ε)

4. ФИЗИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ВОДЫ В ПОРАХ ГРУНТОВ

В порах грунтов вода может находиться в различных физических состояниях. Различают следующие виды воды в порах грунтов:

1) парообразная, заполняющая части пор грунта, свободные от волы;

2) вода в твердом состоянии (лед);

3) гигроскопическая и пленочная вода, образующаяся на поверхности частиц в виде пленок различной толщины, более или менее прочно с нею связанных. По своим свойствам она отлична от обычной жидкой воды (например, не передвигается под действием силы тяжести). Поскольку гигроскопическая и пленочная вода не свободна в своем передвижении, ее назвали физически связанной водой;

4) гравитационная, или свободная вода. Обладает свойствами жидкой воды, передвигается в грунтах под действием силы тяжести. Такая вода может быть подразделена на собственносвободную и капиллярную, образующую капиллярную зону над поверхностью грунтовых вод, и связанную (капиллярно-поднятая вода) или не связанную (капиллярно-подвешенная вода) с грунтовыми водами.

II. ЖЕСТКИЕ ФУНДЕМЕНТЫ НЕГЛУБОГО ЗАЛОЖЕНИЯ

1. ВИДЫ ФУНДАМЕНТОВ

Фундаменты, возводимые в открытых рвах и котлованах глубиной в среднем до 5—6 м, принято называть фундаментами неглубокого заложения. 489 Фундаменты должны быть достаточно прочны, долговечны, устойчивы против воздействий мороза и агрессивности грунтовых вод. Фундаменты должны быть возведены с учетом физических и механических свойств грунтов основания и местных инженерно-геологических процессов и явлений. Размеры фундаментов в плане должны быть такими, чтобы среднее давление от расчетных нагрузок по подошве фундамента не превосходило расчетного давления на грунт, а расчетные значения абсолютных осадок и разностей осадок между отдельными фундаментами одного сооружения не превосходили предельных значений, установленных нормами проектирования. Контур фундамента в плане, как правило, повторяет упрощенной форме контур плана надфундаментных частей здания или сооружения. В соответствии с этим фундаменты могут иметь различные конструктивные формы. Фундаменты массивных сооружений (мостовыхопор, монументов и т. п.) выполняют в виде отдельных массивов. Фундаменты отдельных опор (колонн) могут быть устроены под каждую колонну отдельно (отдельные, одиночные или столбовые фундаменты) или общими под несколько колонн и иметь вид лент (ленточные фундаменты), перекрестных лент и плит (ребристых и безреберных). Фундаменты стен могут быть устроены в виде отдельных фундаментных столбов, перекрытых фундаментной балкой (рандбалкой), или подземных стенок, повторяющих план стен. Их называют стеновыми, хотя в литературе их часто называют ленточными, так как по своей форме они не отличаются от ленточных фундаментов, устраиваемых под несколько колонн. Основные виды конструкций фундаментов представлены на рис. 29.1. В конструкции каждого фундамента есть две характерные плоскости: верхняя, на которую опирается сооружение, и нижняя — плоскость контакта конструкции фундамента с грунтом основания. Верхняя плоскость носит название плоскости обреза фундамента, а нижняя — плоскости подошвы фундамента (рис. 29.2). Сопротивление материала фундамента нагрузке, как правило, значительно выше, чем сопротивление грунта основания. Поэтому размер площади подошвы фундамента всегда больше, чем размер площади обреза, и только в очень редких случаях эти размеры могут быть равны между собой.

Следовательно, боковые грани фундамента должны быть наклонными или ступенчатыми (рис. 29.3). Если уширение фундаментов к низу незначительно (рис. 29.3,а), то в теле фундамента возникают только напряжения сжатия. Если же консольные уширения фундамента достаточно велики, то под действием реактивного давления грунта они изгибаются и в них возникают растягивающие и скалывающие напряжения (рис. 29.3,6). Различают две основные группы фундаментов:

1) жесткие, в которых растягивающие и скалывающие напряжения отсутствуют или настолько малы, что ими можно пренебречь;

2) гибкие, испытывающие значительные растягивающие и скалывающие напряжения.

Опытами установлено, что может быть найдено значение предельного уширения фундамента, при котором растягивающих и скалывающих напряжений в теле фундамента совсем не будет или они настолько малы, что ими можно пренебречь. Это значение предельного уширения фундамента зависит от материала, из которого устраивается фундамент, и обычно выражается через угол уширения или тангенс этого угла. Тангенс угла уширения a равен отношению размера уширения (размера выноса консоли) к высоте конструкции фундамента (см. рис. 29.2 и 29.3).

Так как угол предельного уширения фундамента а_пр определяет контур, в границах которого фундамент будет жестким, то он носит название угла жесткости. При проектировании фундаментов рекомендуется вводить в расчет некоторый запас жесткости. Этот запас учитывается заменой предельных углов жесткости а^н нормативным.

В качестве материалов для устройства фундаментов могут применяться железобетон, бетон, бутобетон, каменная (бутовая или кирпичная) кладка. Каменную кладку, бутобетон и бетон применяют в более или менее одинаковых условиях, в конструкциях жестких фундаментов. Необходимость применения железобетона определяется наличием в конструкции фундамента растягивающих или скалывающих напряжений. Поэтому железобетон применяют при устройстве гибких фундаментов, а также для изготовления конструкций сборных фундаментов.