На головну

додаток Б1

  1.  IX. Додаток ПОХІДНОЇ
  2.  VI. Додаток 1. Каталог типових документів
  3.  Клінічні протоколи діагностики та лікування хворих », додаток №1 до Наказу МОЗ РБ № 274 від 19.05.2005 р).
  4.  Математичне додаток до глави
  5.  Математичне додаток до глави
  6.  Математичне додаток до глави
  7.  Математичне додаток до глави

1. Основні поняття і визначення

Підставою називають товщу грунтів з усіма особливостями їх нашарування, що сприймає тиск від зводяться або існуючих будівель.

Грунтові підстави поділяють на природні і поліпшені. Природні підстави використовують в умовах природного залягання або після нескладної попередньої обробки. У деяких випадках механічні властивості ґрунтів будівельного майданчика незадовільні щодо несучої здатності основи, тому їх покращують різними способами або вдаються до часткової заміни грунтів.

Підстави бувають шаруватими або однорідними. Шарувату підставу (рис. 1.1) складається з декількох шарів ґрунту, а однорідне - з одного шару. У свою чергу, шаруваті підстава може бути з згодним чи незгодним заляганням шарів грунту. Підстава, показане на рис. 1.1, а, є прикладом приголосного залягання ґрунтів, а підстава, зображене на рис. 1.1, б, - незгодного залягання.

Фундаментом називають підземну частину будівлі або споруди, що сприймає навантаження від надземної частини будівлі і передавальну її на підставу. Фундамент 1 і його підставу складаються з наступних основних елементів (рис. 1.2): верхньої площини 2 фундаменту, званої обрізом; поверхні обпирання 3 фундаменту на основу, званої підошвою фундаменту; несучого шару основи 4, на який спирається фундамент, і нижчих шарів 5, званих подстилающими шарами. Відстань від спланованої позначки землі до підошви фундаменту називається глибиною закладення фундаменту і позначається буквою d.

Фундаменти поділяють на фундаменти, що зводяться в відкритих котлованах, фундаменти глибокого закладення і пальові фундаменти.

Зводяться в відкритих котлованах фундаменти оточені насипним грунтом і передають навантаження на підставу тільки по підошві R1 (Рис. 1.3).

Фундаментами глибокого закладання називає такі фундаменти, які занурюються або формуються в грунтах за допомогою спеціального обладнання. Вони передають навантаження на підставу як по підошві R1, так і за рахунок сил тертя по бічній поверхні фундаменту (рис. 1.4).

Пальові фундаменти по методам зведення і способам передачі навантаження на грунти підстав займають проміжне положення між двома названими вище фундаментами.

 Мал. 1.1. Шарувату підставу з згодним (а) і незгодним (б) заляганням грунтів.  Мал. 1.2. Схема фундаменту і підстави: 1-фундамент; 2-обріз; 3-підошва; 4-несучий шар; 5-підстильний шар; d-глибина закладення.

Перед проектуванням основ і фундаментів необхідно точно провести аналіз фізико-механічних властивостей грунтів основи на будівельному майданчику.

Грунтами називають гірські породи, що складають верхні шари земної кори, утворені в результаті вивітрювання. Грунти поділяють на скельні, великоуламкові, піщані, пилувато-глинисті і органогенні.

У більшості випадків грунти складаються з трьох основних компонентів: твердих частинок, води і газу. Отже, компоненти грунту знаходяться в трьох станах: твердому, рідкому і газоподібному. Співвідношення цих складових частин і обумовлює багато властивостей ґрунтів.

Грунти розрізняють по гранулометричному складу, який визначається розмірами твердих частинок, що складають грунт (табл. 1.1).

Дуже часто в будівельній практиці доводиться зустрічатися з ґрунтами, що складаються з суміші глинистих, пилуватих і піщаних частинок. Такі грунти розрізняють за змістом глинистих часток (табл. 1.2).

Великоуламкові і піщані ґрунти за гранулометричним складом поділяють відповідно до даних табл. 1.3.

Характеристиками фізичного стану грунтів є три основні величини: щільність грунту  , Щільність твердих частинок  і природна масова вологість w.

Виділений з грунту зразок можна умовно розділити на три частини (рис. 1.5): Vе - Обсяг пір, заповнених газом; Vw - обсяг пір, заповнених водою; Vs - обсяг твердих частинок грунту. Маса газу, практично не надає впливу на результат розрахунку, не враховується.

 Мал. 1.3. Фундамент, що зводиться у відкритому котловані: R1 - Навантажування по підошві.  Мал. 1.4. Фундамент глибокого закладення: R1 - Навантажування по підошві; R2 - Навантажування по бічній підошві.

Класифікація твердих частинок Таблиця 1.1.

 частинки  Розміри частинок, мм  частинки  Розміри частинок, мм
 галечниковиє  > 20  пилуваті  0,05 ... 0,005
 гравелисті  20 ... 2  глинисті  <0,005
 піщані  2 ... 0,05    

Якщо позначити масу твердих частинок ms, А масу води mw, то

; ;  . (1.1)

Для більш повної оцінки фізичного стану грунтів, крім основних, використовують і додаткові характеристики.

Щільність сухого ґрунту - відношення маси твердих частинок до загального обсягу зразка ненарушенной структури:

 . (1.2)

Коефіцієнт пористості - відношення об'єму пор до об'єму твердих частинок:

;  . (1.3)

коефіцієнт пористості е зазвичай використовують для оцінки щільності складання пісків (табл. 1.4).

Ступінь вологості - відношення природної вологості до вологості, що відповідає повному заповненню пор водою:

 , (1.4)

де  - Щільність води.

Таблиця 1.2.

Класифікація грунтів за змістом глинистих частинок

 Грунт  Вміст глинистих частинок,% за масою  Число пластичності, 1р
 глина  > 30  > 0,17
 суглинок  30 ... 10  0,17 ... 0,07
 супісок  10 ... 3  0,07 ... 0,01
 пісок  <3

Таблиця 1.3.

Класифікація грунтів по крупності частинок

 грунти  Розмір частинок, мм  Вміст часток по масі,%
 великоуламкові:
 валунні  > 200  > 50
 галечниковиє  > 10  > 50
 гравійні  > 2  > 50
 піщані:
 гравелисті  > 2  > 25
 великі  > 0,5  > 50
 середньої крупності  > 0,25  > 50
 дрібні  > 0,1  > 75
 пилуваті  > 0,1  <75

За ступенем вологості великоуламкові і піщані ґрунти поділяються відповідно до даних табл. 1.5.

Питома вага грунту і його твердих частинок визначають відповідно за формулами:

;  , (1.5)

де g - прискорення вільного падіння.

Зменшення питомої ваги грунту в результаті взвешивающего дії води, що виникає відповідно до закону Архімеда для грунту, що залягає нижче рівня підземних вод, знаходять з виразу

 , (1.6)

де  - Питома вага води.

Таблиця 1.4

Значення коефіцієнтів пористості пісків

 Піски  Коефіцієнт пористості для пісків
   щільних  середньої щільності  пухких
 Гравелисті, великі,  е <0,55  0,55 <е <0,7  е> 0,7 1
 дрібні  е <0,6  0,6 <е <0,75  е> 0,75
 пилуваті е <0,6  0,6 <е <0,8  е> 0,8

 Мал. 1.5. Складові частіобразца грунту.

Число пластичності характеризує ступінь пластичності пилувато-глинистих ґрунтів:

 , (1.7)

де  - Вологість грунту на межі текучості (граничне значення вологості, при якому пилувато-глинистий грунт набуває властивостей в'язкої рідини);  - Вологість грунту на межі розкочування (вологість, при якій пилувато-глинистий грунт починає набувати властивостей твердого тіла).

За кількістю пластичності грунти підрозділяють відповідно до даних табл. 1.2.

Показник плинності дозволяє встановити консистенцію пилувато-глинистого грунту:

. (1.8)

За показником плинності пилувато-глинисті грунти підрозділяють відповідно до даних, наведених в табл. 1.6.

Для розрахунку і проектування природних підстав необхідно знати механічні характеристики грунтів. У більшості випадків ці характеристики визначають шляхом лабораторного дослідження зразків грунту, відібраних на будівельному майданчику, і тільки як виняток ці дані можна приймати за таблицями СНиП. До основних механічних характеристик відносяться: опір грунтів зрушенню, стисливість і водопроникність.

Таблиця 1.5.

Класифікації грунтів за ступенем вологості

 Великоуламкові і піщані ґрунти  Ступінь вологості,
 маловологі  0 r? 0,5
 вологі  0,5 r? 0,8
 насичені водою  0,8 r?1

Таблиця 1.6.

Класифікація глинистих ґрунтів за показником плинності

 Пилувато-глинистий грунт  показник плинності
 супіски:
 тверді  <0
 пластичні  0 ?  ?1
 текучі  > 1
 Суглинки і глини:
 тверді  <0
 напівтверді  0 ?  ?0,25
 тугопластічних  0,5 <  ?0,75
 м'якопластичного  0,25 <  ?0,5
 текучепластічной  0,75 <  ?1
 текучі  > 1

Опір грунтів зрушенню встановлюють шляхом випробування на зріз зразків грунту. Прилад, що використовується для випробувань (рис. 1.6, а), має нижню нерухому обойму 1, рухливу обойму 2и фільтруючі пластини 3, між якими знаходиться зразок грунту 4Площа А. За даними випробувань будують графік, зображений на рис. 1.6, б. Значення знаходять за такою формулою:

 , (1.9)

 Мал. 1.6. Прилад для випробування грунту на зрушення (а) і крива опору грунту зрушенню (б): 1 - нерухома обойма; 2 - рухома обойма; 3 - фільтруючі пластини; 4 - зразок грунту.

де  - Нормальна напруга;  - Кут внутрішнього тертя грунту; - коефіцієнт внутрішнього тертя; с - Питоме зчеплення в глинистих ґрунтах або параметр лінійності в піщаних грунтах.

Нормальна напруга, що входить в формулу (1.9), визначається з виразу

. (1.10)

За опору грунтів зрушенню визначають граничні і розрахункові опори грунтів основи.

Стисливість (уплотняемость) грунтів характеризується коефіцієнтом відносної стисливості mV або модулем загальної деформації Е, який визначається на основі лабораторних випробувань в приладі одновісного стиску, званому одометром (рис. 1.7). Одометр складається з поршня 1 з отворами, до якого прикладається зовнішнє сила N, кільця 3 коли в ньому зразком грунту 2 і днища 4 з отворами. При випробуваннях повністю водонасиченого грунту одометр поміщають в ванночку з водою, а при випробуваннях в повному обсязі водонасиченого грунту його оточують вологим пористим матеріалом для запобігання випаровування вологи з зразка. За матеріалами лабораторних випробувань зразків грунту в одометрах будують компресійні криві, тобто криві залежності коефіцієнта пористості від тиску (рис. 1.8). За цим кривим визначають коефіцієнт стисливості

 , (1.11)

де и  - Коефіцієнти пористості, відповідні тискам и .

У розрахунках частіше використовують коефіцієнт відносної стисливості

 , (1.12)

 де  - Коефіцієнт пористості, відповідний початкового тиску .

 Мал. 1.7. Схема випробування зразка грунту на стиск в одометрі.    Мал. 1.8. Компресійна крива.

Величина, що представляє собою коефіцієнт пропорційності між напругою і загальними деформаціями грунту, носить назву модуля загальної деформації Е і відповідає модулю пружності суцільного тіла

 (1.13)

де  - Безрозмірний коефіцієнт, що залежить від коефіцієнта загальної відносної поперечної деформації  і визначається за формулою

 . (1.14)

значення коефіцієнтів и  для різних видів грунтів наведені в табл. 1.7.

Таблиця 1.7.

значення и  для різних грунтів

 грунти
 великоуламкові  0,27  0,8
 Піски і супіски  0,3  0,74
 суглинки  0,35  0,62
 глини  0,41  0,43

Модуль загальної деформації часто визначають за даними польових випробувань грунтів статичним навантаженням за допомогою жорстких штампів в підготовленому шурф (рис. 1.9, а). До штампу 1 через платформу 2 прикладають поступово зростаюче навантаження 3. В результаті випробувань отримують залежність осідання штампа від чинного тиску (рис. 1.9, б). На ділянці графіка при невеликому тиску, де осаду штампа лінійно залежить від діючої навантаження, визначають модуль загальної деформації

 , (1.15)

де  - Коефіцієнт, який приймається для круглих жорстких штампів рівним 0,8;  - Діаметр штампа;  - Коефіцієнт загальної відносної поперечної деформації грунту (коефіцієнт Пуссона);  - Приріст тиску на штамп;  - Приріст осідання штампа.

 Мал. 1.9. Установка для випробування грунту статичним навантаженням в шурф (а) і залежність осідання від навантаження (б): 1 - штамп; 2 - платформа; 3 - навантаження.

Водопроникність грунтів оцінюється за допомогою закону ламінарної фільтрації, використовуваного при розрахунках загасання осідання фундаментів в часі. Математичний опис цього закону, запропонованого Дарсі, має вигляд:

 , (1.16)

де  - Швидкість фільтрації або обсяг води, що проходить через одиницю площі поперечного перерізу грунту в одиницю часу;  - Коефіцієнт фільтрації;  - Гідравлічний градієнт.

 Мал. 1.10. Установка для визначення коефіцієнта фільтрації.

Для добре фільтруючих грунтів (пісків, супісків і ін.) Коефіцієнт фільтрації визначають за допомогою приладу, показаного на рис. 1.10, який складається з труби довжиною L, заповненої грунтом, і двох трубок - підводить і відводить воду. За результатами випробування зразка грунту на водопроникність коефіцієнт фільтрації визначають за формулою

, (1.17)

де V - Обсяг води, зібраної в колбу;  - Гідравлічний градієнт, який визначається за формулою ;  - Час, за яке через зразок грунту профільтрувати обсяг води V; А - Площа поперечного перерізу зразка грунту.

Сучасні методи розрахунку основ і фундаментів грунтуються на експериментальних даних, отриманих в результаті навантаження зовнішньої навантаженням жорстких штампів, що встановлюються на поверхні грунтової основи (рис. 1.11, а). При збільшенні зовнішнього навантаження N, Яка додається до штампу, грунт підстави буде деформуватися, набуваючи осадку s.

Характерна для більшості грунтів залежність осідання від діючого навантаження наведена на рис. 1.11, б. На ділянці ОА при невеликій зовнішньої навантаженні, що не перевищує певної межі, відбувається ущільнення грунту, і його частки переміщаються в основному вниз (рис. 1.12, а). На цій ділянці, званому фазою ущільнення, залежність між навантаженням і осіданням умовно приймається лінійною, тобто осаду прямо пропорційна діючої навантаженні.

 Мал. 1.11. Взаємодія штампа з основою (а) і крива зміни опади (б).

 При подальшому зростанні навантаження на ділянці АБ (Див. Рис.1.11, б) під краями штампа з'являються зони пластичних деформацій 1 (Рис. 1.12, б). кривизною лінії АБ внаслідок незначності нехтують і вважають, що грунт деформується лінійно, тобто крива АБ замінюється прямою лінією. Ця зона називається фазою ущільнення і локальних зрушень.

 Мал. 1.12. Розвиток деформацій в грунтах підстави: а - при ущільненні; б - при розвитку місцевих областей зсуву; в - при настанні граничного стану; г - при втраті стійкості підстави; 1 - зони пластичних деформацій; 2 - пружне тверде ядро.

При збільшенні навантаження на ділянці БВ (Див. Рис. 1.11, б) зони пластичних деформацій розвиваються в сторони, залучаючи в пластичну деформацію все більші обсяги грунту під краями штампа (рис. 1.12, в). Ця фаза називається фазою розвитку значних зрушень і ущільнення грунту по сторонам від зон пластичних деформацій. На даній ділянці кривизна лінії БВ зростає.

Подальше збільшення навантаження призводить до формування під підошвою штампа пружного жорсткого ядра 2, яке, переміщаючись разом зі штампом, розклинює грунт, сприяючи більшому розвитку областей зсуву, що викликає різку осадку штампа з випорю грунту в сторони і вгору (1.12, г). На рис. 1.11, б ця фаза відповідає ділянці ВГ, наближається до вертикальної лінії, і називається фазою випора.

Для оцінки несучої здатності ґрунтової основи необхідно вміти визначати напружений стан в масиві грунту від дії різних зовнішніх навантажень, прикладених до основи. Найбільш важливими для розрахунків фундаментів і їхніх основ є вертикальні напруги, що виникають в підставах фундаментів.



 Глава 26. Цивільно-ПРАВОВА ВІДПОВІДАЛЬНІСТЬ |  додаток Б2

 додаток Б3 |  додаток Б5 |  додаток Б6 |  додаток Б7 |  додаток Б9 |  додаток Б10 |  додаток Б11 |  додаток В1 |  додаток В4 |  додаток В5 |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати