Особенности проектирования оснований в Кузбассе

1.  
   Постоянные нагрузки – собственный вес несущих и ограждающих конструкций, давление грунта, предварительное напряжение.
2.  
   Временные длительные нагрузки – вес стационарного технологического оборудования, вес складируемых материалов в хранилищах, давление газов, жидкостей и сыпучих материалов в емкостях и т.д.

•  
  Длительные нагрузки

•  
  Кратковременные нагрузки – нормативные нагрузки от снега, ветра, подвижного подъемно-транспортного оборудования, массы людей, животных и т.п.

3.  
   Особые нагрузки – сейсмические воздействия, взрывные воздействия. Нагрузки, возникающие в процессе монтажа конструкций. Нагрузки, связанные с поломкой технологического оборудования, воздействия, связанные с деформациями основания в связи с изменениями структуры грунта (просадочные грунты, осадка грунтов в карстовых районах и над подземными выработками). 

4.  
   Полезные нагрузки, восприятие которых составляет цельное назначение сооружений, например, вес людей для пешеходного моста. Они бывают как временными, так и постоянным, например, вес монументального выставочного сооружения является постоянной нагрузкой для постамента. Для фундамента вес всех вышележащих конструкций также представляет полезную нагрузку.

 
В СНиПе 2.01.07-85 “ Нагрузки и воздействия” различают:  

•  
  основные сочетания, состоящие из постоянных и временных нагрузок;
•  
  особые сочетания, состоящие из постоянных, временных и одной из особых нагрузок.

 

 

 

 

 

 

3.Особенности  проектирования оснований в Кузбассе.

Основанием считают слои грунта, залегающие ниже подошвы фундамента и в стороны от него, воспринимающие нагрузку от сооружения и влияющие на устойчивость фундамента и его  перемещения. Проектирование оснований  зданий и сооружений зависит от большого количества факторов, основными из которых являются: геологическое  и гидрогеологическое строение грунта; климатические условия района строительства; конструкция сооружаемого здания и  фундамента; характер нагрузок, действующих  на грунт основания, и т.д. Основания  под фундаменты зданий и сооружений бывают естественными и искусственными.

 

Естественными основаниями  называют грунты, которые в условиях природного залегания обладают достаточной  несущей способностью, чтобы выдержать  нагрузку от возводимого здания или  сооружения. Естественные основания  не требуют дополнительных инженерных мероприятий по упрочнению грунта; их устройство заключается в разработке котлована на расчетную глубину  заложения фундамента  здания  или  сооружения.   К  грунтам,   пригодным для устройства естественных оснований, относятся скальные и нескальные.

Наименование грунтов, а  также критерии выделения грунтов  со специфическими свойствами и их характеристики приведены в СНиП «Основания зданий и сооружений. Нормы проектирования».

 

Искусственными основаниями  называют грунты, которые по механическим свойствам в своем природном  состоянии не могут выдерживать  нагрузки от зданий и сооружений. Поэтому  для упрочнения слабых грунтов необходимо выполнять различные инженерные мероприятия. К слабым относятся грунты с органическими примесями и насыпные грунты. Грунты с органическими примесями включают: растительный грунт, ил, торф, болотный грунт. Насыпные грунты образуются искусственно при засыпке оврагов, прудов, мест свалки. Перечисленные грунты неоднородны по своему составу, рыхлые, обладают значительной и неравномерной сжимаемостью. Поэтому в качестве оснований их используют только после укрепления: уплотнением, цементацией, силикатизацией, битумизацией или термическим способом.

Грунт (нем. Grund — основа, почва) — любые горные породы, почвы, осадки, техногенные (антропогенные) образования, представляющие собой многокомпонентные, динамичные системы, являющиеся компонентами геологической среды и объектом инженерно-хозяйственной деятельности человека.

•  I - категория - Песок, супесь, суглинок лёгкий (влажный), грунт растительного слоя, торф. 
•  II - категория - Суглинок, гравий мелкий и средний, глина лёгкая влажная 
• III - категория - Глина средняя или тяжёлая,разрыхлённая, суглинок плотный 
• IV - категория - Глина тяжёлая. Вечномёрзлые сезонно промерзающие грунты:растительный слой,торф, пески, супеси, суглинки и глины 
•  V - категория - Крепкий глинистый сланец. Некрепкий песчаник и известняк. Мягкий конгломерат. Вечномёрзлые сезонно промерзающие грунты:супеси, суглинки и глины с примесью гравия,гальки,щебня и валунов до 10% по объёму,а также моренные грунты и речные отложения с содержанием крупной гальки и валунов до 30% по объёму. 
• VI - категория - Сланцы крепкие.Песчаник глинистый и слабый мергелистый известняк. Мягкий доломит и средний змеевик. Вечномёрзлые сезонно промерзающие грунты: супеси, суглинки и глины с примесью гравия, гальки, щебня и валунов до 10% по объёму, а также моренные грунты и речные отложения с содержанием крупной гальки и валунов до 50% по объёму 
•VII - категория - Сланцы окварцованные и слюдяные. Песчаник плотный и твёрдый мергелистый известняк. Плотный доломит и крепкий змеевик. Мрамор. Вечномёрзлые сезонно промерзающие грунты: моренные грунты и речные отложения с содержанием крупной гальки и валунов до 70% по объёму.

Виды грунтов

• Плывуны - содержат мелкие глинистые или песчаные частицы, разбавленные водой. Степень плывучести определяется по количеству воды в грунте. 
• Сыпучие грунты (песок, гравий, щебень, галька) состоят из слабосцепленных между собой частиц разного размера. 
• Мягкие грунты - содержат слабосвязанные между собой частицы землистых пород (глинистых или песчано-глинистых). 
Слабые грунты (гипс, глинистые сланцы и др.) состоят из слабосвязанных между собой частиц пористых пород. 
• Средние грунты - (плотные известняки, плотные сланцы, песчаники, известковый шпат) состоят из связанных между собой частиц пород средней твердости. 
• Крепкие грунты - (плотные известняки, кварцевые породы, полевые шпаты и др.) содержат связанные между собой частицы пород большой твердости. 
Разрабатывать плывуны, сыпучие, мягкие и слабые грунты легко, но они требуют постоянного укрепления стенок шахты деревянными щитами с распорками. Средние и крепкие грунты разрабатывать тяжелее, но они не осыпаются и не требуют дополнительного крепления.  
• Асфальт (от греч. άσφαλτος — горная смола) — смесь битумов (60-75 % в природном асфальте, 13-60 % — в искусственном) с минеральными материалами: гравием и песком (щебнем или гравием, песком и минеральным порошком в искусственном асфальте). смесей. Классический асфальтобетон состоит из щебня, песка, минерального порошка (филера) и битумного вяжущего (битум, полимерно-битумное вяжущее; ранее использовался дёготь, однако он в настоящее время не применяется). 

 

 

Фундамент – подземная  опорная часть здания (сооружения), основная функция которого передавать на грунт (основание)  нагрузку, создаваемую  весом здания (сооружения).

Основными требованиями, предъявляемыми к фундаментам, являются: прочность, устойчивость, сопротивляемость влиянию  атмосферных условий и отрицательных  температур, долговечность, соответствующая  эксплуатационному сроку службы надземной части зданий и сооружений, индустриальность устройства конструкций, экономичность.

Фундаменты, как правило, закладываются  ниже глубины промерзания грунта, для того, чтобы предотвратить  их выпучивание. На непучинистых грунтах при строительстве легких деревянных построек применяют мелкозаглубленные фундаменты.

Для строительства зданий применяются  ленточные, стаканные, столбчатые, свайные  и плитные фундаменты. Они бывают сборные, монолитные и сборно-монолитные. Выбор фундамента зависит от сейсмичности местности, грунта и от архитектурных решений.

 

 

 

 

 

 

Классификация фундаментов

По назначению

1. Несущий;
2. Комбинированный, то есть способный, в дополнение к несущим функциям, выполнять еще и функции сейсмической защиты;
3. Неглубокого заложения на естественных основаниях или искусственных;
4. Глубокого заложения;
5. Специальные, например, экспериментальные антисейсмические "качающиеся" фундаменты; "плавающие" фундаменты, давление которых равно давлению вынутого грунта и другие.

По материалу

1. Каменный:

бутовый;

бутобетонный;

кирпичный.

2. Железобетонный:

сборный;

монолитный.

3. Деревянный.
4. Ячеистобетонный

По типу конструкции

1. Столбчатый фундамент
2. Ленточный (сборный или монолитный):
1. заглубленный (ниже глубины промерзания);
2. малозаглубленный (выше глубины промерзания);
3. Свайный (сборный или монолитный):
1. на забивных сваях;
2. на трубобетонных сваях;
3. на буронабивных сваях;
4. на набивных сваях;
5. на сваях-оболочках;
6. на винтовых сваях;
4. Свайно-ростверковый фундамент
5. Плитный
6. Континуальные, то есть очень объёмные, большие, чаще всего близкие к форме круга или квадрата, которые нельзя рассматривать как отдельностоящий столбчатый, плитный, ленточный или свайный фундамент. Обычно это: опоры мостов, силосов, бункеров и т.д.

 

Рассмотрев виды грунтов  и фундаментов  перейдем к проблемам проектирования оснований в Кемеровской области.

Во-первых, в КО преобладают II и III группы грунтов.

Во-вторых, большое количество площадей относится к так называемым «подработанным» территориям, т.е. под основанием которых были произведены работы по извлечению полезных ископаемых.

При строительстве  на просадочных и подработанных грунтах без выполнения специальных мероприятий здание или его часть может неожиданно резко опуститься вследствие потери грунтом своей несущей способности. Результатом будет обрушение конструкций дома.

Мероприятия. Нагрузка от частных домов на основание невелика, и их можно строить на просадочных грунтах с учетом нормативных требований (ДБН В.1.1-5-2000 «Здания и сооружения на подработанных территориях и проса-дочных грунтах») и при участии конструктора. Обязательно следует сделать геологические изыскания и выполнить расчет фундаментов, чтобы не превысить допустимую нагрузку. Необходимо также, чтобы конструкция здания была жесткой, обеспечивающей его целостность при потере опоры.

При просадках, в  случаях когда несущая способность грунтов особенно низкая, а здание имеет два и более этажа, принимают меры по их укреплению или устранению возможности просадки. Для этого используют один из следующих способов, определенных исключительно конструкторским расчетом:

• уплотнение тяжелыми трамбовками и вибраторами; использование грунтовых подушек из непросадочных или уплотненных грунтов;
• предварительное замачивание грунта с целью его самоуплотнения;
• защита грунта от проникновения воды.

Практикуют также  заглубление фундамента ниже просадочных грунтов и подземных пустот, установку свай. Чтобы предотвратить попадание воды в толщу просадочных грунтов в основании здания, при планировке территории лучше всего сохранить природный рельеф, а если это не удается, грунт вокруг здания тщательно утрамбовывают, покрывают асфальтом или дерном, дождевую воду уводят в канализацию. Ширина отмостки вокруг здания должна составлять не менее 2 м. Сети водопровода и канализации должны функционировать без протечек, дождевую воду с крыши дома уводят подальше от отмостки.

Дополнительные  расходы: на геологические изыскания, конструкторские расчеты, мероприятия  по уплотнению или подсыпке грунтов, устройство глубоких фундаментов, свай.

 

 

Список использованной литературы. 

1.  
   СНиП 2.01.07-85 “Нагрузки и воздействия”.
2.  
   СНиП II-23-81 «Стальные конструкции»
3.  
   Беленя Е.И., Стрелецкий Н.Н., Ведеников Г.С. Металлические конструкции: Спец. курс: Учеб. для вузов. – 2-е изд., перераб.и доп. – М.: Стройиздат, 1982. – 472с.
4.  
   Бирюлев В.В., Кошин И.И., Крылов И.И., Сильвестров А.В. Проектирование металлических конструкий: Спец. курс. Учеб. для вузов. – Л.: Стройиздат, 1990 – 432с. 
5.  
   Горев В.В., Уваров Б.Ю., Филиппов В.В., Белый Г.И. и др. Металлические конструкции. В 3 т. Т. 2. Конструкции зданий: Учеб. для строит. вузов. – 2-е изд., испр. – М.: Высш. шк., 2002. – 528с.: ил. 
6.  
   Михайлов А.М. Металлические конструкции в примерах: Учеб. для техникумов. – М., Стройиздат, 1976. – 320с. 
7.  
   Сетков В.И., Сербин Е.П. Строительные конструкции: Учебник. – 2-е изд., доп. и испр. – М.: ИНФРА-М, 2005. – 448с.
8.  
   Файбишенко В.К. Металлические конструкции: Учеб. для вузов. – М.: Стройиздат, 1984. – 336с