Дайте определение естественным и искусственным основаниям и фундаментам, укажите требования, предъявляемые к ним. Приведите классификацию грунтов.

Грунт — горная порода или почва, представляющая собой многокомпонентную систему, изменяющуюся во времени и используемую как основание, среда или материал для возведения зданий и сооружений.

Основание – толща грунтов, воспринимающих нагрузку от здания, делятся на естественные и искусственные.

Естественные основания используют в условиях природного залегания. Если грунты основания имеют очень низкую несущую способность и не могут воспринимать нагрузку от веса зданий и сооружений, создают искусственное основание, т.е такие основания, свойства которых улучшают различными методами: уплотнением, силикатизацией, цементацией, обжигом.

Фундамент — подземная конструкция, воспринимающая нагрузки от здания и передающая их на грунт.

Грунт должен удовлетворять следующим требованиям:

1. обладать достаточной несущей способностью, а также малой и равномерной сжимаемостью;

2. не подвергаться пучению, т.е. увеличению объема при замерзании влаги, находящейся в его порах;

3. не размываться и не растворяться грунтовыми водами;

4. не допускать просадок - неравномерных деформаций грунта;

5. не допускать оползней (возникают при наклонном расположении пластов грунта);

6. не должны обладать ползучестью — длительными незатухающими деформациями под нагрузкой.

Виды и характеристика грунтов

1. Скальные грунты — залегают в виде сплошного массива или трещиноватого массива из гранитов, кварцитов, известняков, песчаников и др. Они водоустойчивы, несжимаемы, непучинисты, являются идеальным основанием.

2. Крупнообломочные — слои крупного камня (валуны, щебень, галька, гравий). Эти грунты малосжимаемы, водоустойчивы, непучинисты, являются хорошим основанием.

3. Песчаные — состоят из частиц от 0,1 до 2 мм. В зависимости от крупности частиц пески разделяют на гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие, пылеватые.

4. Глинистые — супесь, суглинок, глина. Несущая способность зависит от влажности. В сухом и маловлажном состоянии воспринимают значительные нагрузки, при увлажнении несущая способность снижается. Отличаются длительной осадкой под нагрузкой и вспучиванием при замерзании.

5. Лессовые — глинистые грунты с содержанием большого количества пылеватых частиц и наличием крупных пор. Эти грунты в сухом состоянии обладают достаточной несущей способностью. При увлажнении структура лессовых грунтов разрушается, и под действием нагрузки образуются просадки. При использовании таких грунтов в качестве оснований требуются специальные меры по укреплению и защите от увлажнения.

6. Насыпные: а) образовавшиеся искусственно при засыпке оврагов, прудов, местных свалок. б) планомерно отсыпаемые по проекту, с контролем качества каждого слоя, трамбованием.

7. Намывные – полеченные в результате очистки рек и озер (микрорайон «Мельников луг»). После стабилизации – хорошее основание.

8. Плывуны – мелкие пески с илистыми и глинистыми примесями, насыщенные водой – непригодны к использованию.

Приведите методику сбора нагрузок на столбчатый железобетонный фундамент, определение размеров и формы подошвы столбчатых фундаментов. Укажите наиболее опасные сечения, элементы армирования и конструктивные требования.

На столбчатый фундамент нагрузка определяется, как на колонну. Действует постоянная (от собственного веса покрытия, перекрытия, колонны, ригелей, самого фундамента), и временная (полезная на перекрытии и снеговая на покрытии).

Требуемую площадь подошвы фундамента находят из условия ограничения давления по подошве фундамента расчетным сопротивлением грунта основания, обеспечивая тем самым выполнение требований второй группы предельных состояний.

Центрально нагруженным считается фундамент, у которого равнодействующая всех внешних нагрузок проходит через центр тяжести его подошвы. Расчетное условие имеет следующий вид:

где N_II, N_фII, N_грII – значения нагрузок от веса здания, фундамента и грунта, лежащего на его обрезах, при расчетах по II группе предельных состояний; А – площадь подошвы фундамента; R – расчетное сопротивление грунта основания.

Расчет ведет методом последовательных приближений, принимая R = R₀, где R₀ – условное расчетное сопротивление грунта основания.

Требуемая площадь подошвы фундамента:

Сторона центрально-нагруженного фундамента b = , внецентренно – соотношение сторон

а) центрально нагруженный б) внецентренно нагруженный

Опасные сечения I-I, II-II, III-III.

После подбора размеров подошвы фундамента, проверяют условие p_ср ≤R

Количество ступеней: при Н≤400 мм – одноступенчатой, при 400<Н≤900 мм – двухступенчатый, при Н>900мм – трехступенчатый. По каталогу выбирают сборный ленточных фундамент или проектируют монолитный, размеры которого унифицируют.

Тело фундамента армируют сетками, расположенными в нижней зоне подошвы. Расчет ведут из расчета свесов фундамента на изгиб. При необходимости армируют и стакан фундамента сетками.

Конструктивные требования: применяют тяжелый бетон класса С8/10- С15/20. Толщина защитного слоя бетона не менее 35 мм при наличии бетонной подготовки и 70 мм без нее.

Приведите методику сбора нагрузок на ленточный фундамент, укажите последовательность расчета железобетонных сборных ленточных фундаментов под несущие стены, укажите армирование и конструктивные требования.

На ленточный фундамент нагрузка определяется на 1 погонный метр. Действует постоянная (от собственного веса элементов покрытия и перекрытия, самого фундамента), и временная (полезная на перекрытии и снеговая на покрытии).

Ленточные фундаменты обычно нагружены равномерно по всей длине и поэтому имеют одну ширину подошвы b. При расчете выделяют отрезок стены длиной 1 м и по приходящейся на него нагрузке Nn находят требуемую ширину подошвы фундамента.

Сечение арматуры подушки подбирают по изгибающему моменту М, определяемому в консольной части подушки при нагружении ее реактивным давлением грунта р без учета массы блока и грунта на нем (сечение 1—1):

Толщину блока h устанавливают расчетом на поперечную силу Q=рс, чтобы не требовалось устанавливать поперечную арматуру.

Унифицированные фундаментные блоки имеют h=30 и 50 см, длину 1=118 или 238 см и ширину b=80+320 см, кратно 20 см.

Процент армирования в сечении фундамента определяется конструктивными требованиями. Шаг рабочей арматуры обычно принимают равным 100...200 мм. Конструктивные стержни должны иметь площадь сечения не менее 10% площади рабочей арматуры, их устанавливают с шагом 150...350 мм. Высота защитного слоя бетона в монолитных фундаментах должна быть не менее 35 мм при наличии песчано-гравийной подготовки и 70 мм без нее, для сборных фундаментов высота защитного слоя не менее 30 мм.

Расчет по II группе предельных состояний (по раскрытию трещин) выполняют в соответствии с требованиями, предъявляемыми к изгибаемым железобетонным элементам.

Опишите конструктивное решение свайного фундамента. Укажите область их применения. Приведите классификацию свай по характеру работы, материалу, форме поперечного сечения, методу изготовления и способу погружения.

Сваями называются относительно длинные конструктивные элементы, располагаемые в грунте в вертикальном или наклон ном положении и предназначенные для передачи нагрузки на нижележащие плотные слои грунта.

Свайным фундаментом называется группа свай, объединенная поверху для совместной работы специальными плитами или балками, называемыми ростверками. В зависимости от места расположения ростверка различают свайные фундаменты с низким ростверком и высоким ростверком.

В практике современного строительства используют следующие типы свайных фундаментов: одиночные сваи, когда нагрузку от колонны или столба воспринимает одна свая (применяют в легких сооружениях); ленточные фундаменты (рис., в) при рядовом расположении свай под стены, реже под колонны зданий с однорядным и многорядным расположением свай; свайные кусты — под колонны зданий (рис., г) и свайные поля (рис., д), применяемые под тяжелые многоэтажные и башенные сооружения.

Классификация свай:1) по характеру работы – сваи стойки и висячие сваи.

2) по материалу – деревянные, металлические, железобетонные и комбинированные.

3) по форме поперечного сечения – квадратные, круглые, крестообразные, тавровые, треугольные, Y – образные.

4) по методу изготовления – погружаемые в готовом виде и изготавливаемые в грунтах оснований.

5) по способу погружения - забивкой сваебойными молотами, вибропогружателями, вдавливанием статической нагрузкой и завинчиванием.