Ленточные фундаменты под стены. Конструктивные решения и применяемые материалы. Условия применения прерывистых ленточных фундаментов.

Ленточные фундаменты под стены устраивают либо монолитными, либо из сборных блоков. Монолитные ленточные фундаменты изготовляют из природного камня, бетона или железобетона.

Монолитные ленточные фундаменты из природного камня и бетона проектируются как жёсткие. Фундаменты имеют наклонную боковую грань или, что чаще, уширяются к подошве уступами, размеры которых определяются углом жёсткости α, т.е. предельным углом наклона, при котором в теле фундамента не возникают растягивающие напряжения (рис.1). Угол жёсткости в зависимости от материала, марки раствора или класса бетона составляет порядка 30°...40°.

Монолитные железобетонные ленточные фундаменты выполняются в виде нижней армированной плиты и неармированной или малоармированной фундаментной стены (рис. 2,а).

Сборный ленточный фундамент состоит из ленты, собираемой из железобетонных плит, армированных по расчёту, и стены, собираемой из сборных блоков (рис.2,б). Железобетонные фундаментные плиты подушки и бетонные стеновые блоки унифицированы. Важным этапом конструирования сборного фундамента является проверка допускаемого вылета консоли А_к.

При строительстве на прочных грунтах (модуль деформации грунта 25 МПа и более) при уровне подземных вод ниже подошвы фундамента возможно применение прерывистых ленточных фундаментов, которые устраивают из фундаментных железобетонных плит, расположенных на некотором расстоянии друг от друга (рис.2,в). Ленточные прерывис
тые фундаменты особенно целесообразны в тех случаях, когда полученная в расчётах ширина фундамента оказывается меньше ширины стандартных плит.

Фундаментные стеновые блоки изготовляют из тяжёлого бетона, керамзитобетона или плотного силикатного бетона. Ширина блоков принимается равной (или меньше) толщине надземных стен, но не менее 30 см. Надземные стены не должны выступать над фундаментами более чем на 15 см. Блоки укладывают на цементном растворе о перевязкой швов стеновых блоков и плит.

5. Классификация свай. Полевые методы определения несущей способности свай. Область применения.

По способу заглубления в грунт различают сваи следующих видов:
1) сваи забивные, заглубляемые в грунт с помощью молотов, вибропогружателей, вибровдавливающих и вдавливающих устройств без выемки грунта;
2) сваи-оболочки, заглубляемые вибропогружателями без выемки или с частичной выемкой грунта (не заполняемые бетонной смесью);
3) сваи-оболочки, заглубляемые вибропогружателями с выемкой грунта (заполняемые частично или полностью бетонной смесью);
4) сваи набивные, устраиваемые в грунте путем укладки бетонной смеси в скважины, образованные в результате принудительного отжатия (вытеснения) грунта;
5) сваи буровые, устраиваемые в грунте путем заполнения пробуренных скважин бетонной смесью или установки в них железобетонных элементов;
6) сваи винтовые.
По условиям взаимодействия с грунтом сваи подразделяют на сваи-стойки и висячие сваи. К сваям-стойкам относят сваи всех видов, опирающиеся на скальные грунты, а также забивные сваи, нижний конец которых погружен в малосжимаемый грунт. К мало сжимаемым грунтам причисляют крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем и глины твердой консистенции с модулем общей деформации в водонасыщенном состоянии Е ≥ 30 000 кПа. К висячим сваям относят сваи всех видов, опирающиеся на сжимаемые грунты и передающие нагрузку на основание боковой поверхностью и нижним концом.
Несущая способность сваи может быть повышена устройством уширения в ее нижней части, в результате чего увеличивается площадь опирания сваи на грунт. Сваи, имеющие такое уширение, получили название свай с уширенной пятой.
По положению продольной оси сваи относительно горизонта различают вертикальные и наклонные сваи. Последние применяют при действии на фундамент больших горизонтальных нагрузок.
По способу изготовления сваи можно подразделить на две группы:
1) изготовляемые заранее и погружаемые затем в грунт забивкой, вибрационным способом, подмывом, завинчиванием;
2) набивные и буровые, изготовляемые непосредственно в грунте на месте.

1.Испытания свай динамическим методом.
Явления, происходящие в грунте при забивке сваи.
1 – плотная оболочка 2 - зона уплотнения 3 – зона упругих деформаций

Отказ при забивке свай. Понятие об истинном и ложном отказе.
Величина погружения сваи при ударе (забивке) носит название отказ. При погружении свай через песчаные грунты величина отказа с глубиной резко уменьшается и в некоторых случаях может достигнуть нуля. В данном случае под острием сваи образуется переуплотненное ядро, а вдоль ствола сваи за счет отжатия воды возникает «сухое» трение. Отток воды от источника колебаний в песчаных грунтах связан с хорошей фильтрующей способностью последних. Свая перестает погружаться, отказ сваи становится равным нулю.

Для увеличения отказа сваи необходимо предоставить отдых, т.е. остановить забивку на 3…5 дней. За это время в около свайном пространстве восстанавливается поровое давление, грунтовая вода снова подходит к стволу сваи, трение снижается и сваю можно снова добивать т.к. отказ увеличивается относительно первоначальной величины, полученной до отдыха. Такой же эффект может быть получен при добавлении воды в около свайное пространство во время забивки. При погружении свай через водонасыщенные глинистые грунты величина отказа с увеличением глубины забивки может увеличиваться и свая как бы проваливается в водонасыщенное основание.
При забивке в глинистых грунтах величина отказа (е) с глубиной или становится постоянной, или увеличива-ется. После отдыха в течение 3…6 недель (снятие дина-мических воздействий) ве- личина отказа уменьшается. Это явление получило на- звание «засасывание сваи».

Отказ (е) сваи во время забивки получил название «ложный». Отказ (е) сваи после отдыха – «истинный». Получение истинного отказа сваи в глинистых грунтах приводит к увеличе-нию ее несущей способности. Исследования в этом направлении были проведены Новожиловым (ПГУПС).

Рнач – начальная несущая способность сваи в момент забивки; Рmax – максимальная несущая способность сваи; Т – период относительно быстрого возрастания несущей способности сваи; t1, t2 – время испытания сваи; Р1, Р2 – несущая способность сваи, соответственно в момент времени t1 и t2.

m – коэффициент, учитывающий скорость засасывания сваи.
Насколько повышается несущая способность сваи после отдыха?
В супесях – в 1,1…1,2 раза ----- Почти максимальная несущая способность при забивке
В суглинках – в 1,3…1,5 раз ----- Почти максимальная несущая способность при забивке
В глинах – в 1,7…6 раз ----- Необходимо учитывать повышение несущей способности

В 1911 г. профессор Н.М. Герсеванов предложил формулу для определения несу- щей способности свай динамическим способом:

QH – работа свайного молота;
A= Pe – работа, затраченная на погружение сваи;
В = Qh – работа упругих деформаций (подскок свайного молота);
С= aQH – потерянная работа (трение, смятие, нагрев и т.д.).

Р – сопротивление сваи погружению (несущая способность сваи);
a - коэффициент, учитывающий потерю работы.
В результате получаем квадратное уравнение, решение которого можно представить в виде:

А – площадь поперечного сечения сваи;
е – действительный отказ сваи;
Q – вес ударной части молота;
q – вес сваи;
n – коэффициент, учитывающий упругие деформации (150 т/м 2 – для ж/б сваи).
Практически, при проектировании эту формулу используют для определения ве- личины отказа (е), определив заранее расчетом величину (Р).

Достоинства
1. Простота
2. Малая стоимость
Недостатки
1. Не точные результаты для глинистых грунтов

2. Определение несущей способности свай статической нагрузкой
Принципиальная схема испытаний
1. Испытуемая свая 2. Анкерные сваи 3. домкрат 4. Балка

Нагрузка прикладывается ступенями по 5 т. Каждая ступень выдерживается до полной стабилизации осадки, определяемой проги-бомерами с точностью до 0,1 мм. По данным испытаниям строятся 2 графика.

Выдерживание нагрузки до величины перемещений DS<0.2 мм за последние 2 часа – глин.грунт, 1 час – песок.

Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю по результатам статических испытаний

3. Определение несущей способности свай методом зондирования

Зонд может погружаться:
- вдавливанием (статическое зондирование);
- забивкой (динамическое зон-дирование).
Робщ = Рост + Рбок

4. Робщ =120 кг/см2 Робщ - Рост = Рбок =120-40=80 кг/см2
Рост= 40 кг/см2
По данным зондирования можно судить о несущей способности сваи, а также с использованием эмпирических формул определять модуль общей деформации грунта Е0.

Преимущество данного метода – малая стоимость, возможность проведения большого количества испытаний.

Пример представления результатов зондирования.

Явление отрицательного трения

Данное явление возникает при слоистом напластовании грунтов с наличием сла-бых прослоев. При наличии распределенной нагрузки будут деформироваться все слои грунта. Перемещение грунта вниз относительно ствола сваи вызовет дополнительное за-гружение её трением - отрицательное трение. Сваи начинают держать окружающий грунт, а не наоборот. Значительные исследования в этом направлении выполнены Ю.В. Россихиным.

6. Закон Кулона. Характеристики сопротивления грунтов сдвигу и методы их определения.Использование прочностных характеристик грунта в инженерном проектировании.

(сюда же входит 51 вопрос)