Главное меню

Осадки фундаментов зданий


особенности оснований и виды нагрузок, методы расчета, допустимая величина

Основа здания или строения – это грунт. А фундамент выполняет функцию посредника, сообщая грунту сумму нагрузок. Поэтому крайне важно понимать какая почва расположена на месте возведения постройки и какие у нее свойства. Изучением типов, свойств и поведения почвы при нагрузках занимается инженерная наука – механика грунтов. Основным свойством поведения грунтов является осадка. Методики расчета осадки позволяют выполнять расчеты фунд-ов, подбирать для них материал, прогнозировать срок эксплуатации здания, учитывать внешние факторы и дополнительные воздействия на сооружение в процессе эксплуатации. Механика грунтов наука точная, и понятна для инженеров, строителей, геологов. Она изобилует формулами и узкоспециальными терминами, разобраться в которых любителю не просто. Поэтому в статье мы сделаем попытку объяснить правила, методики и принципы на которых основывается современное фундаментостроение. Простым и доступным для понимания языком. Дадим определение таким понятиям как: осадка, просадка, основание, предельное состояние, способ послойного суммирования, эквивалентный слой, полупространство, САПР-платформа, CAD система, и многим другим.

Расчет осадки фундамента методом послойного суммирования

Разрушение стен дома от неравномерной осадки фундамента

Любое строение со временем подвержено проседанию. Фундамент здания должен осесть в расчётных пределах. Если основание дома опустилось равномерно по всей площади опирания, то расчёт осадки фундамента произведён правильно. В противном случае неравномерное проседание фундамента или свайного поля может привести к деформации несущих конструкций сооружения, что приведёт к повреждению строения. Особенно велик риск неравномерного проседания оснований большой площади опирания, поэтому необходимо точно рассчитать допустимую осадку основания здания.

Осадка фундамента

Неравномерное проседание опорных конструкций зданий и сооружений является следствием допущенных дефектов в строении фундаментов различных видов. Осадка фундамента происходит в течение некоторого времени после окончания строительства объекта. Важно, чтобы осадка основания здания была равномерной и в пределах допустимой нормы.

Существует многочисленные причины, вызывающие неравномерное опускание фундамента вследствие сжатия грунтового основания под подошвой здания. Таковыми являются:

На строительстве любого крупного объекта необходимо правильно рассчитать осадку фундамента.

В данной статье основное внимание уделено тому, как правильно сделать расчёт осадки свайного фундамента и ленточного основания здания.

Осадка фундамента

На протяжении глубины грунтового основания почва может быть неоднородна. Слои грунта могут оказаться с различными геологическими характеристиками. Для определения полной и конечной осадки строения применяют метод послойного суммирования.

Суть данного метода заключается в том, что определяют величину деформации слоёв почвы, находящихся в активной зоне воздействия нагрузки от здания. Важно, чтобы полученные данные проседания здания не превышали критических нормативных показателей.

Предельно допустимые нормы осадки фундаментов

Первоначальная просадка нового построенного сооружения (1-я категория технического состояния) на однородном грунтовом основании допустима в пределах 10 – 12 см.

При неоднородном составе грунте допустимое проседание зданий 1 категории без последствий составляет 5 см. Для домов 2 и 3 категории (строения с большим сроком эксплуатации) допустимо проседание не более 2 – 3 см.

Разрушение фундамента вследствие чрезмерной осадки дома

Любое дополнительное опускание здание чревато появлением трещин в основании и в стенах строения. Достаточно опуститься сооружению ещё на 2 см и это сразу отразится на состоянии несущих конструкций.

Расчёт осадки ленточного фундамента

Кроме метода послойного суммирования существуют различные методики определения величины проседания здания. При условиях отдельно стоящего строения с учётом сопротивления грунтового основания и других сил, только использование метода послойного суммирования будет наиболее верным расчётом.

Способ основан на создании эпюр напряжений в многослойной почве по каждой вертикальной оси.

Схемы расчётов по методу сложения усадки слоёв почвы

Определение осадки ленточного фундамента производится с целью, чтобы:

Данная методика расчета определяет показатели основания по каждому сочетанию вертикальных осей, без учёта угловых переменных, используя периферийные значения и центральный показатель. Сделать это возможно при залегании по периметру основания строения равномерных структурных слоёв почвы.

Схема построения графика напряжений по группам вертикальных осей

Обозначения по СНиП 2.02.01-83:

Ширина ленточного монолитного фундамента – 1200 мм (b), глубина заложения составит 1800 мм (d).

Видео «Расчёт сопротивления грунта»:

Пример определения величины осадки ленточного фундамента

Общая нагрузка от веса здания на почву составит 285000 кг•м−1•с−2. По каждому слою отмечают такие значения:

  1. Верхний слой — сухая почва (песок мелкой фракции, с показателями пористости e1 = 0,65; плотностью y1 = 18,70 кН/м³, индексом сжатия Е1 = 14400000 кг•м−1с−2).
  2. Средний слой – мокрый крупный песок с соответствующими показателями: e2= 0,60, γ2 = 19,20 кН/м³; Е2 = 18600000 кг•м−1с−2.
  3. Нижний слой грунта – суглинок с соответствующими значениями: e3 = 0,180; y3 = 18,50 кН/м³; Е3 = 15300000 кг•м−1с−2.
Слои залегания грунта с различными показателями усадки

Результаты исследований грунта взяты в местном геолого-геодезическом управлении. Грунтовые воды на территории застройки находятся на расстоянии от поверхности земли 3800 мм. глубина залегания грунтовых вод такой величины не имеет значения даже для заглубленного фундамента здания. В этом случае воздействие грунтовых вод на осадку здания считают мизерным, то есть практически никаким.

Метод послойного суммирования базируется на исследовании всех эпюр напряжений в грунтовом массиве вдоль вертикальных осей.

Для нанесения графика эпюр и расчета критических нагрузок на грунт производят действия согласно СНиП 2.02.01-83.

В результате получают следующие показатели по каждому слою почвы: S1 = 11,5 мм; S2 = 13,7мм;  S3 = 1,6 мм.

Суммарное проседание основания здания составит:

S = S1 + S2 + S3 = 11,5 + 13,7 + 1,6 = 26,8 мм.

Сравнивая полученные результаты с определёнными нормативами СНиП, делают вывод, что величина осадки не превышает предельных норм.

Расчёт осадки свайного основания

Определяют осадки свайного фундамента методом послойного суммирования.

Вид свайного основания здания

Полный расчёт осадки свайного основания выполняется проектной организацией на протяжении от нескольких дней до 2-х недель. Проектировщики пользуются специальными компьютерными программами. Человеку, не имеющему специального образования, сделать это самостоятельно практически невозможно.

Произвести расчёт осадки свайного основания небольшого частного дома можно упрощённым способом, что под силу каждому застройщику.

Используя схемы расположения различных видов свай и расчётных формул, указанных в СП 24.13330.2011, можно определить как величину осадки одиночной сваи, так и степень проседания всего свайного поля.

Применяют различные методики определения величин осадки разных типов фундаментов, в основном, для крупных объектов промышленного и гражданского назначения.

определение, характеристика грунта, расчет осадки, методы и способы устранения проблемы

Каждое строение нуждается в фундаменте и подвергается со временем проседанию в зависимости от грунта. Необходимо правильно рассчитывать осадку в соответствии с грунтом. Если не так произвести расчет, то это грозит неравномерной просадкой. Вследствие этого появляется угроза разрушения здания, появления трещин и тому подобного. Внимательно прочитайте обо всех тонкостях и изучите основные методы организации осадки.

Описание

Осадка фундамента - это очень важная характеристика, она меняется с течением времени и в зависимости от грунта. Есть причины, по которым обычно случается неравномерное проседание:

Цели определения осадки:

Характеристика грунта

Есть два вида грунта:

  1. Естественный - залегает под фундаментом и обеспечивает устойчивость основания равномерно.
  2. Искусственный - упрочняют специально: трамбуют, высушивают и тому подобное.

Две группы грунтов:

Бывают виды:

  1. Скальный - сплошной, прочный, водоустойчивый, многолетний.
  2. Крупнообломочный - гравий, галька, валуны.
  3. Песчаный - сыпучие и сухие породы.
  4. Глинистые - очень пластичный и создает гладкую поверхность.
  5. Суглинок - глинистый, но хрупкий материал.
  6. Супесь - хрупкий и не эластичный, но содержит небольшое количество глины.

Виды фундамента

Выбор фундамента - основная часть постройки здания. От прочности, расчета осадки и целостности зависит надежность и крепость здания.

Чтобы правильно выбрать основание дома, нужно учитывать несколько важнейших качеств: вид и тип грунта, расстояние до грунтовых вод, грубина зависит от высоты здания.

Виды фундаментов:

Расчет осадки

Расчет осадки - это очень важная мера при строительстве здания. Ведь фундамент - основа дома, поэтому от его целостности зависит надежность и безопасность эксплуатации.

Просадка нового здания на однородном грунте может быть 10-12 сантиметров.

Есть несколько основных принятых норм: если грунт неоднородный, то осадка без последствий может составлять 5 сантиметров, для многоэтажных домов - 2-3 см.

Любое проседание сверх этой нормы может быть чревато появлением трещин, разрушением несущих конструкций. Это влияет на безопасность нахождения людей в здании, эксплуатации помещений. Если дом многоэтажный и жилой, то есть риск потерять здоровье или жизнь большого количества людей.

Произвести расчеты самостоятельно практически нереально, но можно это делать специальным упрощенным способом. Вы можете посмотреть пример расчета осадки на видео ниже.

Свайный фундамент

При неустойчивом грунте, если нужен дешевый надежный и простой фундамент, выбирают свайный. Он обходится дешевле остальных и способен сохранить целостность здания, расположенного на неустойчивом грунте.

Что он собой представляет? Вертикальные железобетонные опоры, которые погружают в грунт. Обычно их связывают монолитной плитой. Есть два вида свай: висячие и подпорные. Выбор вида зависит от возможностей установки и твердости грунта, подпорные считаются наиболее надежными. Устанавливаются очень просто. Быстрый монтаж, экономичный вариант и минимум земляных работ - выкопать или пробурить места.

Осадка свайного фундамента определяется путем расчета глубины свай в зависимости от большого количества факторов. Есть два самых основных параметра:

Для расчета осадки свайного фундамента лучше всего подходит метод послойного суммирования.

Создание документации и произведение расчетов производится с помощью специальных компьютерных программ.

Методы осадки

Инженеры, которые занимаются подсчетом и проектированием фундамента, внимательно изучают местность, здания и, в зависимости от ключевых факторов, производят расчет времени и масштабов осадки двумя основными методами:

Разберем подробнее способ послойного суммирования, так как он является основным методом расчета осадки на большей части территории России.

Послойное суммирование

Метод послойного суммирования осадок фундамента описан и рекомендован Сводом норм и правил по строительству. В основном подходит для свайного фундамента. Также этот способ будет лучшим решением, если здание стоит отдельно, и есть возможность учитывать сопротивление грунта.

В чем заключается основной принцип? Основание свай условно принимают за монолитную конструкцию, размеры считаются по расположению крайних точек.

Приблизительная схема расчета:

Если в результате сопоставления давления и возможных нагрузок получается равенство с нормами, указанными в СНиПе, то составляются специальные эпюры нагрузок на сваи, и из всех этих данных выводится величина осадки основания - самый главный искомый параметр.

Способы устранения проблемы

Если полученные числа величины осадки основания превышают предельные размеры, то необходимо внести коррективы в проектирование фундамента и увеличивается длина свай для повышения прочности и увеличения возможных нагрузок. Тогда все параметры сойдутся и будут соответствовать последней редакции СНиП.

Точное определение осадки фундамента происходит опытным путем. На самом деле такой фактический расчет производится путем лабораторных испытаний, на их основе составляется статистика. Каким образом все это осуществляется? На опоры производится искусственным путем давление - с помощью домкрата. Таким способом можно определить критические нагрузки очень точно и рассчитать максимально возможную осадку основания фундамента.

Чтобы избежать осадки, строители укрепляют фундамент. Такие защитные меры позволяют исправить фундамент, построенный по неправильным расчетам. Это возможно сделать с помощью увеличения сопротивления грунта бетонными трубами, залитыми специальным силикатным раствором, стальными трубами в почве.

Вывод

Все варианты расчетов хороши в своих отдельных случаях. На данный момент все эти процессы проектирования упрощены за счет появления компьютерных программ, профессионального программного обеспечения. Но, как всегда, самыми достоверными являются знания, полученные опытным путем, и эти параметры принимаются за эталон и критические сведения.

При строительстве здания обязательно обратите особое внимание на фундамент и такой его важный параметр, как осадка, так как она влияет на прочность и надежность конструкции.

РД 34.21.322-94 Методические указания по организации и проведению наблюдений за осадкой фундаментов и деформациями зданий и сооружений строящихся и эксплуатируемых тепловых электростанций / 34 21 322 94

На главную | База 1 | База 2 | База 3
Поиск по реквизитамПоиск по номеру документаПоиск по названию документаПоиск по тексту документа
Искать все виды документовДокументы неопределённого видаISOАвиационные правилаАльбомАпелляционное определениеАТКАТК-РЭАТПЭАТРВИВМРВМУВНВНиРВНКРВНМДВНПВНПБВНТМ/МЧМ СССРВНТПВНТП/МПСВНЭВОМВПНРМВППБВРДВРДСВременное положениеВременное руководствоВременные методические рекомендацииВременные нормативыВременные рекомендацииВременные указанияВременный порядокВрТЕРВрТЕРрВрТЭСНВрТЭСНрВСНВСН АСВСН ВКВСН-АПКВСПВСТПВТУВТУ МММПВТУ НКММПВУП СНЭВУППВУТПВыпускГКИНПГКИНП (ОНТА)ГНГОСТГОСТ CEN/TRГОСТ CISPRГОСТ ENГОСТ EN ISOГОСТ EN/TSГОСТ IECГОСТ IEC/PASГОСТ IEC/TRГОСТ IEC/TSГОСТ ISOГОСТ ISO GuideГОСТ ISO/DISГОСТ ISO/HL7ГОСТ ISO/IECГОСТ ISO/IEC GuideГОСТ ISO/TRГОСТ ISO/TSГОСТ OIML RГОСТ ЕНГОСТ ИСОГОСТ ИСО/МЭКГОСТ ИСО/ТОГОСТ ИСО/ТСГОСТ МЭКГОСТ РГОСТ Р ЕНГОСТ Р ЕН ИСОГОСТ Р ИСОГОСТ Р ИСО/HL7ГОСТ Р ИСО/АСТМГОСТ Р ИСО/МЭКГОСТ Р ИСО/МЭК МФСГОСТ Р ИСО/МЭК ТОГОСТ Р ИСО/ТОГОСТ Р ИСО/ТСГОСТ Р ИСО/ТУГОСТ Р МЭКГОСТ Р МЭК/ТОГОСТ Р МЭК/ТСГОСТ ЭД1ГСНГСНрГСССДГЭСНГЭСНмГЭСНмрГЭСНмтГЭСНпГЭСНПиТЕРГЭСНПиТЕРрГЭСНрГЭСНсДИДиОРДирективное письмоДоговорДополнение к ВСНДополнение к РНиПДСЕКЕНВиРЕНВиР-ПЕНиРЕСДЗемЕТКСЖНМЗаключениеЗаконЗаконопроектЗональный типовой проектИИБТВИДИКИМИНИнструктивное письмоИнструкцияИнструкция НСАМИнформационно-методическое письмоИнформационно-технический сборникИнформационное письмоИнформацияИОТИРИСОИСО/TRИТНИТОсИТПИТСИЭСНИЭСНиЕР Республика КарелияККарта трудового процессаКарта-нарядКаталогКаталог-справочникККТКОКодексКОТКПОКСИКТКТПММ-МВИМВИМВНМВРМГСНМДМДКМДСМеждународные стандартыМетодикаМетодика НСАММетодические рекомендацииМетодические рекомендации к СПМетодические указанияМетодический документМетодическое пособиеМетодическое руководствоМИМИ БГЕИМИ УЯВИМИГКМММНМОДНМонтажные чертежиМос МУМосМРМосСанПинМППБМРМРДСМРОМРРМРТУМСанПиНМСНМСПМТМУМУ ОТ РММУКМЭКННАС ГАНБ ЖТНВННГЭАНДНДПНиТУНКНормыНормы времениНПНПБНПРМНРНРБНСПНТПНТП АПКНТП ЭППНТПДНТПСНТСНЦКРНЦСОДМОДНОЕРЖОЕРЖкрОЕРЖмОЕРЖмрОЕРЖпОЕРЖрОКОМТРМОНОНДОНКОНТПОПВОПКП АЭСОПНРМСОРДОСГиСППиНОСНОСН-АПКОСПОССПЖОССЦЖОСТОСТ 1ОСТ 2ОСТ 34ОСТ 4ОСТ 5ОСТ ВКСОСТ КЗ СНКОСТ НКЗагОСТ НКЛесОСТ НКМОСТ НКММПОСТ НКППОСТ НКПП и НКВТОСТ НКСМОСТ НКТПОСТ5ОСТНОСЭМЖОТРОТТПП ССФЖТПБПБПРВПБЭ НППБЯПВ НППВКМПВСРПГВУПереченьПиН АЭПисьмоПМГПНАЭПНД ФПНД Ф СБПНД Ф ТПНСТПОПоложениеПорядокПособиеПособие в развитие СНиППособие к ВНТППособие к ВСНПособие к МГСНПособие к МРПособие к РДПособие к РТМПособие к СНПособие к СНиППособие к СППособие к СТОПособие по применению СППостановлениеПОТ РПОЭСНрППБППБ-АСППБ-СППБВППБОППРПРПР РСКПР СМНПравилаПрактическое пособие к СППРБ АСПрейскурантПриказПротоколПСРр Калининградской областиПТБПТЭПУГПУЭПЦСНПЭУРР ГазпромР НОПРИЗР НОСТРОЙР НОСТРОЙ/НОПР РСКР СМНР-НП СРО ССКРазъяснениеРаспоряжениеРАФРБРГРДРД БГЕИРД БТРД ГМРД НИИКраностроенияРД РОСЭКРД РСКРД РТМРД СМАРД СМНРД ЭОРД-АПКРДИРДМРДМУРДПРДСРДТПРегламентРекомендацииРекомендацияРешениеРешение коллегииРКРМРМГРМДРМКРНДРНиПРПРРТОП ТЭРС ГАРСНРСТ РСФСРРСТ РСФСР ЭД1РТРТМРТПРУРуководствоРУЭСТОП ГАРЭГА РФРЭСНрСАСанитарные нормыСанитарные правилаСанПиНСборникСборник НТД к СНиПСборники ПВРСборники РСН МОСборники РСН ПНРСборники РСН ССРСборники ценСБЦПСДАСДАЭСДОССерияСЗКСНСН-РФСНиПСНиРСНККСНОРСНПСОСоглашениеСПСП АССП АЭССправочникСправочное пособие к ВСНСправочное пособие к СНиПСправочное пособие к СПСправочное пособие к ТЕРСправочное пособие к ТЕРрСРПССНССЦСТ ССФЖТСТ СЭВСТ ЦКБАСТ-НП СРОСТАСТКСТМСТНСТН ЦЭСТОСТО 030 НОСТРОЙСТО АСЧМСТО БДПСТО ВНИИСТСТО ГазпромСТО Газпром РДСТО ГГИСТО ГУ ГГИСТО ДД ХМАОСТО ДОКТОР БЕТОНСТО МАДИСТО МВИСТО МИСТО НААГСТО НАКССТО НКССТО НОПСТО НОСТРОЙСТО НОСТРОЙ/НОПСТО РЖДСТО РосГеоСТО РОСТЕХЭКСПЕРТИЗАСТО САСТО СМКСТО ФЦССТО ЦКТИСТО-ГК "Трансстрой"СТО-НСОПБСТПСТП ВНИИГСТП НИИЭССтП РМПСУПСССУРСУСНСЦНПРТВТЕТелеграммаТелетайпограммаТематическая подборкаТЕРТЕР Алтайский крайТЕР Белгородская областьТЕР Калининградской областиТЕР Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕР Краснодарского краяТЕР Мурманская областьТЕР Новосибирской областиТЕР Орловской областиТЕР Республика ДагестанТЕР Республика КарелияТЕР Ростовской областиТЕР Самарской областиТЕР Смоленской обл.ТЕР Ямало-Ненецкий автономный округТЕР Ярославской областиТЕРмТЕРм Алтайский крайТЕРм Белгородская областьТЕРм Воронежской областиТЕРм Калининградской областиТЕРм Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕРм Мурманская областьТЕРм Республика ДагестанТЕРм Республика КарелияТЕРм Ямало-Ненецкий автономный округТЕРмрТЕРмр Алтайский крайТЕРмр Белгородская областьТЕРмр Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕРмр Краснодарского краяТЕРмр Республика ДагестанТЕРмр Республика КарелияТЕРмр Ямало-Ненецкий автономный округТЕРпТЕРп Алтайский крайТЕРп Белгородская областьТЕРп Калининградской областиТЕРп Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕРп Краснодарского краяТЕРп Республика КарелияТЕРп Ямало-Ненецкий автономный округТЕРп Ярославской областиТЕРрТЕРр Алтайский крайТЕРр Белгородская областьТЕРр Калининградской областиТЕРр Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕРр Краснодарского краяТЕРр Новосибирской областиТЕРр Омской областиТЕРр Орловской областиТЕРр Республика ДагестанТЕРр Республика КарелияТЕРр Ростовской областиТЕРр Рязанской областиТЕРр Самарской областиТЕРр Смоленской областиТЕРр Удмуртской РеспубликиТЕРр Ульяновской областиТЕРр Ямало-Ненецкий автономный округТЕРррТЕРрр Ямало-Ненецкий автономный округТЕРс Ямало-Ненецкий автономный округТЕРтр Ямало-Ненецкий автономный округТехнический каталогТехнический регламентТехнический регламент Таможенного союзаТехнический циркулярТехнологическая инструкцияТехнологическая картаТехнологические картыТехнологический регламентТИТИ РТИ РОТиповая инструкцияТиповая технологическая инструкцияТиповое положениеТиповой проектТиповые конструкцииТиповые материалы для проектированияТиповые проектные решенияТКТКБЯТМД Санкт-ПетербургТНПБТОИТОИ-РДТПТПРТРТР АВОКТР ЕАЭСТР ТСТРДТСНТСН МУТСН ПМСТСН РКТСН ЭКТСН ЭОТСНэ и ТЕРэТССЦТССЦ Алтайский крайТССЦ Белгородская областьТССЦ Воронежской областиТССЦ Карачаево-Черкесская РеспубликаТССЦ Ямало-Ненецкий автономный округТССЦпгТССЦпг Белгородская областьТСЦТСЦ Белгородская областьТСЦ Краснодарского краяТСЦ Орловской областиТСЦ Республика ДагестанТСЦ Республика КарелияТСЦ Ростовской областиТСЦ Ульяновской областиТСЦмТСЦО Ямало-Ненецкий автономный округТСЦп Калининградской областиТСЦПГ Ямало-Ненецкий автономный округТСЦэ Калининградской областиТСЭМТСЭМ Алтайский крайТСЭМ Белгородская областьТСЭМ Карачаево-Черкесская РеспубликаТСЭМ Ямало-Ненецкий автономный округТТТТКТТПТУТУ-газТУКТЭСНиЕР Воронежской областиТЭСНиЕРм Воронежской областиТЭСНиЕРрТЭСНиТЕРэУУ-СТУказУказаниеУказанияУКНУНУОУРврУРкрУРррУРСНУСНУТП БГЕИФАПФедеральный законФедеральный стандарт оценкиФЕРФЕРмФЕРмрФЕРпФЕРрФормаФорма ИГАСНФРФСНФССЦФССЦпгФСЭМФТС ЖТЦВЦенникЦИРВЦиркулярЦПИШифрЭксплуатационный циркулярЭРД
Показать все найденныеПоказать действующиеПоказать частично действующиеПоказать не действующиеПоказать проектыПоказать документы с неизвестным статусом
Упорядочить по номеру документаУпорядочить по дате введения

Руководство по наблюдениям за деформациями оснований и фундаментов зданий и сооружений /

Искать все виды документовДокументы неопределённого видаISOАвиационные правилаАльбомАпелляционное определениеАТКАТК-РЭАТПЭАТРВИВМРВМУВНВНиРВНКРВНМДВНПВНПБВНТМ/МЧМ СССРВНТПВНТП/МПСВНЭВОМВПНРМВППБВРДВРДСВременное положениеВременное руководствоВременные методические рекомендацииВременные нормативыВременные рекомендацииВременные указанияВременный порядокВрТЕРВрТЕРрВрТЭСНВрТЭСНрВСНВСН АСВСН ВКВСН-АПКВСПВСТПВТУВТУ МММПВТУ НКММПВУП СНЭВУППВУТПВыпускГКИНПГКИНП (ОНТА)ГНГОСТГОСТ CEN/TRГОСТ CISPRГОСТ ENГОСТ EN ISOГОСТ EN/TSГОСТ IECГОСТ IEC/PASГОСТ IEC/TRГОСТ IEC/TSГОСТ ISOГОСТ ISO GuideГОСТ ISO/DISГОСТ ISO/HL7ГОСТ ISO/IECГОСТ ISO/IEC GuideГОСТ ISO/TRГОСТ ISO/TSГОСТ OIML RГОСТ ЕНГОСТ ИСОГОСТ ИСО/МЭКГОСТ ИСО/ТОГОСТ ИСО/ТСГОСТ МЭКГОСТ РГОСТ Р ЕНГОСТ Р ЕН ИСОГОСТ Р ИСОГОСТ Р ИСО/HL7ГОСТ Р ИСО/АСТМГОСТ Р ИСО/МЭКГОСТ Р ИСО/МЭК МФСГОСТ Р ИСО/МЭК ТОГОСТ Р ИСО/ТОГОСТ Р ИСО/ТСГОСТ Р ИСО/ТУГОСТ Р МЭКГОСТ Р МЭК/ТОГОСТ Р МЭК/ТСГОСТ ЭД1ГСНГСНрГСССДГЭСНГЭСНмГЭСНмрГЭСНмтГЭСНпГЭСНПиТЕРГЭСНПиТЕРрГЭСНрГЭСНсДИДиОРДирективное письмоДоговорДополнение к ВСНДополнение к РНиПДСЕКЕНВиРЕНВиР-ПЕНиРЕСДЗемЕТКСЖНМЗаключениеЗаконЗаконопроектЗональный типовой проектИИБТВИДИКИМИНИнструктивное письмоИнструкцияИнструкция НСАМИнформационно-методическое письмоИнформационно-технический сборникИнформационное письмоИнформация

Расчет осадки фундамента методом послойного суммирования

Осадка фундамента

Вы здесь: Реконструкция деревянного дома =>Основания и фундаменты =>Пример расчета основания =>Осадка фундамента

Пример расчета

Ниже, в качестве примера, приведен расчет осадки основания фундамента реконструируемого деревянного дома. (см. описание фундамента и грунтовые условия на площадке строительства см. столбчатый фундамент на песчаной подушке).

Решение

Осадку основания фундамента s, см, с использованием расчетной схемы в виде линейно деформируемого полупространства (см. п. 5.6.31) определяют методом послойного суммирования по формуле (5.16 )

s = β∑ni=1 (σzp,I — σγ,i)hi / Ei + β∑ni=1 σzγ,Ihi / Eв,i       (5.16)

  1. Определяем среднее давления под подошвой при основном сочетании нагрузок для расчета основания фундамента реконструируемого деревянного здания по деформациям р = 88,26 кН
  2. Принимаем при ширине фундамента при b = 0,2 м высоту элементарного слоя грунта hi = hi,min / 2 = 0,04 м., учитывая, что согласно величина h, входящая в форумулу (5.16) должна быть не более 0,4 ширины фундамент: hi,min ≤ 0,4b = 0,4 × 0,2 = 0,08 м.
  3. Определяем средневзвешенный удельный вес грунта γ’ слоев I и II, лежащих выше подошвы фудамента

    γ’ =(γ’1h2 +γ’2h3)/(h2+h3) = (12,0×0,2 + 18,4×0,4) / (0,2×0,4) = 1,63 кН / м3

    • где γ’1 и h2 — соотвственно удельный вес и толщина слоя I; γ’1 и h2 — соотвственно удельный вес и толщина слоя II;
  4. По формуле (5.18) находим природное напряжение на уровне подошвы фундамента:

    σzg,0 = γ’d = 18,4 кН/м3 × 0,6 м = 11,6 кПа.

  5. Интерполируя, определяем коэффициенты αi для прямоугольных фундаментов с соотношением сторон η = l/b = 0,4/0.2 = 2, α- коэффициент, принимаемый по таблице 5.8 СП 22.13330.2011, в зависимости от относительной глубины ξ, равной 2z/b;

По формуле (5.8) определяем величены напряжений σzg,i в элементарных слоях от собсвенного веса вышележажих слоев грунта и от внешней нагрузки σzp,i на глубине z. Нижняя границы сжимаемой толщи основания Hс определяется графическим способом как ордината точка пересечения кривой σzp с прямой 0,5σzg. Для упрощения расчета пренебрегаем снижением напряжений от собсвенного веса вынутого в котловане грунта. Результаты расчета приведены в нижеледующей таблице.

z, м ξ α(η=1,8) α(η=2,4) α(η=2,0) σzp,кПа σzp,ср,кПа σzg,кПа σzg,ср,кПа 0,5σzg,ср,кПа s, см
1 1 1 100,30 99,06 9,76 9,95 4,97 0,02
0,04 0,4 0,975 0,976 0,975 97,82 92,51 10,52 10,89 5,45 0,02
0,08 0,8 0,866 0,876 0,869 87,19 79,92 12,03 12,60 6,30 0,02
0,12 1,2 0,717 0,739 0,724 72,65 65,88 14,30 15,05 9,13 0,01
0,16 1,6 0,578 0,612 0,589 59,11 53,47 17,18 17,57 8,69 0,01
0,2 2 0,463 0,505 0,477 47,84 43,43 21,10 22,23 11,12 0,01
0,24 2,4 0,374 0,419 0,389 39,01 35,50 25,64 26,96 13,48 0,01
0,28 2,8 0,304 0,349 0,319 31,99 29,30 30,93 32,44 16,22 0,01
0,32 3,2 0,251 0,294 0,265 26,61 24,47 36,98 38,68 19,34 0,00
0,36 3,6 0,209 0,25 0,223 22,33 20,63 43,78 45,67 22,84 0,00
Средняя осадка фундамента, см 0,10

Нижняя граница сжимаемой толщи основания Hc = 0,35 м. Средняя осадка фундамента s = 0,10 см и относительная разность осадок Δs/Lu = 0,10/170 = 0,0006 не превышает предельных деформаций основания фундаментов здания с деревянными конструкциями на столбчатых фундаментах. Согласно п.6.8.10 при заложении фундаментов выше расчетной глубины промерзания пучинистых грунтов (малозаглубленные фундаменты) необходимо производить расчет деформаций морозного пучения грунтов основания с учетом касательных и нормальных сил морозного пучения.

Порядок расчета осадки фундаментов

Разрушение стен дома от неравномерной осадки фундамента

Любое строение со временем подвержено проседанию. Фундамент здания должен осесть в расчётных пределах. Если основание дома опустилось равномерно по всей площади опирания, то расчёт осадки фундамента произведён правильно.

В противном случае неравномерное проседание фундамента или свайного поля может привести к деформации несущих конструкций сооружения, что приведёт к повреждению строения.

Особенно велик риск неравномерного проседания оснований большой площади опирания, поэтому необходимо точно рассчитать допустимую осадку основания здания.

Применение метода

Методом послойного суммирования рекомендуется пользоваться, если нужно определить не только основные факторы осадок, но и вторичные или дополнительные, возникающие только в конкретных ситуациях.

Расчет позволяет:

  1. Определить осадку отдельно стоячего фундамента или комплекта оснований, расположенных недалеко друг от друга или с ними состыкованных.
  2. Используется при расчетах оснований, сделанных из неоднородных материалов. Такие параметры отображаются в изменениях модуля деформации с возрастанием глубины залегания.
  3. Как правило, метод дает возможность рассчитать осадку сразу по нескольким вертикалям, причем тут можно опускать параметры угловых переменных, а использовать центральные или периферийные параметры. Но это возможно сделать только при условии, если фундамент имеет слои по всему своему периметру, их толщина и структура одинаковые.

Такие осадки часто возникают от соседних фундаментов, ведь с ростом нагрузки на площадку неизбежно возникают просадки почвы, особенно при использовании мощных тяжелых конструкций. Но тут часто проектировщики сталкиваются с проблемой именно создания этюдов осадок, ведь нужно четко определить по оси вертикали именно те силы, которые возникли от воздействия соседних оснований.

Расчет осадки ленточного фундамента

Расчетная схема методом послойного суммирования осадки ленточного фундамента

Для примера можно взять ленточный фундамент, который имеет ширину 120 см (b ) и глубину залегания 180 см (d). Он устроен на трех слоях грунта. Общее давление под подошвой на почву составляет 285 кПа.

Каждый слой грунта имеет следующие показатели:

  1. Маловлажный грунт средней плотности и пористости, основной компонент – мелкозернистый песок, пористость е1= 0,65, плотность γ1 = 18,7 кН/м³, степень деформации Е1 = 14,4 МПа.
  2. Второй слой более тонкий, состоит из крупнозернистого, насыщенного влагой песка. Его показатели, соответственно, составляют: е2 = 0,60, γ2 = 19,2 кН/м³ и Е2 = 18,6 МПа.
  3. Следующий слой – суглинок, параметры JL = 0,18, γ3 = 18,5 кН/м³ и Е3 = 15,3 МПа.

По данным геодезической службы и топографической разведки, грунтовые воды в расчетном регионе расположены на глубине 3,8 метра, поэтому их влияние на основание можно считать практически нулевым.

Итак, учитывая, что метод послойного суммирования – это создание нескольких графических этюдов вертикального напряжения в грунтах, тогда пора их создать для расчета допустимой нагрузки на почву.

На поверхности земли σzg = 0, а вот на глубине 1,8 метра (уровень подошвы), σzg 0 = γ1d = 18,7Κ·1,8 = 33,66 кПа.

Теперь нужно рассчитать ординаты эпюры вертикального напряжения на стыках нескольких грунтовых слоев:

Также стоит учесть, что второй слой грунта насыщен водой, поэтому тут не обойтись без расчета допустимого давления столба воды:

Ysb2 = (Ys2-Yw)/(1 + e2) = (26.6 -10.0)/(+0.60 1) = 10, 38kPa

Теперь внимание. В примере четко указано, что третий слой грунта принимает на себя не только давление двух верхних слоев, но и столба воды, поэтому этими параметрами пренебрегать нельзя

Таким образом, напряжение по подошве фундамента будет рассчитано по формуле:

Дополнительное давление под подошвой:

Далее все параметры этюдов напряжения нужно выбирать с расчетных таблиц СНиПа. В итоге получается, что осадка S1 первого слоя песка будет составлять:

Осадка более крупного песка:

Суглинка:

Полная осадка фундамента, посчитанная методом послойного суммирования, будет составлять:

По параметрам, указанным в СНиП 2.02.01—83* для сооружений, возведенных на ленточных фундаментах с учетом указанных типов грунтов, параметр усадки соответствует норме.

Нюансы расчёта свайного фундамента

Некоторые особенности влияния нагрузки существуют для свайного фундамента. Поэтому рассмотрим пример вычисления.

Основные показатели, которые фигурируют в расчётах:

  1. Радиус свай.
  2. Длина.
  3. Количество.
  4. Расстояние, на котором размещаются соседние элементы.

Данный пример предусматривает упрощённые вычисления.

Начнём с вопроса, каким должен быть радиус винтовых свай:

Расстояние между сваями также зависит от предполагаемой нагрузки. Если для постройки здания применяется газобетон или шлакоблоки, то шаг составляет 2 м, для более лёгких каркасных строений, не более 3 м.

Расчет осадки фундамента

Рассчитать осадку фундамента можно несколькими способами. Основным и самым проверенным способом определения конечной, полной осадки является метод суммирования осадок отдельных слоев. Для каждого из слоев необходимо определить свое значение степени деформации. Слои следует рассматривать в пределах определенной толщи грунта — в активной зоне, а деформации, которые происходят ниже этого уровня грунта, можно исключить. Метод суммирования осадок отдельных слоев можно использовать для определения любых осадок.

Также рассчитать осадку можно методом эквивалентного слоя, который позволяет определить осадку с учетом ограниченного бокового расширения. Эквивалентный слой — это такая толщина грунта, которая в условиях невозможности бокового расширения (при загруженности всей поверхности сплошной нагрузкой) дает осадку, которая равна по величине осадке фундамента, имеющего ограниченные размеры при нагрузке той же интенсивности. То есть, в этом случае пространственная задача расчета осадок может заменяться одномерной.

Расчёт осадки ленточного фундамента

Кроме метода послойного суммирования существуют различные методики определения величины проседания здания. При условиях отдельно стоящего строения с учётом сопротивления грунтового основания и других сил, только использование метода послойного суммирования будет наиболее верным расчётом.

Способ основан на создании эпюр напряжений в многослойной почве по каждой вертикальной оси.

Схемы расчётов по методу сложения усадки слоёв почвы

Определение осадки ленточного фундамента производится с целью, чтобы:

Данная методика расчета определяет показатели основания по каждому сочетанию вертикальных осей, без учёта угловых переменных, используя периферийные значения и центральный показатель. Сделать это возможно при залегании по периметру основания строения равномерных структурных слоёв почвы.

Схема построения графика напряжений по группам вертикальных осей

Обозначения по СНиП 2.02.01-83:

Ширина ленточного монолитного фундамента – 1200 мм (b), глубина заложения составит 1800 мм (d).

Видео «Расчёт сопротивления грунта»:

Пример определения величины осадки ленточного фундамента

Общая нагрузка от веса здания на почву составит 285000 кг•м−1•с−2. По каждому слою отмечают такие значения:

  1. Верхний слой — сухая почва (песок мелкой фракции, с показателями пористости e1 = 0,65; плотностью y1 = 18,70 кН/м³, индексом сжатия Е1 = 14400000 кг•м−1с−2).
  2. Средний слой – мокрый крупный песок с соответствующими показателями: e2= 0,60, γ2 = 19,20 кН/м³; Е2 = 18600000 кг•м−1с−2.
  3. Нижний слой грунта – суглинок с соответствующими значениями: e3 = 0,180; y3 = 18,50 кН/м³; Е3 = 15300000 кг•м−1с−2.

Слои залегания грунта с различными показателями усадки

Результаты исследований грунта взяты в местном геолого-геодезическом управлении. Грунтовые воды на территории застройки находятся на расстоянии от поверхности земли 3800 мм. глубина залегания грунтовых вод такой величины не имеет значения даже для заглубленного фундамента здания. В этом случае воздействие грунтовых вод на осадку здания считают мизерным, то есть практически никаким.

Для нанесения графика эпюр и расчета критических нагрузок на грунт производят действия согласно СНиП 2.02.01-83.

В результате получают следующие показатели по каждому слою почвы: S1 = 11,5 мм; S2 = 13,7мм;  S3 = 1,6 мм.

Суммарное проседание основания здания составит:

S = S1 + S2 + S3 = 11,5 + 13,7 + 1,6 = 26,8 мм.

Расчёт осадки свайного основания

Определяют осадки свайного фундамента методом послойного суммирования.

Вид свайного основания здания

Полный расчёт осадки свайного основания выполняется проектной организацией на протяжении от нескольких дней до 2-х недель. Проектировщики пользуются специальными компьютерными программами. Человеку, не имеющему специального образования, сделать это самостоятельно практически невозможно.

Произвести расчёт осадки свайного основания небольшого частного дома можно упрощённым способом, что под силу каждому застройщику.

Используя схемы расположения различных видов свай и расчётных формул, указанных в СП 24.13330.2011, можно определить как величину осадки одиночной сваи, так и степень проседания всего свайного поля.

Применяют различные методики определения величин осадки разных типов фундаментов, в основном, для крупных объектов промышленного и гражданского назначения.

Особенности расчёта нагрузки от типа основания

После того как определились с глубиной заложения фундамента необходимо рассчитать его ширину и другие параметры в зависимости от его вида. Перед тем, как рассчитать нагрузку на фундамент, определяемся с глубиной его заложения с учетом типа почвы. После этого стараемся определить остальные параметры. Для этого выполняем сбор нагрузок:

Определив все составляющие, необходимо высчитать количество материала и его вес. Полученные результаты умножают на показатель надежности статических нагрузок. Для каждого вида он различен:

Несколько советов по заложению фундамента

Многие, особенно начинающие строители, стремясь повысить качество и надёжность основания, допускают некоторые ошибки. Попробуем указать на основные нюансы:

Увеличивая высоту ленты основания можно добиться высокой степени жёсткости. Но данный показатель не всегда приводит к положительным результатам и уменьшает влияния на него нагрузок. Приходиться выполнять армирование фундаментов, которое повышает степень напряжения. Основанию необходимо придать гибкость, тем самым снизить коэффициент жёсткости.
Сложно выполнить расчёты деформаций от нагрузки, которые оказывают такие факторы, как морозное пучение или влияния грунтовых вод. Они могут со временем меняться. Поэтому лучше всего обращаться к специалистам для определения типа грунта и влияния климатических условий

Для предотвращения возникновения деформаций основания, следует обратить внимание на мероприятия по усилению, как самого фундамента, так и цоколя со стенами.
Для снижения воздействия на основание морозов в зимнее время и демисезонной влаги рекомендуется провести ряд мероприятий по утеплению и гидроизоляции. В том случае, когда они запланированы, то данный фактор надо учесть при расчёте нагрузки.

Если же к этой ответственной задаче приступили самостоятельно, то можно использовать специальные программы например Лира. Это компьютерная программа, которая позволяет выполнять строительные расчёты. Необходимо только правильно ввести все параметры, а техника посчитает и выдаст результат: расчёт фундамента при горизонтальной нагрузке, площадь подошвы и толщину подушки. К тому же, это отличная проверка самостоятельных расчётов. Не стоит забывать и об онлайн калькуляторах.

Предельно допустимые осадки фундаментов

На сегодняшний день отсутствуют убедительно обоснованная нормативная величина предельно допустимой дополнительной осадки зданий. Нормативные документы, как правило, не делают различия между первоначальной, полученной при строительстве, и дополнительной осадкой. Предельная средняя осадка кирпичного здания по документам составляет примерно 10-12 см.

Стоит отметить, что первоначальные осадки фундамента на однородном грунтовом основании равномерны по пятну застройки, поэтому даже при большой допустимой средней осадки (10-12 см), также удовлетворяются и требования в отношении неравномерности осадок. А, как известно, результатом неравномерности являются перекосы здания и возникновение трещин.

По стандартам, предельно допустимая осадка для зданий 1-ой категории технического состояния составляет 5 см, а для зданий 2-ой и 3-ей категории, уже имеющих деформации — 3 и 2 см.

Как показывают наблюдения, кирпичные здания 1-й и 2-й категории состояния при локальной дополнительной осадке 5 см могут получить серьезные повреждения. В стенах будут образовываться сквозные трещины, а при возникновении вертикальной трещины ее раскрытие сопоставимо с величиной осадки. Сдвиг плит сборных перекрытия при этом по площадкам опирания очень близок к предельному. В этом случае ремонт здания потребует выселения жильцов, выборочного усиления конструкции и восстановление внутреннего и наружного декора. При осадках 3 и 2 см потребуется ремонт меньшего объема. Так можно ли считать допустимой осадку фундамента 2-5 см? Конечно, если за критерий допустимости принимать отсутствие обрушения конструкций, и нельзя, если за критерий допустимости принимать отсутствие повреждений, которые требуют ремонта.

Исходные данные

Справка и принятые обозначения (нажать, чтобы открыть/закрыть)

В расчетах приняты следующие единицы измерений: тонны, метры.

Согласно СП 22.13330.2011 коэффициент к природному давлению для определения глубины сжимающей толщи принимается равным 0.5. Поправка коэффициента до значения 0.2 производится автоматически в том случае, когда нижняя граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации E 2

Если в пределах глубины сжимаемой толщи залегает слой грунта с модулем деформации Е > 10000 т/м2, то она принимается до кровли этого грунта

При указании того, что слой обводнен, следующий слой без воды принимается водоупором с получением соответствующего скачка на эпюре природного давления. При этом обозначение слоя в виде водоупора в сводной таблице без подробной разбивки не выводится.

Обозначения:

Ei — модуль деформации составляющего слой грунта, т/м2

kE,e,i — множитель к модулю деформации для перехода к модулю деформации по вторичной ветви (для сооружений нормального уровня ответственности допускается принимать равным 5.0)

γi — удельный вес грунта, т/м3

γs,i — удельный вес частиц грунта, т/м3

hi — толщига слоя грута, м

e — коэффициент пористости

Данные по первому слою приведены в качестве примера.

Расчетная нагрузка на основание Fz (т):

Коэффициент к природному давлению для определения глубины сжимающей толщи (от 0.2 до 1.0, по СП рекомендуется принимать 0.5):

Дополнительное давление к эпюре природного давления (т/м2):

Форма фундамента:

Глубина заложения фундамента (м):

Ширина или диаметр фундамента (м):

Длина фундамента (м, только для прямоугольного типа):

Число слоев грунта (n ≤ 10):

Причины появления осадки фундамента

Состав грунта – это одна из самых главных причин, из-за которой возникает осадка основания дома. Почва делится на виды и каждый обладает своей прочностью. Самыми прочными видами почвенного покроя являются скальный грунт и дисперсная почва. По-другому эти почвы называют несвязными, так как они не сохранят в себе влагу.

В основе первого вида почвы лежат монолиты, а второй вид состоит из минерального зерна различного размера. Но существуют связные виды почву, они поглощают и сохраняют в себе влагу, поэтому основной составляющей этих типов почвенного покроя является глина, из-за чего слой грунта приобретает свойство подвижности и деформации. В холодное время года, содержащаяся в таких типах почвы влага, замерзает и слой грунта расширяется. Первая причина – связный слой грунта почвы. Вторая причина – особенности конструкции основания дома. Третья причина – неправильно распределенное давление стен на фундамент. При строительстве дома следует учитывать все эти факторы, чтобы в будущем не столкнуться с данной проблемой.

Данные по составу грунтового массива основания

Слой 1

Ei (т/м2):

kE,e,i:

γi (т/м3):

hi (м):

γs,i (т/м3):

e:

Наличие воды:Без водыВодонасыщенныйВодоупор

Слой 2

Ei (т/м2):

kE,e,i:

γi (т/м3):

hi (м):

γs,i (т/м3):

e:

Наличие воды:Без водыВодонасыщенныйВодоупор

Слой 3

Ei (т/м2):

kE,e,i:

γi (т/м3):

hi (м):

γs,i (т/м3):

e:

Наличие воды:Без водыВодонасыщенныйВодоупор

Слой 4

Ei (т/м2):

kE,e,i:

γi (т/м3):

hi (м):

γs,i (т/м3):

e:

Наличие воды:Без водыВодонасыщенныйВодоупор

Слой 5

Ei (т/м2):

kE,e,i:

γi (т/м3):

hi (м):

γs,i (т/м3):

e:

Наличие воды:Без водыВодонасыщенныйВодоупор

Слой 6

Ei (т/м2):

kE,e,i:

γi (т/м3):

hi (м):

γs,i (т/м3):

e:

Наличие воды:Без водыВодонасыщенныйВодоупор

Слой 7

Ei (т/м2):

kE,e,i:

γi (т/м3):

hi (м):

γs,i (т/м3):

e:

Наличие воды:Без водыВодонасыщенныйВодоупор

Слой 8

Ei (т/м2):

kE,e,i:

γi (т/м3):

hi (м):

γs,i (т/м3):

e:

Наличие воды:Без водыВодонасыщенныйВодоупор

Слой 9

Ei (т/м2):

kE,e,i:

γi (т/м3):

hi (м):

γs,i (т/м3):

e:

Наличие воды:Без водыВодонасыщенныйВодоупор

Слой 10

Ei (т/м2):

kE,e,i:

γi (т/м3):

hi (м):

γs,i (т/м3):

e:

Наличие воды:Без водыВодонасыщенныйВодоупор

Особенности расчёта нагрузки на МЗГФ

Свои особенности в расчётах имеет основание мелкого заложения. Необходимо правильно определить, какие нагрузки выдерживает данное основание. Расчёт мелкозаглубленного ленточного фундамента основано на определённых правилах:

В следующей таблице дано значение коэффициента W. В числителе указано значение для мелкозаглублённого фундамента 30 см, в знаменателе – для оснований не заглублённых.

Что такое Foundation Settlement? Его виды и причины

Что такое расчет фундамента?

Неизбежно деформируются грунты под нагрузкой фундаментных конструкций. Полное вертикальное смещение, возникающее на уровне фундамента, называется осадкой. Причина осадки фундамента - уменьшение объемной воздушной пустоты в грунте.

Кроме того, величина осадки фундамента зависит от многих факторов, типа грунта и конструкции фундамента. Фундаменты на скале оседают в незначительной степени.Напротив, фундаменты на других типах почвы, таких как глина, могут оседать гораздо больше.

Примером этого является Дворец изящных искусств в Мехико, который был построен в начале 1930-х годов на глубине более 15 футов (4,5 м) в глинистую почву, на которой он основан.

Однако осадка фундамента здания обычно ограничивается величиной, измеряемой в миллиметрах или долях дюйма.

Конструкции будут повреждены из-за оседания фундамента, особенно когда оседание происходит быстро.

В этой статье будут обсуждаться различные типы осадки фундамента, а также их случаи и ожидаемое влияние на конструкцию.

Виды фундаментных поселений

Дифференциальная осадка фундамента

Рис.1: Дифференциальный расчет

Рис.2: Трещины из-за дифференциальной осадки

Равномерная осадка фундамента

Рис.3: Равномерная осадка фундамента, без развития трещин

Рис.4: Разница между равномерной и дифференциальной осадкой

Причины основания поселения

Прямые причины

Косвенные причины

Составляющие общей осадки фундаментов

Срочный расчет

Первичный поселок

Вторичный поселок

.

фундаментов: пошаговое руководство

Строительство фундамента - это решающая отправная точка при строительстве дома. Фундамент безопасно распределит вес вашего нового дома и предотвратит распространение грунта, избегая неравномерного оседания конструкции, что может привести к структурным проблемам в будущем.

Ошибки на этом этапе могут дорого обойтись, поэтому очень важно дважды проверить все измерения, отметить их на планах и убедиться, что все работают по одному и тому же набору планов.Будьте готовы проявить гибкость, если в процессе раскопок обнаружатся некоторые неожиданные грунтовые условия (на этом этапе важно выделить здоровый бюджет на случай непредвиденных обстоятельств).

Если вы не знаете, какую систему фундамента выбрать или с каким типом грунта вы имеете дело, обязательно ознакомьтесь с нашим руководством по системам фундамента и типам грунтов.

Тогда, если вы занимаетесь управлением проектом, берете на себя часть работы или хотите получить представление о том, что собирается делать ваш строитель, вот пошаговое руководство по закладке фундамента вашего здания.

Обычно вам понадобятся:

1. Начал Строительство Фундаменты по Разметке на нулевом уровне Пункт

разметить точки нулевого уровня (кредит изображения: домостроительная и регенерирующая)

Что это нулевая точка?

Базовая точка - это точка отсчета, от которой можно производить дальнейшие измерения. Точка может быть основана на уровне готового пола, существующем здании или ориентире.

Сначала вам понадобится точка отсчета уровня. Если вы строите пристройку, это обычно уровень чистового пола или гидроизоляционный слой (DPC) существующего здания.Для новостроек это будет отмечено на плане как фиксированная точка, такая как крышка люка или маркер на дороге или тротуаре.

Опорная точка важна: все ваши измерения высоты относятся к этой точке, поэтому любые ошибки могут вызвать проблемы в дальнейшем, особенно если на здание накладывается ограничение по высоте.

2. Расчет материала, который необходимо удалить

Рассчитайте, сколько материала необходимо удалить и очистить в качестве отправной точки для вашего фундамента и участка (Изображение предоставлено: Домостроение и ремонт)

Затем рассчитайте, сколько материала необходимо для После того, как все слои напольного покрытия (изоляция, бетон, стяжка и т. д.) разойдутся, необходимо убрать с площадки и вернуться на уровень готового пола.Время, затраченное на уровень участка на этом этапе, облегчит задачу позже, когда копатель не сможет добраться до каких-либо участков, которые не были выкопаны достаточно глубоко.

3. Используйте строковые линии, чтобы разметить фундамент вашего здания

Начните разметку стен, начиная с одной угловой точки (Изображение предоставлено: Homebuilding & Renovating)

Начните разметку стен. Установите деревянные преграды в конце каждой стены, в стороне от места, где должен быть экскаватор.На них нанесены струнные линии, которые представляют грани стен вашего здания. Если пространство ограничено, используйте вместо этого угловые штифты и установите препятствия после того, как бетон будет внутри.

4. Разметьте траншеи для фундамента вашего здания

Используйте маркерную краску, чтобы разметить ваши опоры (Изображение предоставлено: Homebuilding & Renovating)

Начинает выстраиваться своими фундаментами, обращаясь к точке начала отсчета. Когда дело доходит до пристроек, никогда не предполагайте, что существующее здание квадратное; выберите сторону, к которой вы хотите быть под прямым углом, и проведите линию, а затем выровняйте ее.

Самый простой способ сделать это - использовать теорему Пифагора (квадрат гипотенузы равен сумме квадратов двух других сторон). Если вы измеряете длину своей первой стены, а затем закрепляете рулетку на каждом конце, вычисляя длину гипотенузы, вы можете использовать обе ленты, чтобы получить третью точку точно под углом 90 ° к вашей первой линии.

В качестве альтернативы, большинство современных лазерных уровней имеют квадратную функцию, которая делает это за вас.

5. Отметьте все углы

После того, как вы установили две линии под углом 90 °, можно выполнить другие измерения. (Изображение предоставлено: Homebuilding & Renovating)

Как только вы установили две линии под 90 °, все остальные с этой точки можно производить измерения, отмечая все углы и соединения.Многие водители экскаваторов будут рады, если вы отметите линии «центра копания», но вы можете предпочесть отметить обе стороны траншей.

Проверьте ширину ваших стен и оставьте расстояние 150 мм с обеих сторон, затем используйте веревочную линию в качестве ориентира, чтобы обозначить траншеи маркерной краской.

6. Начинайте рыть траншеи под фундамент

Можно начинать рытье траншей (Изображение предоставлено: Homebuilding & Renovating)

Теперь вы готовы начать рытье. Установите уровень вашего сайта на необходимую глубину копания и почаще проверяйте его.В конечном итоге инспектор по контролю за зданием должен решить, как далеко вам нужно спуститься; они осмотрят на этом этапе и посоветуют.

7. Установите колышки глубины и залейте

Вставьте колышки глубины в траншеи, чтобы показать, где вам нужно заливать бетон до (Изображение предоставлено: Homebuilding & Renovating)

После посещения Building Control вы готовы залить опоры. Вы должны разместить в траншеях колышки глубины, чтобы показать, насколько глубоко засыпать, но вы можете обнаружить, что разметка сторон траншеи маркерной краской также работает хорошо, с последним повторным просмотром уровня площадки и бетонными граблями, чтобы они находились on - чем точнее вы будете со своими уровнями, тем проще (и дешевле) будет следующий этап.

Также убедитесь, что установлены воздуховоды для любых труб или кабелей, которые должны пересекать траншею под бетоном.

Начните заливку фундаментов с помощью насоса или рабочих с тачками. (Изображение предоставлено: Homebuilding & Renovating)

Если ваш участок труднодоступен, возможно, стоит подумать о бетононасосе. Это может оказаться более рентабельным, чем несколько тел с тачками.

Поддержание порядка на площадке при строительстве фундамента

Перед тем, как запустить экскаватор, вам нужно решить, что будет происходить с отвалом .Если он остается на месте, вам, возможно, придется нанять самосвал, чтобы его можно было хранить в подходящем месте, где он не будет мешать сборке.

В противном случае придется организовывать грузовики, чтобы довести дело до чаевых. Время оборота или расстояние до наконечника будет определять, сколько грузовиков необходимо для обеспечения непрерывности копания.

Вам также необходимо решить, , сможете ли вы загружать бетон непосредственно в траншеи или потребуется насос .Если вы все же решите выбрать насос - это всегда хорошая идея, если ожидается более трех загрузок - тогда его необходимо будет зарегистрировать и сообщить поставщикам бетона, чтобы можно было отрегулировать их смешивание и время цикла для облегчения непрерывной заливки.

Доставка грузовиков на площадку

Если бетон направляется с грузовика в траншею, вам необходимо убедиться в наличии твердой устойчивой почвы для парковки.

Большинство смесей можно «протягивать» вокруг траншей с помощью граблей, но если стороны траншей нестабильны, это может вызвать обрушение и нежелательное загрязнение бетона.(В этом случае может помочь закрытие траншей перед заливкой.)

Грузовые автомобили имеют удлиненные пандусы, но они обычно могут достигать не более 4 м. Если грузовики не могут разгружаться в различных удобных точках вокруг здания, лучше всего использовать насос.

Добавление подвала при строительстве фундамента

Если ваши грунтовые условия кажутся сложными, вы можете подумать о строительстве подвала. Если вы планируете потратить, скажем, 30 000 фунтов стерлингов на то, чтобы выбраться из-под земли, то, возможно, вы на полпути к стоимости подвала и можете обнаружить, что можете добавить к дому значительно большую ценность, чем дополнительные затраты на его строительство. подвал построить.

.

ФУНКЦИЙ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОМПОНЕНТОВ. | Демистификация строительных технологий

>

ФУНКЦИИ ЗДАНИЯ КОМПОНЕНТОВ.

Строить - значит использовать твердые материалы для создания пространства, которое будет выполнять определенную функцию. Здание как строение должно соответствовать следующим условиям:

· Удовлетворяет потребность, для которой он был построен (функция).

· Должен выдерживать приходящие на него нагрузки, т.е. (должен быть устойчивым).

· Должен продолжать выполнять свою функцию (долговечность).

· Должно быть достигнуто с минимальным использованием ресурсов. (экономия).

Здания построены для различных целей, а именно:

для жилья, чтобы иметь подходящее место для работы, для школ, промышленности, развлечений и всего, что вы можете придумать.

Здания возводятся путем координации усилий группы людей в соответствии с положениями руководящего закона, называемого строительными нормами.

Здание делится на две части: (1) подконструкция, (2) надстройка. Часть здания под землей - это основание, а часть над ним - надстройка. Компоненты здания можно обобщить следующим образом:

· Фонды

· Стены

· Этажей

· Двери и окна

· Лестница

· Крыша

· Услуги и др.

ФОНДОВ.

Это самая нижняя часть конструкции ниже уровня земли, которая находится в прямом контакте с землей и передает все статические, временные и другие нагрузки на почву под землей таким образом, чтобы они не создавали нагрузки на почву сверх ее безопасных допустимых значений. несущая способность. Таким образом, функция фундамента состоит в том, чтобы распределять нагрузку от здания на землю, чтобы любое возникающее движение не приводило к повреждению какой-либо части здания. Фундамент должен быть прочным, и это зависит от того, из каких материалов он построен.Он должен быть устойчивым, и это зависит от того, как фундамент передает нагрузку на почву, и от того, как почва реагирует на нее.

СТРУКТУРНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ.

Различные части здания подвергаются воздействию ряда сил. Эти силы, когда они действуют на любую часть здания, вызывают деформацию частей. Однако здания должны быть способны противостоять этим силам, и их способность делать это зависит от их силы. Силы, действующие на фундамент здания, представляют собой вес здания, действующего вниз.С другой стороны, почва, на которой стоит здание, оказывает некоторое сопротивление, и эта реакция направлена ​​вверх. Таким образом, фундамент находится между двумя силами, действующими в противоположных направлениях, и, следовательно, находится в состоянии сжатия. (сжатие - это состояние, при котором длина тела сокращается из-за того, что на него действуют две силы с обоих концов). Фундаменты следует строить из материала, который хорошо поддается сжатию и может противостоять воздействию двух сил на фундамент.

Итак, материалы, которые используются при строительстве фундамента, обычно прочнее, чем естественный грунт, который должен их поддерживать. Поэтому важно, чтобы силы, действующие через фундамент, распределялись по более широкой площади. Также предполагается, что эти силы, действующие на здание, распределяются фундаментом под углом 45 o от вертикали. Это достигается за счет того, что фундамент становится шире и толще.

Почва представляет собой смесь воздуха и воды и легко сжимается, когда на нее действует давление со стороны здания.Опять же, поскольку мы не можем изменить почву, но принимаем ее такой, какая она есть, единственными лекарствами являются:

· Распределите нагрузку от фундамента на большую площадь.

· Переместите груз на большую глубину, где почва более прочная.

РАСЧЕТЫ.

Давление, которое фундамент оказывает на почву, сжимает почву, заставляя фундамент двигаться вниз. Это называется поселением. Как ранее указывалось как одна из функций фундамента, он должен обеспечивать безопасную передачу нагрузки, не вызывая неравномерной осадки здания.

Осадка грунта вызвана действием веса здания вниз. Но на самом деле оседание происходит из-за того, что вода в почве вытесняется из нее, заставляя твердые частицы плотно сбиваться вместе. Все, что вызовет изменение объема воды в почве, может вызвать оседание и, как следствие, движение здания. И наоборот, если уровень грунтовых вод поднимается, как в случае дождя, в результате почва набухает, вызывая движение почвы вверх.Если это произойдет, фундамент поднимется, и вы можете представить, какой эффект это окажет на здание.

ПРИЧИНЫ РАСЧЕТА ФОНДА.

Причины осадки фундамента редко связаны с конструкцией (или недропроектированием) самой конструкции. Чаще всего повреждение вызывается изменениями в грунтах фундамента, которые окружают и поддерживают конструкцию. Ниже приведены некоторые из наиболее распространенных причин осадки фундамента.

Слабонесущие почвы

Некоторые почвы просто не способны выдерживать вес или давление, оказываемое фундаментом здания. В результате опоры вдавливаются или погружаются в мягкую почву, аналогично тому, как человек, стоящий в грязи, погружается в мягкую влажную глину. В таких случаях можно спроектировать опоры для распределения нагрузки по слабым грунтам, тем самым уменьшая потенциальную осадку фундамента.

Плохое уплотнение

Размещение насыпных грунтов - обычная практика в застройке как коммерческих, так и жилых комплексов.Как правило, вершины холмов вырубают, а долины засыпают, чтобы создать участки, пригодные для строительства. Правильно уложенный и уплотненный грунт-насыпь может обеспечить адекватную опору для фундамента. Когда грунты насыпи недостаточно уплотнены, они могут сжиматься под нагрузкой на фундамент, что приводит к оседанию конструкции.

Изменения содержания влаги

Экстремальные изменения влажности в грунтах основания могут привести к разрушению осадки . Избыточная влажность может пропитать грунты фундамента, что часто приводит к размягчению или ослаблению глин и илов.Снижение способности почвы выдерживать нагрузку приводит к оседанию фундамента. Повышенная влажность в грунтах фундамента часто является следствием плохого дренажа поверхности вокруг конструкции, утечек в водопроводах или водопроводах или повышенного уровня грунтовых вод.

Почвы с высоким содержанием глины также имеют тенденцию к усадке при потере влаги. По мере высыхания глинистых почв они сжимаются или сжимаются, что приводит к общему уменьшению объема почвы. Поэтому в конструкции, опирающейся на высохшую почву, часто наблюдается повреждение осадки .Высыхание грунтов основания обычно вызвано обширными засушливыми условиями, созреванием деревьев и растительности.

Созревающие деревья и растительность

Вызревание деревьев, кустов и другой растительности в непосредственной близости от дома или здания - частая причина заселения. По мере созревания деревьев и другой растительности их потребность в воде также растет. Корневая система постоянно расширяется и может поглощать влагу из почвы под фундаментом. Опять же, глинистые почвы сжимаются по мере потери влаги, что приводит к оседанию вышележащих структур.Многие проблемы поселения происходят через десятилетия после постройки сооружения. Этот период совпадает с созреванием и ростом деревьев и растительности.

Уплотнение почвы

Уплотнение происходит, когда вес сооружения или вновь размещенные грунты насыпи сжимают более низкие слабые глинистые грунты. Приложенная нагрузка вытесняет воду из глинистой почвы, позволяя отдельным частицам почвы располагаться более плотно. Консолидация приводит к движению вниз или оседанию вышележащих структур.

ДОЛГОВЕЧНОСТЬ.

Фундаменты подвергаются сжимающим силам, они строятся в почвах, которые часто бывают влажными и содержат вредные химические вещества и соли, которые могут повлиять на материал, используемый для его строительства. Насекомые, животные могут пробираться сквозь него, нанося ему ущерб, корни деревьев поблизости, как мы анализировали в поселении, будут оказывать влияние на фундамент. Воздействие этих сил можно свести к минимуму, если при строительстве фундамента используются прочные материалы.Материал, используемый для фундамента, обычно бетон. Стены также подвергаются особой обработке, например, заполнению пустотелых песчаных блоков слабым бетоном и штукатурке стен.

1.2. СТЕНЫ.

Они построены из различных материалов, от блоков, кирпича, бетона, камня. Внешние стены отделяют внешнее от внутреннего и ограничивают пространство внутри. Внутренние стены помогают разделить здание на помещения и называются перегородками.

ФУНКЦИИ СТЕНЫ.

1. Он должен выдерживать верхние этажи и крыши вместе с их сверхнагрузками; Об этой функции заботится прочность стеновых материалов. Блоки изготавливаются с определенной прочностью. Ниже этой прочности блоки могут не выдержать нагрузки.

2. Стены должны противостоять проникновению влаги. Вода может проникать в здание через стену несколькими путями:

· Водопроницаемость от движущей силы дождя

· Повышающаяся влажность i.е. вода поднимается из земли сквозь стены. Если вода попадет в здание, вероятно следующее:

¨ Будет благоприятствовать росту грибка

¨ Мебель в здании будет уничтожена

¨ Установится некомфортная температура, вредная для здоровья человека.

Стены могут противостоять проникновению влаги по:

¨ Использование толстого слоя материала, который позволяет воде проходить медленно, так что, когда наступают благоприятные условия для испарения, вода испаряется, не достигая внутренней поверхности стены.

¨ Введение стенок полости, то есть двух листов блока. Это поможет создать прерывистый переход воды к другому листу. Стены полостей обычно встречаются в домах, построенных после 1932 года. До этого основной формой строительства в Великобритании была сплошная каменная стена. Стены полостей состоят из двух каменных стен (кирпичных или блочных) с полостью (зазором) не менее 50 мм (2 дюйма) между ними. Первоначально основная причина полости заключалась в том, чтобы предотвратить проникновение дождя и влаги.

¨ Введение DPC и DPM в случае повышения влажности.

3. Стены должны обеспечивать соответствующую теплоизоляцию. Благодаря теплоизоляции:

§ Предотвращены чрезмерные потери тепла из здания

§ Также предотвращается большой приток тепла извне в жаркую погоду.

§ Предотвращение конденсации.

§ Расширение и сжатие конструкции уменьшено.

Таким образом, теплоизоляция обеспечивает поддержание разумной внутренней температуры.Материалы, используемые в качестве материала для стен, должны иметь характеристики, обеспечивающие их хорошее функционирование.

4. Стены должны обеспечивать достаточную звукоизоляцию. Вокруг нас находятся источники, из которых в здание проникает шум, из-за которого люди не чувствуют себя комфортно. Интенсивность шума уменьшается, если между источником и приемником находится значительное расстояние. Барьер между источником звука и слушателем еще больше снижает эффект. Внешняя стена действует как барьер в том смысле, что когда звуковые волны ударяются о поверхность стены, часть звука отражается, часть поглощается, а часть заставляет стену вибрировать, создавая звуковые волны на противоположной стороне.Чем больше масса стенового материала, тем больше он будет поглощать звук и обеспечивать лучшую звукоизоляцию. Любое отверстие в стене пропускает звук. Для эффективной звукоизоляции материал стен должен быть толстым и воздухонепроницаемым. Звукоизоляция стен улучшена за счет штукатурки, облицовки независимым стальным акустическим одеялом.

5. Стены должны обладать достаточной огнестойкостью. Огонь не только распространяется горючими материалами по дому, но и может негативно повлиять на стену, которая окружает внутреннее пространство (т.е. в смысле проведения тепла и воспламенения более близких материалов. Поэтому стены должны быть построены из материалов, которые уменьшили бы распространение огня как изнутри, так и снаружи дома. Это означает, что материалы стен должны сохранять достаточную прочность, чтобы стоять достаточно долго, чтобы люди внутри могли покинуть здание. Когда стены должны быть построены из разных материалов, необходимо учитывать, как материалы реагируют на огонь, чтобы знать, как их комбинировать, чтобы обеспечить необходимую огнестойкость.При выборе материалов для стен важно не только использовать негорючие материалы, но и учитывать, не потеряет ли материал очень быстро свою прочность.

Нравится:

Нравится Загрузка ...

Связанные

.

% PDF-1.4 % 20283 0 объект > endobj xref 20283 41 0000000016 00000 н. 0000001179 00000 п. 0000001546 00000 н. 0000008551 00000 п. 0000009002 00000 н. 0000009512 00000 н. 0000010182 00000 п. 0000010416 00000 п. 0000010898 00000 п. 0000011133 00000 п. 0000011373 00000 п. 0000011418 00000 п. 0000011450 00000 п. 0000011474 00000 п. 0000012151 00000 п. 0000012508 00000 п. 0000012670 00000 п. 0000012694 00000 п. 0000013306 00000 п. 0000013330 00000 п. 0000013917 00000 п. 0000013941 00000 п. 0000014531 00000 п. 0000014555 00000 п. 0000015174 00000 п. 0000015198 00000 п. 0000015803 00000 п. 0000015827 00000 н. 0000016467 00000 п. 0000016491 00000 п. 0000017107 00000 п. 0000035214 00000 п. 0000060869 00000 п. 0000095174 00000 п. 0000102799 00000 н. 0000102880 00000 н. 0000103089 00000 н. 0000105769 00000 н. 0000105980 00000 п. 0000001768 00000 н. 0000008526 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 20284 0 объект > >> / LastModified (D: 20030321074949) / MarkInfo> >> endobj 20285 0 объект > endobj 20322 0 объект > поток HtS} 8 wa1J-: q0> P \ e> tVfQ.vmuml5 "Yiqi | EAc №

.

Фундамент в стадии строительства - Викиверситет

Глубокий фундамент небоскреба.

Фундамент - это нижняя часть конструкции здания, которая передает свои гравитационные нагрузки на землю. Фундаменты обычно делятся на две категории: фундаментов мелкого заложения и глубоких фундаментов . [1] Высокое здание должно иметь прочный фундамент, чтобы простоять долгое время.

Чтобы сделать фундамент, мы обычно выкапываем траншею в земле, копая все глубже и глубже, пока не дойдем до недр, которые тверже, чем верхний слой почвы, используемый для выращивания растений и сельскохозяйственных культур.Когда траншея станет достаточно глубокой, мы заполняем ее любым прочным твердым материалом, который только можем найти. Иногда мы заливаем в траншею бетон, который укрепляем еще больше, сначала закладывая в траншею длинные тонкие круглые куски стали. Когда бетон высыхает, сталь действует как кости нашего тела, связывая фундамент вместе. Мы называем это железобетонным.

После того, как фундамент плотно набит или просохнет, можно приступить к возведению надстройки здания.

  1. ↑ Терзаги К., Пек, Р. Б. и Месри, Г. (1996), Механика грунтов в инженерной практике 3-е изд., John Wiley & Sons, Inc. ISBN 0-471-08658-4
.

Прогноз деформации здания на основе осаждений земной поверхности при выемке грунта на станции метро

Деформации здания не только тесно связаны с расстоянием от здания до выемки станции метро, ​​но также связаны с относительным расположением здания и выемки станции метро . Деформации здания можно предсказать, используя профили осадки поверхности земли. Основываясь на типичных геологических параметрах выемки на станции метро Нанкин, осадки на земной поверхности были численно моделированы вспомогательными плоскостями, перпендикулярными и параллельными выемке, и наклонными вспомогательными плоскостями на углу выемки.Результаты показывают, что профили осадки поверхности земли во вспомогательных плоскостях тесно связаны с взаимным расположением вспомогательных плоскостей и выемки на станции метро. Было предложено разделение населенных пунктов земной поверхности по трем типам профилей осадки земной поверхности; Кроме того, проанализированы закономерности изгибной деформации и крутильной деформации окружающих зданий и разработана методика расчета осадки застройки. Наконец, данные об оседании 21 здания в различных зонах, полученные при полевом мониторинге, были сопоставлены с расчетными данными об оседании, и было проанализировано применение метода оценки осадки к различным типам фундаментов.Результаты этого исследования могут служить ориентиром при строительстве глубоких котлованов метро и защите окружающих зданий.

1. Введение

Глубокие раскопки на станциях метро обычно проводят в шумных районах города. Конструкции выемки грунта должны соответствовать не только требованиям прочности и устойчивости опорной конструкции, но также и требование к деформационно-контрольному окружающей среде [1]. Смещения грунтовых масс вокруг выработок станции имеют сложные трехмерные (3D) характеристики.Однако предыдущие исследования в основном были сосредоточены на прогибе стен и ограниченно учитывали осадки на поверхности земли [2–8]. Осадки земной поверхности можно изучать через вспомогательные плоскости, перпендикулярные и параллельные выемке, а также через наклонные вспомогательные плоскости в углу выемки (рис. 1).


Осадки земной поверхности в перпендикулярной вспомогательной плоскости изучались многими учеными, но в основном в случае двухмерных (2D) плоско-деформированных состояний.Например, исследователи предложили треугольные и желобовидные профили осадки земной поверхности в перпендикулярных вспомогательных плоскостях [9, 10]. Однако в нескольких исследованиях изучались осадки на поверхности земли в случае трехмерных состояний, особенно осадки на поверхности земли в наклонных вспомогательных плоскостях и в параллельных вспомогательных плоскостях.

Деформация здания вокруг выемки на станции метро связана с геотехническим и структурным взаимодействием, что делает ее междисциплинарной инженерно-геологической проблемой.Сон и Кординг [11] изучили явление разрушения здания из-за раскопок в масштабированных моделях 1:10 и обнаружили, что трещины в зданиях можно классифицировать как «сдвиг + растяжение», «выпуклость + растяжение» и «вогнутость + растяжение». ” Различные формы деформации тесно связаны с профилем осадки поверхности земли; то есть взаимное расположение здания и выемки определяет форму деформации здания. Эти выводы согласуются с результатами численного моделирования, представленными Zheng и Li [12–14].Кроме того, Брайсон и Запата-Медина [15] и Сабзи и Фахер [16] изучали деформации зданий вокруг раскопок с помощью полевого мониторинга, теоретического анализа и численного моделирования.

Ли и др. [17] изучали профили поселений на поверхности земли, анализируя данные полевого мониторинга раскопок 30 станций при строительстве линий 3, 10 и S8 Нанкинского метрополитена. В настоящем исследовании модифицированная модель каменно-глинистой глины была принята с типичными геологическими параметрами в районе Нанкина, а трехмерные характеристики осаждений на поверхности земли в результате раскопок станции были численно проанализированы с помощью FLAC3D.Численное моделирование в настоящей статье является дополнительным исследованием к отчету Ли и др. [17]. Ли и др. [17] сообщили, что при строительстве линий 3, 10 и S8 Нанкинского метро были получены три типа профилей осадки поверхности земли, подходящие для различных зон (зоны A, B и C) вокруг выемки. В настоящем исследовании были проведены дальнейшие исследования деформаций зданий. Было предложено разделение населенных пунктов земной поверхности по трем типам профилей осадки земной поверхности; затем были разработаны метод прогнозирования типа деформации здания и метод оценки осадки зданий.Наконец, были сопоставлены данные полевого мониторинга и оценочные значения осадки населенных пунктов зданий, а также обсуждено применение метода оценки осадки к различным типам фундаментов.

Следует отметить, что три профиля оседания поверхности, представленные Li et al. [17] были основаны на поселении с нуля. Таким образом, для оценки деформации здания использовалась осадка грунта с нуля, и не учитывалась взаимосвязь земляных работ и строительства.

2. Подготовка к численному анализу
2.1. Моделирование массы почвы

Согласно Xu et al. [18] и Ding et al. [19], диапазон воздействия осадка при выемке грунта обычно в 4 раза превышает глубину выемки. Для мягких грунтов с плохими инженерными свойствами диапазон влияния осадки не будет превышать 5-кратную глубину выемки. Чжэн и Цзяо [1] показали, что диапазон влияния подъема дна при глубоких выработках обычно в 2 раза превышает глубину выемки.Кроме того, при численном анализе очень важен выбор конститутивной модели почвы. Согласно анализу различных конститутивных моделей Ou et al. [20], Поттс [21], Антонио и др. [22] и Anthony et al. [23], модифицированная модель каменноугольной глины предпочтительнее для анализа глубоких выработок. Для повышения эффективности расчетов в прямоугольной выемке можно учитывать симметрию, и для анализа можно использовать только половинную или четвертную модель. Граничные условия обычно устанавливались так, что граница поверхности земли была свободной границей, смещения боковых границ ограничивались в горизонтальном направлении, а смещение нижней границы ограничивалось в вертикальном направлении.Первоначальное равновесие напряжений было достигнуто путем приложения гравитационного поля.

В целом ширина и глубина глубоких раскопок станций метро Нанкин составляла примерно 20 м, а длина - примерно 200 м [17]. Для повышения эффективности расчетов средняя часть глубокого котлована находилась в 2D-плоскодеформированном состоянии; следовательно, соответствующее уменьшение размера в продольном направлении модели может удовлетворить требованиям анализа. Принимая размер выемки на станции 120 м × 20 м × 20 м, была создана половинная модель с размерами 200 м × 150 м × 90 м, как показано на рисунке 2.Для моделирования грунтового массива использовались 8-узловые 6-гранные элементы.


Нанкин расположен в низовьях реки Чанг Цзян, относящейся к складчатому поясу впадины Янцзы в геотектонической геологии. Морские пласты, континентальные пласты и морско-континентальные пласты разных эпох попеременно откладывались здесь, начиная с сининского периода. Поверхность грунта состоит в основном из четвертичных аллювиальных глин, перекрывающих меловые песчаники. В таблице 1 представлены параметры глинистого грунта, использованные в численном анализе, что типично для Нанкина.


Параметры Плотность грунта Коэффициент пористости Коэффициент Пуассона Коэффициент бокового давления Наклон линии начальной консолидации Наклон линии расширения Наклон линии критического состояния Начальное объемное соотношение OCR
γ (кН / м 3 ) λ

Данные 19.6 0,705 0,343 0,451 0,093 0,012 0,843 2,040 1

2,2. Моделирование опорной конструкции

Опорная структура станции котлована представляет собой комбинацию мембранных стенок и напыщенных уровней. Стены диафрагмы имели железобетонную конструкцию толщиной 0,8 м, степень погружения стенок диафрагмы равнялась 0.5 (глубина выемки составляет 20 м, поэтому глубина стенки диафрагмы составляет 30 м, из которых 10 м находятся под дном выемки, как показано на рисунке 3), и при моделировании использовался элемент облицовки. Земляные работы проводились в 5 ступеней по 4 м каждая, и было построено 5 ярусов горизонтальной опоры. При моделировании была принята балка элемента конструкции. Слой подкосных уровней 1 st представлял собой железобетонную балку сечением 0,6 м × 0,8 м, установленную на поверхности; 2 nd - 5 th слоев подкосов представляли собой стальные трубные балки с шагом 4 м каждый (Рисунок 3).


Для каждого яруса опорных уровней в середине котлована станции балки поддерживались параллельно с расстоянием между ними 4 м. В углу котлована станции балки имели форму распорки, расстояние между точками опоры составляло 4 м. Параметры стенок диафрагмы и уровни распорки приведены в таблице 2.


Материал Модуль Юнга, коэффициент Пуассона, Толщина, т (м) Площадь поперечного сечения, A 2 ) Момент инерции Полярный момент инерции, I p

Перегородки C30 бетон 30 0.20 0,8 - - - -
1 st strutting level C30 бетон 30 0,20 - 0,48 0,026 0,014 0,040
2 nd до 5 th уровни распорки стальная труба 206 0,27 - 0,03 0,001 0,001 0.003

3. Осадки земной поверхности вокруг выемки

Профили осадки земной поверхности бывают двух типов: треугольные и желобовидные [10]. Для опорной конструкции консольной без напыщенных уровней, почва профиль расчетов поверхности, как правило, треугольная формы, в то время как для опорной конструкции с напыщенными уровнями, почва профиль расчетов поверхности, как правило, лоткообразным. Изучение осадок на поверхности земли в основном фокусируется на таких важных параметрах, как максимальное значение осадки, максимальное положение осадки и диапазон влияния осадки.Осадки на поверхности земли могут быть проанализированы через перпендикулярную вспомогательную плоскость, параллельную вспомогательную плоскость и наклонную вспомогательную плоскость вокруг выработки станции (рис. 1).

3.1. Осадки поверхности земли на короткой стороне, длинной стороне и углу выемки в разных положениях

Когда глубина выемки H = 20 м, перпендикулярные вспомогательные плоскости в разных точках вокруг выемки станции были проанализированы для исследования закономерностей поверхности земли поселения в разных местах вокруг раскопок станции, как показано на Рисунке 4.На рисунке l представляет расстояние от перпендикулярной вспомогательной плоскости до угла выемки, а вспомогательная плоскость направления угла 30 ° указывает, что плоскость в углу находится под углом 30 ° по отношению к перпендикулярной вспомогательной плоскости l = 0 м. Аналогичное определение применяется к вспомогательной плоскости угла 45 °.

На рис. 4 (а) показаны закономерности изменения осадки земной поверхности в разных положениях на короткой стороне.Можно заметить, что осадки непрерывно уменьшаются от центральной перпендикулярной вспомогательной плоскости короткой стороны к вспомогательной плоскости, направленной под углом 45 °; однако положения максимальных оседаний поверхности земли постепенно смещаются от стенки диафрагмы.

На рис. 4 (б) показаны закономерности изменения осадки земной поверхности в различных положениях на длинной стороне. Можно заметить, что когда l > 28 м, кривые осадки поверхности земли совпадают, указывая на то, что эта область находится в состоянии плоской деформации 2D.В процессе перехода от l = 28 м к l = 0 м осадки поверхности земли уменьшаются, а положения максимальной осадки поверхности смещаются в определенной степени к стенке диафрагмы за счет трехмерных эффектов. В процессе перехода от l = 0 м к направлению угла 45 ° осадки на поверхности земли уменьшаются дальше, но положения максимальных оседаний смещаются дальше от стенки диафрагмы, что практически совпадает с положением осадки вспомогательная плоскость, перпендикулярная продольной стороне центра, без 3D-эффектов.

Изменчивые закономерности вертикальных осаждений в различных положениях согласуются с результатами, представленными Li et al. [17].

3.2. Осадки земной поверхности в параллельной вспомогательной плоскости

На рисунке 5 показаны вариации осадки земной поверхности в параллельных вспомогательных плоскостях вокруг выемки станции, где -1 представляет собой расстояние от параллельной вспомогательной плоскости до стенки диафрагмы. Положение d = 0 м является средней точкой стенки диафрагмы, а положения d = 10 м и d = 60 м на рисунках 5 (a) и 5 ​​(b), соответственно, соответствуют углу выемки. .

Рассмотрим параллельные вспомогательные плоскости вне опорной конструкции короткой стороны. Из рисунка 5 (а) видно, что осадки поверхности земли в параллельных вспомогательных плоскостях на разных расстояниях l за пределами стенки диафрагмы демонстрируют следующие характеристики: (1) Во время перехода от d = 0 м к 10 м, значения осадки поверхности земли постепенно уменьшаются. (2) Когда параллельные вспомогательные плоскости приближаются к стенке диафрагмы ( l = 2 м, 6 м и 10 м), значения осадки поверхности земли увеличиваются для d > 10 м (позиция d = 10 м - угол выемки), а профили осадки поверхности земли имеют форму желоба.Максимальные значения осадки и положения максимальных значений осадки желобообразной осадки уменьшаются с увеличением на l . (3) Когда параллельные вспомогательные плоскости находятся далеко от стенки диафрагмы ( l > 10 м), значения осадки поверхности земли не увеличиваются, когда d > 10 м, а вместо этого продолжают уменьшаться; темпы убывания замедляются, и профили осадки земной поверхности приобретают треугольную форму.

На рисунке 5 (б) показаны изменения земной поверхности поселений в параллельных плоскостях вспомогательных снаружи длинной стороны опорной конструкции на различных расстояниях от стены в грунте, где позиция д = 60 м является выемка грунта углу.С двух сторон от демаркационной плоскости l = 10 м, при d > 10 м осадки поверхности земли имеют два типа профилей: желобовидные и треугольные. Тенденция осадки в параллельных вспомогательных плоскостях связана с таковой в перпендикулярных вспомогательных плоскостях вокруг котлована станции.

4. Разделение населенных пунктов на поверхности земли

На основании численного анализа осаждений на поверхности земли и в соответствии с тремя профилями поселений в трех типах зон (зона A, B и C) вокруг выемки станции [17], Было предложено разделение наземных населенных пунктов, как показано на рисунке 6.Существует три критических положения оседания за пределами стенки диафрагмы: линия максимальной осадки, линия поворота осадки и линия границы осадки. Территория в пределах линии границы поселения считается основной зоной влияния. В этом регионе существенно влияние поверхностных осаждений, а здания подвержены значительным дифференциальным оседаниям. Территория за границей поселения называется зоной вторичного влияния. В этом регионе статистические значения осадки на поверхности обычно распределены в пределах 0–3 мм, и осадки на поверхности мало влияют на здания.При проведении глубоких земляных работ под станцией метро следует контролировать и защищать здания в основной зоне воздействия. Незначительные поселения также могут возникать в зоне вторичного влияния, но опасность заселения в этой области незначительна.


Из рисунка 6 видно, что существует три типа зон вокруг выработки станции, а именно, зоны A, B и C, и каждая зона имеет три критические линии осадки: линия максимальной осадки, линия поворота осадки. , и линия границы поселения.Закономерности изменения следующие: (1) По сравнению с зоной A и зоной C критические линии осадки зоны B значительно короткие. (2) Расстояния в зоне C от критических линий осадки до угла выемки такие же, как находящиеся в зоне А; однако критические линии осадки зоны C представляют собой дуги окружности с углом выемки в центре. (3) Критические линии осадки зоны B не являются контурами осадки, и значения осадки уменьшаются от зоны A к зоне C.Критические осадки других зон можно рассматривать как контуры оседания.

5. Прогнозирование деформаций зданий

Существует два основных метода прогнозирования деформаций зданий в результате земляных работ: метод конечных элементов (FEM) и метод упрощенного анализа (SAM). Процесс FEM сложен и нелегко выполнить инженерам. SAM используется для прогнозирования деформаций зданий через осадки на поверхности земли. Этот метод прост и легко применим на практике [24–26].

Здания, расположенные вокруг раскопок станции, неизбежно будут пересекать критические линии поселений. Отношение относительного положения между зданием и раскопками напрямую влияет на деформации здания.

Здания обычно состоят из продольных стен, внутренних продольных стен, поперечных стен и внутренних поперечных стен. Закономерности деформации зданий можно проанализировать с двух сторон, как показано на Рисунке 7: «деформация изгиба стены» и «деформация при кручении».”


5.1. Деформация изгиба стены

Рассмотрим здание в зоне A. Когда здание расположено перпендикулярно выемке (), продольные стены здания будут деформироваться изгибом. Поскольку поперечная стенка параллельна стенке диафрагмы без дифференциальной осадки, деформации изгиба не будет. Точно так же, когда здание параллельно выемке (), только поперечные стены будут демонстрировать деформацию изгиба. Когда здание и выемка расположены под углами в диапазоне в зоне A, или когда здание находится в зонах B или C с трехмерными эффектами, продольные и поперечные стены будут пересекать критические линии осадки; эти продольные и поперечные стенки будут одновременно деформироваться при изгибе.(1) Как показано на Рисунке 8, когда здание пересекает линию максимальной осадки, оно подвергается деформации изгиба вогнутой формы. При этом условии основная деформация растяжения на продольной стенке имеет форму желоба. Если предположить, что здание расположено перпендикулярно диафрагменной стене, деформация изгиба возникает только на продольной стене. (2) По мере увеличения расстояния от здания до диафрагменной стены d , когда часть здания пересекает линию максимальной осадки и другая часть пересекает осевую поворотную линию, на здание будут воздействовать как вогнуто-изгибная деформация, так и выпукло-изгибная деформация.Основная деформация растяжения продольной стены будет иметь форму желоба возле котлована и гребня вдали от котлована. Из рисунка 8 видно, что, хотя в здании одновременно наблюдаются вогнутые и выпуклые деформации изгиба, прогибы вогнутых и выпуклых деформаций малы; поэтому основные растягивающие напряжения на стене не являются значительными. (3) По мере дальнейшего увеличения расстояния от здания до диафрагменной стены d , здание в основном пересекает осевую линию поворота.При этом условии основная деформация растяжения на продольной стене имеет гребенчатое распределение. (4) Если расстояние от здания до диафрагменной стены d будет увеличиваться и дальше, основная деформация растяжения продольной стены будет значительно ослаблена. из-за быстрого уменьшения поверхностных осаждений. Когда здание находится за пределами границы осадки поверхности, оно больше не подвержено деформации изгиба.


5.2. Деформация здания при кручении

Когда здание и котлован находятся в диапазоне, две параллельные продольные стены будут одновременно пересекать критические линии осадки поверхности.Из-за расположения поселений критические линии, пересекающие две стены, различны; следовательно, в дополнение к деформации изгиба каждой стены, здание также демонстрирует деформацию кручения. (1) Как показано на Рисунке 9, когда здание пересекает линию максимальной осадки, точка максимальной осадки задней продольной стены находится ближе к передней поперечной стенки, чем передней продольной стенки. Следовательно, в здании возникнет крутильная деформация. Направление крутильных деформаций передней продольной стенки - по часовой стрелке, а задней продольной - против часовой стрелки.Поскольку левая сторона передней поперечной стенки находится ближе к линии максимальной осадки, чем правая сторона, передняя поперечная стенка вращается против часовой стрелки. Напротив, задняя поперечная стенка вращается по часовой стрелке, поскольку правая сторона задней поперечной стенки находится ближе к максимальной линии осадки, чем левая сторона. Обратите внимание, что направление по часовой стрелке, направление против часовой стрелки, левая и правая стороны в этом контексте являются отношениями относительного положения, когда наблюдатель смотрит на фасад.(2) Как показано на Рисунке 10, когда здание пересекает линию разворота поселения, точка поворота задней продольной стены располагается ближе к передней поперечной стене, чем точка поворота передней продольной стены. Следовательно, в здании возникнет крутильная деформация. Направление крутильных деформаций передней продольной стенки - против часовой стрелки, задней продольной стенки - по часовой стрелке. Поскольку левая сторона передней поперечной стенки находится ближе к линии поворота поселения, чем правая сторона, передняя поперечная стенка вращается по часовой стрелке.Напротив, задняя поперечная стенка демонстрирует вращение против часовой стрелки, поскольку правая сторона задней поперечной стенки ближе к линии поворота осадки, чем левая сторона. (3) Аналогичный анализ можно провести для дугообразных критических линий осадки в зоне C, как показано на фиг. 11. Можно сделать вывод, что передняя продольная стенка вращается против часовой стрелки, задняя продольная стенка вращается по часовой стрелке, передняя поперечная стенка вращается по часовой стрелке, а задняя поперечная стенка вращается против часовой стрелки.




Приведенный выше анализ продольных и поперечных стен может быть выполнен для внутренних продольных и поперечных стен. Приведенный выше анализ показывает, что, когда центральная симметричная линия здания в зоне C проходит через угол выемки, положения критической линии осадки через параллельные стены одинаковы. Следовательно, стенки проявляют только деформацию изгиба и не деформируют кручение.

6. Оценка населенных пунктов

Согласно Li et al. [17], максимальные осадки на поверхности можно непосредственно оценить по глубине выемки; затем осадки на поверхности земли в различных зонах могут быть оценены через профили осадки на поверхности земли. Осадки земной поверхности в разных зонах рассматриваются как осадки фундамента здания. Таким образом, можно оценить поселения застройки в разных зонах вокруг котлована метро.

Однако осадки земной поверхности и застройки могут не полностью соответствовать друг другу. Взаимосвязь между осадками зданий и осадками на поверхности земли требует дальнейшего изучения.

На этом участке для полевого мониторинга было выбрано 21 здание вокруг раскопок станции. Окрестности раскопок станции были разделены на три разные зоны, а именно зоны A, B и C, и в каждой зоне было по семь зданий.К строительным конструкциям относятся обычно применяемые кирпично-бетонные конструкции и каркасные конструкции, а тип фундамента в основном включает ленточный фундамент, плотный фундамент и свайный фундамент. Измеренные значения осадки фундаментов зданий сравнивались с расчетными значениями осадки на свободной поверхности, как показано на Рисунках 12–14.

Закономерности между фактическими осадками фундамента и расчетными осадками поверхности земли резюмируются следующим образом: (1) Для ленточных фундаментов это можно наблюдать из рисунков 12 (a) –12 (d), 13 (a) –13 ( е) и 14 (а) –14 (г), что, хотя есть отклонения между измеренными значениями осадки ленточного фундамента и расчетными значениями осадки на поверхности земли, тенденция по существу такая же.Следует отметить, что, поскольку ленточный фундамент сам по себе обладает определенной способностью сопротивляться деформации, фактический профиль осадки фундамента здания в положении максимальной осадки профиля осадки поверхности не будет указывать на острый угол, а скорее будет относительно гладким на участке. максимальная осадка. (2) Плотный фундамент имеет большую жесткость, чем ленточный фундамент, что помогает отрегулировать неравномерную осадку фундамента. Из рисунков 12 (g), 13 (g) и 14 (g) можно увидеть, что фактические значения осадки фундаментов плота обычно меньше, чем предполагаемые осадки на поверхности земли, и рассмотрение грунта является консервативной оценкой. осадки поверхности как осадки фундамента здания.(3) Свайный фундамент - это тип глубокого фундамента, обычно используемый в многоэтажных зданиях. Основная цель использования сваи - использовать ее жесткость, намного превышающую жесткость грунта, и передать нагрузку верхней конструкции на твердый грунт или скалу вокруг сваи для уменьшения оседания конструкции. Таким образом, осадки глубинной толщи грунта на дне сваи могут непосредственно влиять на свайный фундамент, в то время как влияние оседаний поверхности грунта на свайный фундамент относительно невелико. Это можно проверить, как показано на рисунках 12 (e), 12 (f), 14 (e) и 14 (f).На рисунках показаны большие различия между фактическими осадками свайных фундаментов и расчетными осадками на поверхности земли.

Приведенный выше анализ указывает на определенную взаимосвязь между фактическими осадками фундамента здания и расчетными осадками на поверхности земли, и расчетные осадки на поверхности земли можно рассматривать как осадки здания. Однако этот метод оценки более надежен для ленточных фундаментов, поскольку плоты являются консервативными.Для свайных фундаментов осадки на поверхности земли не подходят для прогнозирования оседаний свайных фундаментов.

7. Выводы

На основании численного моделирования и анализа деформации окружающих зданий, представленных в этой статье, можно сделать следующие выводы: (1) Для осадки поверхности земли все профили осадки поверхности в перпендикулярной вспомогательной плоскости равны в форме желоба в центре короткой стороны, в центре длинной стороны и в направлении угла 45 °.Положение максимальной осадки короткой стороны ближе к стенке диафрагмы, чем положение длинной стороны и направления угла 45 °, а положения максимальной осадки длинной стороны и направления угла 45 ° по существу одинаковы. Когда расстояние от параллельной вспомогательной плоскости до стенки диафрагмы находится в пределах 0,5 H (приблизительно 10 м), осадки поверхности земли в параллельной вспомогательной плоскости увеличиваются, когда они пересекают угол выемки, и профиль осадки имеет форму желоба.Когда расстояние от параллельной вспомогательной плоскости до стенки диафрагмы больше 0,5 H , осадки на поверхности земли продолжают уменьшаться, когда они пересекают угол выемки; однако темпы снижения были ниже, а профиль расчетов был треугольным. Явление осадки поверхности в параллельной плоскости связано с профилями осадки поверхности в перпендикулярной вспомогательной плоскости в различных зонах вокруг выемки станции. (2) Разделение осадки поверхности земли относительно максимальной линии осадки и линии поворота осадки было предложено в соответствии с три типа поверхностных профилей осадки в разных зонах, и окружающая территория раскопок станции была разделена на две части, а именно, основную зону влияния и зону вторичного влияния.Таким образом, можно легко спрогнозировать изгибную деформацию и крутильную деформацию окружающих зданий. (3) Были сопоставлены данные об оседании 21 здания и расчетные осадки на поверхности земли. Было показано, что осадки для ленточного фундамента соответствовали расчетным оседаниям на поверхности земли, в то время как осадки с плотным или свайным фундаментом отличались от расчетных осадок на свободной поверхности. (4) Можно оценить осадки на поверхности земли в различных зонах. Вокруг станции выемка по глубине выемки H с целью определения осадки конструкции ленточного фундамента.Основные процессы следующие. Во-первых, максимальная величина осадки осадки земной поверхности оценивается с глубины выемки H согласно соотношениям. Во-вторых, поселения с нуля в различных зонах вокруг выработки станции определяются в соответствии с H , и тремя профилями осадки на поверхности. В-третьих, осадки на поверхности земли рассматриваются как осадки фундамента здания, а затем определяются осадки здания.

Доступность данных

Данные, использованные для подтверждения выводов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации этой рукописи.

.

Смотрите также