2. Пр.Дисп.Гр. Класс природных дисперсных грунтов разделяют на две группы  несвязные и связные. Несвязные включают себя классиф:

По гран составу: кривая гранулометрического состава дает полную информацию о крупности частиц, содержащихся в грунте(совпадение первого условия на кривой дает состав грунта).

По неоднородности C_u

По плотности сложения е

По степени водонасыщения:

• малой степени водонасыщения при 0 < S_r  0,5;

• средней степени водонасыщения при 0,5 < S_r  0,8;

• насыщенные водой при 0,8 < S_r  1.

Связные. В группу связных грунтов включены грунты минер. (глинистые), органоминерал. и органические. Глинистые грунты подразд-ся в зависимости от числа пластичности I_p на супеси (1 < I_p  7), суглинки (7 < I_p  17) и глины (I_p > 17).

Суглинки с числом пластичности от 7 до 12 % и глины с числом пластичности от 17 до 27 % называют легкими; при более высоких значениях I_p эти грунты называют тяжелыми.

Классифик. по особым св-ам:

- набухание при водонасыщении _sw:

ненабухающими при _sw < 0,04

- Просадочные под нагрузкой при замачивании водой или другой жидкостью свойства грунтов оценивают по величине относительной деформации просадочности _sl

Грунты непросадочными при _sl < 0,01, просадочными, если _sl  0,01

- Сп-ть грунтов к морозному пучению при промерзании характеризуется относительной деформацией морозного пучения _fh.

непучинистыми (_fh < 0,01).

Органо-минеральными гр. являются илы, сапропели, заторфованные грунты. К органическим относят грунты с высоким содержанием органических веществ.

Илы подразделяют на супесчаные, суглинистые и глинистые в зависимости от значений соответствующего числа пластичности, указанных для глинистых грунтов. Сапропели — пресноводные илы, отличаются от морских илов более высоким коэффициентом пористости (e > 3) и большей дисперсностью состава. К заторфованным грунтам относят глинистые грунты с относительным содержанием растительных остатков (торфа) I_r от 10 до 50 % по массе. Торф — органическое образование в результате естественного накопления в процессе отмирания и неполного разложения болотных растений в условиях повышенной влажности. Почвами называют поверхностный (или погребенный) плодородный слой дисперсного грунта, образовавшийся в результате биогенеза и атмосферных факторов.

3. ПРИР.МЕРЗ.ГР. Природными мерзлыми называют все природные грунты с криогенными структурными связями, образующимися при отрицательной температуре за счет превращения содержащейся воды в лед. При этом наряду со льдом в грунтах может быть и незамерзшая вода, иногда в значительном количестве.

Выделяют разновидности мерзлых грунтов в зависимости от льдистости за счет видимых ледяных включений i_i: слабольдист, льдист, сильнольд.

4 ТЕХНОГ ГР. К техногенным относят все естественные грунты (скальные, дисперсные, мерзлые), измененные и перемещенные в результате производственной и хозяйственной деятельности человека, а также антропогенные образования. К природным перемещенным образованиям относят насыпные и намывные грунты. Антропогенные образования — твердые отходы производственной и хозяйственной деятельности человека (бытовые, промышленные, строительные).

3+4.Констр. ФМЗ. Основные эл-ты фундамента мелкого заложения. Требования к назнач. основных отметок и размеров ФМЗ.

Основным рабочим элементом фундамента мелкого заложения является его подошва.

Осн. эл-ты ФМЗ: отметка обреза фундамента  ;отметка подошвы фундамента  ;

глубина заложения фундамента , (  отметка уровня планировки или уровня местного размыва);

размеры сечения надземной конструкции в уровне  ширина и длина ;

размеры подошвы фундамента в уровне  ширина и длина ;высота фундамента .

Основным критерием, по которому различают типы фундаментов мелкого заложения, являются условия работы тела фундамента на изгиб. И здесь различают два типа фундаментов  жесткие и гибкие. Классификационным показателем для данного деления фундаментов на типы служит угол  развития фундамента. Если в уровне обреза фундамента внешняя нагрузка передается на сечение шириной , а подошва фундамента высотой имеет ширину , то линия, соединяющая отрезки и называется линией развития фундамента, а угол наклона этой линии к вертикали называется углом развития фундамента. Фундаменты, выполненные из бетона или бутобетона, считаются жесткими, если угол развития не превышает 30.

Назнач.основ.отметок. и размеров. Сечение надземной конструкции в уровне обреза опред-ся этой конструкцией. Если опора моста расположена в пределах водотока, то отметку обреза фундамента принимают на 0,5 м ниже уровня меженних вод. Если, к тому же, имеется ледовое покрытие, то отметку обреза фундамента принимают глубже нижней кромки льда на 0,25 м. Это позволяет избежать непосредственного давления льда на фундамент. При возведении транспортного сооружения на суходоле отметку обреза назначают на 0,25 м ниже уровня планировки. При расположении фундамента мелкого заложения на суходоле существует опасность развития процесса морозного пучения грунтов. В пучинистых грунтах глубина заложения фундамента должна быть более расчетной глубины промерзания грунта, считая от уровня планировки, на 0,25 м. Расчетная глубина сезонного промерзания грунта d определяется формулой , где d_fn  нормативная глубина сезонного промерзания грунтов в районе строительства; k_h  коэффициент, учитывающий тепловое влияние сооружения и его фундаментов на глубину промерзания грунтов. d_fn принимают равной средней из ежегодных максимальных глубин сезонного промерзания. При отсутствии многолетних наблюдений принимают 2,5 м, ее нормативное значение определяют по формуле Лапкина: ,где d₀  величина, принимаемая равной, в зависимости от типа грунта; M_t  безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, град.

Для непучинистых оснований минимально допустимая глубина заложения фундамента составляет 1,0 м от уровня планировки.

В пределах водотока регулирующим фактором при назначении глубины заложения фундамента является величина местного размыва грунта у опоры. В этом случае подошва фундамента мелкого заложения должна располагаться глубже уровня местного размыва не менее чем на 2,5 м.

В отношении размеров подошвы фундамента следует иметь в виду следующее: Размеры подошвы должны быть достаточными, для обеспечения прочности грунта основания и развития осадок и кренов фундамента не более допустимых. Конструкция фундамента должна быть экономически целесообразной. Поэтому, минимальная глубина заложения фундамента может привести к необходимости конструирования гибкого фундамента мелкого заложения, т.е. с углом развития фундамента более 30.ВСТАВКА 1

5. Проверки прочности оснований в плоскости подошвы фундамента мелкого заложения и в уровне кровли слабого подстилающего слоя. ВСТАВКА 2

6. Проверки устойчивости положения фундаментов мелкого заложения против опрокидывания, против плоского сдвига, проверка по положению равнодействующей.

Проверка устойчивости фундамента против опрокидывания. Эта проверка производятся на возможность опрокидывания фундамента вокруг одного из нижних ребер от действия нагрузок в двух направлениях: , где M_u  момент опрокидывающих сил относительно соответствующего ребра фундамента, принимается равным моменту M внешних сил; M_z  момент удерживающих сил относительно того же ребра: .

Вдоль: М_u=М_х; l=b. Поперек: М_u=М_y; l=a

Проверка устойчивости фундамента против сдвига в плоскости его подошвы. Эта проверка выполняются по условию: , где Q_r  сдвигающая сила, которая принимается равной сумме проекций сдвигающих сил на направление возможного сдвига, равная горизонтальной нагрузке F_h на фундамент в плоскости его подошвы; Q_z  удерживающая сила: ,здесь   коэффициент трения кладки материала фундамента (бетона) по грунту;m  коэффициент условий работы; _n  коэффициент надежности.

ВСТАВКА 3

7. Расчет осадки основания фундамента мелкого заложения методом послойного суммирования. Определение отклонения верха опоры. Расчеты второй группе предельных состояний выполняются с целью проверить назначенные размеры фундамента по предельно допустимым деформациям, при которых сооружение (мост) может еще нормально выполнять свои эксплуатационные функции. расчеты по второй группе предельных состояний включают: определение осадки отдельных опор моста;определение горизонтальных смещений верха опор.

Равномерную осадку основания фундамента определяют по среднему дополнительному давлению на грунт от вертикальных нагрузок. При этом рекомендуется пользоваться методом послойного суммирования. Во-первых определяют среднее давление (кПа) по подошве фундамента и вертикальное природное (бытовое) напряжение : , , При заглублении подошвы фундамента ниже водоупора (суглинка или глины) к напряжению добавляют давление воды, равное , где  высота столба воды над кровлей водоупора от заданного уровня поверхности воды

Далее определяют дополнительное напряжение по подошве фундамента:

Грунтовую толщу ниже подошвы фундамента разбивают на отдельные расчетные слои толщиной 0,2 (  меньший размер подошвы), но не более 2 м. Разбивку основания на слои производят с таким расчетом, чтобы их границы совпадали с границами геологических слоев. Определяют бытовые напряжения на границах выделенных слоев от собственного веса лежащего выше грунта: ,где  удельный вес грунта i-го слоя; h_i  толщина i -го слоя грунта;  число слоев. При наличии водоупора (суглинка или глины) на его границе и ниже к напряжениям добавляют давление воды, равное . По вычисленным значениям , для наглядности, слева от вертикальной оси строят эпюру этих напряжений. На тех же уровнях определяют дополнительные вертикальные напряжения : ,

где  коэффициент рассеивания напряжений.

Справа от вертикальной оси по вычисленным значениям строят эпюру дополнительных напряжений до той глубины, где: Границу, где выполняют это условие, принимают за нижнюю границу зоны сжатия основания. Считается, что осадка основания обусловлена сжатием толщи грунта от подошвы фундамента до этой границы. Эта область называется активной зоной сжатия грунта. Осадку основания в пределах активной зоны сжатия вычисляют по формуле Гука для одноосного сжатия:

где  число слоев в пределах сжимаемой толщи основания;  среднее дополнительное напряжение в пределах -го слоя;  модуль деформации грунта этого слоя.

С помощью коэффициента 0,8 в формуле приблизительно учитывается ограниченность бокового расширения грунтовой среды.

Определение отклонения верха опоры.

Горизонтальное перемещение верха опоры определяют по формуле: , где  горизонтальное перемещение опоры за счет деформации изгиба тела опоры и фундамента; ,  высота опоры и фундамента;  угол поворота фундамента (крен), рад.

Крен фундамента , который измеряется тангенсом угла его наклона к вертикали, появляется в двух случаях:

1) при неравномерном давлении подошвы фундамента на основание за счет внецентренного ее загружения внешней нагрузкой, в связи с чем под более нагруженной гранью фундамент получает большую осадку;

2) в результате того, что грунты под разными участками площади подошвы фундамента неоднородны по сжимаемости и даже при равномерном давлении возникает крен в сторону более сжимаемой части основания.

При мелком заложении на однородных грунтах основания крен фундаментов с прямоугольной или круглой подошвой при внецентренном загружении определяют по формуле: ,где   коэффициент Пуассона; E  модуль деформации грунта в основании; Ki — коэффициент, принимаемый по табл; Fv  вертикальная составляющая равнодействующей нагрузок на фундамент в уровне его подошвы; e  эксцентриситет действия силы Fv; a — диаметр круглого или сторона прямоугольного фундамента, в направлении которой действует момент силы Fv. При многослойном в пределах сжимаемой толщи H_c основании с разными E_i и ν_i для приближенного определения крена также используют формулу с подстановкой в нее осредненных по глубине H_c значений E и :

, где Ai  площадь эпюры дополнительных напряжений σ_zp в пределах i­‑го слоя; Ei  модуль деформации i-го слоя грунта; где νi и hi  коэффициент Пуассона и толщина i-го слоя грунта; n  число слоев, отличающихся значениями E и ν в пределах сжимаемой толщи H_c. Горизонтальное перемещение верха опоры, ограничивается предельно допустимым его значением U_u, которое назначается равным, см: ,

где L₀  длина большего примыкающего к опоре пролета.

8. Особенности проектирования фундаментов береговых опор (устоев моста). Дополнительные нагрузки и напряжения от подходной насыпи. Учет этих силовых факторов в расчетах основания.

Особенности расчета оснований фундаментов устоев мостов обусловлено наличием подходной насыпи и ее силовым воздействием как на устой моста, так и на основание его фундамента.

ВСТАВКА(написанная)

9. Особенности проектирования фундаментов мелкого заложения и свайных фундаментов в промышленном и гражданском строительстве.

Проектирование оснований и ф-ов промышленных и гражданских зданий и сооружений имеет ряд особенностей. Это связано с тем, что при малоэтажном строительстве нагрузки, передаваемые на основание, имеют существенно меньшие значения, чем в транспортных сооружениях. Это обуславливает возможность использовать первые же с поверхности слои грунтов, так как их прочности, в общем и целом, оказывается достаточно для восприятия силового воздействия от надземных конструкций.

С другой стороны, при таком подходе появляется риск снижения надежности работы конструкций в целом по вине именно фундаментной части. Опасное или недопустимое деформирование конструкций промышленных и гражданских зданий чаще происходит в результате осадок или просадок оснований. Во-первых, верхние слои грунтов наиболее чувствительны к изменениям климатического или техногенного характера. Так, например, замачивание основания вследствие аварий водонесущих систем или повышения уровня грунтовых вод  и то и другое повсеместно наблюдается в крупных городах  приводит к резкому снижению прочности и повышению деформируемости грунтов. Неправильная эксплуатация зданий в многолетнемерзлых грунтах может вызвать деградацию мерзлоты, что приводит к большим значениям осадок при оттаивании, а в сезонномерзлых  увеличение глубины промерзания грунтов, и, как следствие, фундамент оказывается подвержен действию нормальных сил морозного пучения. Во-вторых, первые слои грунтов, залегающие с поверхности, обычно самые молодые в геологическом разрезе строительных площадок, следовательно, могут иметь высокую пористость и наиболее слабые структурные связи, т.е. изначально являются наиболее деформируемыми и малопрочными.

В основу расчетов фундаментов ПГС также положен принцип проектирования по двум предельным состояниям. Но в отличие от транспортных сооружений, определяющим расчетом фундаментной части зданий в большинстве случаев является расчет по второй группе предельных состояний.

P≤R; R = M_  b + M_q q+ M_c c .

M_, M_q, M_c  коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения

10.Определение расчетного сопротивления грунта по СНиП 2.02.0183*. Расчет осадки основания по схеме линейнодеформируемого полупространства и линейнодеформируемого слоя. Определение расчетного сопротивления относят к расчетам по второй группе предельных состояний. Расчетное сопротивление соответствует первой критической нагрузке. Для сооружений III класса ответ-ти расчетное сопротивление может быть определено по эмпирическим формулам: при d  2 м,

при d > 2 м, где R₀  условное расчетное сопротивление, равное расчетному сопротивлению грунта шириной b₀  1 м и глубиной заложения d₀  2 м; k₁ и k₂  коэффициенты; b и d  ширина и глубина заложения фундамента; _II  удельный вес грунта, залегающего выше подошвы фундамента. Заметим, что величины R₀, k₁ и k₂ при расчете фундаментов ПГС и мостов отличаются. Для назначения окончательных размеров сооружений более высоких классов ответственности расчетное сопротивление рассчитывается по формуле

R = [ M_ _II b k_z + M_q _II d₁ + (M_q  1) _II d_b + M_c c_II  Здесь _c1 и _c2  коэффициенты условий работы; k  коэффициент, принимаемый равным 1,0, если прочностные характеристики _II и c_II определены опытным путем, и равным 1,1, если они приняты по таблицам СНиП 2.02.0183* «Основания, зданий и сооружений»; k_z  коэффициент, принимаемый равным 1 при b < 10 м, а при b  10 м , z₀  8 м; _II и _II  значения удельного веса грунтов, залегающих ниже и выше подошвы фундамента; b, d₁ и d_b  геометрические характеристики фундамента  его ширина, глубина заложения от уровня планировки или пола подвала, расчетная глубина подвала (принимается равной 2,0 м при глубине подвала более 2 м и равной нулю при ширине подвала более 20 м); M_, M_q, M_c  коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения _II. В нормах коэффициенты M_, M_q, M_c даны в табличном виде.

10. Определение несущей способности оснований фундаментов мелкого заложения по СНиП 2.02.0183*. Несущую способность основания определяют в следующих случаях: на основание действуют значительные горизонтальные нагрузки, сооружение располагается вблизи склона и есть опасность его обрушения, основание сложено скальными или водонасыщенными глинистыми грунтами. В первых двух случаях выполняют расчет на устойчивость положения фундамента против сдвига по подошве и против глубокого сдвига. Глубокий сдвиг рассчитывают чаще всего методом круглоцилиндрических поверхностей скольжения.

Для горизонтального основания несущую способность определяют по формуле:

.

Здесь l и b  приведенная длина и ширина фундамента, вычисляемые по формулам , , e_l и e_b  эксцентриситеты равнодействующей в направлении соответствующих сторон фундамента; N_, N_q, N_c  коэффициенты несущей способности, определяемые по таблицам СНиП в зависимости от значения угла внутреннего трения _I и приведенного угла наклона  к вертикали равнодействующей внешней нагрузки, _, _q, _c  коэффициенты формы подошвы фундамента; _I и c_I  удельный вес и удельное сцепление грунта для расчетов по первой группе предельных состояний, _I  удельный вес грунта, залегающего выше подошвы фундамента.

Для   0 коэффициенты несущей способности можно рассчитать по формулам в зависимости от угла внутреннего трения _I:

, .

В СНиП 2.02.0183* коэффициенты формы даются выражениями:

, , , .

И, если нужно, выполняют расчет тела фундаментов на прочность. Заметим, что кроме традиционных методов расчета на сегодняшний день, особенно при расчете плитных фундаментов, широко используют программные комплексы, основанные на МКЭ . Это позволяет более полно учесть неоднородность грунтов в основании и рассматривать сложные схемы нагружения. Расчет осадки основания по схеме линейнодеформируемого полупространства и линейнодеформируемого слоя.

расчет выполняют, если в пределах сжимаемой толщи имеются слои несжимаемых или малосжимаемых грунтов, а также для широких плитных фундаментов.

ВСТАВКА(написанная)