16.Кессоны. Сущность способа, область применения, конструкции. Схема работ, охрана труда при кессонных работах. О расчете кессонов.

Усиление фундаментов глубокого заложения с помощью кессонного метода используют, когда наблюдают значительный приток воды. Конструкции устанавливают в непосредственной близости от зданий при возникновении опасности выпора грунта из-под подошвы.

Каждый кессон состоит из следующих частей:кессонной камеры,шлюзового устройства,подкессонного строения.

Как правило, кессонную камеру выполняют из железобетона. Ее высота составляет 2,2 м. В потолке предусмотрено отверстие, куда устанавливают шахтную трубу.

Надкессонное строение изготавливают в виде сплошного массива, состоящего из бетона или железобетона. Опускание и подъем грузов осуществляется с помощью шлюзового аппарата, соединенного с кессонной камерой посредством шахтных труб. В верхней части кессона расположен подъемный механизм. Для подачи сжатого воздуха устанавливают трубопроводы.

Сущность метода

При погружении кессона в камеру нагнетают сжатый воздух. Благодаря этому предотвращают поступление в нее наплывов грунта и подземных вод. Разработка грунта производится уже в сухом пространстве камеры.

Чтобы открыть наружную дверь, необходимо закрыть люк в шахту. Затем понижают давление в шлюзовом аппарате. Если показатели внутреннего и внешнего давления уравновешены, дверь можно открыть.

При входе в шлюзовую камеру дверь закрывают. После этого давление воздуха, находящегося внутри камеры, сравнивают с уровнем давления в кессоне. Конструкции погружают в землю под действием собственной массы. Этому процессу начинают препятствовать сопротивление грунта и давление воздуха в кессонной камере. Начало погрузки конструкций осуществляют без подачи сжатого воздуха. При появлении подземных вод кессон необходимо перевести в режим воздушного давления. Воздух отжимает воду из камеры, что позволяет разрабатывать грунт. Регулируя избыточное давление, можно управлять процессом погружения, а также уровнем воды.

Глубина погружения кессона ниже горизонта воды ограничивается тем давлением воздуха, которое ещё не оказывает вредного влияния на рабочих, это 3,0…3,5 атм., или 35…40 м.

Время пребывания рабочих в кессоне ограничено 2…6 часами в зависимости от величины избыточного давления. На каждого рабочего в кессоне должно подаваться не менее 25 м³ сжатого воздуха в час.

Расчет кессонной камеры производится на отдельных этапах:

1. Кессонная камера с некоторой частью надкессонного строения опёрта на подкладки, оставленные в фиксированных точках.

2. Кессонная камера опущена на проектную глубину; давление воздуха в кессоне, вследствие его форсированной посадки, равно 50% от расчетной величины для данной глубины опускания.

3. То же, но давление воздуха равно расчетной величине.

4. То же положение, но ножевая часть очищена от грунта

17. Фундаменты в сейсмических районах. Определение сейсмических нагрузок на фундаменты. Расчет оснований на сейсмические нагрузки.

Основания зданий и сооружений, возводимых в сейсмических районах с расчетной сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов, должны проектироваться с учетом требований СП 14.13330.2014 Строительство в сейсмических районах 

В районах сейсмичностью менее 7 баллов основания проектируются без учета сейсмических воздействий.

Уточнение размеров фундамента с учетом сейсмических нагрузок выполняется путем расчета несущей способности оснований.

Целью расчета несущей способности оснований при особом сочетании нагрузок является обеспечение их прочности в случае скальных грунтов и устойчивости в случае нескальных грунтов, а также недопущение сдвига фундамента по подошве и его опрокидывания. Деформации основания (абсолютные и неравномерные осадки, крены) могут превышать предельные значения, допустимые при основном сочетании нагрузок, и поэтому при особом сочетании нагрузок с учетом сейсмических воздействий расчету не подлежат.

Расчет оснований по несущей способности выполняется на действие, как правило, только вертикальной составляющей от нагрузки, передаваемой фундаментом, исходя из условия:

(12.1)

где N_в — вертикальная составляющая от нагрузки;Ф — несущая способность основания;k_н — коэффициент надежности, принимаемый равным не менее 1,5;m_c — сейсмический коэффициент условий работы, принимаемый равным:

для скальных, крупнообломочных и песчаных (кроме рыхлых) маловлажных грунтов, а также глинистых грунтов с консистенцией I_L≤0,5-m_c = 1,2;для песков рыхлых, насыщенных водой, и глинистых грунтов с консистенцией I_L≥0,75-m_c = 0,7;для остальных грунтов m_c = 1,0.

Горизонтальная составляющая нагрузки учитывается лишь при проверках устойчивости зданий на опрокидывание и сдвиг по подошве фундамента.

При использовании условия (12.1) следует учитывать, что оно определяет максимальную величину нагрузки N_в, при которой несущая способность основания при сейсмическом воздействии оказывается достаточной.

Проверка на сдвиг по подошве является обязательной при наличии длительно действующих горизонтальных нагрузок в основном сочетании. В этом случае учитывается трение подошвы фундамента о грунт, и коэффициент надежности принимается равным не менее 1,5.

Для незаглубленных, малозаглубленных фундаментов и фундаментов мелкого заложения при относительном заглублении h/b≤1,5 (h — глубина заложения подошвы фундамента; b — ширина подошвы в плоскости действия горизонтальных сил и опрокидывающих моментов) несущая способность основания из нескальных грунтов определяется по схеме одностороннего сдвига с учетом влияния сейсмических колебаний на напряженное состояние грунта.

Для фундаментов глубокого заложения при h/b>1,5 расчет несущей способности основания при сейсмических воздействиях можно не производить, так как при этом не наблюдается выпирания грунта на поверхность.

При действии нагрузок, создающих моменты сил в обоих направлениях подошвы фундамента, несущая способность основания Ф должна определяться раздельно на действие сил и моментов в каждом направлении, независимо друг от друга.

Рис. 12.1. Эпюра предельного давления под подошвой фундамента при сейсмическом воздействии

Глубина заложения фундаментов в грунтах, относимых по их сейсмическим свойствам к I и II категориям, принимается, как правило, такой же, как и для фундаментов в несейсмических районах.

При грунтах III категории по сейсмическим свойствам рекомендуется принимать специальные меры по устройству надежного основания, в том числе водопонижение и искусственное упрочнение грунтов (уплотнение, химическое закрепление и пр.).

Для зданий высотой более пяти этажей рекомендуется глубину заложения их фундаментов увеличивать путем устройства подвальных этажей.

Подвальные этажи должны располагаться под всем зданием или его отдельными отсеками симметрично относительно осей здания или отсека.