Фундаменты глубокого заложения опускные колодцы область применения метод расчета

Строй-справка.ру

Отопление, водоснабжение, канализация

При устройстве фундаментов глубокого заложения методом опускного колодца, кессона и «стена в грунте» необходимо учитывать возможность разуплотнения грунта вследствие его частичного разгружения. Разуплотнение будет тем более интенсивным, чем больше глубина разработки грунта, поэтому для предотвращения неравномерных осадок разуплотнения необходимо стремиться к максимальному сокращению времени между вскрытием грунта основания и началом бетонирования фундамента.

Рис. 11.5. Схема работы фундамента глубокого заложения в грунте основания:
а — зависимость осадки от давления: 1 — для фундамента, возводимого в открытом котловане; 2 — то же, свайного; 3 — то же, глубокого заложения; б — при расположении центра вращения D в пределах высоты фундамента; в — то же, ниже подошвы фундамента

При использовании фундамента глубокого заложения график зависимости осадки от давления имеет ярко выраженный нелинейный характер (кривая 3 на рис. 11.5, а). Причем эта зависимость характеризуется отсутствием точки перелома а, характерной для Фундамента неглубокого заложения (кривая 1) и забивной сваи трения (кривая 2). Вторым отличием работы фундамента глубокого заложения от работы других типов фундаментов является значительно меньшая абсолютная осадка даже при значительной нагрузке, передаваемой на грунты основания. Последнее объясняется тем, что под подошвой фундамента глубокого заложения залегают слои олее плотного грунта и отсутствует возможность выпора грунта на поверхность.

Расчет фундаментов глубокого заложения выполняют в соответствии с первой и второй группами предельных состояний, однак при этом необходимо привлечение методов нелинейной механ: грунтов, которые существенно усложняют расчет.

В случаях, когда действующими строительными нормами разрешается производить расчет по сопротивлению грунта основания, он выполняется известными методами определения осадок с учетом влияния сил трения, развивающихся по боковой поверхности фундамента.

В общем случае на фундамент глубокого заложения будут действовать вертикальные, горизонтальные силы и момент. Под действием этих нагрузок фундамент может повернуться относительно некоторой точки D (рис. 11.5, б, в). Повороту фундамента будет препятствовать не только сопротивление грунта под подошвой, но и по его боковой поверхности. В расчетной схеме все вертикальные нагрузки приводят к равнодействующей 1FV — Т, приложенной центрально в плоскости подошвы, а горизонтальные силы и момент — к равнодействующей горизонтальной силе 22% приложенной на расстоянии X от подошвы фундамента.

Расположение центра вращения D может быть разным. При относительно высоком расположении равнодействующей горизонтальной силы l,Fh центр вращения будет находиться в нижней части фундамента (рис. 11.5, б). При действии этой силы в пределах средней части высоты фундамента точка D будет располагаться ниже подошвы фундамента (рис. 11.5, в).

В результате поворота фундамента относительно центра вращения по боковым поверхностям возникнут усилия реактивного давления, эпюры которых показаны на рис. 11.5.

Считается, что устойчивость фундамента в грунте обеспечена, если горизонтальное реактивное давление при z=duz=dl3 меньше сопротивления грунта в этих точках, принимаемого равным разности пассивного и активного давления грунта.

В формуле (11.12) не учтено трение по подошве фундамента и его боковым граням, а также возможность образования областей сдвига в верхней части фундамента (эти факторы идут в запас устойчивости).

Источник

Фундаменты глубокого заложения, область применения. Опускные колодцы. Оболочки. Устройство фундаментов методом «стена в грунте». Водоструйная технология. Кессоны.

Фундаментами глубокого заложения называют фундаменты, у которых глубина погружения их подошв в несколько раз превосходит размеры в плане. Фундаменты глубокого заложения устраивают не в открытом котловане, а на поверхности грунта. Их сооружение направленно на сохранность структуры грунтов в основании и передачу больших давлений на плотные грунты.

К фундаментам глубокого заложения относятся:

а) опускные колодцы;

б) фундаменты из оболочек;

в) сваи — оболочки;

г) опоры глубокого заложения(столбы);

д) кессоны.

Опускные колодцы.

Каменные опускные колодцы изобретены впервые в Индии много столетий тому назад. Индийцы, почитавшие воду как божество, особенно реку Инд, строили свои храмы в поймах рек, где были мощные отложения слабых наносных грунтов. Чтобы достичь плотных и надежных грунтов, стали применять опускные колодцы.

Идея опускного колодца заключается в следующем. На поверхности грунта вначале устраивают кладку колодца на некоторую высоту. Затем внутри начинают разрабатывать грунт, подкапывая его под стенками колодца и извлекая с помощью землеройных механизмов. Колодец, утрачивая опору, опускается под действием собственного веса, до тех пор, пока не будет пройдена вся толща слабых грунтов, и колодец не достигнет проектной отметки заложения опоры. В процессе опускания кладку стенок колодца непрерывно наращивают.

Опускной колодец – это конструкция, которая в период погружения состоит из стен, а после погружения внутренняя часть заполняется бетонной смесью.

Опускные колодцы применяют для устройства фундаментов мостовых опор, башен, в причальных сооружениях, набережных, под доменные печи, при строительстве канализационных насосных станций, под оборудование в стесненных условиях.

Обычно применяют на местности покрытой водой, при высоком уровне подземных вод и при наличии текучих грунтов.

По формев плане опускные колодцы бывают круглые, квадратные, эллиптические, прямоугольные, ячеистые.

Наиболее целесообразной для опускных колодцев является круглая форма. В этом случае стенки колодцев лучше воспринимают давление от окружающего грунта и обеспечивается возможность равномерной подработки под стенками при его опускании. При квадратной или прямоугольной форме в стенках возникают растягивающие напряжения, поэтому они выполняются из железобетона.

По форме продольного сечения:

Рисунок 3.2. Стены с постоянным сечением

Тиксотропная рубашка — щель, заполненная раствором бентонитовой глины.

Бентонит – коллоидная глина, состоящая в основном из минералов группы монтмориллонита. Используют для приготовления буровых растворов, как отбеливающую глину, как связующий материал.

Связность (прочность) грунта, зависящая от толщины слоя рыхлосвязанной воды может резко снижаться при нарушении определенного расположения молекул воды и частиц (например, при динамических воздействиях или перемятии). Со временем возможно восстановление прочности — явление Тиксотропия – способность глинистого раствора загустевать в спокойном состоянии и становиться жидким при перемешивании.

Тиксотропия – способность глинистого раствора загустевать в спокойном состоянии и становиться жидким при перемешивании.

Рисунок 3.3. Стены с переменным и коническим сечениями

Последовательность проектирования опускных колодцев:

1. Выбирается тип колодца – гравитационные (тяжелые) или

облегченные (тонкостенные); способ их погружения.

Рисунок 3.4. Схема нагрузок, действующих на опускной

колодец во время его погружения

p_a — давление грунта на стенки колодца (p_a — давление грунта или раствора тиксотропной глины на данной глубине с учетом коэффициента надежности по нагрузке);

E_kn — реактивное давление грунта на его нож;

Q — собственный вес колодца.

Вес колодца Q должен превышать сумму сил трения, развивающихся по его наружной боковой поверхности.

Напряжения сжатия, величина которых у внутренней боковой поверхности, находится из формулы Ляме:

σ_pr = 2R 2 p_a / (R 2 — r 2 ), (3.1)

где R и r – наружный и внутренний радиусы опускного

2. Определяются класс бетона и тип арматуры.

3. Назначаются габаритные размеры колодца в плане и по

4. Для гравитационных колодцев назначается толщина стен.

(для облегченных — нет). Если задаться величиной σ_pr , то

(3.2)

5. Выбирается марка вибропогружателей и их количество.

6. Производится расчет днища колодца на реактивное

давление грунта и гидростатическое давление воды.

7. Проверяется прочность стенок колодца при его возможном

зависании в процессе погружения. (Колодец армируют

вертикальными стержнями из расчета зависания нижней

8. Проверяется ножевая часть (E_kn действует на нож колодца как консоль).

9. Проверяется достаточность бетонной подушки, железобетонной плиты днища с точки зрения прочности.

Если опускной колодец служит для понижения уровня подземных вод, то производится проверка на всплытие.

Если она не выполняется, разрабатываются меры по пригрузке, анкеровке колодца.

Дата добавления: 2015-06-17 ; просмотров: 1295 ;

Источник

20. Типы фундаментов глубокого заложения. Области и условия их применения.

При больших сосредоточенных нагрузках, когда устройство ФМЗ в котловане невыполнимо или невыгодно, а сваи не обеспечивают необходимой НС, а также при строительстве тяжелых и чувствительных к неравномерным осадкам сооружений (массивные кузнечные молоты, крупные прессы, зданий и насосных станций и водозаборов, опоры мостов, заглубленные и подземные сооружения – гаражи, склады, емкости, глубокие колодцы и т.п.) стремятся передавать нагрузки на скальные или полускальные основания, т.е. малосжимаемые грунты. В ряде случаев при этом приходится прорезать значительную (несколько десятков метров) толщу слабых водонасыщенных грунтов.

Для этого прибегают к устройству ФГЗ. Их разделяют на следующие виды:

— Буровые опоры и фундаменты, возводимые методом «Стена в грунте»

21. Устройство фундаментов и подземных сооружений методом опускного колодца. Основные понятия. Схемы нагрузок, порядок расчёта.

4.2 Опускные колодцы

Представляют собой замкнутую в плане и открытую сверху и снизу полую конструкцию, бетонируемую или собираемую из сборных элементов на поверхности грунта и погружаемую под действием собственного веса или дополнительной пригрузки по мере разработки грунта внутри нее (рис.13.1 и 13.2.).

Рис.13.1 Последовательность устройства опускного колодца:

а – изготовление первого яруса опускного колодца на поверхности грунта; б – погружение первого яруса опускного колодца в грунт; в – наращивание оболочки колодца; г – погружение колодца до проектной отметки; д – заполнение бетоном полости опускного колодца в случае использования его как фундамента глубокого заложения

Рис.13.2. Формы сечений опускных колодцев в плане:

а – круглая; б – квадратная; в – прямоугольная; г – прямоугольная с поперечными перегородками; д – с закругленными торцевыми стенками

Форма колодца в плане определяется конфигурацией проектируемого сооружения См. рис.13.2.

Наиболее рациональной является круглая форма, т.к. стенка круглого колодца работает только на сжатие, и при заданной площади основания

В любом случае очертание колодца должно быть в плане симметричным, т.к. всякая асимметрия осложняет его погружение (прекосы, отклонения).

Конструкционные материалы для опускных колодцев:

— каменная или кирпичная кладка;

— ж/б- наиболее распространен:

1.Монолитные (только когда форма колодца в плане имеет сложное очертание, нет возможности изготовления сборных элементов, при проходке скальных грунтов и грунтов с большим числом валунов).

2.Сборные (наибольшее предпочтение)

Погружению колодца в основание сопротивляются силы трения стен колодца о грунт. Для уменьшения трения колодцам придают коническую или цилиндрически уступчатую форму, с использованием тиксотропной суспензии. Оболочка опускного колодца из монолитного ж/б состоит из двух основных частей : 1 – ножевой; 2 – собственно оболочки. См. рис. 13.3.

Рис.13.3. Форма вертикальных сечений монолитных опускных колодцев:

а – цилиндрическая; б – коническая; в – цилиндрическая ступенчатая; 1 – ножевая часть опускного колодца; 2 – оболочка опускного колодца; 3 – арматура ножа колодца

Ножевая часть шире стены оболочки на 100…150мм со стороны грунта.

Толщина стен монолитных колодцев определяется из условия создания веса, необходимого для преодоления сил трения.

Рис.13.5. Сборный опускной колодец из вертикальных панелей:

1 – панели; 2 – форшахта;

Каждая из плоских вертикальных панелей (клепок) представляет собой элемент стены колодца на всю его высоту (рис.13.5). Между собой панели соединяются с помощью петлевых стыков или накладками на сварке.

При необходимости возведения такого опускного колодца большей высоты стены его наращивают такими же панелями, но уже без ножевой части. При этом в горизонтальном стыке панели верхнего и нижнего яруса соединяют сваркой закладных деталей.

Рис.13.6. Разработка грунта в опускном колодце:

а – насухо с помощью экскаватора; б – под водой с помощью грейфера; 1 – колодец; 2 – башенный кран; 3 – экскаватор; 4 – кран-экскаватор; 5 – грейфер

Эти две схемы погружения колодцев называются:

1.Насухо (при отсутствии подземных вод или с применением открытого водоотлива или водопонижения).

2. С разработкой грунта под водой.

Выбор способа разработки грунта зависит от размеров колодца, геологических условий строительной площадки и местных условий строительства. Так, например, грейферы применяют для разработки рыхлых песков, легких супесей, галечников и т.д.

Глубина разработки грунта на одну «Посадку» колодца принимается равной 1,5…2,0м при использовании экскаваторов и бульдозеров и не более 0,5м при применении средств гидромеханизации.

Разработка грунта под водой осуществляется преимущественно экскаваторами, оборудованными грейфером (рис.13.6 б). В случае очень слабых грунтов (плывуны), чтобы предотвратить их наплыв из-под ножа, рекомендуется поднимать уровень воды в колодце на 1…3м выше УГВ, накачивая в него воду.

Источник