Файл: Максимов С.Н. Инженерные сооружения (с основами строительного дела) учеб. пособие.pdf

кие колебательные движения могут вызвать значительные и не­ равномерные осадки, а в отдельных случаях потерю устойчивости основания.

Существуют основные группы конструкций фундаментов под машины с динамическими нагрузками: массивные (жесткие) и рамные фундаменты (с нежестким верхним строением). Наиболее распространенными фундаментами под машины являются массив­ ные, выполняемые в виде сплошных тяжелых бетонных блоков с соответствующими устройствами для крепления машин. Иногда машины крепят к фундаментам на амортизаторах (стальные пру­ жины или резиновые прокладки), смягчающие динамические на­ грузки.

Конструкция фундамента иод машину должна удовлетворять следующим условиям: 1) быть прочной и устойчивой; 2) не давать чрезмерных и неравномерных осадок, нарушающих нормальную эксплуатацию машин: 3) не давать сильных вибраций, мешающих работе машин, обслуживающего ее персонала и могущих нару­ шить работу и даже устойчивость соседних сооружений.

Первые два из этих условий выполняются легко, так как мас­ сивный фундамент распределяет нагрузку на большую площадь и не создает высокого напряжения в основании. Соблюдение третье­ го условия значительно сложнее.

Фундаменты сооружений в сейсмических районах

В районах, подверженных землетрясениям, сооружения и их фундаменты кроме обычных нагрузок испытывают воздействие сейсмических сил. Эти силы могут иметь произвольное направле­ ние, а величина их зависит от расстояния до эпицентра землетря­ сения и его интенсивности.

По воздействию на сооружение и необходимым строительным мероприятиям сейсмические районы разделяются на три группы: А — районы с интенсивностью до 6 баллов; Б — от 7 до 8 бал­ лов и В —: от 9 баллов и выше.

При проектировании сооружений и фундаментов в районах, относящихся по балльности к группе А, никаких специальных рас­ четов на сейсмостойкость не ведется и защитных мер не прини­ мается. В районах, относящихся к группе Б, проверяют на сей­ смостойкость такие сооружения, как каменные и бетонные мосты, подпорные стенки, башни, дымовые трубы и здания высотой более трех этажей. В районах группы В все сооружения проектируются в расчете на действие дополнительных сил инерции, развивающих­ ся при сейсмическом толчке.

Для лучшего приспособления фундаментов к сейсмическим явлениям нужно опирать их на жесткие породы и заглублять, про­ резая поверхностные слои. По техническим условиям на сейсми­ ческое строительство фундаменты ответственных сооружений ре­ комендуется заглублять не менее чем на 4 м. Так как фундаменты

8 8

должны обладать полной устойчивостью на опрокидывание, они должны проектироваться в виде систем перекрестных лент, сплошных плит и т. п. В подпорных сооружениях и в стенах под­ валов для освобождения от избыточного бокового давления грун­ та рекомендуется применять специальные разгрузочные устрой­ ства.

В сейсмостойких сооружениях фундаменты должны органи­ чески входить в общую с надземной частью конструкцию соору­ жения. Железобетонные фундаменты-ленты и сплошные плиты, связывающие здание по низу, существенно повышают жесткость сооружения.

§6 УСИЛЕНИЕ И ПЕРЕУСТРОЙСТВО СУЩЕСТВУЮЩИХ ФУНДАМЕНТОВ

Впрактике строительства встречаются случаи, когда нужно произвести реконструкцию сооружения (надстройку здания, рас­ ширение моста, замену производственного оборудования и т. п.), для чего требуется усиление фундамента. Решение об этом прини­ мается после того, как будет установлено, что существующий фун­ дамент не может воспринять новое повышенное давление. При этом должно учитываться увеличение плотности и связанной с ней прочности (несущей способности) грунтов основания, происшедшее под действием давления от старого фундамента и сооружения.

Для принятия решения о переустройстве фундамента прово­ дят тщательное обследование сооружения с откопкой в характер­ ных местах фундамента и вскрытием грунтов основания для взя­ тия контрольных проб на сжимаемость и сопротивление сдвигу, а

также контрольные статические расчеты устойчивости основания в условиях нового напряженного состояния.

Если усиление фундамента оказывается необходимым, то в зависимости от геологического строения основания и свойств грунтов, слагающих его, а также конструкции сооружения и его фундамента могут быть приняты следующие решения:

а) расширить подошву фундамента путем пристраивания но­ вых частей к существующим фундаментам или подведением новой широкой плиты;

б) подвести под фундамент новые элементы, опущенные на большую глубину и передающие нагрузку на более прочные грунты;

в) передать нагрузку на сваи, закладываемые вокруг фунда­ мента;

г) провести искусственное укрепление грунта основания. Строительная практика по реконструкции сооружений в Мо­

скве, Ленинграде, Одессе и других городах и промышленных цен­ трах СССР, а также за рубежом знает много примеров успешного применения любого из перечисленных методов.

Следует, однако, иметь в виду, что все работы по перестройке и усилению фундаментов требуют большой тщательности выпол­

89

нения во избежание возникновения нежелательных деформаций сооружений и расстройств в работе систем коммуникаций не толь­ ко в период перестройки, но и после ее окончания.

§ 7. ОСНОВЫ ВЫБОРА ТИПА ОПИРАНИЯ ФУНДАМЕНТА НА ОСНОВАНИЕ

Выбор того или иного основания для сооружения, а также метода устройства фундамента представляет собой комплексную задачу, правильное решение которой возможно только при общем учете особенностей инженерно-геологической обстановки (геологи­ ческого строения участка, гидрогеологических условий, свойств грунтов) и конструктивных особенностей сооружения. При этом должны приниматься во внимание также технические, экономиче­ ские и производственные условия проведения строительных работ в данном конкретном районе. В процессе этого выбора должны учитываться также возможности изменения инженерно-геологиче­ ских условий в процессе ведения строительных работ и при после­ дующей эксплуатации сооружения, когда под влиянием воздей­ ствия сооружения или мер, принятых при ведении строительных работ, могут возникнуть ранее отсутствовавшие явления (движе­ ние грунтовых вод при осушении котлована, повышенное давление от сооружения, динамическое воздействие работающих механизтов и т. д.).

Конструкция сооружения должна выбираться с учетом ожи­ даемых деформаций основания. В нужных случаях как само соо­ ружение, так и его фундамент должны быть разделены на части, которые будут испытывать разные по величине деформации. При невозможности разделения должны быть приняты меры к обеспе­ чению у сооружения такой жесткости конструкции, которая позво­ ляла бы ему воспринимать и соответственно перераспределять не­ равномерные усилия, возникающие при соответствующих дефор­ мациях.

Метод ведения строительных работ по возведению фундамен­ та также должен выбираться с учетом необходимости достижения наиболее высокого качества работ по сочленению фундамента с основанием.

Проектирование всего комплекса работ по фундаментостроению, от выбора основания, глубины заложения и конструкции фун­ дамента до решения вопроса о методе производства строительных работ, представляет собой сложную творческую задачу. Решение ее в каждом отдельном случае должно производиться проектиров­ щиками совместно с инженером-геологом и даваться в виде не­ скольких конкурирующих между собой вариантов. Выбор опти­ мального варианта производится в каждом конкретном случае исходя из особенностей природной обстановки и конструкции соо­ ружения, а также местных возможностей (экономической целесо­

9 0

образности, уровня возможной механизации, наличия естествен­ ных стройматериалов и строительной промышленности и т. п.).

Ниже, пользуясь систематизацией, проведенной проф. А. Л. Ру­ бинштейном (1961), рассмотрим некоторые типичные случаи заложения фундаментов и варианты возможных решений как по выбору их конструкций, так и методов ведения строительных ра­ бот.

А. В первом случае в толще пород под слоем относительно прочных грунтов, в пределах активной зоны, на небольшой глуби-

Рис. 48. Варианты устройства фундаментов при удовлетворительных грун­ тах в пределах верхней части активной зоны

не от сооружения залегают малоустойчивые слабые грунты (рис. 48), а грунтовые воды расположены ниже контакта со сла­

можно заложить более мелкий, но расширенный фундамент, рас­ пределяющий нагрузку от сооружения на большую площадь (слу­

щих до контакта со слабым грунтом (случай б2) ; б) перейти на висячие сваи (случай бз) или создать искусственное основание путем укрепления слабого грунта (случай б4) .

Б. Во втором случае с поверхности залегает слой слабых грунтов, подстилаемый прочными. Однако мощность слоя слабых грунтов больше, чем глубина заложения фундамента, нужная по конструктивным особенностям сооружения, и его подошва распо­ лагается в пределах слабого грунта, не выдерживающего нагрузку от сооружения (рис. 49). Грунтовые воды также залегают доста­ точно глубоко. Здесь могут быть следующие решения: а) зало­ жить фундамент повышенного заглубления и прорезать им всю толщу слабых грунтов, оперев фундамент на прочные грунты (случай Bi); б) прорезать слабый грунт и заменить его песчаной

91