авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

«Лекция 1.Содержание предмета и роль геодезии в строительстве. Технология строительства – научная дисциплина, содержащая совокупность сведений о рациональных методах производства ...»

-- [ Страница 2 ] --

Функциональное зонирование определяет наиболее рациональное взаимное расположение отдельных элементов города и проводится с целью создания наиболее удобных и благоприятных в санитарно-гигиеническом отношении условий жизни населения. На территории города существуют следующие основные зоны:

- селитебная, предназначенная для размещения жилого фонда, общественных зданий и сооружений, научно-исследовательских институтов и их комплексов, а также отдельных коммунальных и промышленных объектов, не требующих устройства санитарно- защитных зон;

- производственная, предназначенная для размещения промышленных предприятий и связанных с ними объектов, комплексов;

- ландшафтно-рекреационная, включающая городские леса, парки, водоемы, земли сельскохозяйственного использования, которые совместно с садами, бульварами, размещаемыми на селитебной территории, формируют систему открытых пространств;

- коммунально-складская – для размещения баз, складов, гаражей, трамвайных депо, троллейбусных и автобусных парков и т..п.;

- зона внешнего транспорта – для размещения транспортных устройств и сооружений, пассажирских и грузовых станций, пристаней, портов и т.п.

В больших и крупнейших городах выделяется также зона общегородского общественного центра, а в курортных городах - курортная зона, в которой размещаются лечебно-оздоровительные и связанные с ними обслуживающие учреждения.

Все эти зоны вместе с их санитарно-защитными зонами составляют застроенную территорию города. Вне этой территории, но, как правило, в пределах городской черты размещаются городские коммунальные предприятия и устройства ( питомники, водозаборные устройства, очистные сооружения городского водопровода и канализации, утилизационные заводы, кладбища, крематории и т.п.), которые по эксплуатационным и санитарным условиям не могут размещаться на застроенной части города.

За пределами города, в непосредственной близости к нему, организуется пригородная зона, включающая крупные зеленые массивы, необходимые для улучшения микроклимата и состояния воздушного бассейна, места массового отдыха и участки, сохраняемые как резерв для дальнейшего роста городской территории.

Для рационального распределения территории города на функциональные зоны предусматривают: повышение плотности застройки и увеличение площади зеленых насаждений, организацию крупных коммунальных устройств и хозяйств.

Основными технико-экономическими показателями застройки жилых районов и микрорайонов являются следующие:

- плотность застройки – отношение площади застройки к жилой территории, выраженное в %, характеризует санитарно- технические условия проживания;

- плотность жилого фонда, т.е. количество жилой площади в кв. м, приходящееся на 1 га территории жилого района или микрорайона;

- плотность населения, т.е. численность населения, приходящегося на 1 га микрорайона;

- баланс территорий жилого района с указанием территории каждого элемента (Жилые здания, дороги, зеленые насаждения, автостоянки ит.п.) в гектарах или процентном соотношении территории каждого элемента к общей площади территории района, а также приходящиеся на 1 жителя.

Лекция 9. Основные задачи инженерной подготовки территории населенных мест.

Освоение территорий по своему содержанию представляет многогранную деятельность, включающую в себя вопросы, связанные со строительством новых, реконструкцией и расширением существующих мест, законодательным регулированием, хозяйственным планированием, инженерным и архитектурно-планировочным проектированием и организацией производства необходимых строительных работ.

При выборе мест для поселений учитываются такие различные условия, как:

- климатические (ср.годовая температура, роза ветров, количество осадков);

- рельеф местности;

- гидрологические (наличие водоемов, уровень рек, паводковый режим и т.д);

- гидрогеологический (уровни подземных вод, их колебание и т.д.);

- геологические условия (грунты, их несущая способность…);

- отсутствие или наличие неблагоприятных физико-геологических процесссов на территории (оползней, карстовых явлений, оврагообразований и др.).

Мероприятия по приспособлению природных условий планируемой территории для целей застройки и благоустройства относятся к инженерной подготовке территории. Это комплекс работ по обеспечению пригодности территории для градостроительства и создания оптимальных санитарно гигиенических и микроклиматических условий для жизни и деятельности населения, нормальной и бесперебойной работы промышленных предприятии, транспорта и др. К ним относятся:

- вертикальная планировки и водоотвод;

- устройство пешеходных и проезжих дорог, автомобильных стоянок и промышленных площадок;

- создание зеленых насаждений различного функционального назначения;

- сооружение малых водоемов декоративного и спортивного назначения;

- благоустройство берегов рек и водохранилищ;

- устройство искусственного освещения улиц, площадей и др.

территорий города;

- прокладка сетей подземных коммуникаций;

- санитарная очистка территории.

Комплекс инженерного благоустройства охватывает примерно три четверти городской территории. Рушение вопросов благоустройства зависит от масштаба города, природных и климатических факторов, переспектив развития, характера сложившейся застройки.

Организация стока вод и вертикальная планировка территорий.

Задачи вертикальной планировки. Разработка плана организации рельефа. Методы проектирования и способы отображения.

При разработке проекта на строительство различных объектов наряду с разработкой планов и конструктивных чертежей составляют план организации рельефа, который решает задачу изменения рельефа местности для приспособления его к застройке, благоустройству и инженерно транспортным нуждам.

Вертикальная планировка - это инженерное мероприятие по искусственному изменению, преобразованию и улучшению существующего рельефа местности срезкой или подсыпкой грунта для использования его в градостроительных целях. Основная цель вертикальной планировки заключается в создании спланированных поверхностей, удовлетворяющих требованиям застройки и инженерного благоустройства территории.

Вертикальная планировка территории призвана создать благоприятные условия для размещения зданий и сооружений, прокладки улиц, проездов, подземных инженерных коммуникаций.

К основным задачам вертикальной планировки относятся:

- организация стока поверхностных вод (дождевых, ливневых и талых) с городских территорий;

- обеспечение допустимых уклонов улиц, площадей и перекрёстков для безопасного и удобного движения всех видов городского транспорта и пешеходов;

- создание благоприятных условий для размещения зданий и прокладки подземных инженерных сетей;

- организация рельефа при наличии неблагоприятных физико геологических процессов (затопление территории, подтопление её грунтовыми водами, оврагообразование и т.д.);

- придание рельефу наибольшей архитектурной выразительности;

- создание в необходимых случаях искусственного рельефа;

- решение задач при сооружении крупных и уникальных плоскостных сооружений (спортивного центра, аэродрома и пр.) Работы по проектированию вертикальной планировки территории проводятся на всех стадиях разработки горизонтальной планировки:

проектов генеральных планов, проектов детальной планировки и проектов застройки. Этапы разработки вертикальной планировки заключаются в оценке рельефа, составлении схемы вертикальной планировки в зависимости от площади и сложности рельефа в масштабах 1:10000 – 1: и рабочих чертежей в масштабах 1:1000 – 1:500, на основании которых на местности производят геодезические разбивочные работы для преобразования рельефа.

Для разработки проектов вертикальной планировки необходимо располагать исходными материалами. Это - здания, планировочные решения, материалы предшествующей стадии проектирования и материалы изысканий, в которые входят геодезические, гидрологические, гидрогеологические исследования, данные о расположении в плане и в высотном отношении и типах подземных инженерных сооружений, зелёных насаждений, наземных сооружений, составе и размерах транспортного и пешеходного движения и пр.

Отметки планируемой поверхности назначают таким образом, чтобы максимально сохранить существующий рельеф, зелёные насаждения и почвенный покров. Осуществляется вертикальная планировка с учетом осушения заболоченных и избыточно увлажненных территорий, орошения недостаточно увлажненных территорий, положения уровня грунтовых вод, борьбы с селевыми потоками. К вертикальной планировке относятся обвалование и досыпки территории, применяемые для защиты города от затоплений, засыпка оврагов, террасирование склонов, выполняемое для предотвращения оползней и др.

При оценке территории основное внимание уделяется существующему рельефу. Определяют наличие и расположение водоразделов и тальвегов, основные направления стока поверхностных вод, участки территорий с различными уклонами, территории, требующие мероприятий по инженерной подготовке, и пр. Совокупность этих характеристик определяет природные условия территории по степени пригодности для строительства как благоприятные (с уклонами 0.005 – 0.100), неблагоприятные (0.100-0.200 или менее 0.005) и особо неблагоприятные (свыше 0.200).

Существенную роль играет вертикальная планировка при размещении зданий, сооружений и подземных инженерных сетей. В настоящее время для жилищно-гражданского строительства используют типовые здания, и задача вертикальной планировки заключается в создании благоприятных условий для их размещения без изменения типовых проектов.

Эффективность работ по вертикальной планировке определяют следующие технико-экономические показатели:

- наименьший объём земляных работ при наибольшей эффективности проектных решений;

- одинаковый объём выемок и насыпей (баланс земляных масс), когда отпадает необходимость в вывозе грунта с планируемой территории или привозе его;

- всемерное сокращение дальности перемещения грунта (транспортного объёма) с участков выемок в насыпи.

Основными документами проекта вертикальной планировки являются план организации рельефа и картограмма земляных работ, которые составляются на основе топографического плана, рабочих чертежей поперечных профилей улиц и проездов.

Составление плана организации рельефа ведется на проекте планировки и застройки с использованием плана красных линий, которые выносятся все исходные данные со схемы вертикальной планировки.

В зависимости от местных условий и вида поверхности проектирование вертикальной планировки выполняют методом проектных горизонталей, проектных отметок, профилей или комбинацией этих методов.

Метод проектных горизонталей позволяет наиболее полно отразить проектируемый рельеф и произвести планировку на всей территории с одинаковой степенью точности, что особенно важно при незначительных уклонах местности. Сущность метода состоит в том, что на план с геодезической подосновой, где показан фактический рельеф в горизонталях и нанесены все проектные решения в плане, наносят горизонтали отображающие проектный рельеф. В зависимости от рельефа и масштаба составляемого плана высоту сечения проектных горизонталей устанавливают равной 0.1;

0.2;

0.5 м. Преимуществом данного метода является совмещение горизонтального и вертикального решений, что обеспечивает наглядность проектного документа и упрощает подготовку и производство геодезических разбивочных и строительных работ.

Метод профилей применяется при вертикальной планировке проездов, улиц, дорог или площадок. По результатам полевых геодезических работ составляют продольные и поперечные профили через 20, 40 или 100 м, в зависимости от стадии проектирования и характера рельефа. Продольные профили следует проектировать в тех же масштабах, что рабочие чертежи, принимая для большей точности графических построений вертикальный масштаб в 10 раз больше горизонтального. Поперечные профили строят в масштабе 1:200 с учетом соотношения горизонтального и вертикального масштабов как 1:10. Этот метод недостаточно нагляден и требует большого объема графических работ, поэтому он используется для частичного решения вертикальной планировки. В дальнейшем применяются другие методы.

Метод проектных отметок заключается в изображении преобразованного рельефа в виде системы точек с подписанными на них красными и рабочими отметками. Применяется такой способ в случаях слабо выраженного проектного рельефа, т.е. тогда, когда изображение проектной поверхности проектными горизонталями становится недостаточно наглядным.

Комбинированный метод проектирования вертикальной планировки одновременно используя методы проектных горизонталей и отметок.

Методом отметок проектируют опорные или характерные точки, отметки которых должны быть сохранены в процессе дальнейшего преобразования рельефа, выполняемого методом проектных горизонталей.

Вынесение проекта организации рельефа на местность Оформленный план организации рельефа служит основой для выноса проекта вертикальной планировки на местность. Методика выноса зависит от способа проектирования и представленных материалов (планов, профилей, проектных отметок) и сводится, как правило, к определению на местности положения отдельных точек проекта в плане и по высоте.

Исходными документами для производства работ служат:

- генеральный план строительного участка с привязкой к красным линиям осей строящихся зданий и сооружений;

- план организации рельефа;

- план земляных масс.

Перенос проекта организации рельефа в натуру выполняется в такой последовательности:

- отыскивают на местности реперы и марки высотной сети и в случае недостаточного их числа производят необходимое сгущение;

- выносят на местность проект организации рельефа проезда;

- переносят на местность проектные отметки точек красных линий;

- выносят на местность проект организации рельефа квартала (вначале внутриквартальные проезды, затем дорожки, тротуары, углы зданий и проектный рельеф незастроенной части).

Перенесение проекта вертикальной планировки обычно начинается с проездов. Для этого по оси проезда разбивают проектный профиль с вынесением в натуру всех пикетов и точек перегиба проектного профиля.

Вынесенные в натуру точки закрепляют деревянными колышками или столбами. Колышки забивают таким образом, чтобы отметка верхнего среза была на проектной отметке данной точки профиля. Установка колышков на проектную отметку производится при помощи нивелира. За исходные данные для этого принимают отметки реперов городской нивелировки.

Для установки верхнего обреза кола на проектную отметку вычисляют отсчет а по рейке, соответствующий проектной отметке в этой точке. Эти вычисления производят по формуле а=Нисх+b -Нпр, (22) где Нисх – отметка исходного репера;

b – отсчет по рейке, установленной на исходном репере Нпр –проектная отметка определяемой точки.

Разбивку на местности проектной линии, заключенной между двумя точками перегиба профиля, производят с помощью наклонного луча нивелира, теодолита, а также с помощью лазерных приборов.

Если на пикетах в точках А и В колья находятся на проектной отметке, то промежуточные колья в точках C, D, E, F можно установить при помощи визирок (рисунок 7).

Рисунок 7– Вынос линии заданного уклона при помощи визирок Промежуточные точки могут быть вынесены в натуру также и при помощи наклонного луча нивелира. Для этого в начальной точке А (рисунок 8) устанавливается нивелир так, чтобы один из подъемных винтов был направлен по линии створа. После приведения оси вращения нивелира в отвесное положение визирную ось трубы наводят на рейку, установленную в конце створа, и, действуя подъемным винтом нивелира, добиваются отсчета b по рейке, равного высоте инструмента i.

Рисунок 8 –Вынос линии заданного уклона При таком положении наклон визирной оси трубы нивелира будет равен наклону проектной линии, а отсчеты по рейке, устанавливаемой на кольях, будет равен отсчету b, или, что то же самое, высоте инструмента i.

По оси проезда проектный профиль разбивают через каждые 10-20 м.

затем в этих точках производят разбивку поперечников, закрепляя на них с той и с другой стороны от оси проезда временные точки, расположенные на линии лотка, на бордюрном камне тротуара и около фасадной линии.

В случае если из-за выемки или высокой насыпи установить кол на проектную отметку невозможно, то поступают следующим образом.

Забивают кол до прочного положения в грунте и нивелируют его.

Вычисленную отметку сравнивают с проектной и разность с соответствующим знаком выписывают на боковую поверхность кола. При планировке отмеряют эту разность от верхнего среза кола до рабочей поверхности грунта.

Проект вертикальной планировки на внутриквартальной территории и на площадях обычно переносят в натуру путем разбивки сетки квадратов со сторонами 10 или 20 м. в каждой вершине такой сетки квадратов на проектную отметку забивают кол одним из описанных выше способов.

Если запроектированный рельеф представляет наклонную плоскость, то проект вертикальной планировки этой территории можно перенести наклонным лучом нивелира. В этом случае по проекту вертикальной планировки определяют направление линии АВ (рисунок 25) с нулевым уклоном и переносят это направление на местность. Затем в произвольно, но удобно выбранной точке С на это линии восстанавливают перпендикуляр CD. Если теперь в точке С установить нивелир с расположением подъемных винтов 1,2 и 3 так, как это указано на рис. 25, и при помощи подъемного винта визирной оси задать проектный уклон линии CD, то ось вращения нивелира займет положение, перпендикулярное разбиваемой в натуре наклонной плоскости. В этом случае отсчет по рейке, установленной на кол, забитый на проектную отметку во всех точках запроектированной наклонной плоскости, должен быть одинаковым и равным b=ГИ-(НС)поект, (23) где ГИ – отметка горизонта инструмента;

(НС)поект – проектная отметка точки С, в которой установлен нивелир.

Рисунок 9 - Вынос проектной плоскости Это способ перенесения проектной плоскости в натуру удобен тем, что при одной постановке нивелира можно вынести проектные точки как угодно густо, без каких либо дополнительных вычислений.

Иногда проектную плоскость разбивают на отдельные профили и каждый профиль переносят в натуру наклонным лучом нивелира, теодолита или лазерного прибора.

Перенос на местность проекта организации рельефа производят в основном приборами и методами, обеспечивающими точность технического нивелирования.

В отдельных случаях можно рассчитать точность перенесения проекта на местность. Для расчета точности, с которой необходимо перенести отдельные точки проекта вертикальной планировки в натуру, принимается условие, чтобы величина расхождения фактического уклона между двумя смежными точками, перенесенными в натуру, от проектного не превышала 10% минимального уклона.

Величина минимального уклона, обеспечивающая нормальный сток воды с поверхности, принята 0,5%. Если точки проекта будут вынесены в натуру через каждые 10 м, то допускаемое минимальное превышение между двумя смежными точками будет равно 5 см, а, следовательно, величина средней ошибки выноса в натуру отдельной точки проекта не должна превышать 0,4 см.

При запроектированных больших уклонах требуется меньшая точность перенесения проекта вертикальной планировки в натуру. Так, если проезд запроектирован с уклоном 2%, то среднюю величину ошибки перенесения в натуру отдельной точки проекта вертикальной планировки по отношению к смежным точкам, расположенным на расстоянии 10 м, можно допустить порядка 1,4 см, а предельная ошибка будет равна 4-5 см.

После выноса проекта вертикальной планировки производится исполнительная съемка. Отклонения исполнительных отметок от проектных считается допустимым в пределах:

- для работ по планировке кварталов и внутриквартальных проездов до 5см;

- для работ по планировке улиц-проездов до 3 см;

- для строительства зданий и сооружений до 1.5 см;

- по уклонам спланированных поверхностей до 0.1‰;

- по уклонам водоотводных каналов до 0.05‰.

Использование лазерных приборов при производстве вертикальной планировки Существенно упрощается вынос проекта вертикальной планировки на местность с использованием лазерных приборов, так как при этом отпадает необходимость в закреплении линий кольями, сам луч является опорным направлением.

Лекция 10. Классификация строительных материалов. Основные физические и механические свойства.

При строительстве зданий и сооружений применяют различные природные и искусственные строительные материалы. К природным относят лесные материалы, а также естественные природные каменные (камень, гравий, песок, глина). Широко распространены искусственные материалы: минеральные вяжущие вещества (цемент, известь), керамические (кирпич, строительная керамика), бетоны, металлические, пластмассовые и др.

Свойства материалов определяют область их применения. Основные свойства по совокупности признаков подразделяют на физические, химические, механические и технологические.

К физическим относят весовые характеристики материала, его плотность, проницаемость для жидкостей (воды), газов, тепла, радиации, а также способность к сопротивлению влиянию внешних условий.

Химические свойства оценивают показателями стойкости материалов при действии кислот, щелочей, растворов солей и других разрушающих материал веществ.

Механические свойства характеризуют способность материала сопротивляться сжатию, растягиванию, удару.

Технологические свойства — способность материала подвергаться обработке при изготовлении из него изделий.

Правильный выбор материалов и их использование требуют всестороннего учета различных свойств, обеспечивающих в условиях эксплуатации необходимую прочность и соответствующие деформационные показатели. Кроме того, необходимо учитывать зависимость свойств материалов от внешних условий, приводящих, как правило, к отрицательному воздействию на строительные материалы и изготовленные них конструкции. Рассмотрим некоторые из свойств материалов.

Важнейшим физическим показателем материала служит его плотность Средняя плотность р (в кг/м ) определяется отношение массы материала к его объему в естественном состоянии.

Пористость п материала характеризует степень заполнения его объема порами. Величина пористости строительных материалов колеблется от 0 % (стекло, металл) до 95% (пенопласт).Функционально плотные материалы обеспечивают высокую прочность конструкций, пористые - повышение теплоизоляционные свойства.

Водопоглощение – способность материала впитывать и удерживать воду, выражается в процентах.

К физическим свойствам относятся:

водопроницаемость – способность материала пропускать воду (кол во воды, прошедшее за 1 час через 1 м площади материала при давлении Мпа);

- морозостойкость – определяет способность насыщенного водой материала выдерживать многократное переменное замораживание и оттаивание без признаков разрушения и снижения прочности. Марка изделий и конструкций задается числом циклов попеременных замораживания и оттаивания (МРЗ10,15,25, 35,50,100,150,200 и более);

-огнестойкость – характеризует способность материала выдерживать действие высоких температур без потери несущей способности, по этому показателю строительные материалы делятся на огнестойкие (бетон, кирпич, металл), трудносгораемые (асфальт) и сгораемые (дерево,краски, пластмассы ).

Природные и искусственные каменные материалы и изделия из них. Бетонные и железобетонные конструкции. Устройство и виды опалубок.

Природные каменные материалы наиболее доступны и получаются механической обработкой горных пород и в зависимости от способа из готовления делятся на пиленые, колотые и рваные. При дроблении пород образуются щебень и песок.

Для кладки фундаментов, стен вспомогательных зданий, массивных элементов сооружений используют бутовый камень неправильной формы.

Широко распространены бутобетонные конструкции, получаемые втапли ванием камней в бетонную смесь.

Обработанные каменные материалы правильной формы в виде штучных изделий (стеновых камней, плит) применяют для кладки стен, наружной и внутренней облицовки зданий. Из природного камня изготовляют также материалы для дорожного (бортовые камни, брусчатка и др.) и гидротехнического строительства.

К керамическим материалам и изделиям относят искусственные ка менные материалы, получаемые из глин или их смесей с различными добавками, с помощью формования и последующего обжига. Наиболее распространены стеновые керамические материалы, к которым относят сплошной и пустотелый кирпичи, кирпичные блоки и панели. Изготовляют ординарный кирпич размерами 250X120X65 мм или утолщенный с высотой 88 мм. Плотность керамического кирпича 1600—1900 кг/м3, водопоглощение не менее 8 %. Выпускается кирпич с пределом прочности от 7,5 до 30 МПа и морозостойкостью Мрз15, 25, 35 и 50. Для снижения плотности и теплопроводности используют пустотелые кирпичи.

Отдельные камни в конструкциях, возводимых из природных и искусственных каменных материалов, скрепляют между собой растворами.

При приемке конструкций, выполненных из каменных материалов, проверяется правильность перевязки швов, горизонтальность и верти кальность рядов кладки, положение деформационных швов и закладных деталей, геометрические размеры.

Особая роль в строительстве отводится минеральным вяжущим ве ществам, представляющим собой тонко измельченные порошкообразные материалы, образующие при смешивании с водой пластичное тело, постепенно переходящее в результате внутренних физико-химических процессов в камневидное состояние. Это свойство вяжущих веществ используют для приготовления на их основе растворов, бетонов и других искусственных каменных материалов и изделий.

Минеральные вяжущие вещества получают с помощью обжига в печах природных каменных материалов (известняков, гипса, ангидрита, доломита) и последующего их помола в топкий порошок. Процесс твердения вяжущих веществ называется схватыванием. Наибольшей скоростью твердения обладают гипсовые вяжущие вещества (до нескольких часов), наименьшей — воздушная известь (до года). Так как прочность вяжущих веществ изменяется во времени, то их оценивают на определенное время и в установленных условиях. Этот показатель принимают за марку вяжущего вещества. Для цементов срок твердения для оценки их твердости установлен в 28 дней при температуре 20 °С. Наиболее широко из вяжущих веществ применяется портландцемент, получаемый с помощью обжига смеси известняка и 25 % глинистых примесей. Портландцемент характеризуется пределом прочности на сжатие и изгиб по марке цемента, численно соответствующей предельному сопротивлению (в кг/см2). Портландцемент приготовляют марок М400, 500, 550, 600.

В зависимости от компонентов и добавок, входящих в состав цемента, ему могут быть приданы особые свойства (быстрое твердение, водостойкость и др.). Цементы являются основой изготовления бетонных изделий и конструкци. По мере совершенствования технологии приготовления бетонов с новыми физико-механическими свойствами универсальность и экономичность бетонных конструкций повышаются.

Бетон — это искусственный камень, получаемый в результате твер дения смеси вяжущего вещества, воды и заполнителей (песка и щебня или гравия). Смесь этих материалов до затвердения называют бетонной смесью.

Зерна песка и щебня составляют каменный остов в бетоне. Цементное тесто, получаемое при смешивании вяжущего вещества с водой, заполняет промежутки между заполнителем и придает бетону до затвердевания подвижность, что позволяет, используя специальную форму — опалубку, получать бетонные конструкции разнообразной конфигурации и размеров.

По плотности бетоны делят на особо тяжелые - более 2500 кг/м3, тяжелые обыкновенные – 1800-2500 кг/м3, легкие – 500-1800 кг/м3 и особо легкие - менее 500 кг/м3.

Прочность бетона зависит от марки используемого цемента, качества и состава заполнителей и соотношения воды и цемента.

Хорошо работая на сжатие, бетон неудовлетворительно воспринимает растягивающие усилия, так как его прочность на растяжение в 10—15 раз ниже прочности на сжатие. Для устранения этого недостатка и предотвращения разрушения бетонных конструкций растягивающими нагрузками в них вводят стальные элементы — арматуру. Обладая высоким пределом прочности при растяжении (до 200 МПа), стальная арматура воспринимает растягивающие напряжения. В связи с прочным сцеплением бетона с арматурой и практически одинаковым коэффициентом температурного расширения стали и бетона обеспечивается полная монолитность нового материала — железобетона.

Арматура, применяемая для армирования железобетонных конструкций, может выполняться в виде стальных стержней, проволоки, канатов или прокатных профилей. По своему назначению в конструкции арматуру подразделяют на рабочую, воспринимающую нагрузки, и монтажную, необходимую для обеспечения правильного положения рабочей арматуры.

Арматура может использоваться как отдельными элементами, так и изделиями в виде сварных сеток или каркасов.

В зависимости от способа армирования и состояния арматуры разли чают железобетонные изделия с обычным армированием и предварительно напряженным. Метод предварительного напряжения заключается в изготовлении таких железобетонных конструкций, в которых бетон под вергается искусственному сжатию за счет предварительно растянутой стальной арматуры. При работе на растяжение в таких конструкциях растягивающие усилия частично компенсируют созданными сжимающими усилиями. Кроме того, в растягиваемой зоне бетонных конструкций из-за повышенной плотности не возникают трещины и тем самым обеспечивается защита от разрушения как самого бетона, так и арматуры от коррозии. Для натяжения арматуры обычно используют механический или электротермический способ.

При напряженном армировании изготовленных конструкций (как правило, крупноразмерных пролетных строений мостов, балок и прогонов, контурных элементов железобетонных оболочек и др.), арматуру располагают и закрепляют анкерными устройствами. Контроль напряжения железобетонных конструкций следует осуществлять, определяя изменения их геометрической формы и нивелируя точки по выбранным плоскостям или граням.

По способу производства железобетонные конструкции бывают сбор ными, сборно-монолитными и монолитными.

Сборные конструкции изготавливают на специальных заводах в мно гократно используемых формах и транспортными средствами доставля ются на место строительства. Наиболее прост по схеме стендовый способ изготовления сборных конструкций, при котором формование изделий и все технологические операции осуществляются в неперемещаемых формах (стендах, матрицах или кассетах).

Для увеличения производительности на заводах сборного железобетона используют поточно-агрегатный способ, при котором технологический процесс расчленен на отдельные операции, а твердение изделие осуществляется в специальных тепловых аппаратах. При конвейерном способе изделия формируют на специальных вагонетках-поддонах, пере мещаемых по конвейеру через технологические участки и посты.

Сборно-монолитные конструкции собирают из элементов заводскогс изготовления с заполнением отдельных участков монолитным бетоном на месте строительства.

В процессе производства сборных конструкций обязателен операци онный контроль геометрических размеров собранных форм и приемочный контроль готовых изделий, которые могут выполняться в зависимости от размеров, конфигурации и условий производства как с использованием простейших измерительных инструментов (рулетки, шаблоны, координатометры), так и геодезическими методами, позволяющими опре делять не только линейные габариты, но и непрямолинейность, неплоско стность, соосность и другие характеристики формовочного оборудования и изготовленных конструкций. При проведении приемочного контроля устанавливают степень соответствия выпускаемых изделий по гео метрической точности задаваемому нормативами классу точности.

Контроль геометрических параметров сборных конструкций геодези ческими методами может выполняться как на заводах сборного железо бетона, так и на строительных площадках следующими методами:

- базисного полигона с горизонтальным расположением контролируе мых элементов, при котором измерения ведут относительно сторон за крепленного знаками полигона в основном способом прямоугольных координат (рис. 10, а ) ;

- базисной линии или плоскости для контроля длинноразмерных или вертикально расположенных элементов в основном способом бокового нивелирования от одной плоскости (рис. 10, б) или от двух параллельных плоскостей (рис. 10,в);

li - расстояние от базисной плоскости до конструкции;

- методом координат, реализующим принцип угловой засечки (рис. 10 г).

Рисунок 10- Методы контроля геометрических параметров сборных конструкций Конструкции из монолитного железобетона изготавливают непосред ственно на месте, а в качестве форм применяют различные виды опалу бок.

Опалубки для монолитных конструкции должны обеспечивать заданную точность, неизменность проектных размеров, возможность многоразового использования.

Выбор опалубки определяется типом и размером бетонируемых кон струкций и способом производства арматурных и бетонных работ. Различают следующие виды опалубок:

- разборно-переставная, мелкощитовая или крупнощитовая, состоящая из опалубочных щитов, элементов соединения и крепления;

используется для бетонирования разнотипных монолитных конструкций, в том числе и криволинейного очертания;

- подъемно-переставная состоит из щитов и приспособлений для их подъема, систем управления и контроля точности перемещения опалуб ки и ее габаритов;

применяется для возведения конструкций и сооружений переменного сечения;

- горизонтально-скользящая (катучая) состоит из формующих секций, механизмов перемещения, систем управления и контроля;

предназначена для возведения конструкций большой протяженности, в том числе и криволинейных (стены, тоннели и др.);

скользящая включает в себя систему опалубочных щитов, закрепленных на домкратных рамах, поднимаемых домкратами по мере бетонирования ;

используется для возведения вертикальных зданий и сооружений;

- блок-формы применяют для выполнения отдельно стоящих конструк ций замкнутого контура и сложной формы.

Интерес представляет также несъемная опалубка, остающаяся после бетонирования в конструкции.

Опалубочные формы из элементов собирают в соответствии с техно логическими правилами, указанными в проекте производства работ (ППР).

Основания или опорные элементы под опалубку должны быть выверены до начала ее установки.

Бетонные конструкции значительных размеров изготавливаются в несколько приемов. В местах перерыва укладки бетона образуются рабочие швы, положение которых не должны влиять на прочность конструкций.

Поверхность швов должна быть перпендикулярна оси бетонируемых элементов и направлению действия основной нагрузки.

Помимо этого в бетонных конструкциях устраивают температурные и деформационные швы. Температурные швы в монолитных конструкциях устраивают через 10-20м., а в сборно-монолитных через 20-25 м, в сборных железобетонных через 30 м.

Осадочные швы располагаются по вертикали и предназначены для уменьшения неравномерных осадок конструкций, возникающих вследствие разных нагрузок частей или различной несущей способности основания.

Лекция 11 Строительная классификация грунтов, их физико механические свойства.

Грунты – породы, залегающие в верхних слоях земной коры, подверженные выветриванию. Горные породы отличаются исключительным разнообразием – их число более 1000. Существует несколько инженерно геологических классификаций горных пород, составленных по разным признакам с различной степенью детальности.

Классификация грунтов в соответствии с ГОСТ 25100-82приведена на рисунке 11.

Грунты Обычные Со специфическими строительными свойствами Скальные (с Торф, ил, мел, жест-кими структур- Нескальные (без вечная мерзлота ными связями): жестких струк-турных 1. Магматические связей):

: базальт, гранит, 1.Глины, диорит и др. суглинки, супеси 2.Метаморфическ различных консисте ие: кварцит, гнейс, 2.Сыпучие мрамор и др. породы: пески, 3.Осадочно- гравий, щебень, сцементированные: галечник, дресва.

известняк, доломит, песчанник и др.

Рисунок 11 – Классификация грунтов Скальные грунты обладают высокими прочностными свойствами и большой несущей способностью в пределах 100-300 Мегапаскаль. Они пригодны в качестве основания для строительства всех видов сооружений.

Глинистые породы обладают достаточной прочностью и служат основанием для большинства зданий и сооружений. Особенностью глин является способность к набуханию при замачивании и увеличение объема при замораживании. Сооружения, построенные на глинистых грунтах, могут иметь значительные деформации растянутые во времени.

Сыпучие породы характеризуются отсутствием прочных связей между частичками, водопроницаемостью, сильным изменением под воздействием динамических нагрузок. Сыпучие породы пригодны для строительства легких и временных сооружений. Осадка сыпучих грунтов значительна по величине, но быстро затухает.

Грунты со специфическими строительными свойствами обладают низкой несущей способностью. При строительстве эти грунты либо удаляют и заменяют на более прочные, либо укрепляют специальными способами.

Все грунты состоят из минеральных частиц различной крупности и органических примесей. В зависимости от количественного соотношения частиц меняются физико-механические свойства грунтов. Перечислим основные показатели, характеризующие физические свойства грунтов, определяемые лабораторным путем:

- плотность грунта - отношение массы грунта, включая массу воды в его порах, к занимаемому им объему;

- плотность твердых частиц грунта – отношение массы твердых частиц грунта к его объему;

- влажность грунта – отношение массы, содержащейся в грунте воды, к массе твердых частиц;

- граница текучести – влажность, при которой грунт находится на границе пластичного и текучего состояния;

- граница раскатывания – влажность, при которой грунт находится на границе твердого и пластичного состояния.

По этим показателям расчетным путем определяются и другие характеристики физического состояния грунтов, такие как: удельный вес, пористость, коэффициент пористости, коэффициент водонасыщенности, число пластичности.

Механическими свойствами грунтов называют свойства, которые определяют его поведение под воздействием нагрузки и проявляются в сопротивлении разрушению и деформации. К ним относятся :

сжимаемость грунта, - характеризующаяся коэффициентом относительной сжимаемости или модулем общей деформации;

- сопротивление сдвигу;

- усадка грунта – уменьшение объема в результате удаления воды при высыхании;

- набухание – способность глинистого грунта при его увлажнении увеличиваться в объеме;

- просадка лессовых грунтов – способность уменьшаться в объеме под воздействием воды.

Грунты могут быть использованы не только как основание для возведения зданий и сооружений, но и как строительный материал. Поэтому необходимо знать и некоторые строительные свойства грунтов, такие как водопроницаемость, разрыхляемость, коэффициент откоса, размываемость, тиксотропность, липкость, абразивность.

1.Водопроницаемостью называется способность грунта пропускать воду. Чем крупнее частицы, составляющие грунт, тем больше водопроницаемость. Она характеризуется коэффициентом фильтрации.

Например, крупный песок с мелким гравием имеет к =0.005м/сек, а средний и крупный гравий к=0.01м\сек.

2.Разрыхляемостью называется нарушение первоначальной структуры грунта в его естественном состоянии, которое приводит к увеличению пористости и уменьшению плотности. Она бывает первоначальной и остаточной. Увеличение объема грунта в результате разработки землеройными машинами называется первоначальным. Изменение объема грунта (уменьшение под давлением вышележащих слоев- трамбование) носит название остаточного разрыхления. Числовые значения первоначального и остаточного разрыхления важны для подсчета объемов земляных работ и осадок сооружения.

3.Для обеспечения устойчивости земляные сооружения возводят с откосами. Крутизна откосов зависит от ряда причин: от угла естественного откоса сыпучих грунтов, от давления вышележащих слоев, влажности грунтов. Крутизна характеризуется коэффициентом откоса.

Рисунок 12-Крутизна и показатель откоса tang = H B=1m, (4) где m – показатель откоса.

Показатель откоса в зависимости от типа грунта, его влажности и от глубины выработки задается СНиПами.

3. Размываемость – унос частиц грунта водой. Учитывается при устройстве кюветов канав и русел. Для уменьшения уноса частиц грунта проектируют допустимые скорости течения воды, которая зависит от плотности грунтов. Например, для песчаных грунтов от 0. до 0.8 м\сек, для каменистых от 2.0 до 3.5 м\сек.

4. Тиксотропность – способность грунта переходить их пластичного состояния в текучее под воздействием ударно-вибрационной нагрузки.

5. Липкость – способность грунта прилипать к твердым поверхностям.

6. Абразивность – способность грунта оказывать истирающее воздействие на рабочие части машин. Она характеризует трудоемкость разработки грунтов с использованием соответствующих машин и механизмов.

Земляные работы. Виды земляных сооружений Конструкции земляных сооружений. Способы разработки грунта.

Земляные сооружения по срокам существования подразделяются на постоянные, предназначенные для эксплуатации длительное время (земляное полотно дороги, плотины, каналы..) и временные (котлованы и траншеи для устройства фундаментов.

В зависимости от геометрической формы земляные сооружения подразделяются на линейные и сосредоточенные.

Выделим основные виды земляных сооружений:

- котлованы – это выемки шириной более 3 м. и длиной не менее ширины;

- траншеи- временные выемки шириной менее 3 м. и длиной многократно превышающей ширину;

- насыпь – сооружение из насыпного и уплотненного грунта;

- шурф – глубокая выемка с малыми размерами в плане.

По конструкции все земляные сооружения можно подразделить на выемки и насыпи. Основные элементы глубокой выемки. 1 - дно выемки;

2 – кювет;

3 – берма;

6 hв 4 – бровка;

5– откос;

6– нагорная канава;

1 7– кавальер;

8 – банкет;

Рисунок 13- Основные элементы глубокой 9 – забанкетная канава. выемки Банкеты устраивают для защиты выемок от атмосферных и талых вод. Кюветы предназначены для сбора и отвода воды с основной площадки и откосов выемки. Кавальеры служат для отсыпки грунта при Берма сооружении выемки. - горизонтальная площадка, предназначенная для укрепления откосов. Основные параметры глубокой выемки: глубина h и ширина b.

Основные элементы насыпи.

1 – подошва;

2 – откос;

с 3 – берма;

4 – бровка насыпи;

5– водоотводная канава;

hн 6– резерв.

с- ширина насыпи поверху;

h- высота насыпи;

а – заложение14- Основные элементы насыпи Рисунок откоса.

Резерв служит для добычи недостающего грунта.

Успешному проведению земляных работ, а также повышению их качества способствует геодезическое обслуживание этих работ.

Геодезические работы производят почти на всех этапах строительства земляных сооружений. Еще до производства земляных работ на местности определяют контур сооружения, а затем работа землеройных машин постоянно направляется в плане и по высоте при помощи намечаемых на местности осей и рабочих реперов. Геодезист следит за тем, чтобы в откосах и на дне земляных сооружений не были допущены переборы грунта, а отклонения в размерах не превышали допустимых значений.

Разработку грунта ведут различными способами, которые принято делить на 4 группы:

1- механический (95%)- экскаваторы, грейдеры, драглайны, бульдозеры и пр;

2- гидравлические или гидромеханический (2%) – гидромониторы в надводных забоях и землесосные снаряды в подводных забоях;

3- взрывной (1%);

4- ручной (2%)- спец.инструментами и средствами малой механизации.

Земляные работы относятся к самым массовым и наиболее трудоемким видам строительных работ: на 1м3 объема промышленного строительства перерабатывается 1.5-2 м3 грунта;

на 1м3объема гражданского сооружения -0.5м3.

Методика подсчета объемов земляных работ при устройстве котлованов и траншей.

Подсчет объемов земляных работ имеет большое значение при определении стоимости возведения сооружения и при сравнении конкурирующих вариантов.

Основным принципом при определении объемов земляных работ является расчленение земляного массива (дорожного полотна, котлована, площадки) на элементарные участки, в пределах которых определяют объемы геометрических фигур по формулам или номограммам.

Элементарным участком для траншеи, протяженной выемки или насыпи является призматоид, объем которого можно определить по одной из формул:

V=[Fср +m (H1- H2 )2 /12] L - формула Мурзо;

(5) V= [(F1 + F2 )/2 -m (H1-H2 )2 /6] L - формула Винклера;

(6) V= (F1 + F2 +4 F0 ) L/6 – упрощенная формула, (7) где F1, F2, Fср – соответственно площади крайних и среднего поперечных сечений призматоида;

L- расстояние между крайними сечениями;

m – показатель откоса;

H1, H2 – рабочие отметки (высота насыпи или глубина выемки) в крайних сечениях Fi= aHi+Hi2m (8) Рисунок 15- Схема Рисунок 16 - Схема определения объема траншеи определения объема котлована Объем грунта в котловане определяется по формуле:

V=H/6 [(2a+a1)b +(2a1+a)b1], (9) где H- глубина котлована (вычисляется как разность между средней арифметической отметкой верха котлована по углам и проектной отметкой дна);

a,b – ширина и длина котлована по низу;

a1, b1 - ширина и длина котлована по верху;

m – коэффициент откоса;

a1=a+2hm, b1=b+2hm (10) Для определения объемов земляных работ при вертикальной планировке используются метод четырехгранных призм или метод квадратов, трехгранных призм, по поперечным профилям и с помощью изораб.

Для упрощения подсчетов существуют справочники, таблицы, номограммы. В настоящее время при больших объемах вычислительных работ широко используются ВМ и различные программные продукты.

Лекция 12. Основания и фундаменты инженерных сооружений.Основные понятия и определения при проектировании сооружении и их оснований.

Одной из задач прикладной геодезии является задача контроля деформаций зданий, сооружений и крупногабаритного технологического оборудования.

Специалисты, решающие эту задачу должны знать основные принципы, правила и технологии изучения процессов осадок и деформаций, которые даются в разделе дисциплины "Технология строительства".

Основополагающими моментами при изучении названного раздела являются расчеты ожидаемых осадок инженерных сооружений, используемые геодезистами в своей деятельности при организации наблюдений за их деформациями.

Грунтовые основания служат базисом для возведения на них различного рода сооружений.

Наиболее значительные внешние и внутренние нагрузки воспринимают конструкции зданий и сооружений промышленных предприятий тяжелой индустрии. Несущие конструкции таких зданий в основном состоят из фундаментов, колонн и стоек (реже стен), покрытий и перекрытий, подкрановых балок и связей. От качественных проектных решений конструкций зависит устойчивость, прочность и долговечность эксплуатации зданий и сооружений. Не менее значительную роль играет взаимодействие конструкций зданий с внешними и внутренними нагрузками, особенно, взаимодействие их с грунтами оснований.

О с н о в а н и е - есть толща массива грунтов, на которых возводят сооружения. Основания воспринимают от сооружений нагрузку и оказывают влияние на их прочность, устойчивость и нормальную эксплуатацию.

Грунтовые основания называются естественными, если они сложены природными грунтами или скальными породами в условиях естественного залегания. Основания из предварительно уплотненных или закрепленных грунтов называют искусственно улучшенными Фундаментом называют подземную или подводную часть здания или сооружения, расположенную ниже поверхности земли, которая воспринимает нагрузку от надземной части и передает ее на основание. При этом объем грунта, который воспринимает нагрузку от фундамента и деформируется, является рабочей или активной частью основания (рисунок 17).

Рабочая часть основания устанавливается для каждого конкретного случая.

Поверхность фундамента, на которую опирается конструкция, и поверхности уступов называют обрезами фундамента;

а поверхность опирания фундамента на основание - подошвой.

1 - надземная часть здания;

2 - фундамент;

3 - обрез фундамента;

4 - естественное основание;

5 - подошва фундамента;

- напряжения и - относительная деформация грунтов Рисунок 17- Схема фундамента и основания.

Основания бывают однородными и слоистыми. Однородное основание состоят из одного грунта, слоистое - из нескольких пластов. Слой, на котором возводят фундамент, называют несущим, а слои, расположенные ниже – подстилающими слоями. Фундаменты делятся на фундаменты глубокого и неглубокого заложения. В основу такого деления положены не столько глубина их погружения в грунт, сколько особенности возведения, условия работы и передачи нагрузки на основание.


Нагрузки и виды деформаций. Общие принципы расчета оснований по деформациям.

Каждое здание должно отвечать основным требованиям: соответствовать заданному назначению, то есть тому виду деятельности, для которого оно предназначено, быть надежным в эксплуатации, иметь необходимую капитальность, которая характеризуется долговечностью и степенью огнестойкости.

Указанные требования могут быть обеспечены только на основе качественных проектных решений, соблюдения правил возведения и эксплуатации зданий и сооружений. Одним из главных проектных решений, которое обеспечивает устойчивость, прочность и долговечность здания, является решение взаимодействия его с основанием.

Основание, фундамент и надземные конструкции неразрывно связаны между собой, взаимно влияют друг на друга и по существу рассматриваются как одна система. Однако, обычно, расчет оснований, фундаментов и конструкций выполняют раздельно. Чтобы в конечном итоге учесть особенности взаимной работы основания и сооружения проектирование оснований ведется по предельным состояниям, которые подразделяются на две группы: по несущей способности и по деформациям. В первом случае определяется предельная и устанавливается безопасная нагрузка на основание, во втором случае определяются величины и характер перемещений различных точек поверхности основания, устанавливаются виды и предельные значения возможных деформация проектируемых зданий и сооружения. По деформациям основания рассчитываются всегда, по несущей способности в особых случаях предусмотренных СНИП 2.02.01-83.

Деформации основания в зависимости от причин возникновения бывают двух видов.

Первый - деформации от внешней нагрузки на основание. Это осадки, просадки, горизонтальные перемещения. Второй - деформации не связанные с внешней нагрузкой на основание и проявляющиеся в виде вертикальных и горизонтальных перемещении поверхности основания (оседания, просадки грунтов от собственного веса, подъемы и т.п.).

Совместная деформация основания и сооружения характеризуется /I / :

- абсолютной осадкой основания отдельного фундамента(S);

- средней осадкой основания сооружения ( );

- относительной неравномерностью осадок двух фундаментов (S/L );

- креном фундамента (сооружения) ( i );

- относительным прогибом или выгибом (f/L) - кривизной изгибаемого участка сооружения ( );

- относительным углом закручивания сооружения () - горизонтальным перемещением фундамента сооружения (u).

Общая осадка фундаментов складывается из следующих элементов:

а) остаточной осадки перемятого верхнего слоя грунта при подготовке котлована землеройными механизмами;

б) пластических местных выдавливаний грунта в момент установки фундаментов и их загрузки;

в) длительных осадок уплотнения и затухающей ползучести сжатой зоны грунта под фундаментом.

Первые два вида осадок следует избегать, для чего котлован надо тщательно готовить. Длительная деформация уплотнения будет наибольшей и зависит от свойств грунтов в пределах сжимаемой толщи основания. Для расчета осадок фундамента необходимо иметь следующие данные:

инженерно-геологические условия строительной площадки с указанием мощности слоев грунта (литологический разрез);

сведения об уровне грунтовых вод и физико-механических свойствах грунтов основания в пределах активной зоны сжатия;

размер и форму фундаментов, чувствительность здания к неравномерным осадкам;

данные о глубине заложения фундаментов и нагрузке на грунт от надфундаментных конструкций.

Целью расчета оснований по деформациям является ограничение абсолютных или относительных перемещений фундаментов и надфундаментных конструкций пределами, при которых гарантируется нормальная эксплуатация сооружения и не снижается его долговечность. Расчет оснований по деформациям производится исходя из условия S Su, (I) где S - совместная деформация основания и сооружения, определенная расчетом;

Su - предельное значение совместной деформации основания и сооружения, заданное СНиП.

Левая часть условия (I) учитывает общее инженерно-геологическое строение площадки, особенности напластования и свойства грунтов основания, ожидаемые изменения геологических условий и свойств грунтов.

Правая часть условия (I) учитывает особенности проектируемого объекта (здания или сооружения), конструктивные схемы, пространственную жесткость, особенности работы подземной частей и конструкций, чувствительность к деформациям, предъявляемые эксплуатационные и технологические требования. Чем ближе будут друг к другу левая и правая части условия (I), тем экономичнее запроектировано основание.

В настоящее время расчет деформаций основания выполняется по расчетным схемам в виде: линейно-деформируемого полупространства с условным ограничением глубины сжимаемой толщи (Нс) и линейно-деформируемого слоя.

Расчет с использованием расчетной схемы в виде линейно-деформируемого полупространства ведется методом послойного суммирования по формуле:

hi n zpi S Ei, (2) i где - безразмерный коэффициент;

zpi -среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-ом слое грунта;

hi;

, Еi;

- соответственно толщина и модуль деформации i -го слоя грунта;

п - число слоев, на которое разбита сжимаемая толща основания.

Пояснительная схема к расчету приведена на рисунке 18.

Рисунок 18- Схема распределения вертикальных напряжений в линейно деформируемом полупространстве DL - отметка планировки;

NL - отметка поверхности природного рельефа;

FL - отметка подошвы фундамента;

WL - уровень грунтовых вод;

В.С - нижняя граница сжимаемой толщи;

d и dn глубина заложения фундамента соответственно от уровня планировки и поверхности природного рельефа: b - ширина фундамента;

P - среднее давление под подошвой фундамента;

P0 дополнительное давление на основание;

zhi и zg0, -вертикальное напряжение от собственного веса грунта на глубине z от подошвы фундамента и на уровне подошвы;

zpi,и zp0 дополнительное вертикальное напряжение от внешней нагрузки на глубине Z. от подошвы фундамента и на уровне подошвы;

Нс -глубина сжимаемся толщи.

Методом послойного суммирования обычно определяют осадку центральной точки подошвы фундаментов с небольшими размерами, возводимых на однородных и слоистых основаниях при глубоком залегании скальных пород.

В соответствии со СНиП 2.02.01-83 расчет осадок методом послойного суммирования производится с использованием расчетной схемы основания в виде однородного линейно-деформируемого полупространства с условным ограничением глубины сжимаемой толщи.

Расчет осадок методом послойного суммирования заключается в том, что осадку грунта под действием сооружения определяют как сумму осадок элементарных слоев грунта такой толщины, для которых можно принимать без особых погрешностей средние значения действующий напряжений и характеристик грунта В принятой расчетной схеме каждый слой грунта основания сжимается отдельно и сумма деформаций этих слоев представляет конечную деформацию всей толщи грунтового основания. При этом расчет ведется для средней точки каждого элементарного слоя грунта, на которые разбиваются слои грунтового основания. Причем элементарный слой должен включать в себя однородный грунт. По нормам толщина элементарных слоев не должна превышать 0.4 ширины или диаметра подошвы фундамента, иногда высота слоя на некоторой глубине может быть увеличена Сжимаемую толщу ограничивают глубиной (Hc), ниже которой сжатием грунта можно пренебречь (рис.) Она может быть определена аналитическим и графоаналитическим методами. В первом случае возможны два варианта.

1. Нижняя граница сжимаемой толщи основания - принимается на глубине Z= Нс, где выполняется условие zp 0.2 zп..

2. Если нижняя граница сжимаемой толщи заканчивается в грунтах с модулем деформации Е0 5 МПа или они залегают непосредственно под нею, то эти грунты нужно включить в сжимаемую толщу, а ее нижнюю границу перенести на глубину, где выполняется условие zp 0.1 zп Графо-аналитически нижняя граница сжимаемой толщи определяется в следующем порядке.

1. Строится геологический разрез по вертикальной оси, проходящей через точку, для которой определяется осадка.

2. На разрезе в том же масштабе наносится схема фундамента.

7. Вычисляют значения ординат (zп, zp, 0.2zп) и строят три эпюры:

дополнительного вертикального напряжения от внешней нагрузки, вертикального напряжения от собственного веса грунта и вспомогательную эпюру.

8. Нижняя граница сжимаемой толщи определяется точкой пересечения вспомогательной эпюры с эпюрой дополнительного напряжения.

Применение второй расчетной схемы ограничено двумя условиями:

а) в пределах сжимаемой толщи основания залегает слой грунта с модулем деформации Е 100 МПа и толщиной, удовлетворяющей условию h1 H c (1 3 E2 / E1 ) (3) где Е2 - модуль деформации грунта, подстилающего слой грунта с модулем деформации Е1 ;

б) ширина (диаметр) фундамента b 10 м. и модуль деформации грунтов основания Е 10 МПа (100 кгс/см2).

После вычисления осадки отдельного фундамента ее сравнивают с допустимой осадкой, назначенной в задании на проектирование или по приложению СНиП 2.02.01-83 в случае ее отсутствия.

По вычисленным значениям осадок отдельных фундаментов здания в необходимых случаях вычисляют значения относительных разностей осадок и сравнивают с допуском.

Названные расчеты позволяют применять эффективные проектные решения и тем самым управлять эксплуатацией сооружения. Геодезисты, занимающиеся контролем деформаций зданий в процессе их эксплуатации, используют данные расчеты для назначения точности геодезических измерений.


Виды оснований, подготовка оснований для фундаментов.

Устройство искусственных оснований В состав работ нулевого цикла входят:

- отрывка котлована с зачисткой основания под фундамент;

- водоотвод и водопонижение;

- подготовительные работы к монтажу подземной части здания - устройство усиленного основания под самоходный кран;

- разбивка осей фундаментов в вырытом котловане;

- монтаж подземной части здания (фундаментов, фундаментных балок, стен подвалов);

- прокладка подземных коммуникаций водопровода, канализации, газопровода, теплосети, водостока, дренажа, телефонной канализации, электрокабелей;

- устройство бетонной подготовки под полы;

- монтаж перекрытия над подземной частью здания;

- гидроизоляция фундаментов и стен подвала;

- обратная засыпка пазух с уплотнением;

- подготовительные работы к монтажу надземной части здания – укладка подкрановых путей на усиленное основание и монтаж башенного крана.

Подготовка основания под фундамент состоит из ряда процессов, целью которых является обеспечение на заданной отметке контакт основания с подошвой фундамента по всей его поверхности и доведение несущей способности основания до проектной Отрывку котлована осуществляют экскаваторами разных типов, с устройством пандусов и без них. Недокопка котлована обычно составляет 15-30 см. Этот слой грунта можно снять бульдозером, планировщиком или вручную.

Монтаж фундаментов начинают только после приемки подготовленного основания, а именно:

1. Земляное полотно выравнивают зачисткой при песчаных грунтах или подсыпкой песка, если фундамент сооружают при других грунтах.

Толщина песчаной подсыпки должна быть не менее 5 и не более 15 см.

Она должна осуществляться и за пределами будущего фундамента не менее 10см с каждой стороны.

2. Ослабленный грунтовыми водами или атмосферными осадками грунт уплотняется щебнем или гравием слоем5-8см, утрамбовывается.

Сверху устраивается основание из тощего бетона толщиной не менее см.

3. Водонасыщенное основание уплотняется щебнем или гравием слоем 8-10 см., который проливают гудроном, укладывают асфальтобетонную смесь слоем 2-5см. Сверху устраивают основание в виде железобетонной фундаментной плиты.

Песчаная или бетонная подготовка будут обеспечивать равномерную передачу нагрузки от сооружения на земляное основание.

При недостаточно высокой несущей способности основания прибегают к укреплению грунтовых оснований, как правило, после производства земляных работ по разработке котлованов. Состав и объем работ при этом зависит от используемого при разработке грунтов метода (механического, гидромеханического, взрывного).

Довольно часто повышение несущей способности грунтов достигается поверхностным или глубинным уплотнением или искусственными методами закрепления. Для поверхностного уплотнения используются катки, машины ударного действия, виброкатки, виброплиты.

Все они обеспечивают уплотнение на глубину до 1.5м и повышение несущей способности грунтов на 30%.

В зависимости от физико-механических свойств грунта, его состояния и цели закрепления применяют следующие методы искусственного закрепления.

Закрепление грунтов заключается в искусственном преобразовании строительных свойств грунтов в условиях их естественного залегания разнообразными физико-механическими методами.

1. Обжатие грунтов (или понижение уровня грунтовых вод с помощью скважин и иглофильтровальных установок).

2. Замораживание водонасыщенных грунтов - временное закрепление через систему замораживающих скважин при пропускании по ним хладоносителей с низкой температурой замерзания (сжиженный газ или растворы солей, например, СаСl ).

3. Тампонаж пористых и трещиноватых грунтов: цементация, глинизация, битумизация.

4. Химический: силикатизация и смолизация – нагнетание при помощи инъекторов однорастворных (силикат натрия и отвердитель) или двукратным последовательным нагнетанием силиката натрия и хлористого кальция. Они вступают в реакцию и образуют гель, который обволакивает зерна грунта, твердея, связывает их в монолит.

5. Электрохимический - воздействие электрического тока приводит к возрастанию интенсивности процесса закрепление грунта. Применяется для закрепления водонасыщенных пылевато-глинистых грунтов в сочетании с электроосмосом. В этом методе через аноды в грунт подают водные растворы солей многовалентных металлов (железо, алюминий), которые, соединяясь с глинистым грунтом, коагулируют глинистые частицы.

6. Термический – спекание частиц грунта под действием высоких температур при сжигании газа или жидкого топлива( соляровое масло, нефть). Применяется для упрочения маловлажных пылевато-глинистых грунтов, обладающих газопроницаемостью (например, лессовых грунтов).

Температура газов не должна быть менее 300°С и не более 750-850 °С.

Применение всех этих методов закрепления грунтов приводит к возрастанию стоимости строительных работ при возведении зданий и сооружений в той или другой степени и должно быть обосновано технико эконмическим расчетом.

Виды, назначение и конструктивные особенности фундаментов.

Методы их возведения От надежной работы фундамента в значительной степени зависят эксплуатационные качества здания, его капитальность и долговечность.

Стоимость возведения фундаментов, как правило, составляет 15-25 % стоимости дома, а исправление допущенных ошибок длительная и дорогая процедура, которая подчас едва возможна.

Фундаменты делятся на фундаменты неглубокого заложения, свайные и глубокого заложения. В основу такого деления положены не столько глубина их погружения в грунт, сколько особенности возведения, условия работы и передачи нагрузки на основание.

Фундаменты неглубокого заложения возводятся в открытых котлованах, окружены насыпным грунтом и практически передают нагрузку на основание только по подошве (Rs) рисунок19.

Фундаменты глубокого заложения погружаются в грунт с помощью специальных приспособлений и устройств (опускные колодцы, кессоны).

Они защемлены в грунте и передают нагрузку на основание по подошве (Rs) и частично, за счет трения по боковой поверхности ( Rf ).

f а) неглубокого заложения;

б) глубокого заложения Rs - сопротивление грунта по подошве фундамента;

Rf- то же. по боковой поверхности.

Рисунок 19- Схема фундаментов Фундаменты неглубокого заложения на естественном основании можно классифицировать по трем признакам:

- по виду материала (деревянные, бутовые, бутобетонные, кирпичные, бетонные и железобетонные);

- по условиям изготовления (монолитные и сборные);

- по форме.

Бутовые фундаменты кладут из крупного бутового камня, подобранного по форме и размерам, при этом желательно подбирать «постелистые» камни с плоскими гранями. Кладку ведут на цементном растворе, плотно укладывая камни между собой, для чего самые «неудобные» из них приходится раскалывать. Толщину кладки бутового фундамента принимают из-за конструктивных соображений независимо от расчета в пределах 50-70 см. Это самые массивные и трудоемкие из всех видов фундаментов.

Бетонный фундамент состоит из чистого бетона без крупных камней, с наполнителем из мелкого и среднего гравия или щебня. Его заливают в опалубку с легким трамбованием, хорошо, если при этом используют вибраторы – качество бетона при этом заметно улучшается.

Кирпичный фундамент представляет собой кирпичную кладку из обыкновенного (полнотелого), хорошо обожженного кирпича на цементном или цементно-известковом растворе. Толщину фундамента принимают кратной размерам кирпича, т.е. 38, 51 и 64 см.

Классификация фундаментов по форме приведена на рис.20.

.

Рисунок 20- Классификация фундаментов по форме О т д е л ь н ы е или столбчатые ф у н д а м е н т ы представляют собой столбы с развитой опорной частью. Широко применяются под колонны, опоры рам, ферм, столбы и другие элементы зданий, передающих на грунт сосредоточенные нагрузки. Для установки колонн в верхней части отдельных фундаментов устраивают углубления - "стаканы".

Столбчатые фундаменты являются самыми распространенными и дешевыми. Особенно эффективны такие фундаменты в пучинистых грунтах при их глубоком промерзании. Вместе с тем у столбчатых фундаментов есть особенности, ограничивающие их успешное применение. Так, в горизонтально подвижных грунтах недостаточна их устойчивость к опрокидыванию и для погашения бокового сдвига требуется устройство жесткого железобетонного ростверка. Ограниченно их применение на слабонесущих грунтах при строительстве домов с тяжелыми стенами. Итак, достоинства столбчатых фундаментов:

-экономичны;

-не трудоемки.

Недостатки:

-недостаточная устойчивость в горизонтально подвижных грунтах;

-ограниченное применение на слабонесущих грунтах при строительстве зданий с тяжелыми стенами;

-сложность с устройством цоколя.

Л е н т о ч н ы е ф у н д а м е н т ы это фундаменты, возводимые непосредственно под стены дома или ряд отдельных опор. То есть применяются для передачи нагрузки от протяженных элементов строительных конструкций - стен зданий, сооружений, опорных рам оборудования и прочее.

По расположению в плане они бывают параллельные и перекрещивающиеся. Ленточные фундаменты по условию их изготовления бывают монолитными и сборными.

Достоинства ленточных монолитных фундаментов:

- прочность;

- надежность:

- могут быть использованы для зданий любой формы.

Достоинства ленточных сборных (из железобетонных блоков) фундаментов:

- значительное сокращение сроков возведения;

- простота сооружения.

Недостатки всех ленточных фундаментов:

- увеличение срока строительства за счет производства земляных работ, заполнения бетоном опалубки;

- массивность;

- неэкономичны;

- трудоемки.

Недостатки сборных ленточных фундаментов:

- пропускают воду в местах своего соединения;

- пригодны для зданий простых форм, в противном случае при сложных архитектурных формах, блоки, выпускаемые стандартных размеров, приходится разрезать.

Сплошные фундаменты сооружаются для восприятия больших нагрузок под всей площадью здания или его частью. Они сооружаются в виде сплошной или решетчатой железобетонной плиты, выполненной из монолитного железобетона либо из сборных перекрестных железобетонных балок с жесткой заделкой стыковых соединений. Такие фундаменты используют при значительных нагрузках на тяжелых пучинистых грунтах, когда применение параллельных и перекрещивающихся ленточных фундаментов становится нецелесообразным, а также в необходимых случаях для снижения неравномерности осадок зданий или сооружений.

Достоинства сплошных фундаментов:

- простота сооружения;

- возможность их выполнения в тяжелых пучинистых, подвижных грунтах.

Недостатки:

- достаточно дорого (из-за большого расхода бетона и металла на арматуру).

Массивные фундаменты устраиваются под башни, мачты, колонны, тяжело нагруженные опоры искусственных сооружений (мостовые опоры), под машины, станки и другое оборудование.

Срок службы различных фундаментов приблизительно составляет:

- деревянных стульев -10 лет;

- бутовых или бетонных столбов -30-50 лет;

- ленточных бетонных и бутовых на цементном растворе -150 лет.

Устройство фундаментов является ответственной операцией от которой зависит качество последующих строительно-монтажных работ.

Ошибка в монтаже фундаментов нарушает устойчивость здания, поэтому необходимо соблюдать при монтаже требуемую точность.

Отдельностоящие столбчатые сборные фундаменты монтируются последовательно, начиная от подошвы до стеновых блоков. Все фундаментные блоки устанавливаются на выверенный до проектной отметки слой песка с допустимым отклонением от этой отметки не более 15 мм.

Монолитные столбчатые фундаменты возводят в инвентарной, разборно-переставной щитовой опалубке или в блоках-формах. Опалубку устанавливают по разбивочным осям, закладывают арматуру и осуществляют бетонирование. Затем геодезистами производится исполнительная съемка. Положение фундаментных блоков и стаканов должно отвечать следующим требованиям:

- предельное отклонение осей фундаментов от разбивочных осей ±12мм;

- отклонение отметок дна стакана от проектной -20мм;

- отклонение отметок дна стакана от проектной при устройстве выравнивающего слоя -5мм.

Монтаж блоков сборных ленточных фундаментов начинают с установки маячных (опорных) блоков в углах зданий и на пересечении осей.

Все остальные( рядовые) блоки устанавливают после выверки маячных блоков в плане и по высоте. После укладки первого ряда блоков заливают цементным раствором вертикальные шва и монтируют следующие ряды или стеновые панели.

Монолитные ленточные фундаменты устраивают враспор в траншее или в опалубке, изготавливаемой на месте.

Сплошные и массивные фундаменты как правило выполняот в опалубке.

Свайные работы. Геодезическое обслуживание свайных работ.

В районах с большой мощностью слабых, водонасыщенных грунтов, подстилаемых плотными грунтами, и особенно при высоком стоянии подземных вод, фундаменты мелкого заложения оказываются нерациональными, а применение свайных фундаментов дает значительный экономический эффект. Они позволяют уменьшить объем земляных работ на 70-75 %, расход бетона на 25-30 %, снизить трудоемкость работ по возведению подземной части в 1.5 – 2 раза, сократить сроки возведения зданий и сооружений. В общем случае сваи предназначены для передачи нагрузки от сооружения на грунты, повышения несущей способности, ограждения пространства от доступа воды, предотвращения осыпания и сползания грунтов.

Свая – стержневой конструктивный элемент, погружаемый в грунт или образуемый в скважине для передачи нагрузки от сооружения на грунт.

Свайные работы – строительные работы по изготовлению, погружению в грунт или извлечению при необходимости свай, объединению отдельных свай в единую конструкцию (устройство ростверков свайных фундаментов или мостовых опор).

Сваи можно классифицировать по различным признакам: материалу, форме поперечного сечения, способу устройства, способу передачи нагрузки (рисунок 21).

Классификация свай По форме По способу По способу По материалу поперечного передачи устройства сечения нагрузки Деревянные, Квадратные Забивные, Висячие бетонные, сплошного сваи, сваи набивные железобетон- сечения, полые, стойки ные, метал- прямоугольные лические, ком- трубчатые, бинированные многогранные Рисунок 21 – Классификация свай по различным признакам Наибольшее распространение получили фундаменты из стандартных забивных свай длиной от3 до 20 метров квадратного сечения со стороной квадрата 200, 250, 400 мм.

Способы погружения забивных свай зависят от вида свай, свойств грунтов, гидрогеологических условий строительной площадки. Наибольшее распространение получили следующие способы.

1.Забивка с помощью молота для свай от 7 до 20 м. При незначительной длине сваи (до12м.) и небольшом объеме работ с использованием самоходных сваебойных машин, в противном случае с применением копровых установок массой около 20т. Первые удары по свае производят с малой высоты до 0.5м пока она не получит правильного направления. Технологический процесс погружения свай забивкой состоит из следующих операций: установки копра, подтаскивания сваи к копру через специальный отводной блок, подъема и установки сваи на место погружения под молот, наведения, ориентирования и погружения сваи ударами молота.

Затем происходит перемещение оборудования к очередному месту погружения следующей сваи. При этом 70 – 80% рабочего времени расходуется на передвижение копра, а на забивку свай 20-30%. Поэтому выбору наиболее подходящего оборудования и рациональной схемы передвижения копров, подготовке путей, предварительному размещению свай, способу их подачи и др. вопросам организации работ необходимо уделять особое внимание.

2. Вибропогружение свай с помощью вибропогружателя ( низкочистотного для тяжелых свай и высокочастотного для легких) или вибромолота массой от 1 до 12тонн.

3. Завинчивание с помощью специальных механизмов, называемых кабестанами, или специальных установок (погружение в грунт плавно, без сотрясений). Наиболее широко применяется для устройства фундаментов радиомачт и опор ЛЭП.

4. Способ вдавливания и вибровдавливание осуществляется вдавливающим агрегатом или системой гидравлических домкратов.

Используется для коротких свай до 6 м.

5. Гидроподмыв - под действием воды, направленной под напором к острию сваи.

Сваи забиваются до проектной отметки или проектного отказа.

Проектный отказ – это величина погружения от последнего удара молотом.

Отказ обычно имеет малую величину, которую при забивке выявить трудно, поэтому принять фиксировать отказ сваи не от одного, а от нескольких ударов, называемых залогом.

При больших сосредоточенных нагрузках и при ведении работ вблизи существующих зданий устанавливают набивные сваи: бурят скважины, устанавливают в них арматуру, укладывают и уплотняют бетон. Несущую способность набивных свай можно увеличить, расширив площадь их опирания на грунт втрамбовыванием в основание жесткой бетонной смеси, разбуриванием и устройством корневидного основания или камуфлетным взрывом.

По способу передачи нагрузки на основание: сваи-стойки передают нагрузку на прочный грунт, расположенный под слоем слабого грунта.

Несущая способность висячих свай обеспечивается трением их боковой поверхности о грунт.

Для равномерной передачи нагрузки от сооружения и передачи ее на сваи часто применяется жесткая конструкция –ростверк(монолитный или сборный).

Свайные фундаменты состоят из рядов или групп свай, объединенных ростверком – монолитной или сборно-монолитной плитой.

Расположение свай в фундаменте зависит от характера опорных конструкций зданий и сооружений (рисунок 22).

Свайный ряд (для протяжен-ных линейных нагрузок).

Свайный куст (для отдельных опор, колонн).

Свайное поле (для фундаментных плит под всей площадью сооружения) Рисунок 22- Схема расположения свай в фундаментах Геодезическое обслуживание свайных работ заключается в разбивке продольных и поперечных осей свай и в нивелировании их при погружении.

Повышение точности разбивки осей достигается путем устройства продольных и поперечных обносок. Оси на обноску наносят таким образом, чтобы они проходили не по центру сваи, а касались образующих. Тогда место установки сваи определяется в углах натянутых пересекающихся проволок. При разбивке свайных рядов и свай отклонение их от проектного положения в плане не должно превышать 5 мм, а после их погружения не более 5 см.

При подготовке свайного поля к устройству ростверка осуществляется геодезическая разметка уровня срубки голов свай. Большая часть забивных свай остается недопогруженной до 1.5 м и более, На таком свайном поле возводить фундамент нельзя. Все сваи необходимо срезать на одном уровне.

Для этого существуют различные приспособления: огромные кусачки, гидравлические ножницы, разрывные устройства, сваерезы идр.. После установке свай производят подрубку голов свай по заданной проектной отметке и составляют схемы расположения свай. На исполнительной схеме указывают фактическое и проектное плановое положение свай, данные по расчетным фактическим отказам, а также проектные и фактические глубины забивки. Величина отклонения свай в плане не должна превышать 0. диаметра сваи поперек свайного ряда и 0.3 диаметра сваи вдоль ряда, а по высоте не более 1 см от проектной отметки. Отметки голов свай могут иметь отклонение при устройстве монолитного ростверка – 50мм., при сборном – 30 мм.



Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.