Надежность основания фундамента при наличии в основании слабого слоя

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вологодский государственный университет

Тема: Надежность основания фундамента при наличии в основании слабого слоя

Выполнила:

Каберова А.А.

г. Вологда

По СТО 36554501-014-2008 «Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения» надежность строительного объекта - это способность выполнять требуемые функции в течение расчетного срока эксплуатации. Следовательно, задача анализа надежности элементов конструкции сводится к вычислению вероятности того, что нагрузка превышает или не превышает прочность.

Основания фундаментов зданий и сооружений являются несущими элементами, и от их надежности зависит безопасность здания или сооружения. Особую значимость проблема оценки надежности оснований фундаментов имеет при изменении свойств грунтов оснований фундаментов в процессе эксплуатации, вызванном как внешними так и внутренними нагрузками (изменение назначения здания, поднятия уровня грунтовых вод и т.д.), что требует регулярного мониторинга зданий, особенно для зданий с высоким уровнем ответственности. Так же значительно снижает надежность основания фундамента наличие слабой прослойки в толще грунта основания фундамента, поэтому на точность ее определения следует обратить особое внимание.

В связи с этим требуется разработка наиболее точных методов оценки надежности грунта основания по критерию несущей способности при наличии в толще грунтов основания слабого слоя (при увлажнении грунта, наличии слабой прослойки)в эксплуатируемом здании.

Целью работы является разработка расчетных формул для определения значения надежности грунта основания по критерию несущей способности при наличии в толще грунтов основания слабого слоя (или появлении слабого слоя, вызванное переувлажнением основания фундамента)в эксплуатируемом здании и алгоритма решения при различном объеме статистической информации о контролируемых параметрах (вероятностный и возможностный методы)

Данная проблема приобрела свою актуальность после выхода ряда документов, которые требуют расчета строительных конструкций на надежность.

1. С 1 сентября 2011 года вступил в силу стандарт ГОСТ Р 54257-2010 «Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения и требования»

2. 01.07.2010 вышел закон РФ №384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений.

3. ГОСТ 31937-2011 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния» вступил в силу 01.01.2014

Так же остро стоит проблема отсутствие методов расчета надежности основания фундамента при наличии прослойки слабого грунта и, часто встречающиеся на территории РФ затопления, которые изменяют состояние грунтов основания, и требуют перерасчета надежности строительных конструкций. Примерами могут служить события недавних лет, такие как затопление в Краснодарском крае в 2012 году и 2014 годах, во Владивостоке в 2013 году, в Ростове на Дону в 2013 году , в Алтайском крае в 2014 году и т.д.

Постановка задачи состоит в сборе полной информации о геологическом разрезе грунтов основания фундамента и давлении на грунт основания под подошвой фундамента. Так же следует отметить, что основания фундаментов отличаются малой и сложной доступностью для измерений контролируемых параметров и их мониторингу. Поэтому стоит уделить внимание на некоторые способы определения характеристик грунтов основания фундаментов.

Методы испытаний грунта в скважинах на срез. Испытания проводят в шурфах, котлованах и других выработках. Для получения характеристики c_II, значения удельного сцепления грунта, определяют сопротивление срезу не менее чем трех целиков при различных вертикальных нагрузках, значения же находят на основе построения зависимости сопротивления срезу грунта от нормального напряжения. Методом режущего кольца, применимым для грунтов легко поддающейся резке ножом, определяют , значения удельного веса грунтов залегающих соответственно ниже и выше подошвы фундамента.

Также остановимся на определении давления под подошвой фундамента. Существует такие методы:

1. Подсчет весов элементов конструкций и нормативных значений эксплуатационной нагрузки (мебель, оборудование, люди и т.д.). Но этот метод для жилых зданий на стадии многолетней эксплуатации сопряжен с большими трудностями, затратами времени и денежных средств.

2. С помощью извлекаемых, неизвлекаемых и закладных датчиков давления. фундамент грунт несущий слой

3. Комбинированным способом (с помощью датчиков определяют давление в проеме 1 этажа, к полученному значению прибавляют веса элементов нижележащий конструкций с нормативными значениями эксплуатационной нагрузки.

4. Запатентовый метод дтн, профессора Уткина В.С., инженера Шепелина Е.А.

Приборами для определения давления на грунт под подошвой фундамента являются различные датчики давления.

Для расчета надежности грунта основания будем применять 2 крайних метода: вероятностный и возможностный.

Вероятностный метод основан на большом количестве достоверной информации о характеристиках слабого слоя грунта основания фундамента и давления под подошвой фундамента, основанной на результатах большого ( не менее 20) количества испытаний каждой характеристики. Является более точным и более трудоемким, так же требует длительного периода исследований, что чаще всего не является возможным.

Рисунок 1 - Функция плотности

Рисунок 2 - Нормированное вероятности распределения нормальное распределение

Вероятность безотказной работы элемента можно определить значением площади, равной

или

P=1/2+

как показано на рисунок 2. Обратное событие - отказ элемента Q, определяется площадью , дважды заштрихованной на рисунке 1, левее z=0 и определяется как

Q=P-1=1/2-

Ф₀(z)- функция Лапласа нормированного и центрированного нормального распределения. Видно, что P+Q=1. Более подробное описание метода в [7].

Возможностный метод требует минимальной информации о характеристиках слабого слоя грунта основания фундамента и давления под подошвой фундамента, но представляет вероятность безотказной работы в виде интервала, нижняя граница которого занижает значение надежности слабого слоя грунта основания фундамента.

Рисунок 3 - Функция распределения возможностей

В качестве статистической характеристики для описания используется функция распределения возможностей вида:

,

где

- наименьшее и наибольшее значения измеряемой величины , давления ;

- уровень значимости (среза).

Соответственно и для , где Y прочность слабого слоя грунта основания фундамента.

Возможность отказа Q находится из функций при значениях x=x^* или y=x^* . Следовательно значение x^* находят из решения уравнения:

,

при условии ^*

В работе представлены крайние методы расчета надежности, по наличии информации о характеристиках слабого слоя грунта основания фундамента и давления под подошвой фундамента.

Заключение

1. Предложены новые методы расчета надежности грунтов основания по критерию несущей способности при залегании в толще основания слабого слоя грунта.

2. В соответствии с ГОСТ Р 54257-2010 «Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения и требования» приведен алгоритм расчетов надежности по возможностным и вероятностным методам на примерах.

3. В дальнейшем следует рассмотреть разработку расчетов надежности основания фундаментов другими методами в зависимости от объема и точности статистической информации о контролируемых параметрах математической модели

Список литературы

1.Свод правил: СП 50-101-2004 «Проектиование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений». Введ. 20.05.2011. М.: ФГУП ЦПП, 2011.70 с.

2. Ермолаева Н.Н., Михеев В.В. Надежность оснований сооружений. Л.:Стройиздат, 1976.152 с.

3. Шпете Г. Надежность несущих строительных конструкций / Пер. с нем О.О. Андреева. М.: Стройиздат, 1994.288 с.

4.В.Д. Райзер Теория надежности в строительном проектировании. М.: Издательство Ассоциаций строительных вузов, 1998, 302 с.

5.Уткин В.С., Шепелина Е.А. Расчет надежности оснований и фундаментов по критерию прочности при ограниченной информации о нагрузке.Вологда:ВоГТУ,2013. 8 с.

6. Уткин В.С., Уткин Л.В. Определение надежности строительных конструкций. Вологда: ВоГТУ,2000.175 с.

7.Уткин В.С., Уткин Л.В. Новые методы расчетов строительных конструкций. Учебное пособие. Вологда: ВоГТУ, 2011.79с.

8.ГОСТ 20522-2012 Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний. Международный стандарт. Введен с 2013.07.01.

9.Уткин, В.С. Расчет надежности оснований фундаментов многоэтажных зданий при ограниченной (неполной) информации о параметрах состояния / В.С. Уткин, Е.А. Шепелина//Строительная механика и расчет сооружений.-2012.-№6.-С47-50.

10. Тензо-М. Тензодатчики. Тензорезисторный извлекаемый датчик давления грунта ДДГЛ [Электронный ресурс]. - Режим доступа :tensom.ru/pages/21

11. Технические решения для диагностики и мониторинга. Мониторинг давления на грунт.

12. Ржаницын, А.Р. Теория расчета строительных конструкциций на надежность / А.Р. Ржаницын - М.: Стройиздат, 1978.-239с.

13. Уткин, В.С. Расчет надежности строительных конструкций при различных способах описания неполноты информации : учебное пособие / В.С. Уткин, Л.В. Уткин. - Вологда: ВоГТУ, 2009. - 126 с.

14.Уткин, В.С. Расчет надежности механических систем при ограниченной статистической информации / В.С. Уткин, Л.В. Уткин. - Вологда: ВоГТУ, 2008.-188 с.

Размещено на Allbest.ru