Алексеев С.И. Механика грунтов, основания и фундаменты. Избранные главы

Учебное пособие (для магистрантов и аспирантов строительных специальностей). — СПб.: [б. и.], 2019. — 170 с.Выбор тематики избранных глав предмета «механики грунтов, основания и фундаменты» вызван необходимостью предоставления читателям дополнительной информации по сравнению со стандартным учебным курсом, который изучается в строительных вузах России.
Рассматривается инженерная методика расчёта фундаментов, позволяющая учитывать нелинейность деформирования основания под ленточными и отдельно стоящими фундаментами, что даёт возможность выполнять проектирование фундаментов в зависимости от любой величины задаваемой осадки. Расчёты производятся с учётом двух предельных состояний, как с помощью аналитических вычислений, так и с использованием программного обеспечения по программе автора.
Использование программного расчёта в доступном режиме позволяет производить необходимые вычисления из любой точки России, а также из зарубежных стран, для пользователей, владеющих русским языком. Рассматриваемая методика расчёта фундаментов по заданной осадке применима как для вновь проектируемых конструкций, так и для расчёта фундаментов реконструируемых зданий. Предложены методы и расчёты усиления оснований и фундаментов реконструируемых зданий с использованием коротких микро свай.
Приводятся решения по определению вертикальных уплотняющих напряжений в любой точке рассматриваемой грунтовой среды, зависящей от плотности (удельного веса) грунта. Учёт изменения плотности (удельного веса) грунта по глубине как однородного, так и многослойного основания, имеющий практически произвольные значения в отдельных точках, может быть аппроксимирован функциональной зависимостью в виде степенного полинома.
Рассматривается задача по учёту переменного модуля деформации основания в расчёте осадки фундамента методом послойного суммирования. Переменное значение модуля деформации основания определяется в зависимости от напряжённого состояния грунтовой среды, как от собственного веса, так и от дополнительного уплотняющего напряжения от действующей нагрузки. Предлагается принципиальный алгоритм решения задачи, позволяющий автоматически определять глубину сжимаемой толщи.
Предложена функциональная зависимость определения плотности грунта в зависимости от его влажности и коэффициента пористости. Представлено уравнение определения удельного веса грунта с учётом взвешивающего действия воды.
Предложена методика учёта дилатансии в сдвиговом приборе с определением коэффициента критической пористости образца грунта. Показано, что учёт влияния дилатансии при проведении испытаний в сдвижном приборе приводит к некоторому снижению угла внутреннего трения и одновременно возрастанию сцепления по сравнению с аналогичной традиционной методикой испытания.
Рассмотрены основные предпосылки методики расчёта свайных фундаментов по заданной осадке, которая в отличие от традиционного способа расчёта, не предполагает определение несущей способности свай, проведение их испытаний и расчёта осадки, что обладает существенным экономическим эффектом.
Предназначено для магистрантов (специалистов), аспирантов вузов, обучающихся по направлению подготовки «Строительство», изучающих дисциплину «Механика грунтов, основания и фундаменты» базовой части математического, естественнонаучного и общетехнического цикла.
Рекомендуется студентам всех форм обучения при подготовке по специальности «Водоснабжение и водоотведение» и «Промышленное и гражданское строительство», а также для инженеров, работников проектно-строительных организаций, научных сотрудников в области геотехники.Введение.
Нелинейность деформирования основания при нагружении.
Анализ развития осадки фундамента при нагружении.
Учёт развития объёмов областей зон пластических деформаций под подошвой фундамента.
Определение коэффициента нелинейности упругопластического деформированного основания.
Определение осадки фундамента на упругопластическом основании.
Выводы.
Методика проектирования фундаментов по двум предельным состояниям.
Расчёт ленточного фундамента по заданной осадке (II предельное состояние).
Пример численного решения.
Расчёт основания по несущей способности.
Расчёт столбчатого фундамента по заданной осадке.
Пример расчёта фундамента с учётом двух предельных состояний.
Алгоритм расчёта центрально нагруженных фундаментов по заданной осадке.
Особенности расчёта внецентренно нагруженного фундамента.
Выводы.
Инженерная методика расчёта фундаментов с использованием программного обеспечения.
Графическая интерпретация расчёта фундаментов по двум предельным состояниям.
Использование программного комплекса «BRNL».
Алгоритм расчёта проектируемых фундаментов.
Примеры программного расчёта при решении различных инженерных задач и их экономическая эффективность.
Выводы.
Конструктивные методы усиления оснований существующих фундаментов.
Усиление основания конструктивными элементами — выштампованными микро сваями.
Численный пример решения о необходимости усиления основания реконструируемых зданий.
Технологические особенности изготовления выштампованных микро свай усиления основания.
Предельное сопротивление основания, усиленного микро сваями. Определение необходимого количества выштампованных микро свай — конструктивных элементов усиления основания.
Пример использования программы Mathcad для расчёта необходимого количества микро свай усиления основания.
Определение осадки фундаментов на усиленном основании.
Пример численного решения на основе сравнительных расчётов.
Выводы.
Совместная работа фундамента с микро сваями усиления основания и шпунтовым ограждением при реконструкции зданий.
Использование микро свай усиления основания.
Расчёт шпунтового ограждения.
Использование разряженного шпунта.
Выводы.
Определение напряжений в массиве грунта с учётом его свойств.
Напряжение в массиве однородного грунта от сосредоточенной силы.
Напряжение в массиве многослойного грунта от сосредоточенной силы.
Определение вертикальных сжимающих напряжений в массиве грунта для прямоугольного в плане фундамента.
Определение вертикальных сжимающих напряжений в сечении под центром тяжести загруженной площади с учётом свойств оснований.
Выводы.
Осадка фундамента с учётом переменного модуля деформации по глубине основания.
Обработка экспериментальных компрессионных испытаний грунтов.
Переменный модуль деформации основания как функция изменения напряжения.
Выводы.
Определение плотности грунта в зависимости от влажности и коэффициента пористости.
Вычисление плотности грунта.
Графическая интерпретация решения.
Прогноз изменения влажности, коэффициента пористости грунтов по глубине основания.
Определение природного давления грунта и учётом взвешивающего действия воды.
Выводы.
Учёт дилатансии при определении прочности грунта на сдвижном приборе.
Дилатансия как объективный фактор плоского сдвига.
Определение коэффициента критической пористости.
Учёт влияния контракции и дилатансии.
Пример использования предлагаемой методики для не связных грунтов.
Пример использования предлагаемой методики для связных грунтов.
Выводы.
Аналитическое вычисление длины висячей сваи трения.
Основные допущения.
Аналитические итерационные вычисления.
Численный пример аналитического решения по рассмотренной методике.
Сопоставление аналитического решения с результатами статического зондирования.
Выводы.
Расчёт свайных фундаментов с оптимизацией выбираемой осадки.
Основные допущения.
Графическая интерпретация результатов расчёта.
Определение необходимого количества свай.
Численный пример по предлагаемой методике расчёта.
Выводы.
Деформационный расчёт одиночной сваи.
Пример испытания сваи статическим нагружением.
Основные допущения деформационного расчёта.
Программный метод расчёта.
Анализ результатов расчёта.
Выводы.
Сравнительный анализ расчёта свайного фундамента по деформационному методу и рекомендациям Свода правил (СП 24.13330.2011).
Пример расчёта свайного фундамента по СП 24.13330.2011.
Пример деформационного метода расчёта свайного фундамента.
Графическое представление результатов расчёта.
Выводы.
Используемая литература.