При оценке надежности реконструируемых сооружений и зданий, в первую очередь, не-обходиморешение задачи по описанию и выявлению условий работы составляющих их конструкций из материалов, свойства которых смогут значительно меняться под влиянием действия изменившейся окружающей среды. Обычным материалом для того чтобы рода являются грунты оснований сооружений.
В широком смысле грунтовое основание есть наиболее значимым конструктивным эле-ментом, поскольку его разрушение либо чрезмерная деформация значительно чаще ведет к выходу из строя всего сооружения. Помимо этого, грунты являются сложные многофазные дис-персные совокупности, исходя из этого общеизвестны трудности, которые связаны с созданием моделей, достаточ-но совершенно верно обрисовывающих их напряженно-деформированное состояние и пригодных для практиче-ских инженерных расчетов.
Целью изучения есть оценка надежности реконструируемого строения по окончании его надстройки для изменившихся грунтовых условий основания по окончании поднятии уровня грунтовых увеличения и вод нагрузки на основания и фундаменты.
В задачу изучения входило по данным обследованиягрунтов основания оценить, как изменились прочностные и деформационные характеристики грунта по срав-нению с проектными, проверить их прочность и эксплуатационную пригодность для рекон-струируемого строения и сделать вывод о различии и причинах в трансформации особенностей при уве-личении влажности грунтов основания.
2. анализ и Обзор техлитературы.
В течение многих столетий методыпроектирования и строительства основывались поч-ти полностью на эмпирических правилах и практическом опыте. В те времена все грунты в большинстве случаев делились на два вида: мало сжимаемые либо плотные и очень сильно сжимаемые либо не сильный. У первых сопротивление нагрузке было высоким, дабы соору-жения, стоящие на них,существовали благополучно,не испытываясколько-нибудь за-метных деформаций.Ко вторым относили грунты, на которых уже под маленькими давле-ниями происходили страшные по неравномерности и величине перемещения фундаментов, приводившие к большим деформациям сооружений а также к их разрушению.
Самыми прочными грунтами являются скальные горные породы, и, конечно, древние строители выбирали для тяжелых сооружений такие участки, на которых эти поро-ды выступали на поверхность либо залегали неглубоко под ней. Все сохранившиеся до на-шего времени большие сооружения древности кроме этого были выстроены на прочных, в баз-ном скальных, грунтах.
В то время, когда же приходилось строить на не сильный грунтах, на последние укладывали целые слои маловлажного грунта, каковые уплотняли по мере отсыпки ногами прогонявшихся вперед и назад стад скота, а поверх данной, так называемой, подушки устраивалось многослойное мо-щение из камня либо высушенных на солнце обожженных кирпичей, связанных посредством битума. Но подобное усиление не сильный оснований часто было недостаточным, и тяжелые строения разрушались из-за громадных неравномерных осадок.
Фундаменты мостов при поверхностной воде устраивались в виде опиравшихся прямо на дно отсыпок из большого камня либо корзин с небольшим камнем. Конечно, что мосты на таких опорах существовали недолго — до первого какое количество-нибудь важного паводка. Исходя из этого строители предпочитали устраивать временные плавучие мосты — переправы.
В лесистых районах с покон веков стали укреплять не сильный основания древесными столба-ми-сваями, каковые забивали в грунт на близком расстоянии друг от друга. Особенно глубоко сваи забивать тогда не могли, и если они не доходили до прочного грунта, избежать осадок не получалось. Римляне начали первыми опирать мосты на сваи, но им не всегда удавалось за-бить их на глубину, надежно предохранявшую от подмыва.
Параллельно со свайными фундамен-тами развивались и совершенствовались массивные конструкции фундаментов глубокого зало-технологические методы и жения их устройства. Так как эти фундаменты доводили до прочных мало сжимаемых грунтов, то устойчивости расчета и проблема осадок их оснований не появлялась.
Нередкие случаи деформаций и сооружений и повреждений зданий, основанных на не-скальных грунтах, побуждали к поискам более действенных способов обеспечения их долговеч-ности и надежности. Сперва строители заключили, что нагрузки и размеры фундаментов на них должны определяться в зависимости от прочности грунтов основания, полагая, что зна-чительные осадки, воображающие опасность для сооружения, результат наруше-ния прочности грунтов. На базе наблюдений и опыта строительства за поведением сооруже-ний в большинстве государств были составлены таблицы так называемых допускаемых давлений на основания, сложенные разными грунтами.
Еще в конце XVIII в. прочность грунтов стали рассматривать как их сопротивление сдвигу. На данной базе Ш. Кулон в 1773 г. создал метод расчета давления сползающего грунта на подпирающую его стенку. После этого главные положения расчета были использованы для определения сопротивления оснований разрушению при действии нагрузки от сооружения и для склонов устойчивости и расчёта откосов.
Но уже в первой половине XIX в. было обнаружено, что еще до наступления разру-шения основание испытывает осадки за счет уплотнения грунта под давлением сооружения. Во второй половине XIX в. была решена задача о распределении напряжений в основании, рас-сматриваемом как упругий целый массив. В первой четверти XX в. К. Терцаги внес предложение способ расчета осадок благодаря скорости и уплотнения грунта их протекания.
На базе этих ис-следований в 30-х годах XX в. создана наука Механика грунтов,включающая в себя расчет-но-теоретические базы фундаментостроения.
Громадное значение в развитии и формировании российскойшколы фундаментострое-нияимели выдающиеся работы Н.М. Герсеванова, Н.П. Пузыревского по совершенствованию оснований и конструкций фундаментов и способов их расчета; изучения Н.Н.
Маслова по формированию инженернойгеологии и механики грунтов в приложении к постройке больших гидротехническихсооружений; изучения по строительствуинженерных сооружений в непростых геологических условиях:на вечной мерзлоте (М.И.
Сумгин, Н.А. Цытович), на просадочныхгрунтах (Ю.М. Абелев, Н.Я.
Денисов, Н.Н.Фролов и др.), в сейсмическихрайонах (К.С.
Завриев, Е.Ф. Саваренский), на замечательных толщах водонасыщенных не сильный или-стых грунтов (Б.Д. Васильев, Н.Н.
Маслов). Освоению русскими инженерами способов ме-ханики грунтов особенно содействовали монографии Н.М. Герсеванова Базы динамики грунтовой массы (1937 г.) и книжки по механике грунтов Н.А.
Цытовича(1934 г.), Н.Н. Иванова, В.В.
Охотина и др.
В 30-ые годы в СССР был организован единственный тогда в мире НИИ фундаментов и оснований, которому присвоено имя его создателя — Н.М. Герсеванова, руководившего разработкой первой официальной инструкции по испыта-ниям грунтов (1933 г.) и первых технических условий и отечественных норм на проектирование оснований сооружений (1938г.). Научно-исследовательские грунтовые лаборатории, созданные тогда же фактически во всех больших научно-исследовательских и учебных университетах строи-тельного, гидротехнического и транспортного профилей, кроме этого внесли значительный вклад в развитие механики грунтов.
Грунты — это каждые почвы и горные породы, каковые изучаются как многокомпонент-ные совокупности, изменяющиеся во времени, с целью познания их как объекта инженерной дея-тельности человека. Главным положением грунтоведения есть положение о зависимости физико-механических особенностей грунтов от их состава, структуры, состояния и текстуры (в первую очередь от плотности — влажности). Прочные минеральные частицы, либо агрегаты, и связанная с минералами вода образуют его главную часть — скелет.
газы и Свободная вода заполняют по-ровое пространство. Связи между минеральными частицами скелета, процентное содержание частиц различных размеров, пористость и вещественный (минеральный) состав материала частиц являются классификационными чертями грунтов. В скальных и полускальных грунтах прочность связей соизмерима с прочностью минеральных зерен, а пористость значительно чаще незна-чительна.
В несвязных (сыпучих) грунтах, сложенных относительно большими (различимыми невооруженным глазом) минеральными частицами, пористость велика.
самые сложными и изменчивыми особенностями владеют связные грунты, состоящие преимущественно из небольших частиц, соединенных в агрегаты, невидимые невооруженным глазом. Агрегаты соединены между собой эластичными водно-коллоидными либо твёрдыми кристалли-зационными скелетными связями. Прочность их незначительна, несоизмерима с прочностью минеральных частиц скелета.
Процентное содержание минеральных частиц различных размеров (гранулометрический состав) определяет классификацию отдельных грунтов, отнесенных к классам связных и несвязных (глины, суглинки, супеси, мелко- и крупнозернистые пески и т. д.).
Изюминкой пористых, связных и сыпучих, грунтов есть их свойство изменять плотность при сжатии, что сближает их с газами. Но в отличие от газов у грунтов объемная деформация только частично обратима.
Величина объемной деформации и ее необратимой составляющей зависит не только от нагрузки, но и от длительности действия. В зависимости от длительности действия нагрузки может иметь место одна из двух форм протекания уплотнения — консолидация либо динамиче-ское сжатие. И в том и другом случае необратимая объемная деформация является следствием уменьше-ния количества порового пространства и сопровождается переукладкой минеральныхзерен скелета, разрушением структурных связей и образованием новых.
При консолидации уменьшение порового пространства сопровождаетсявытеснением из него воды и газов. скорость процесса и Величина деформации зависят не только от прочности и нагрузки скелетных связей, но и от водопроницаемости, определяемой гранулометрическим составом грунта. При этомвлажность грунта значительно уменьшается.
Прочность структурных связей в связных грунтах, от которых зависит протекание де-объёмной деформации и формации формоизменения (обеих ее форм), может в десятки а также много раз понижаться либо возрастать с трансформацией влажности. Это определяетсярастворением солей, образующих твёрдые кристаллизационные скелетные связи, и трансформацией толщины пле-нок водно-коллоидных связей.
Дискретность строениягрунтов и физико-механические характеристики их составных частей (фаз) определяют закономерности проявления физико-механических особенностей грунта в целом.
3.определения и Основные понятия. Факторы, определяющие надежность.
Под основанием сооружения понимается массив грунта, деформирующийся от уси-лий, передаваемых на него фундаментами. Из этого следует, что надежность оснований со-оружений нельзя рассматривать в отрыве от находящихся на них фундаментов и надзем-ных конструкций сооружений. Основание предназначено для других воздействий и восприятия нагрузок через фундаменты от надземной части сооружения, и возведение его самого по себе без фундаментов и сооружения лишено практического смысла.
Исходя из этого под надежно-стью основания сооружения направляться осознавать, в сущности, надежность одного из элемен-тов