Нагрузка фундамента при испытании

Обследования и испытания оснований и фундаментов

Вследствие необходимости обеспечения особой надежности оснований и фундаментов важной задачей является правильное проведение их обследований и испытаний. Эта задача усложняется недоступностью или труднодоступ- ностью оснований и фундаментов для непосредственных наблюдений, а также многообразием видов грунтов, сложностью их структуры и состава, что требует организации длительных наблюдений с помощью достаточно надежных методов

Обследования оснований и фундаментов проводят также для получения данных о инженерно-геологических процессах, связанных с эксплуатацией построенных зданий и сооружений. В результате можно выявить причины развития и активизации этих процессов и предложить эффективные защитные мероприятия. Особенно важен этот вопрос для районов распространения вечной мерзлоты и активного развития физико-геологических процессов, в сейсмоопасных районах.

Рис. 3.5. Способы замера нагрузок при натурных испытаниях: а, б — при испытаниях свай; в, г — при определении нагрузки на сваи в здании; 1 — груз; 2 — платформа; 3 — домкрат’; 4 — шланг;

5 — манометр; 6 — насосная станция; 7 — свая; 8 — стена; 9 — ростверк; 10 — корпус динамометра; 11 — упругий элемент; 12 — тензорезисторы

Выделение сферы взаимодействия сооружения с геологической средой (основанием) дает возможность выявить степень и характер воздействия сооружения на основание и определить активизацию инженерно-геологических процессов как реакцию основания. Для этого нужно знать расположение, назначение, условия эксплуатации сооружения, основные данные о геологии и гидрогеологии участка, положение и прогноз зон развития физико-геологических процессов. Так, например, можно установить, вызывает ли эксплуатация сооружения вибрацию, разжижение, обводнение, выщелачивание, размораживание, сжатие, сдвиг основания и т. д.

В зависимости от характера воздействия выделяют сферу взаимодействия сооружения с основанием, в пределах которой необходимо изучение основания: при вечномерзлых грунтах — теплофизическим расчетом выявляют зону возможного размораживания, при просадочных — просадоч- ную зону, при значительном дополнительном сжатии — по формулам механики грунтов вычисляют «луковицу» напряжений и т. д.

При обследовании и испытании оснований и фундаментов обычно определяют: для основания — поровое давление, нормальные и касательные напряжения, перемещения, фильтрацию воды, плотность, влажность, литологию и др., для фундаментов — распределение напряжений по контакту с основанием, прочность, перемещения, трещино- стойкость, фактическое состояние, действительную внешнюю нагрузку. Напряженно-деформированное состояние фундаментов выявляют с использованием методик и приборов, описанных в гл. 1. Для исследования оснований разработаны специальные приборы и методы. Нагрузки, действующие на фундаменты при испытаниях, можно измерить путем предварительного взвешивания грузов, укладываемых на платформу; замером давления масла в системе «гидравлический домкрат — насосная станция» с предварительной поверкой; установкой тензорезисторного преобразователя между испытываемой конструкцией фундамента и внешней нагрузкой (рис. 3.5). Первые два способа применяют при кратковременных испытаниях отдельных конструкций, например, свай, третий способ используют при длительных испытаниях зданий и сооружений.

Источник

Объем обследования фундаментов при увеличении нагрузок

Добрый день!
Реконструируется каркасное производственное здание под другую технологию. Проект (РД) старого здания с нагрузками на фундаменты есть (зданию около 40 лет). Нагрузки на фундаменты изменятся значительно (вертикальные силы, горизонтальные и моменты), пока неизвестно как. Было проведено обследование 3-летней давности, в котором состояние фундаментов признано работоспособным (нет характерных трещин, перекосов и т.д., вскрыты подколонники 2-х фундаментов (померяна прочность бетона — соответствует проекту)).
Сейчас надо заказать дообследование, чтобы потом по нему выполнить реконструкцию.

Вопросы:
1. В каком объеме должно быть проведено обследование фундаментов? Необходимо ли откапывать все фундаменты?
2. В каком объеме, достаточно ли откопать подколонники или до подошвы (фундаменты столбчатые на естественном основании)?
3. А если фундаменты свайные (будет следующий объект), необходимо испытание кустов свай?
4. Определение прочности ультразвуком всех фундаментов (и надо ли отдельно для свай)?

ГОСТ 31937-2011 однозначного ответа не дает:

5.2.15 Оценку прочности материалов фундаментов проводят неразрушающими методами или лабораторными испытаниями. Пробы материалов фундаментов для лабораторных испытаний отбирают в случаях, если их прочность является решающей при определении возможности дополнительной нагрузки или при обнаружении разрушения материала фундамента.

5.2.16 При осмотре фундаментов фиксируют:

— трещины в конструкциях (поперечные, продольные, наклонные и др.);

— вывалы бетона и каменной кладки, каверны, раковины, повреждения защитного слоя, выявленные участки бетона с изменением его цвета;

— повреждения арматуры, закладных деталей, сварных швов (в том числе в результате коррозии);

— схемы опирания конструкций, несоответствие площадок опирания сборных конструкций проектным требованиям и отклонения фактических геометрических размеров от проектных;

— наиболее поврежденные и аварийные участки конструкций фундаментов;

— результаты определения влажности материала фундамента и наличие гидроизоляции.

5.2.17 По результатам визуального обследования по степени повреждения и характерным признакам дефектов дают предварительную оценку технического состояния фундаментов. Если результаты визуального обследования окажутся недостаточными для оценки технического состояния фундаментов, проводят детальное (инструментальное) обследование. В этом случае (при необходимости) разрабатывают программу работ по детальному обследованию.

Основными критериями положительной оценки технического состояния фундаментов при визуальном обследовании являются:

— отсутствие неравномерной осадки, соблюдение ее предельных значений;

— сохранность тела фундаментов;

— надежность антикоррозионной защиты, гидроизоляции и соответствие их условиям эксплуатации.

5.2.18 Детальное (инструментальное) обследование оснований и фундаментов в зависимости от поставленных задач, наличия и полноты проектно-технической документации, характера и степени дефектов и повреждений может быть сплошным (полным) или выборочным.

Сплошное обследование проводят, если:

— отсутствует проектная документация;

— обнаружены дефекты конструкций, снижающие их несущую способность;

— проводится реконструкция здания с увеличением нагрузок (в том числе этажности);

— возобновляется строительство, прерванное на срок более трех лет без мероприятий по консервации;

— в однотипных конструкциях обнаружены неодинаковые свойства материалов и (или) изменения условий эксплуатации под воздействием агрессивных сред или обстоятельств в виде техногенных процессов и пр.

Выборочное обследование проводят:

— при необходимости обследования отдельных конструкций;

— в потенциально опасных местах, там, где из-за недоступности конструкций невозможно проведение сплошного обследования.

5. Считаются ли фундаменты недоступными, если для их откопки (до подошвы) нужно демонтировать оборудование ( вместе с фундаментами)?

5.2.19 При инструментальном обследовании состояния фундаментов определяют:

— прочность и водопроницаемость бетона;

— количество арматуры, ее площадь и профиль;

— толщину защитного слоя бетона;

— степень и глубину коррозии бетона (карбонизация, сульфатизация, проникание хлоридов и т.д.);

— прочность материалов каменной кладки:

— наклоны, перекосы и сдвиги элементов конструкций;

— степень коррозии стальных элементов и сварных швов;

— осадки, крены, прогибы и кривизну фундаментов;

— необходимые характеристики грунтов, уровень подземных вод и их химический состав (если эти сведения отсутствуют в инженерно-геологических данных).

6. Нужно ли все это в полном объеме если есть проект?

PS. Геология будет заказана новая, поэтому вопросов по ней нет.

17.09.2018, 17:08 #2

18.09.2018, 13:58 #3

Сплошное обследование проводят, если: — проводится реконструкция здания с увеличением нагрузок (в том числе этажности)

05.11.2019, 16:13 #4

Строительство и обследование ЗиС

1. В каком объеме должно быть проведено обследование фундаментов? Необходимо ли откапывать все фундаменты?
— нет такого требования, чтобы откапывать все фундаменты. см.п.5.2.6 ГОСТ 31937-2011
Если кратко, надо делать 3 шурфа на каждый тип фундаментов, но даже экспертов ГГЭ устраивает по 1му шуфру.
Если ГГЭ не будет, нет повреждений и будут отдельные ИГИ, то обычно проектировщикам обследование не требуется.

2. В каком объеме, достаточно ли откопать подколонники или до подошвы (фундаменты столбчатые на естественном основании)?
— по п.5.2.7 ГОСТ 31937-2011 Глубина шурфов, расположенных около фундаментов, должна превышать глубину заложения подошвы на 0,5-1 м.
Но это для отбора проб из-под подошвы фун-тов. А если отбор проб не планируется, то для обмеров и обследования состояния фундаментов достаточно сделать до подошвы.

3. А если фундаменты свайные (будет следующий объект), необходимо испытание кустов свай?
— если есть проект, то считаем по проекту и ИГИ. Если нет, надо определять параметры и длину свай (т.е. срубать часть ростверка)
здесь подробно обсуждали https://forum.dwg.ru/showthread.php?t=64405

4. Определение прочности ультразвуком всех фундаментов (и надо ли отдельно для свай)?
— я занимался научной работой по определению прочности бетона УЗ и построению зависимостей с разрушающим методом. В итоге УЗ не доверяю вообще, т.к. бетон слишком неоднородный материал. Если поверхность ровная, то зачистить и определить прочность склерометром, но лучше сделать отрыв со скалыванием.

5. Считаются ли фундаменты недоступными, если для их откопки (до подошвы) нужно демонтировать оборудование ( вместе с фундаментами)?
— не совсем понял вопрос. для обследования фундаментов шурфы делают сбоку (на 1 фундамент — 1 шурф, чтобы человек смог спуститься). При необходимости можно сместить шурф «где удобно». Затрудняющие факторы (опоры соседнего оборудования, эстакад, трубы) — это вопрос производства работ (при желании шурф можно везде сделать). Другое дело, когда Заказчики говорят «давайте обойдемся без шурфов» (земляные и газоопасные работы) или просто не дают делать (например в помещениях). Но надо помнить, что в любом случае, риски при проектировании и прохождении ГГЭ остаются на обследователях.

6. Нужно ли все это в полном объеме если есть проект?
см. п.№1

Источник

1. оСновнЫЕ положения

1.1. Руководство предназначено для организаций, осуществляющих проектирование и строительство фундаментов мостов и транспортных зданий. Оно охватывает полевые испытания свай, свай-оболочек и свай-столбов 1) всех видов и типоразмеров, испытания грунтов штампами в шурфах котлованах, буровых скважинах, в основании свай-оболочек и свай-столбов.

1) Здесь и далее имеется в виду:

свая — полый или сплошного сечения призматический или цилиндрический элемент с линейный размером поперечного сечения до 0,8 м, погружаемый (до расчетного отказа) в грунт с закрытым или с открытым нижним концом, а также элемент, устанавливаемый в предельно пробуренную скважину и допогружаемый до получения расчетного отказа;

свая-оболочка — полный или заполняемый бетонной смесью (после заглубления в грунт) элемент диаметром болев 0,8 м с открытым нижним концом, погружаемый с периодической выемкой грунта из его полости;

свая-столб — элемент с размером поперечного сечения 0,8 м и более, сооружаемый путем устройства в грунте (или в скальной породе) скважины с уширенной нижней частью или без нее и последующего заполнения ее бетонной смесью, или элемент, устанавливаемый в скважину без принудительного заглубления.

В дальнейшем «свая-оболочка» и «свая-столб» называются соответственно «оболочка» и «столб».

Испытания свай, оболочек и столбов в вечномерзлых и набухающих грунтах, а также испытания таких грунтов штампами должны производится по индивидуальным программам, учитывающим особенности грунтов, требования соответствующих ГОСТов и настоящего Руководства.

Руководство не содержит рекомендаций по анализу результатов испытаний свай, оболочек и столбов горизонтальной нагрузкой, который в каждом конкретном случае должен проводиться с учетом особенностей конструкции фундамента и характера действующих на него нагрузок.

1.2. В зависимости от поставленной цели полевые испытания производят нагрузками следующих видов:

а) динамической нагрузкой — свай и оболочек;

б) статической осевой вдавливающей нагрузкой — свай, оболочек, столбов и штампов;

в) статической горизонтальной нагрузкой — свай, оболочек и столбов;

г) статической осевой выдергивающей нагрузкой — свай, оболочек и столбов.

1.3. Полевые испытания динамической или статической нагрузками свай, оболочек и столбов должны производиться в случае необходимости определения или контроля их несущей способности по грунту и перемещений (по указанию или с ведома организации, проектировавшей фундаменты).

1.4. Несущая способность Ф, тс, сваи, оболочки или столба на вдавливание по результатам их испытаний динамической или статической нагрузкой должна определяться по формуле

где m и к_г — коэффициенты условий работы и безопасности, принимаемые равными единице;

нормативное значение предельного сопротивления по грунту на вдавливание сваи, оболочки или столба, тс, полученное на основании результатов испытаний согласно п. 1.5 настоящего Руководства 1)

Далее при ссылках слова «настоящего Руководства» опускаются.

Несущая способность Ф, тс, оболочки или столба на вдавливание по результатам испытаний штампом грунтов в их основании определяется по формулам:

а) при скальной породе, крупнообломочном грунте с песчаным заполнителем или твердой глине в основании

б) при прочих грунтах

где R — расчетное сопротивление грунтового основания центральному (осевому) сжатию, определенному согласно п. 1.10;

F — площадь подошвы оболочки или столба;

U — периметр оболочки или столба;

m_f — коэффициент условий работа грунта на боковой поверхности оболочки или столба;

f_i — расчетное сопротивление i- го слоя грунта на боковой поверхности оболочки или столба;

l_i — толщина i-го слоя грунта, расположенного в пределах от подошвы оболочки или столба до поверхности грунта (с учетом возможной срезки или возможности местного размыва дна водотока при расчетном паводке),

Разбивку толщи грунта на слои и значения m_f и f_i следует принимать, руководствуясь указаниями главы СНиП по проектированию свайных фундаментов.

1.5. В случаях испытаний свай, оболочек или столбов динамической или статической нагрузками нормативное значение предельного сопротивления на вдавливание следует принимать равным наименьшему предельному сопротивлению Ф_пр полученному по результатам испытаний.

1.6. Несущую способность Ф_в, тс, сваи, оболочки или столба на выдергивание по результатам их испытаний следует определять по формуле

(4)

где m — коэффициент условий работы, принимаемый равным 0,6 при глубине погружения на 4 м и более и 0,4 при меньшей глубине;

— нормативное значение предельного сопротивления сваи оболочки или столба на выдергивание, принимаемое равным наименьшему предельному сопротивлению полученному по результатам испытаний;

К _г — коэффициент безопасности по грунту, принимаемый равным единице.

1.7. Если вокруг верхней части погруженных свай, оболочек или столбов будет удален грунт в результате последующей планировки территории, разработки котлована или местного размыва дна водотока при расчетном паводке, то необходимо значения несущей способности свай, оболочек и столбов на вдавливание ф и на выдергивание Ф_в, определенные согласно п.п. 1.4 и 1.6 по результатам их испытаний, уменьшить на разность сил трения грунта на их боковой поверхности, определенных согласно главе СНиП по проектированию свайных фундаментов для двух уровней поверхности грунта: при испытании и после срезки грунта или местного размыва при расчетном паводке.

1.8. Несущую способность на вдавливание свай, оболочек и столбов, работающих в составе фундамента, следует считать обеспеченной при выполнении условия

где N_max — наибольшее продольное усилие в верхнем сечении сваи, оболочки или столба, тс;

G — вес сваи, оболочки или столба, тс. Для всех свай а также оболочек или столбов, опирающихся на глинистые грунты или скальные породы, вес G следует определять без учета гидростатического взвешивания, а для оболочек или столбов, опирающихся на песчаные грунты – с учетом взвешивания; Ф – несущая способность сваи оболочки или столба на вдавливание, тс, определенная согласно пп. 1.4 и 1.7; К_н и m – коэффициенты надежности и условий работы.

В случае, если элементы фундамента моста, т.е. сваи, оболочки или столбы, опираются на нескальный грунт и фундаментная плита расположена над его поверхностью, значение К_н следует принимать в зависимости от количества элементов в фундаменте: при n =1 ¸ 5 К_н=1,60 (1,75); при n =6 ¸ 10 К_н=1,5 (1,65); при n =11 ¸ 20 К_н=1,45 (1,6); при n>20 К_н=1,25 (1,4). Для фундаментов мостов в остальных случаях, а так же для всех фундаментов зданий и сооружений следует принимать К_н=1,25 (1,4). Приведенные в скобках значения коэффициента надежности следует использовать при условии, что величина Ф определена по результатам испытаний элементов динамической нагрузкой.

Коэффициент условий работы следует принимать равным 1,0 за исключением приведенных ниже случаев.

Если продольное усилие N в элементе фундамента здания или сооружения (кроме мостов) определено с учетом ветровых и крановых конструкций допускается принимать m =1,2.

Если фундамент моста опирается на нескальный грунт и продольное усилие N в элементе определено с учетом (раздельном или в сочетании) нагрузок и воздействий от торможения, горизонтальных поперечных ударов подвижного состава, давления ветра и льда, навала судов, изменение температуры, допускается значение m принимать по табл. 1 в зависимости от наличия на плоской схеме фундамента наклонных элементов или только вертикальных, от количества n_г групповых элементов на этой схеме (т.е. от числа их рядов, расположенных перпендикулярно плоскости действия внешней нагрузки) и от степени неравномерности распределения продольных усилий в элементах фундамента, характеризуемой отношением n _N = N _min / N _max наименьшего продольного усилия в верхнем сечении элемента (положительно при сжатии и отрицательно при растяжении) к наибольшему. Для случаев, неохваченных табл. 1, надлежит принимать m =1.

Источник