Пособие по проектирования оснований

Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83)

Общая информация
Документ: Пособие к СНиП 2.02.01-83
Название: Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений
Начало действия: 1984-10-01
Вид документа: Пособие к СНиП
Область применения: Настоящее Пособие рекомендуется использовать при проектировании оснований промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений всех областей строительства, в том числе городского и сельскохозяйственного, промышленного и транспортного
Утвержден: НИИОСП им. Герсеванова Госстроя СССР
Разработчики документа: НИИОСП им. Н.М. Герсеванова Госстроя СССР

формат pdf — скан оригинала
спасибо tankist.

Пособие по проектированию оснований — к СНиП 2.02.01-83 (1986)

Даны рекомендации, детализирующие основные положения по проектированию и расчету оснований и особенности проектирования оснований зданий и сооружений, возводимых в особых условиях. Для инженерно-технических работников проектных, изыскательских и строительных организаций.

Настоящее Пособие разработано к СНиП 2.02.01—83 и детализирует отдельные положения этого документа (за исключением вопросов, связанных с особенностями проектирования оснований опор мостов и труб под насыпями).

В Пособии рассмотрены вопросы номенклатуры грунтов и методов определения расчетных значений их характеристик, принципы проектирования оснований и прогнозирования изменения уровня подземных вед, вопросы глубины заложения фундаментов, методы расчета оснований по деформациям и по несущей способности, особенности проектирования оснований зданий и сооружений, возводимых на региональных видах грунтов, а также расположенных в сейсмических районах и на подрабатываемых территориях.

Текст СНиП 2.02.01-83 отмечен в Пособии вертикальной чертой слева, в скобках указаны соответствующие номера пунктов, таблиц и формул СНиП.

Пособие разработано НИИОСП им. Герсеванова (д-р техн. наук, проф. Е. А. Сорочан — разд. 1, подраздел «Расчет оснований по деформациям» разд. 2 («Определение расчетного сопротивления грунта основания», «Расчет деформации оснований с учетом разуплотнения грунта при разработке котлована»), разд. 4; канд. техн. наук А. В. Вронский — подразделы «Общие указания», «Нагрузки», «Расчет оснований по деформациям» («Общие положения», «Расчет деформаций оснований» и «Предельные деформации основания»), «Мероприятия по уменьшению деформаций оснований и влияния их на сооружения» разд. 2; канд. техн. наук О. И. Игнатова — подразделы «Нормативные и расчетные значения характеристик грунтов» и «Классификация грунтов» разд. 2; канд. техн. наук Л. Г. Мариупольский — подраздел «Методы определения деформационных и прочностных характеристик грунтов» разд. 2; д-р техн. наук В. О. Орлов — подраздел «Глубина заложения фундаментов» разд. 2; канд. техн. наук А. С. Снарский — подраздел «Расчет оснований по несущей способности» разд. 2; д-р техн. наук, проф. В. И. Кругов — разд. 3; д-р техн наук П. А. Коновалов — разд. 5; канд. техн. наук В. П. Петрухин — разд. 7; канд. _техн. наук Ю. М. Лычко — разд. 8; канд. техн. наук. А. И. Юшин — разд. 9; д-р техн. наук, проф. В. А. Ильичев и канд. техн. наук Л. Р. Ставницер — разд. 10 при участии института «Фундамент-проект» Минмонтажспецстроя СССР (инж. М. Л. Моргулис — подраздел «Расчет оснований по несущей способности» разд. 2), ПНИИИС Госстроя СССР (канд. техн. наук. Е. С. Дзекцер—подраздел «Подземные воды» разд. 2), МИСИ им. Куйбышева (д-р техн. наук, проф. М. В. Малышев и инж. Н. С. Никитина — подраздел «Определение осадки за пределами линейной зависимости между напряжениями и деформациями» разд. 2; д-р техн. наук, проф. Э. Г. Тер-Мартиросян, канд. техн. наук Д. М. Ахпателов и инж. И. М. Юдина — подраздел «Расчет деформаций оснований с учетом разуплотнения грунта при разработке котлована» разд. 2), Днепропетровского инженерно-строительного института Минвуза УССР (д-р техн. наук, проф. В. Б. Швец — разд. 6) и института «Энергосетьпроект» Минэнерго СССР (инженеры Н. И. Швецова и Ф. П. Лобаторин—разд. 11). Пособие разработано под общей редакцией д-ра техн. наук, проф. Е. А. Сорочана.

I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящее Пособие рекомендуется использовать при проектировании оснований промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений всех областей строительства, в том числе городского и сельскохозяйственного, промышленного и транспортного. В Пособии не рассматриваются вопросы проектирования оснований мостов и водопропускных труб.

1.2. Настоящие нормы должны соблюдаться при проектировании зданий и сооружений.

Настоящие нормы не распространяются на проектирование оснований гидротехнических сооружений, дорог, аэродромных покрытий, зданий и сооружений, возводимых на вечномерзлых грунтах, а также оснований свайных фундаментов, глубоких опор и фундаментов под машины с динамическими нагрузками.

1.3. A.1). Основания сооружений должны проектироваться на основе:

а) результатов инженерно-геодезических, инженерно-геологических и инженерно-гидрометеорологических изысканий для строительства;

б) данных, характеризующих назначение, конструктивные и технологические особенности сооружения, нагрузки, действующие на фундаменты, и условия его эксплуатации;

в) технико-экономического сравнения возможных вариантов проектных решений (с оценкой по приведенным затратам) для принятия варианта, обеспечивающего наиболее полное использование прочностных и деформационных характеристик грунтов и физико-механических свойств материалов фундаментов или других подземных конструкций.

При проектировании оснований и фундаментов следует учитывать местные условия строительства, а также имеющийся опыт проектирования, строительства и эксплуатации сооружений в аналогичных инженерно-геологических и гидрогеологических условиях.

1.4A.2). Инженерные изыскания для строительства должны проводиться в соответствии с требованиями СНиП, государственных стандартов и других нормативных документов по инженерным изысканиям и исследованиям грунтов для строительства, В районах со сложными инженерно-геологическими условиями: при наличии грунтов с особыми свойствами (просадочные, набухающие и др.) или возможности развития опасных геологических процессов (карст, оползни и т.п.), а также на подрабатываемых территориях инженерные изыскания должны выполняться специализированными организациями.

1.5. Инженерно-геологические и гидрогеологические изыскания должны выполняться согласно требованиям:

а) главы СНиП по инженерным изысканиям для строительства:

б) ГОСТов на испытание грунтов (принимаются по прил. 2).

1.6A.8). Грунты оснований должны именоваться в описаниях результатов изысканий, проектах оснований, фундаментов и других подземных конструкций сооружений согласно ГОСТ 25100— 82.

1.7A.4). Результаты инженерных изысканий должны содержать данные, необходимые для выбора типа оснований и фундаментов, определения глубины заложения и размеров фундаментов с учетом прогноза возможных изменений (в процессе строительства и эксплуатации) инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства, а также вида и объема инженерных мероприятий по ее освоению.

Проектирование оснований без соответствующего инженерно-геологического обоснования или при его недостаточности не допускается.

1.8. Результаты инженерно-геологических и гидрогеологических исследований, излагаемые в отчете об изысканиях, должны содержать сведения:

о местоположении территории предполагаемого строительства, о ее климатических и сейсмических условиях и о ранее выполненных исследованиях грунтов и подземных вод;

об инженерно-геологическом строении и литологическом составе толщи грунтов и о наблюдаемых неблагоприятных физико-геологических и других явлениях (карст, оползни, просадки и набухание грунтов, горные выработки и т. п.);

о гидрогеологических условиях с указанием высотных отметок появившихся и установившихся уровней подземных вод, амплитуды их колебаний и величин расходов воды; о наличии гидравлических связей горизонтов вод между собой и ближайшими открытыми водоемами, а также сведения об агрессивности вод в отношении материалов конструкций фундаментов;

о грунтах строительной площадки, в том числе описание в стратиграфической последовательности напластований грунтов основания, форма залегания грунтовых образований, их размеры в плане и по глубине, возраст, происхождение и классификационные наименования, состав и состояние грунтов.

Для выделенных слоев грунта должны быть приведены физико-механические характеристики, к числу которых относятся:

плотность и влажность грунтов;

коэффициент пористости грунтов;

гранулометрический состав для крупнообломочных и песчаных грунтов;

число пластичности и показатель текучести грунтов;

угол внутреннего трения, удельное сцепление и модуль деформации грунтов;

коэффициент консолидации для водонасыщенных пылевато-глинистых грунтов при показателе текучести, биогенных грунтов и илов;

временное сопротивление на одноосное сжатие, коэффициент размягчаемости, степень засоленности и растворимости для скальных грунтов;

относительная просадочность, а также величина начального давления и начальной критической влажности для просадочных грунтов;

относительное набухание, давление набухания и линейная усадка для набухающих грунтов;

коэффициент выветрелости для элювиальных грунтов;

количественный и качественный состав засоления для засоленных грунтов;

содержание органического вещества для биогенных грунтов и степень разложения для торфов.

В отчете обязательно указываются применяемые методы лабораторных и полевых определений характеристик грунтов. К отчету прилагаются таблицы и ведомости показателей физико-механических характеристик грунтов, схемы установок, примененных при полевых испытаниях, а также колонки грунтовых выработок и инженерно-геологические разрезы. На последних должны быть отмечены все места отбора проб грунтов и пункты полевых испытаний грунтов.

Характеристики грунтов должны быть представлены их нормативными значениями, а удельное сцепление, угол внутреннего трения, плотность и предел прочности на одноосное сжатие скальных грунтов также и расчетными значениями.

Другие публикации:  Буянова м о право социального обеспечения учебное пособие

В отчете, должен быть также прогноз изменения инженерных условий территории (площадки) строительства при возведении и эксплуатации зданий и сооружений.

1.9. Данные о климатических условиях района строительства должны приниматься по указаниям главы СНиП по строительной климатологии и геофизике.

1.10. Для учета при проектировании оснований опыта строительства необходимо иметь данные об инженерно-геологических условиях этого района, о конструкциях возводимых зданий и сооружений, нагрузках, типах и размерах фундаментов, давлениях на грунты основания и о наблюдавшихся деформациях сооружений.

Наличие таких данных позволит лучше оценить инженерно-геологические условия площадки, а также возможность проявления неблагоприятных физико-геологических процессов и явлений (развитие карста, оползней и т. д.), характеристики грунтов, выбрать наиболее рациональные типы и размеры фундаментов, глубину их заложения и т. д.

1.11. Необходимо учитывать местные условия строительства, для чего должны быть выявлены данные о производственных возможностях строительной организации, ее парке оборудования, ожидаемых климатических условиях на весь период устройства оснований и фундаментов, а также всего нулевого цикла. Эти данные могут оказаться решающими при выборе типов фундаментов (например, на естественном основании или свайного), глубины их заложения, метода подготовки основания и пр.

1.12. Конструктивное решение проектируемого здания или сооружения и условий последующей эксплуатации необходимо с целью прогнозирования изменения инженерно-геологических и гидрогеологических условий, в том числе и свойств грунтов, для выбора типа фундамента, учета влияния верхних конструкций на работу оснований, для уточнения требований к допустимой величине деформации и т. д.

1.13. Технико-экономическое сравнение возможных вариантов проектных решений по основаниям и фундаментам необходимо для выбора наиболее экономичного и надежного проектного решения, которое исключит необходимость его последующей корректировки в процессе строительства и позволит избежать дополнительных затрат материальных средств и времени.

1.14A.5). Проектом оснований и фундаментов должна быть предусмотрена срезка плодородного слоя почвы для последующего использования в целях восстановления (рекультивации) нарушенных или малопродуктивных сельскохозяйственных земель, озеленения района застройки и т. п.

1.15A.6). В проектах оснований и фундаментов ответственных сооружений, возводимых в сложных инженерно-геологических условиях, следует предусматривать проведение натурных измерений деформаций основания,

Натурные измерения деформаций основания должны также предусматриваться в случае применения новых или недостаточно изученных конструкций сооружений или их фундаментов, а также если в задании на проектирование имеются специальные требования по измерению деформаций основания.

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВАНИЙ

2.1. Проектирование оснований является неотъемлемой составной частью проектирования сооружения в целом. Статическая схема сооружения, конструктивное и объемно-планировочное решение, плановая и высотная привязки должны приниматься с учетом результатов инженерных изысканий на площадке строительства и технически возможных решений фундаментов.

2.2.B.1). Проектирование оснований включает обоснованный расчетом выбор: типа основания (естественное или искусственное); типа, конструкции, материала и размеров фундаментов (мелкого или глубокого заложения; ленточные, столбчатые, плитные и др.; железобетонные, бетонные, бутобетонные и др.); мероприятий, указанных в пп. 2.290—2.295B.67—2.71), применяемых при необходимости уменьшения влияния деформаций основания на эксплуатационную пригодность сооружений.

2.3B.2). Основания должны рассчитываться по двум группам предельных состояний: по первой — по несущей способности; по второй — по деформациям.

В расчетах оснований следует учитывать совместное действие силовых факторов и неблагоприятных влияний внешней среды (например, влияние поверхностных или подземных вод на физико-механические свойства грунтов).

2.4. К первой группе предельных состояний оснований относятся: потеря устойчивости формы и положения; хрупкое, вязкое или иного характера разрушение; резонансные колебания; чрезмерные пластические деформации или деформации неустановившейся ползучести.

Ко второй группе относятся состояния, затрудняющие нормальную эксплуатацию сооружения или снижающие его долговечность вследствие недопустимых перемещений (осадок, прогибов, углов поворота), колебаний, трещин и т; п.

2.5. Сооружение и его основание должны рассматриваться в единстве, т. е. должно учитываться взаимодействие сооружения со сжимаемым основанием. Поскольку основание лишь косвенно влияет на условия эксплуатации сооружения, состояние основания можно считать предельным лишь в случае, если оно влечет за собой одно из предельных состояний сооружения.

2.6. Целью расчета оснований по предельным состояниям является выбор технического решения фундаментов, обеспечивающего невозможность достижения основанием предельных состояний, указанных в п. 2.4. При этом должны учитываться не только нагрузки от проектируемого сооружения, но также возможное изменение физико-механических свойств грунтов под влиянием поверхностных или подземных вод, климатических факторов, различного вида тепловых источников и т. д. К изменению влажности особенно чувствительны просадочные, набухающие и засоленные грунты, к изменению температурного режима — набухающие и пучинистые грунты.

2.7. При проектировании необходимо учитывать, что потеря несущей способности основания, как правило, приводит конструкции сооружения в предельное состояние первой группы. При этом предельные состояния основания и конструкций сооружения совпадают. Деформации же основания могут привести конструкции сооружения в предельные состояния как второй, так и первой группы, поэтому предельные деформации основания могут лимитироваться как прочностью, устойчивостью и трещиностойкостью конструкций, так и архитектурными, эксплуатационно-бытовыми и технологическими требованиями, предъявляемыми к сооружению или размещенному в нем оборудованию.

2.8B.4). Расчетная схема системы сооружение — основание или фундамент — основание должна выбираться с учетом наиболее существенных факторов, определяющих напряженное состояние и деформации основания и конструкций сооружения (статической схемы сооружения, особенностей его возведения, характера грунтовых напластований, свойств грунтов основания, возможности их применения в процессе строительства и эксплуатации сооружения и т.д.). Рекомендуется учитывать пространственную работу конструкций, геометрическую и физическую нелинейность, анизотропность, пластические и реологические свойства материала и грунтов.

Допускается использовать вероятностные методы расчета, учитывающие статистическую неоднородность оснований, случайную природу нагрузок, воздействий и свойств материалов конструкций.

2.9. Расчетная схема системы сооружение — основание или фундамент — основание представляет собой совокупность упрощающих предположений относительно геометрической схемы конструкции, свойств материалов и грунтов, характера взаимодействия конструкции с основанием и схематизации возможных предельных состояний.

Одно и то же сооружение может иметь разную расчетную схему в зависимости от вида предельного состояния, цели расчета, вида учитываемых воздействий и разработанности методов расчета.

2.10. Для расчета деформаций оснований используется преимущественно расчетная схема основания в виде линейно-деформируемой среды: полупространства с условным ограничением глубины сжимаемой толщи или слоя конечной толщины [см. п. 2.173 B.40)].

Развитие деформаций основания во времени (консолидационное уплотнение, ползучесть), а также анизотропию прочностных и деформационных характеристик следует, как правило, учитывать при расчете оснований, сложенных водонасыщенными пылевато-глинистыми грунтами и илами.

2.11. Для расчета конструкций сооружений на сжимаемом основании помимо упомянутых схем могут применяться расчетные схемы, характеризуемые коэффициентом постели или коэффициентом жесткости, в качестве которых принимается отношение давления (нагрузки) на основание к его расчетной осадке. Такие характеристики удобны при необходимости учета неоднородности грунтов основания, в том числе вызванной неравномерным замачиванием просадочных грунтов, при расчете сооружений на подрабатываемых территориях и т. д.

При расчете несущих конструкций здания на ветровые нагрузки в качестве расчетной схемы в данном случае принимается многоэтажная рама с жесткой заделкой стоек в уровне верха фундаментной плиты. Для определения усилий в фундаментной конструкции расчетная схема принимается в виде плиты конечной жесткости на линейно-деформируемом слое. При вычислении крена плиты ее жесткость можно принять бесконечно большой. При определении средней осадки плиты, а также при расчете несущей способности основания допускается пренебречь жесткостью плиты и считать давление на основание распределенным по линейному закону.

Для расчета конструкций протяженного крупнопанельного жилого дома, имеющего в основании напластование грунтов с ярко выраженной неравномерной сжимаемостью (рис. 1,6), целесообразно принять расчетную схему в виде равномерно загруженной балки конечной жесткости на основании с переменным коэффициентом жесткости.

Нагрузки и воздействия, учитываемые в расчетах оснований

2.13B.5). Нагрузки и воздействия на основания, передаваемые фундаментами сооружений, должны устанавливаться расчетом, как правило, исходя из рассмотрения совместной работы сооружения и основания.

Учитываемые при этом нагрузки и воздействия на сооружение или отдельные его элементы, коэффициенты надежности по нагрузке, а также возможные сочетания нагрузок, должны пониматься согласно требованиям СНиП по нагрузкам и воздействиям.

Нагрузки на основание допускается определять без учета их перераспределения надфундаментной конструкцией при расчете:

а) оснований зданий и сооружений III класса;1

б) общей устойчивости массива грунта основания совместно с сооружением;

в) средних значений деформаций основания;

г) деформаций оснований в стадии привязки типового проекта к местным грунтовым условиям.

2.14. При проектировании оснований следует учитывать, что сооружение и основание находятся в тесном взаимодействии. Под влиянием нагрузок от фундаментов основание деформируется, а это в свою очередь вызывает перераспределение нагрузок за счет включения в работу надфундаментных конструкций. Характер и степень перераспределения нагрузок на основание, а следовательно, и дополнительные усилия в конструкциях сооружения зависят от вида, состояния и свойств грунтов, характера их напластования, статической схемы сооружения, его пространственной жесткости и многих других факторов.

Другие публикации:  Образец приказа об увольнении в связи с призывом в армию

2.15. Основными характеристиками нагрузок являются их нормативные значения, устанавливаемые СНиП по нагрузкам и воздействиям. Все расчеты оснований должны производиться на расчетные значения нагрузок, которые определяются как произведение нормативных нагрузок на коэффициент надежности по нагрузке — учитывающий возможное отклонение нагрузок в неблагоприятную сторону от нормативных значений и устанавливаемый в зависимости от группы предельного состояния.

Коэффициент надежности по нагрузке принимается при расчете оснований:

по первой группе предельных состояний (по несущей способности) — по указаниям СНиП по нагрузкам и воздействиям;

по второй группе предельных состояний (по деформациям) — равным единице.

2.16. В зависимости от продолжительности действия нагрузки подразделяются на постоянные и временные. Постоянными считаются нагрузки, которые при строительстве и эксплуатации сооружения действуют постоянно (собственный вес конструкций и грунтов, горное давление и т. п.). Временными считаются нагрузки, которые в отдельные периоды строительства и эксплуатации могут отсутствовать.

2.17. Временные нагрузки в свою очередь подразделяются на:

длительные (например, вес стационарного оборудования, нагрузки на перекрытиях в складских помещениях, зернохранилищах, библиотеках и т. п.);

кратковременные, которые могут действовать лишь в отдельные периоды времени (вес людей и ремонтных материалов в зонах обслуживания и ремонта; нагрузки, возникающие при изготовлении, перевозке и возведении конструкций; снеговые, ветровые и гололедные нагрузки и т. п.);

особые, возникновение которых возможно лишь в исключительных случаях (сейсмические, аварийные и т. п.).

2.18. В зависимости от состава различаются сочетания

основные, состоящие из постоянных, длительных и кратковременных нагрузок;

особые, состоящие из постоянных, длительных, возможных кратковременных и одной из особых нагрузок.

2.19B.6). Расчет оснований по деформациям должен производиться на основное сочетание нагрузок; по несущей способности на основное сочетание, а при наличии особых нагрузок и воздействий — на основное и особое сочетание. При этом нагрузки на перекрытия и снеговые нагрузки, которые согласно СНиП по нагрузкам и воздействиям могут относиться как к длительным, так и к кратковременным, при расчете оснований по несущей способности считаются кратковременными, а при расчете по. деформациям — длительными. Нагрузки от подвижного подъемно-транспортного оборудования в обоих случаях считаются кратковременными.

2.20B.7). В расчетах оснований необходимо учитывать нагрузки от складируемого материала и оборудования, размещаемых вблизи фундаментов.

2.21B.8). Усилия в конструкциях, вызываемые климатическими температурными воздействиями, при расчете оснований по деформациям не должны учитываться, если расстояние между температурно-усадочными швами не превышает значений, указанных в СНиП по проектированию соответствующих конструкций.

2.22B.9). Нагрузки, воздействия, их сочетания и коэффициенты надежности по нагрузке при расчете оснований опор мостов и труб под насыпями должны приниматься в соответствии с требованиями СНиП по проектированию мостов и труб.

Пособие по проектирования оснований

Запрошенный документ не существует

© АО «Кодекс», 2019

Исключительные авторские и смежные права принадлежат АО «Кодекс». Положение по обработке и защите персональных данных

Версия сайта: 2.2.13

Каждому техническому специалисту: строителю, проектировщику, энергетику, специалисту в области охраны труда.

Дома, в офисе, в поездке: ваша надежная правовая поддержка, всегда и везде.

Каждому техническому специалисту: строителю, проектировщику, энергетику, специалисту в области охраны труда.

Дома, в офисе, в поездке: ваша надежная правовая поддержка, всегда и везде.

Учебное пособие фмз правленное. Проектирование оснований фундаментов мелкого заложения

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Ярославский государственный технический университет

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВАНИЙ ФУНДАМЕНТОВ МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ

Рекомендовано редакционно-издательским советом университета

в качестве учебного пособия

А.Л. Балушкин, Г.Н. Голубь, С.М. Милонов, С.А. Тумаков

Проектирование оснований фундаментов мелкого заложения: Учебное пособие. – Ярославль: Изд-во ЯГТУ, 2008. – 114 с.

Приведены сведения по классификации грунтов. Изложена теория напряженно-деформированного состояния грунтовых оснований. Рассмотрены методы и способы расчета по первой и второй группам предельных состояний оснований сооружений на автомобильных дорогах и фундаментов опор мостов. Содержатся данные по проектированию фундаментов мелкого заложения и свайных фундаментов.

Предназначено для студентов, обучающихся по направлению 270100 «Строительство» специальность 270102 «Промышленное и гражданское строительство» при выполнении учебных и исследовательских работ.
Ил. 26. Табл. 45. Библиогр. 5.
УУДК 642.15

БББК
Рецензенты: кафедра ; В.П.Фатиев .

Введение
Курс «Основания и фундаменты» – это прикладная дисциплина, освещающая проблемы проектирования и возведения фундаментов и грунтовых сооружений в различных инженерно-геологических и гидрогеологических условиях.

Настоящее учебное пособие затрагивает отдельные вопросы расчета и проектирования оснований и фундаментов, а именно – методы и способы расчета по первой и второй группам предельных состояний оснований фундаментов мелкого заложения промышленных и гражданских зданий и сооружений.

Проектирование оснований и фундаментов состоит из двух взаимосвязанных основных составляющих:

1 – определение габаритов фундаментов из возможностей грунтового основания воспринимать действующую на него нагрузку;

2 – собственно проектирование конструкции фундамента.

Первая составляющая, являющаяся предметом настоящего пособия, называется проектированием оснований фундаментов. В результате проектирования оснований фундаментов подбираются тип, конструкция, основные размеры фундамента и нагрузки на фундамент со стороны грунта из совместного расчета основания и сооружения.

Вторая составляющая является предметом изучения в дисциплинах «Железобетонные и каменные конструкции» и др.

Необходимость устройства фундаментов диктуется следующими факторами.

Грунты, за исключением скальных или крупнообломочных грунтов, имеют малую несущую способность относительно прочности материалов надфундаментных конструкций и самих фундаментов. Фундамент предназначен для распределения нагрузки по большей площади грунта.

Верхние слои грунта, как правило, обладают меньшей прочностью и большей деформативностью по сравнению с нижними слоями грунтов. Кроме того, прослои или линзы слабых грунтов, таких как заилованные или заторфованные грунты, в основаниях могут встречаться на некоторой глубине. Фундамент предназначен для «прорезания» слабых грунтов и передачи нагрузки на нижние более прочные слои грунта.

На грунты основания от сооружения могут передаваться нагрузки различного вида и характера, например сдвигающие нагрузки. В случае опирания элементов сооружения без заглубления непосредственно на поверхность, пусть даже очень прочного, грунта, сил трения по площадке контакта сооружения с грунтом может оказаться недостаточно для уравновешивания сдвигающих сил. Фундамент предназначен для передачи сдвигающей нагрузки на расположенный у боковой поверхности фундамента грунт.

Некоторые виды грунта, так называемые пучинистые грунты, при замерзании способны увеличиваться в объеме. Если сооружение поставить непосредственно на такой грунт, то по площадке опирания от сил морозного пучения могут возникать направленные вверх давления, достигающие уровня ( размера ) 6 МПа и более. В силу ряда обстоятельств давления от сооружения на грунт ограничены и по размеру они на порядок меньше указанных. Вследствие этого сооружение или отдельные его элементы при замерзании пучинистых грунтов будут подниматься, а при оттаивании — опускаться. Фундамент предназначен для «прорезания» пучинистых грунтов и, тем самым, исключения воздействия нормальных сил пучения по подошве фундамента и уменьшения, вызванных силами морозного пучения, деформаций надфундаментных конструкций.

Основания – это ограниченные по глубине и прости­ранию напластования грунтов, на которых возводят сооруже­ния и которые от собственного веса, приложенных к ним нагру­зок и других воздействий претерпевают вертикальные и горизонтальные перемещения. Ос­нования делятся на естественные и искусственно улучшенные. Пер­вые используют в условиях природного залегания или после незначительной подготовки, а вторые предварительно улучшают различными способами.

Основание, состоящее из одного слоя грунта, называ­ют однородным, а из нескольких пластов – слоистым.

Слой, на котором возводят фундамент, называют несу­щим, а слои, расположенные ниже, – подстилающими.

Фундамент – это заглубленная конструкция, предназначенная для передачи нагрузки от сооружения на грунты основания.

Подошва фундамента – это нижняя плоскость фундамента, которая непосредственно опирается на основание и передает силовые воздействия на грунт.

Обрез фундамента – это верхняя плоскость фундамента, на которой располагаются надземные части здания, т.е., в некотором смысле, граница между конструкцией фундамента и надфундаментной конструкцией. У многих фундаментов, например, у отдельно стоящих железобетонных фундаментов под металлические или сборные железобетонные колонны, положение обреза фундамента очевидно – обрезом фундамента является верх подколонника. Для некоторых фундаментов обрез фундамента не имеет четко выраженного расположения. Например, кирпичные фундаменты для кирпичных стен здания. В этих случаях проектировщик на время выполнения всех расчетов, и фундаментов и надфундаментных конструкций, сам назначает положение обреза и выполняет расчеты в соответствие с принятой расчетной схемой. Так для фундамента под кирпичные стены здания можно за обрез принять отметку размещения слоя горизонтальной гидроизоляции, также можно за обрез принять границу между бетонными блоками или отметку опирания на стены подвала перекрытия подвала и т.п.

Глубина заложения фундамента d— это расстояние от поверхности грунта или пола подвала до подошвы фундамента.

Подошва фундамента должна опираться на достаточно прочные слои грунта, обеспечивающие восприятие нагрузки от фундамента и долговременную эксплуатационную надежность сооружения.

Не рекомендуется опирать фундаменты на свеженасыпные, илистые и заторфованные грунты, рыхлые пески, текучие и текучепластиные глинистые грунты и грунты, содержащие растительные остатки.

Другие публикации:  Требования к правилам приемки

Для надежной передачи нагрузки на основание фундамент заглубляют в несущий слой грунта не менее чем на 10-20 см.

Обычно наименьшая глубина заложения ленточного фундамента бесподвальных многоэтажных зданий составляет 1,0 м, а отдельно стоящего под колонны промышленных каркасных зданий — 1,5 м.

В зданиях с подвалами расстояние от пола подвала до подошвы фундамента должно составлять не менее 0,5 м.

    1. Проектирование оснований, фундаментов и надфундаментных конструкций

Основания, фундаменты и надфундаментные конструкции ра­ботают совместно и должны проектироваться как одно единое целое. Для проектирования такой системы следует оценить особенности работы всей системы и каждой из ее составных частей в отдельности.

Параметры взаимодействия фундаментов с конструктивными элементами сооружения зависят от конструктивных характеристик всех составляющих элементов системы основание-сооружение (жесткости-деформативности основания, размеров сечений и жесткостных характеристик материалов конструкций и т.п.). Например, изменение жесткости-гибкости несущих конструкций, их размеров, условий нагружения, эксплуатации и пр. по­влечет за собой изменение условий нагружения фунда­мента и как следствие напряженно-деформированного состояния грунтов основания. В свою очередь, изменение жесткости-деформативности оснований и фундаментов приведет к перераспределению внутренних усилий в надфундаментных конструкциях, в том числе и перерас­пределению нагрузок на фундаменты.

Наибольшее распространение в проектной практике совместных методов проектирования оснований, фун­даментов и надфундаментных конструкций, т.е. системы основание — фундамент — верхнее строение, имеют две группы:

1. Комплексный совместный расчет надземного строения, фундамента и грунтового основания.

2. Использование при проектировании оснований и фундаментов данных о допустимых перемещениях фундаментов, корректирующих коэффициентов и рекомендаций, учитывающих жесткостные особенности сооружения.

Первая группа методов рассматривает сооружение, фундамент и основание как неделимое, совместно деформирующееся целое. При этом используют различные расчетные схемы или расчетные идеализации надфундаментного строения, фундаментов и основания.

Например, каркасное здание на отдельно стоящих фундаментах может быть представлено такой расчетной схемой (рис. 1): надземное строение — рама; фундамент — стержень бесконечной жесткости; основание – упруго податливая связь с жесткостями, эквивалентными жесткости основания. Указанные элементы расчетной схемы сопрягаются между собой жестко, создавая расчетную модель сооружения. Такие системы могут рассчитываться на заданные нагрузки и воздействия с использованием программного обеспечения САПР, например, «SCAD», «Лира-Windows» и др.

Рисунок 1. Расчетная схема рамы:

1 – абсолютно жесткий стержень, моделирующий фундамент; 2 – упруго податливая связь, моделирующая работу основания; 3 – стержни, моделирующие элементы каркаса; q, M, N, W – внешняя нагрузка.
Жесткости Сz, С и Сх упруго податливых связей, моделирующих работу грунтового основания, назначаются из уравнений:

(1)

где Аf, If— соответственно площадь подошвы фундамента и момент инерции этой площади относительно оси, нормальной к плоскости изгиба; S, ,  — вертикальное перемещение, угол поворота и горизонтальное смещение фундамента.

Расчет системы ведется следующим образом.

Вначале рассматривают раму на не деформируемых опорах. От действующих на сооружение нагрузок и воздействий определяют реакции опор, по которым, в соответствие с расчетными формулами, назначают размеры фундаментов и вычисляются соответствующие перемещения оснований. По формулам (1) вычисляются жесткости упруго податливых связей.

Затем производится расчет рамы на упруго податливых связях, и определяются значения перемещений фундамента, которые сопоставля­ются с деформациями основания при тех же нагрузках. В процессе проектирования размеры конст­рукции фундамента и жесткости связей могут быть откорректированы.

В итоге при проектировании последовательными рас­четами надо добиться, чтобы деформации основания и пе­ремещения фундамента были близки между собой.

Вторая группа методов объединяет приемы оценки совместной работы основания и верхнего строения, в которых жесткость надфундаментных конструкций учитывается приближенно с помощью корректирующих коэффициентов и классификаций сооружений по жесткости. Такие методы разработаны в нормах на проектирование оснований зданий и сооружений и наиболее часто используются на практике в силу их простоты. По сути, в этих методах используется принцип оценки предельных состояний сооружений по обобщенным деформационным критериям, которые установлены либо опытным путем на основании статистической обработки результатов натурных наблюдений за осадками зданий и сооружений, либо на основании предварительного расчета сооружения на смещения опор. Например, для оценки прочности конструкций каркасного здания достаточно вычислить разность осадок его фундаментов и сравнить ее с допустимым значением, рекомендуемым нормами или типовым проектом.

Но в любом случае, каким бы методом проектировщик не пользовался при расчете системы основание – фундамент — сооружение, он должен решить следующие задачи расчета оснований и фундаментов, обеспечивающих надежную эксплуатацию как системы в целом, так и отдельных ее частей:

1. выполнить анализ местных условий строительства;

2. проанализировать технологическое назначение и конструктивное решение сооружения;

3. определить нагрузки, передаваемые на фундамент;

4. наметить возможные варианты оснований и фундаментов;

5. произвести по группам предельных состояний расчет оснований и фундаментов под характерную или наиболее нагруженную надземную конструкцию;

6. выбрать оптимальный вариант оснований и фундаментов;

7. рассчитать и разработать рабочие чертежи фундаментов для всего сооружения;

8. разработать сметную документацию, проекты производства работ и организации строительства.

    1. Основные положения расчета оснований и фундаментов по двум группам предельного состояния

К первой группе предельных состояний относятся состояния, приводящие сооружение и основание к полной непригодности к эксплуатации (потеря устойчивости формы и положения; хрупкое, вязкое или иного характера разрушение; резонансные колебания; чрезмерные пластические деформации или деформации неустановившейся ползучести и т.п.).

Ко второй группе предельных состояний относятся состояния, затрудняющие нормальную эксплуатацию сооружения или снижающие его долговечность вследствие недопустимых перемещений (осадок, подъемов, прогибов, кренов, углов поворота, колебаний, трещин и т.п.).

Основания фундаментов рассчитываются по двум группам предельного состояния. Расчет по первой группе предельных состояний называют расчетом по несущей способности, по второй – расчетом по деформациям.

Основания рассчитывают по деформациям во всех случаях.

Расчет оснований по несущей способности производится в случаях, если:

а) на основание передаются значительные горизонтальные нагрузки (подпорные стены, фундаменты опор мостов, фундаменты распорных конструкций и т.п.), в том числе сейсмические;

б) сооружение расположено на откосе или вблизи откоса;

в) основание сложено медленно уплотняющимися водонасыщенными глинистыми, органоминеральными и органическими грунтами (при коэффициенте водонасыщения Sr  0,85 и коэффициенте консолидации с  10 7 см 2 /год);

г) основание сложено скальными грунтами.

Расчеты фундаментов по двум группам предельных состояний включают в себя:

  • по первой группе — по прочности и устойчивости конструкций фундаментов;
  • по второй группе — по деформациям фундаментов (прогибы, выгибы), трещиностойкости железобетонных конструкций фундаментов.

В соответствии с требованиями ГОСТ 27751 при проектировании следует учитывать уровень ответственности сооружения: I — повышенный, II — нормальный, III — пониженный.

Повышенный уровень ответственности принимается для зданий и сооружений, отказы которых могут привести к тяжелым экономическим, социальным и экологическим последствиям, а также для уникальных зданий и сооружений:

  • резервуары для нефти и нефтепродуктов вместимостью 10000 м3 и более;
  • магистральные трубопроводы;
  • производственные здания с пролетами 100 м и более;
  • сооружения связи высотой 100 м и более.

К уникальным объектам относятся объекты капитального строительства, в проектной документации которых предусмотрена хотя бы одна из следующих характеристик:

  • наличие консоли вылетом более чем 20 метров;
  • заглубление подземной части (полностью или частично) ниже планировочной отметки земли более чем на 10 метров;
  • наличие конструкций и конструкционных систем, в отношении которых применяются нестандартные методы расчета с учетом физических или геометрических нелинейных свойств либо разрабатываются специальные методы расчета.

Нормальный уровень ответственности следует принимать для зданий и сооружений массового строительства (жилые, общественные, производственные, сельскохозяйственные здания и сооружения).

Leave a Reply

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *