Общие принципы и проектирования оснований и фундаментов

ПОРТОВ, СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА, ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ
ЛЕКЦИЯ № 1-2

Введение. Общие

принципы проектирования оснований и фундаментов


по дисциплине: «Основания и фундаменты»

Специальность 270104.65 «Гидротехническое строительство»

Санкт-Петербург
2013

и фундаментов .

2. Технологические схемы возведения подземной части зданий на

естественном основании

Кириллов В.М. Механика грунтов, основания и фундаменты. Методические указания по

выполнению лабораторных работ. СПб.: СПГУВК, 2006. -40с.
3. Кириллов В.М., Иванов А.В. Механика грунтов, основания и фундаменты. Методические указания по выполн. курсового проекта. СПб.: СПГУВК, 2007. -38с.
4. СНиП 2.02.01-83 Основания зданий и сооружений.
5. СП 50-101 Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений.
6. ТСН 50-302-2004 Территориальные строительные нормы проектирования фундаментов зданий и сооружений в Санкт-Петербурге

Литература

Основная:

Далматов Б.И., Бронин В.Н., Карлов В.Д. и др. Основания и фундаменты. Часть 2, Основы геотехники. М.,СПб.: изд.АСВ,2002.-392с.
Шишлов С.Б., Кириллов В.М. Инженерная геология и свойства грунтов. СПб.:СПГУВК,2005.-172с.

или сооружения, служащая для передачи усилий от него на грунты

основания и, по возможности, более равномерного их распределения, а также уменьшению величины давлений до требуемых значений.
Основанием называется массив грунта, находящийся непосредственно под сооружением и рядом с ним, который деформируется от усилий, передаваемых ему с помощью фундаментов.
Таким образом, основание - толща грунтов, на которых возводится сооружение и в которых возникают напряжения и деформации от передаваемых на них нагрузок

проектировании следует начинать с оценки объема и качества инженерных изысканий

с точки зрения достаточности имеющихся данных для разработки равнонадежных конструкций фундаментов.
При оценке оснований и проектировании фундаментов незаменимыми являются полевые методы исследования грунтов.
При выборе типа фундаментов конкретного здания или сооружения на предварительных этапах проектирования руководствуются Территориальными строительными нормами проектирования фундаментов зданий и сооружений, в которых приведены данные инженерно-геологических условий районов, намечаемых под застройку значительными объемами строительства ( например, для СПб ТСН 50-302-2004 Территориальные строительные нормы проектирования фундаментов зданий и сооружений в СПб).
При выборе типа фундамента и определении состава проекта рекомендуется учитывать геотехническую категорию проектируемого объекта, устанавливаемую в соответствии с ТСН.

в соответствии с ГОСТ 27751– Надежность строительных конструкций и оснований:

I - повышенный, II - нормальный, III – пониженный.

Повышенный уровень ответственности следует принимать для зданий и сооружений, отказы которых могут привести к тяжелым экономическим, социальным и экологическим последствиям (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, а также уникальные здания и сооружения).
Нормальный уровень ответственности следует принимать для зданий и сооружений массового строительства (жилые, общественные, производственные, сельскохозяйственные здания и сооружения).
Пониженный уровень ответственности следует принимать для сооружений сезонного или вспомогательного назначения (парники, теплицы, летние павильоны, небольшие склады и подобные сооружения).
При расчете несущих конструкций и оснований следует учитывать коэффициент надежности и ответственности , принимаемый равным для:
I уровня ответственности - более 0,95, но не более 1,2;
II уровня - 0,95,
III уровня - менее 0,95, но не менее 0,8

в сложных ИГУ может достигать 20-30 % и более. Виды

фундаментов: а) массивные

разных видов, свай-оболочек (оболочек), свай-столбов (столбов), объединенных в единую конструкцию

плитой, называемой ростверком

на два типа: -фундаменты мелкого заложения (ФМЗ); -фундаменты глубокого заложения

(ФГЗ)

К ФМЗ относятся фундаменты, имеющие отношение высоты к ширине подошвы, не превышающее 4, и передающие нагрузку на грунты основания преимущественно через подошву:

ФМЗ возводятся в открытых котлованах или в специальных выемках, устраиваемых в грунтовых основаниях.

3 – обрез фундамента

котловане невыполнимо или невыгодно, а сваи не обеспечивают необходимой устойчивости,

а также при строительстве тяжелых и чувствительных к неравномерным осадкам сооружений (массивные кузнечные молоты, крупные прессы, зданий насосных станций и водозаборов, опоры мостов, заглубленные и подземные сооружения – гаражи, склады, емкости, глубокие колодцы и т.п.) стремятся передавать нагрузки на скальные или полускальные основания, т.е. малосжимаемые грунты. В ряде случаев при этом приходится прорезать значительную (несколько десятков метров) толщу слабых водонасыщенных грунтов.

тонкостенные оболочки; буровые опоры и фундаменты, возводимые методом «Стена в

грунте»

Последовательность устройства опускного колодца

глубокого фундамента; 1

– кессонная камера; 2 – гидроизоляция; 3 – надкессонное строение; 4 – шлюзовой аппарат; 5 – шахтная труба

городских условиях; б – подпорные стенки; в – тоннели; г

– противофильтрационные диафрагмы; д – подземные резервуары

– вторая очередь работ; 1 – форшахта; 2 – базовых

механизм; 3 – бетонолитная труба; 4 – глинистый раствор; 5 – грейфер; 6 – траншея под одну захватку; 7 – арматурный каркас; 8 – бетонная смесь; 9 – забетонированная секция; 10 – готовая «стена в грунте»

которых возникают напряжения и деформации от передаваемых на них нагрузок

Основания делятся на:
Скальные - массивная горная порода, обладающая большой прочностью и малой сжимаемостью.
Грунтовые - раздробленная горная порода (минерально-дисперстное образование) – результат физического и химического выветривания массивных горных пород. Грунтовое основание обладает большой сжимаемость и малой прочностью, что необходимо учитывать при проектировании

в: СП 50-101-2004

Свод правил по проектированию и устройству оснований зданий и сооружений , которые разработаны в развитие обязательных положений и требований: СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений; СНиП 3.02.01-87 Земляные сооружения основания и фундаменты.
Свод правил содержит рекомендации по проектированию и устройству оснований и фундаментов зданий и сооружений, в том числе подземных и заглубленных, возводимых в различных инженерно-геологических условиях, для различных видов строительства

- по несущей способности и второй - по деформациям.
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 рассчитывают по деформациям во всех случаях, за исключением указанных в 5.5.52, а по несущей способности - в случаях, указанных в 5.1.3 СП 50-101-2004 .

фундаментов, обеспечивающего невозможность достижения основанием предельных состояний.
Расчет оснований по несущей

способности должен производиться в случаях, если:
а) на основание передаются значительные горизонтальные нагрузки (подпорные стены, фундаменты распорных конструкций и т.п.), в том числе сейсмические;
б) сооружение расположено на откосе или вблизи откоса;
в) основание сложено дисперсными грунтами, указанными в 5.6.5;
г) основание сложено скальными грунтами.
Расчет оснований по несущей способности в случаях, перечисленных в подпунктах «а» и «б», допускается не производить, если конструктивными мероприятиями обеспечена невозможность смещения проектируемого фундамента.

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 изменения в процессе строительства и эксплуатации сооружения и т.д.). Рекомендуется учитывать пространственную работу конструкций, геометрическую и физическую нелинейность, анизотропность, пластические и реологические свойства материалов и грунтов, развитие областей пластических деформаций под фундаментом.
Допускается использовать вероятностные методы расчета, учитывающие статистическую неоднородность оснований, случайную природу нагрузок, воздействий и свойств материалов конструкций

является выбор технического решения фундаментов, обеспечивающего невозможность достижения основанием предельных

состояний.
Расчет оснований по несущей способности должен производиться в случаях, если:
а) на основание передаются значительные горизонтальные нагрузки (подпорные стены, фундаменты распорных конструкций и т.п.), в том числе сейсмические;
б) сооружение расположено на откосе или вблизи откоса;
в) основание сложено дисперсными грунтами, указанными в 5.6.5;
г) основание сложено скальными грунтами.
Расчет оснований по несущей способности в случаях, перечисленных в подпунктах «а» и «б», допускается не производить, если конструктивными мероприятиями обеспечена невозможность смещения проектируемого фундамента.

изысканий на площадке будущего строительства. (Обязательно должно быть изучение архивных

материалов, особенно в условиях городской застройки)
Произвести анализ проектируемого здания с точки зрения оценки его чувствительности к неравномерным осадкам.
Определить нагрузки на фундаменты.
Выбрать несущий слой грунта.
Рассчитать предложенные варианты фундаментов по 2-м предельным состояниям (прочность и деформации).
Произвести экономическое сравнение вариантов и выбрать наиболее дешевый.
Произвести полный расчет и проектирование выбранного варианта фундамента.

трубопроводы различного назначения, кабельные прокладки, общие городские коллекторы, головные сооружения

водопровода и канализации, насосные станции, бойлерные, вентиляционные и калориферные камеры, трансформаторные подстанции, центральные тепловые пункты, ремонтно-эксплуатационные комплексы и пр.;
инженерно-транспортные сооружения: транспортные тоннели автомобильных магистралей, пешеходные переходы, помещения автостанций и вокзалов, гаражи-стоянки;
торговые и культурно-развлекательные комплексы, помещения зрелищных и административных зданий;
предприятия торговли, общественного питания, коммунально-бытового обслуживания и связи, объекты складского хозяйства и промышленного назначения;
основные и вспомогательные помещения подземной части жилых зданий;
защитные сооружения гражданской обороны;
специальные сооружения

из наиболее трудозатратных и материалоемких отраслей строительства. Объем фундаментостроения составляет

в среднем около 10 % от общей стоимости строительно-монтажных работ. В сложных инженерно-геологических условиях (ИГУ) эта цифра доходит до 30 %. При этом расход бетона и железобетона при устройстве фундаментов достигает 23 % его общего расхода в строительстве, а трудозатраты - 15...20 % (по данным НИИОСП им. Н.М. Герсеванова).

где С − фактическая себестоимость устройства

фундаментов; Е − нормативный коэффициент сравнительной эффективности капитальных вложений, принимаемый равным 0,12; К1и К2− капитальные вложения в основные производственные фонды строительной индустрии (К1− в предприятия по производству товарного бетона, арматуры, сборных бетонных и железобетонных конструкций фундаментов; К2− в строительные и транспортные машины и механизмы, а также в базу по их обслуживанию и эксплуатации); Д − фактор, определяющий дефицитность материальных ресурсов

себестоимость;
К − коэффициент удорожаний, вызванных либерализацией

цен на строительные материалы, конструкции, энергозатраты, эксплуатацию машин и механизмов

вариантов не следует стремиться к определению чрезмерно точных размеров каждого

фундамента. Результаты вариантного проектирования не должны приводить к значительному увеличению числа типоразмеров фундаментов. Рекомендуется под отдельные объекты принимать сваи по возможности одной длины, глубину заложения отдельных и ленточных фундаментов устанавливать одну и ту же. Размеры фундаментов и их деталей должны соответствовать модулю конструкций или модулю инвентарной опалубки.
Иногда принятие более дешевого варианта может привести к развитию значительных и неравномерных осадок в течение многих лет. Равноценными в этом плане решениями являются такие, при которых ожидаются одинаковые неравномерности осадок, во всяком случае, меньше предельно допустимых значений. Это свидетельствует, что простое сравнение вариантов по стоимости допустимо далеко не всегда.

квартальной планировки с учетом ИГУ

ФМЗ: 2 - сваи длиной 3...5 м; 3 –сваи длиной

5...7 м; 4- сваи длиной10м

этажность зданий меньше 6 этажей; 2 - меньше 9 этажей;

3-меньше 12 этажей; 4-меньше 16 этажей

зданий и сооружений производится на основании технологических регламентов (ТР), которые

составляются на основе СНиП 3.01.01-85* «Организация строительного производства», СНиП III-4-80* «Техника безопасности в строительстве», ГОСТ 13579-78* «Блоки бетонные для стен подвалов», ГОСТ 13580-85«Плиты железобетонные для ленточных фундаментов», ВСН 37-96 «Указания по устройству фундаментов на естественном основании при строительстве жилых домов повышенной этажности», СНиП 3.02.01-87«Земляные сооружения, основания и фундаменты», СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений», СНиП 3.01.03-84 «Геодезические работы в строительстве»

на основании документов:
- проектов фундаментов и сборных элементов;
- паспортов заводов-изготовителей

блоков бетонных стен подвала и плит железобетонных ленточных фундаментов;
- актов геодезической разбивки осей фундаментов;
- исполнительной документации расположения сборных фундаментов с указанием их отклонений в плане и по высоте;
- журналов монтажа фундаментных плит и блоков с инструментальной выверкой правильности расположения сборных элементов относительно разбивочных осей и отметок.
На основании данных документов устанавливается:
- пригодность фундамента из сборных элементов и соответствие их несущей способности проектным нагрузкам;
- необходимость усиления грунтов основания или дополнительного увеличения площади подошвы фундамента;
- необходимость подливки фундаментов до заданных отметок.
Приемка оформляется Актом.

основания зданий или сооружений (т. е. геологической среды), которая обеспечивает

безопасное и эффективное осуществление строительно-технологических процессов, ввод и последующую эксплуатацию зданий и сооружений.
Целью геомониторинга является обеспечение высокого качества строительства и сохранности зданий и сооружений окружающей застройки.
Задача геомониторинга - регулярное отслеживание поведения основания строящегося сооружения и его конструкций, окружающих его зданий, а также принятие мер по обеспечению безопасного строительства и корректировки конструктивно-технологических решений.

зданий и сооружений, позволяющих судить о величинах осадок оснований, кренов,

прогибов, перекосов строительных конструкций;
- оседания поверхности массивов грунтов в результате приложения нагрузки (подъем территории насыпным или намытым грунтом), просадки грунтов, вибрационных нагрузок от транспорта и строительных механизмов;
- изменения напряженного состояния в массиве грунтов и конструкциях зданий и сооружений;
- горизонтальных перемещений массивов грунтов, ограниченных склонами или откосами;
- оседания и сдвигов поверхности массивов грунтов, подверженных подработке (строительство тоннелей, добыча полезных ископаемых «закрытым способом»);
- уровня и степени минерализации подземных вод и состава веществ, растворенных в подземных водах;
- оседания поверхности массивов горных пород, подвергающихся воздействию карстовых процессов, химической и механической суффозии дисперсных пород;
- параметров колебаний сооружений при работе механизмов для погружения шпунтов, свай, рыхления мерзлых и скальных грунтов;
- просадок, обусловленных оттаиванием массивов мерзлых пород.