Основные понятия и определения. Министерство образования и науки Российской Федерации
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
| УДК | 624.15 |
| ББК | |
| К |
| К | 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. ISBN |
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.
Рецензенты: кафедра ; В.П.Фатиев .
| ISBN | © Ярославский государственный технический университет, 2008 |
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.
Общие положения
Основные понятия и определения
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.
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.
Источник
Проектирование оснований, фундаментов и надфундаментных конструкций
В качестве учебного пособия
| УДК | 624.15 |
| ББК | |
| К |
| К | 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. ISBN |
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.
Рецензенты: кафедра ; В.П.Фатиев .
| ISBN | © Ярославский государственный технический университет, 2008 |
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.
Общие положения
1.1. Основные понятия и определения
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.
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.
Инженерные изыскания
Основания и фундаменты должны проектироваться на основе и с учетом результатов инженерных изысканий для строительства производимых в соответствии с требованиями СНиП 11-02 «Инженерные изыскания для строительства», СП 11-102 «Инженерно-экологические изыскания для строительства», СП 11-104 «Инженерно-геодезические изыскания для строительства», СП 11-105 «Инженерно-геологические изыскания для строительства».
Краткие сведения из инженерной геологии
Основные понятия о грунтах
Грунтом являются любые горные породы, почвы, техногенные образования, представляющие собой многокомпонентную и многообразную геологическую систему, изменяющуюся во времени, и являющиеся объектом инженерно-хозяйственной деятельности человека.
Грунты могут служить:
1) материалом оснований зданий и сооружений;
2) средой для размещения в них сооружений;
3) материалом самого сооружения.
Грунт скальный – грунт, состоящий из кристаллитов одного или нескольких минералов, имеющих жесткие структурные связи кристаллизационного типа.
Грунт полускальный – грунт, состоящий из одного или нескольких минералов, имеющих жесткие структурные связи цементационного типа.
Условная граница между скальными и полускальными грунтами принимается по прочности на одноосное сжатие (Rc ³ 5 МПа – скальные грунты, Rc 1, содержание частиц меньше 0,01 мм составляет 30–50 % по массе.
Сапропель – пресноводный ил, образовавшийся на дне застойных водоемов из продуктов распада растительных и животных организмов и содержащий более 10 % (по массе) органического вещества в виде гумуса и растительных остатков. Сапропель имеет коэффициент пористости е > 3, как правило, текучую консистенцию IL > 1, высокую дисперсность – содержание частиц крупнее 0,25 мм обычно не превышает 5 % по массе.
Торф – органический грунт, образовавшийся в результате естественного отмирания и неполного разложения болотных растений в условиях повышенной влажности при недостатке кислорода и содержащий 50 % (по массе) и более органических веществ.
Грунт заторфованный – песок и глинистый грунт, содержащий в своем составе в сухой навеске от 10 до 50 % (по массе) торфа.
Почва – поверхностный плодородный слой дисперсного грунта, образованный под влиянием биогенного и атмосферного факторов.
Грунт набухающий – грунт, который при замачивании водой или другой жидкостью увеличивается в объеме и имеет относительную деформацию набухания (в условиях свободного набухания) esw ³ 0,04. Относительная деформация набухания без нагрузки esw, д. е. – отношение увеличения высоты образца грунта после свободного набухания в условиях невозможности бокового расширения к начальной высоте образца природной влажности.
Грунт пучинистый – дисперсный грунт, который при переходе из талого в мерзлое состояние увеличивается в объеме вследствие образования кристаллов льда и имеет относительную деформацию морозного пучения efn ³ 0,01. Степень морозной пучинистости – характеристика, отражающая способность грунта к морозному пучению, выражается относительной деформацией морозного пучения efn, д. е., которая определяется по формуле
 | (2) |
где h0,f – высота образца мерзлого грунта, см;
h0 – начальная высота образца талого грунта до замерзания, см.
Условное изображение грунтов на чертежах показано в таблице 1.
Таблица 1 Условные графические обозначения основных видов грунтов на инженерно-геологических разрезах
| Наименование | Обозначение |
| Валуны |  |
| Галька |  |
| Глина |  |
| Гравий |  |
| Известняк |  |
| Ил |  |
| Лесс (лессовидные суглинок, глина) |  |
| Пылеватые глинистые несцементированные грунты, закрепленные разными способами |  |
| Песок гравелистый |  |
| Песок крупный |  |
| Песок мелкий |  |
| Песок пылеватый |  |
| Песок средний |  |
| Слой почвенно-растительный |         |
| Щебень (щебенистый грунт) |  |
| Песчаные несцементированные грунты, закрепленные разными способами |  |
| Насыпные с включением отходов |  |
| Суглинок |  |
| Уплотненные в природном состоянии |  |
| Супесь |  |
Теоретические исследования.
Если обозначить среднее давление на подошву абсолютно жесткого круглого фундамента (рисунок 4) через рт,то давление в любой точке подошвы будет равно [13]
 , | (18) |
где r — радиус подошвы круглого жесткого фундамента;
r — расстояние от центра круглой подошвы до любой точки на граничной плоскости (при r
Источник