Кафедра механики грунтов и геотехники
 | заведующий кафедрой, кандидат технических наук, доцент |
Кафедра Механики грунтов и геотехники была образована в 2013 г. в результате реорганизации кафедры механики грунтов, оснований и фундаментов и присоединения кафедры подземного строительства и гидротехнических работ.
- научное сопровождение проектов нулевого цикла с расчетно-теоретическим обоснованием, конструктивных решений фундаментов высотных зданий, возводимых в глубоких котлованах;
- экспертизу проектов нулевого цикла;
- комплексное обследование оснований фундаментов и надземных конструкций зданий и сооружений и выдачу рекомендаций;
- инженерно-геологические изыскания в полевых и лабораторных условиях (компрессия, сдвиг, трехосное сжатие) для реконструируемых и проектируемых объектов строительства с выполнением геотехнических расчетов, в том числе: расчет осадок и кренов фундаментов (ленточных, отдельно стоящих, плитных, плитно-свайных и т.д.);
- расчет устойчивости дна и бортов глубоких котлованов с учетом их ограждения, а также их влияния на окружающие здания и сооружения, с учетом нелинейных и реологических свойств грунтов;
- расчет и проектирование любых типов фундаментов;
- расчет и проектирование ограждений котлованов;
- расчет и проектирование усиления оснований и фундаментов аварийных и реконструируемых зданий.
На базе кафедры МГГ под председательством проф. д.т.н. З.Г. Тер-Мартиросяна организован и функционирует специализированный совет по защите докторских и кандидатских диссертаций по специальностям: 05.23.02 — «Основания и фундаменты, подземные сооружения»; 25.00.20 — «Геомеханика и разрушение горных пород»;
- Бакалавров по направлению 08.03.01 Строительство. Профиль: Гидротехническое, геотехническое и энергетическое строительство.
- Специалистов по направлению 08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений. Специализация: Строительство подземных сооружений.
- Магистров по направлению 08.04.01 Строительство. Профессиональная образовательная программа: Геотехника.
- Аспирантов по направлению 08.06.01 Техника и технологии строительства. Программа: Механика грунтов и геотехника.
Учебные дисциплины, читаемые преподавателями кафедры МГГ:
- Механика грунтов. Основания и фундаменты
- Основания, фундаменты зданий и сооружений
- Подземные сооружения. Подземное строительство
- Теоретические основы механики грунтов. Механика скальных грунтов
- Основания и фундаменты (спецкурс)
- Фундаменты в особых условиях
- Подземные сооружения и их взаимодействие с окружающим массивом
- Технология возведения подземных сооружений
- Технология возведения зданий в стеснённых городских условиях
- Основания и фундаменты
- Основы геотехники
- Прикладная механика (Механика грунтов, основания и фундаменты сооружений)
- Технология подземного строительства
- Строительная информатика
- Подземные сооружения и конструкции промышленного и гражданского назначения
- Геомеханика
- Основания и фундаменты уникальных зданий и сооружений
- Ремонт и реконструкция подземных сооружений
- Подземные и буровзрывные работы
- Расчёт и проектирование подземных сооружений транспортного назначения
- Проектирование фундаментов
- Фундаменты, подпорные стены и ограждения котлованов
- Фундаменты высотных зданий и сооружений
- Механика грунтов в высотном и подземном строительстве
- Подземные сооружения. Подземное строительство
- Численное моделирование в механике грунтов
- Безопасность в геотехническом строительстве
- Введение в научную специальность
- Основания и фундаменты, подземные сооружения
Сотрудники кафедры являются членами Российского общества по механике грунтов, геотехнике и фундаментостроению (РОМГГиФ), Международного Общества по Механике Грунтов и Геотехническому Строительству (ISSMGE), Тоннельной ассоциации России (ТАР).
Тер-Мартиросян З.Г., Знаменский В.В., Зерцалов М.Г., Никифорова Н.С., Чунюк Д.Ю. являются членами Городской экспертно-консультативной комиссии по основаниям, фундаментам и подземным сооружениям при Правительстве г. Москвы.
Россия, 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26., Московский государственный строительный университет, кафедра «Механики грунтов и геотехники».
Источник
Методика расчета свайного буронабивного фундамента с ростверком
Расчет свайного фундамента выполняется в зависимости от его типа. Важно понимать, что расчет буронабивных свай будет отличаться от вычислений для винтовых. Но во всех случаях требуется выполнить предварительную подготовку, которая включает в себя сбор нагрузок и геологические изыскания.
Изучение характеристик грунта
Несущая способность буронабивной сваи будет во многом зависеть от прочностных характеристик основания. В первую очередь стоит выяснить прочностные показатели грунтов на участке. Для этого пользуются двумя методами: ручным бурением или отрывкой шурфов. Грунт разрабатывается на глубину на 50 см больше, чем предполагаемая отметка фундамента.
Схема буронабивного фундамента
Перед тем, как рассчитать свайный фундамент рекомендуется ознакомиться с ГОСТ «Грунты. Классификация» приложение А. Там представлены основные определения, исходя из которых, тип грунта можно определить визуально.
Далее потребуется таблица с указанием прочности грунта в зависимости от его типа и консистенции. Все необходимые для расчета характеристики приведены на картинках ниже.
Глинистая почва в области подошвы сваи
Сбор нагрузок
Перед расчетом буронабивного фундамента также необходимо выполнить сбор нагрузок от всех вышележащих конструкций. Потребуется два отдельных вычисления:
- нагрузка на сваю (с учетом ростверка);
- нагрузка на ростверк.
Это необходимо потому, что отдельно будет выполнен расчет ростверка свайного фундамента и характеристик свай.
При сборе нагрузок необходимо уесть все элементы здания, а также временные нагрузки, к которым относится масса снегового покрова на крыше, а также полезная нагрузка на перекрытие от людей, мебели и оборудования.
Для расчета свайно-ростверкового фундамента составляется таблица, в которую вносится информация о массе конструкций. Чтобы рассчитать эту таблицу, можно пользоваться следующей информацией:
| Конструкция | Нагрузка |
|---|---|
| Каркасная стена с утеплителем, толщиной 15 см | 30-50 кг/кв.м. |
| Деревянная стена толщиной 20 см | 100 кг/кв.м. |
| Деревянная стена толщиной 30 см | 150 кг/кв.м. |
| Кирпичная стена толщиной 38 см | 684 кг/кв.м. |
| Кирпичная стена толщиной 51 см | 918 кг/кв.м. |
| Гипсокартонные перегородки 80 мм без утепления | 27,2 кг/кв.м. |
| Гипсокартонные перегородки 80 мм с утеплением | 33,4 кг/кв.м. |
| Междуэтажные перекрытия по деревянным балкам с укладкой утеплителя | 100-150 кг/кв.м. |
| Междуэтажные перекрытия из железобетона толщиной 22 см | 500 кг/кв.м. |
| Пирог кровли с использованием покрытия из | |
| листов металлической черепицы и металлических | 60 кг/кв.м. |
| керамочерепицы | 120 кг/кв.м. |
| битумной черепицы | 70 кг/кв.м. |
| Временные нагрузки | |
| От мебели, людей и оборудования | 150 кг/кв.м. |
| от снега | определяется по табл. 10.1 СП «Нагрузки и воздействия» в зависимости от климатического района |
Собственный вес фундаментов и ростверка определяется в зависимости от геометрических размеров. Сначала требуется вычислить объем конструкции. Плотность железобетона при этом принимается равной 2500 кг/куб.м. Чтобы получить массу элемента, нужно объем умножить на плотность.
Каждую составляющую нагрузки нужно умножить на специальный коэффициент, который повышает надежность. Его подбирают в зависимости от материала и способа изготовления. Точное значение можно найти в таблице:
| Тип нагрузки | Коэффициент |
|---|---|
| Постоянная для: — дерева — металла — изоляции, засыпок, стяжек, железобетона — изготавливаемых на заводе — изготавливаемых на участке строительства | 1,1 1,05 1,1 1,2 1,3 |
| От мебели, людей и оборудования | 1,2 |
| От снега | 1,4 |
Расчет сваи
На этом этапе вычислений необходимо определиться со следующими характеристиками:
- шаг свай;
- длина сваи до края ростверка;
- сечение.
Чаще всего размеры сечения определяют заранее, а остальные показатели подбирают исходя их имеющихся данных. Таким образом, результатом расчета должны стать расстояние между сваями и их длина.
Всю массу здания, полученную на предыдущем этапе, требуется разделить на общую длину ростверка. При этом учитываются как наружные, так и внутренние стены. Результатом деления станет нагрузка на каждый пог.м фундаментов.
Несущую способность одного элемента фундамента можно найти по формуле:
P = (0,7 • R • S) + (u • 0,8 • fin • li), где:
- P — нагрузка, которую без разрушения выдерживает одна свая;
- R — прочность почвы, которую можно найти по таблицам, представленным ниже после изучения состава грунта;
- S — площадь сечения сваи в нижней части, для круглой сваи формула выглядит следующим образом: S = 3,14*r2/2 (здесь r — это радиус окружности);
- u — периметр элемента фундамента, можно найти по формуле периметра окружности для круглого элемента;
- fin — сопротивление почвы по боковым сторонам элемента фундамента, см. таблицу для глинистых грунтов выше;
- li — толщина слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи (находят для каждого слоя почвы отдельно);
- 0,7 и 0,8 — это коэффициенты.
Шаг фундаментов рассчитывается по более простой формуле: l = P/Q, где Q—это масса дома на пог.м фундамента, найденная ранее. Чтобы найти расстояние между буронабивными сваями в свету, из найденной величины просто вычитают ширину одного элемента фундамента.
При выполнении расчетов рекомендуется рассмотреть несколько вариантов с разными длинами элементов. После этого будет легко подобрать наиболее экономичный.
Армирование буронабивных свай выполняется в соответствии с нормативными документами. Арматурные каркасы состоят из рабочей арматуры и хомутов. Первая берет на себя изгибающие воздействия, а вторые обеспечивают совместную работу отдельных стержней.
Каркасы для буронабивных свай подбираются в зависимости от нагрузки и размеров сечения. Рабочая арматура устанавливается в вертикальном положении, для нее используют стальные стержни D от 10 до 16 мм. При этом выбирают материал класса А400 (с периодическим профилем). Для изготовления поперечных хомутов потребуется закупить гладкую арматуру класса А240. D = минимум 6-8 мм.
Сортамент стальной арматуры
Каркасы буронабивных свай устанавливаются так, чтобы металл не доходил за край бетона на 2-3 см. Это нужно для обеспечения защитного слоя, который предотвратить появление коррозии (ржавчины на арматуре).
Размеры ростверка и его армирование
Элемент проектируется так же, как и ленточный фундамент. Высота ростверка зависит от того, насколько нужно поднять здание, а также от его массы. Самостоятельно можно выполнить расчет элемента, который опирается вровень с землей, или немного заглублен в нее. Основа расчетов висячего варианта слишком сложна для неспециалиста, поэтому такую работу стоит доверить профессионалам.
Пример правильной вязки арматурного каркаса
Размеры ростверка вычисляются так: В = М / (L • R), где:
- B — это минимальное расстояние для опирания ленты (ширина обвязки);
- М — масса здания без учета веса свай;
- L — длина обвязки;
- R — прочность почвы у поверхности земли.
Арматурные каркасы обвязки подбираются так же, как и для здания на ленточном фундаменте. В ростверке требуется установить рабочее армирование (вдоль ленты), горизонтальное поперечное, вертикальное поперечное.
Общую площадь сечения рабочего армирования подбирают так, чтобы она была не меньше 0,1% от сечения ленты. Чтобы подобрать сечение каждого стержня и их количество (четное), пользуются сортаментом арматуры. Также необходимо учитывать указания СП по наименьшим размерам.
| Рабочая арматура | длина стороны ленты 3м | от 12 мм |
| Горизонтальные хомуты | от 6 мм | |
| Вертикальные хомуты лента высотой 80 см | от 8 мм | |
Пример расчета
Чтобы лучше понять принцип выполнения вычислений, стоит изучить пример расчета. Здесь рассматривается одноэтажное здание из кирпича с вальмовой крышей из металлочерепицы. В здании предполагается наличие двух перекрытий. Оба изготавливаются из железобетона толщиной 220 мм. Размеры дома в плане 6 на 9 метров. Толщина стен составляет 380 мм. Высота этажа — 3,15 м (от пола до потолка — 2,8 м), общая длина внутренних перегородок — 10 м. Внутренних стен нет. На участке найдена тугопластичная супесь, пористость которой — 0,5. Глубина залегания этой супеси — 3,1 м. Отсюда по таблицам находим: R = 46 тонн/кв.м., fin = 1,2 тонн/кв.м. (для расчетов среднюю глубину принимаем равной 1 м). Снеговая нагрузка берется по значениям Москвы.
Сбор нагрузок делаем в форме таблицы. При этом не забываем про коэффициенты надежности.
| Вид нагрузки | Расчет |
|---|---|
| Стены из кирпича | периметр стен = 6+6+9+9 = 30 м; площадь стен = 30 м*3м = 90 м2; масса стен = (90 м2* 684)*1,2 = 73872 кг |
| Перегородки изготовленные из гипсокартона не утепленные высотой 2,8 м | 10м*2,8*27,2кг*1,2 = 913,92 кг |
| Перекрытие из ж/б плит толщиной 220 мм, 2 шт. | 2шт*6м*9м*500 кг/м2 *1,3 = 70200 кг |
| Кровля | 6 м*9 м*60 кг*1,2 /соs30ᵒ (уклон крыши) = 4470 кг |
| Нагрузка от мебели и людей на 2 перекрытия | 2*6м*9м*150кг*1,2 = 19440 кг |
| Снег | 6м*9м*180кг*1,4/cos30° = 15640 кг |
| ИТОГО: | 184535,92 кг ≈ 184536 кг |
Предварительно назначаем ростверк шириной 40 см, высотой 50 см. Длину сваи — 3000 мм, D сечения = 500 мм. Используем примерный шаг свай 1500 мм.
Чтобы рассчитать общее количество опор нужно 30 м (длину ростверка) поделить на 1,5 м (шаг свай) и прибавить 1 шт. При необходимости значение округляется до целого числа в сторону уменьшения. Получаем 21 шт.
Площадь одной сваи = 3,14 • 0,52/4 = 0,196 кв.м., периметр = 2 • 3,14 • 0,5 = 3,14 м.
Найдем массу ростверка: 0,4м • 0,5 м • 30 м • 2500 кг/куб.м.• 1,3 = 19500 кг.
Найдем массу свай: 21 • 3 м • 0,196 кв.м. • 2500 кг/куб.м. • 1,3 = 40131 кг.
Найдем массу всего здания: сумма из таблицы + масса свай + масса ростверка = 244167 кг или 244 тонн.
Для расчета потребуется нагрузка на пог.м ростверка = Q = 244 т/30 м = 8,1 т/м.
Расчет свай. Пример
Находим допустимое нагружение на каждый элемент по формуле указанной ранее:
P = (0,7 • 46 тонн/кв.м. • 0,196 кв.м.) + (3,14 м • 0,8 • 1,2 тонн/кв.м. • 3 м) = 15,35 т.
Шаг свай принимается равным P/Q = 15,35/8,1= 1,89 м. Округляем до 1,9 м. Если шаг получается слишком большим или маленьким, нужно проверить еще несколько вариантов, меняя при этом длину и диаметр фундаментов.
Для каркасов применяются пруты D = 14 мм и хомуты D = 8 мм.
Расчет ростверка. Пример
Нужно посчитать массу здания без учета свай. Отсюда М = 204 тонн.
Ширина ленты принимается равной М / (L • R) = 204/ (30 • 75) = 0,09 м.
Такой ростверк использовать нельзя. Свесы стен кирпичного здания с фундамента не должны превышать 4 см. Ширину назначаем конструктивно 400 мм. Высота остается равной 500 мм.
Армирование ростверка свайного фундамента:
- Рабочее 0,1%*0,4*0,5 = 0,0002 кв.м. = 2 кв.см. Здесь достаточно будет 4 стержней диаметром 8 мм, но по нормативным требованиям используем минимально возможный диаметр 12 мм;
- Горизонтальные хомуты — 6 мм;
- Вертикальные хомуты — 6 мм.
Выполнение расчетов займет определенный промежуток времени. Но с их помощью можно сберечь деньги и время в процессе строительства.
Также вы можете рассчитать фундамент при помощи онлайн калькулятора. Просто нажмите на ссылку Расчет фундамента столбчатого типа и следуйте инструкциям.
Источник