Комплексная взаимозависимость факторов для решения задачи по устройству фундаментов

Обновлено: 05.05.2024

На выбор технико-экономических показателей оснований и фундаментов зданий и сооружений оказывают влияние исходные данные для проектирования, нормативно-техническая база и техническая оснащенность строительных организаций. Перечисленные группы взаимосвязаны и в различной степени влияют на выбор типа оснований и конструкций фундаментов.

К исходным данным для проектирования относятся:

– инженерно-гидрометеорологические, инженерно-геологические и геодезические сведения о площадке строительства, получаемые на основании результатов изысканий, выполняемых с учетом рекомендаций гл. 2 настоящего справочника;
– данные о технологическом назначении здания или сооружения, величинах нагрузок, передаваемых на строительные конструкции (в том числе на основания и фундаменты), наличии технологических заглубленных помещений, их размерах в плане и по высоте и расстояниях от конструкций фундаментов, требования к осадкам, кренам и другим деформациям фундаментов под технологическое оборудование, требования к влажности воздуха в технологических заглубленных помещениях и т.п.; эти сведения приводятся в задании на проектирование, составляемом специалистами-технологами на основании технологических нормативных документов и паспортов технологического оборудования;
– технические характеристики проектируемого здания или сооружения, в которых приведены конструктивная схема, значения нагрузок, передаваемых на фундаменты, размеры и материалы несущих конструкций и их планово-высотная привязка, размеры заглубленных помещений, их размещение в плане, отметки заглубления и т. п., конструкции полов, требования к деформациям фундаментов несущих конструкций; эти данные составляются в соответствии с требованиями норм на проектирование (СНиП) на основании технологического задания.

Нормативно-техническую базу составляют действующие нормы технологического и строительного проектирования (в том числе нормы проектирования оснований и фундаментов), сборники цен на материалы, конструкции, прейскуранты, а также единичные расценки на выполнение работ по устройству оснований и фундаментов.

3.5. ПРИНЦИПЫ СОПОСТАВИМОСТИ КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ ФУНДАМЕНТОВ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Варианты проектных решений фундаментов должны отвечать условиям сопоставимости. Проектные решения должны быть:

– рассчитаны на одинаковые нагрузки для одних и тех же грунтовых условий и в равной мере отвечать условиям эксплуатации;
– разработаны с одинаковой степенью проектной проработки в соответствии с действующими нормами проектирования, а также с учетом научно-технических достижений в области заводского изготовления конструкций и производства строительно-монтажных работ.

Варианты решений фундаментов должны основываться на полноценных данных инженерно-геологических изысканий, позволяющих проектировать любые типы фундаментов с одинаковым техническим уровнем их разработки. Например, если для разработки одного варианта фундаментов используются данные полевых исследований грунтов, дающих более близкие к действительности их характеристики, то для разработки другого варианта необходимо пользоваться данными о грунтах, полученными аналогичным образом. Если несущая способность свай по одному варианту устанавливается по результатам статических испытаний, то таким же способом должна устанавливаться несущая способность сваи по другому варианту (когда применяются сваи различных конструкций и размеров).

Проектные решения фундаментов следует сравнивать при равной степени законченности всех конструктивных элементов. Если при различных вариантах проектных решений фундаментов изменяются объемы работ по смежным конструктивным элементам или их частям, то необходимо учитывать разницу в затратах по этим смежным элементам. Например, при сопоставлении различных вариантов решений фундаментов в просадочных, слабых и тому подобных грунтах, требующих конструктивных мероприятий по повышению пространственной жесткости здания, необходимо учитывать разницу в затратах по зданию в целом. При этом разницу в затратах на устройство смежных элементов рекомендуется относить на тот вариант, для которого эти затраты больше. Объемы работ, одинаковые по сравниваемым вариантам, можно в расчетах не учитывать.

Стоимостные показатели должны определяться для условий одного и того же района строительства, в едином уровне цен на рассматриваемые конструкции и материалы, с применением единой сметно-нормативной базы или единых принципов определения показателей.

3.6. РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ ВЫБОРА ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ

Выбор основания (несущего слоя) производится в зависимости от инженерно-геологических условий площадки строительства, конструктивных особенностей проектируемого здания и сооружения, возможностей местных строительных организаций; грунты основания должны обеспечивать надежную работу конструкций зданий и сооружений при минимальных объемах строительных работ по устройству фундаментов и сроках их выполнения.

В качестве основания могут приниматься любые грунты; не рекомендуется использование в качестве основания илов, торфов, рыхлых песчаных и текучепластичных глинистых грунтов.

При свайных фундаментах грунты основания должны позволять максимально использовать прочность материалов свай при минимальном их сечении, длине и заглублении подошвы ростверка.

При выборе основания зданий и сооружений необходимо учитывать в отдельных случаях выполнение специальных работ, связанных с инженерной подготовкой площадки строительства: планировочные работы, уплотнение грунтов, водопонижение или водоотлив, противооползневые мероприятия и т. п. Выполнение этих работ требует дополнительного времени и затрат и может влиять на выбор конструкций фундаментов.

Выбирая основания и конструкции фундаментов для здания, возводимого рядом с существующим, следует учитывать тип и состояние конструкций фундаментов существующего здания, требования к действующему технологическому оборудованию на возможные динамические воздействия при производстве работ, конструктивные и технологические особенности проектируемого здания, возможности строительных организаций.

Принятые конструкции фундаментов должны быть технологичны в строительном производстве.

Конструкции фундаментов здания или сооружения должны характеризоваться минимальными величинами приведенных затрат, материалоемкости, энергоемкости, трудоемкости. В отдельных случаях при соответствующем технико-экономическом обосновании оказывается более выгодным применить более дорогие конструкции, если при этом обеспечивается ускорение ввода объекта в действие и получение за счет этого дополнительной продукции.

Комплексная взаимозависимость факторов и последовательность при проектировании оснований и фундаментов

Как уже отмечалось выше, задача проектирования и устройства оснований и фундаментов дополнительно осложняется необходимостью учета различных факторов, которые могут оказать решающее влияние при возведении и эксплуатации фундаментных конструкций зданий и сооружений в современном градостроительстве.

Это требует комплексного подхода к оценке характера работы грунтов основания и выбора рационального типа фундамента на базе совместного рассмотрения следующих условий:
1) характера возводимого здания и сооружения и чувствительности его конструкций к неравномерным осадкам;
2) особенностей инженерно-геологических, гидрогеологических и климатических условий строительной площадки;
3) способа вьшолнения работ по устройству оснований и фундаментов с целью сохранения природной структуры грунтов.

При проектировании оснований и фундаментов возможно несколько решений, поэтому выбор окончательного рационального конструктивного варианта осуществляется на основании технико-экономического сравнения нескольких вариантов фундаментов. Такое сравнение обычно осуществляют для нескольких фундаментов здания, находящихся в наиболее сложных условиях (наибольшее загружение, неблагоприятные условия работы основания и др.). Далее производят расчет отдельных фундаментов с назначением таких оптимальных размеров, которые могли бы обеспечить осадки, не превышающие предельно допустимых, установленных для данного типа здания, а грунты оснований обладали бы необходимой устойчивостью, а сам фундамент — требуемой прочностью.

После получения возможных неравномерных осадок необходимо оценить их влияние на эксплуатацию возводимого сооружения, а также воздействие конструктивной схемы здания на развитие осадок в результате перераспределения усилий, т. е. учесть совместную работу здания с грунтовым основанием. Кроме того, следует учитывать, что неравномерности осадок зависят не только от инженерно-геологических условий строительной площадки и характера нагрузки на фундаменты, определяемого конструктивной схемой здания, но и способов разработки котлована и выполнения других строительных работ при устройстве фундаментов. Неправильное выполнение этих работ может вызвать нарушение природной структуры грунтов и привести к дополнительным осадкам расетруктурирования.

Следовательно, при проектировании фундаментов необходимо обоснованно решать вопрос о способах их устройства, обусловливающих сохранение природной структуры грунтов в процессе строительства. Однако в некоторых случаях при возведении сооружений, малочувствительных к неравномерным осадкам, можно не прибегать к специальным мероприятиям, обеспечивающим сохранение структуры, так как неравномерные осадки не окажут существенного влияния на эксплуатационную пригодность таких зданий, что может существенно удешевить строительство.

Комплексный подход с учетом трех вышеперечисленных факторов существенно усложнил бы изложение материала отдельных разделов курса, поэтому в последующих главах вопросы проектирования и устройства оснований и фундаментов рассматриваются в большинстве случаев раздельно, без учета комплексности задачи, и только в отдельных параграфах обращается внимание на взаимную зависимость определенных факторов.

При проектировании оснований и фундаментов комплексность решения задачи, учитываемая действующими Строительными нормами и правилами, требует выполнения нескольких, подчас не связанных друг с другом расчетов. Если окажется, что хотя бы одно из условий СНиП 2.02,01 — 83 не выполнено, приходится прибегать к иному конструктивному решению, варьируя, как правило, глубину заложения или размеры подошвы фундамента, и проводить повтор
ные расчеты, причем для этой цели часто используют современные ЭВМ.

Последовательность проектирования оснований и фундаментов можно представить с помощью следующего алгоритма, который может быть реализован на ЭВМ.
1. Ввод информации о грунтовых условиях строительной площадки и характеристика возводимого сооружения.
2. Определение постоянных и временных нагрузок (F, q), действующих на фундамент.
3. Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки и выбор рационального типа фундамента.
4. Определение исходных расчетных характеристик грунтов основания, необходимых для проектирования оснований по первой и второй группам предельных состояний (q>v

5. Назначение глубины заложения фундамента d.
6. Выбор основных размеров фундамента, включая размеры его подошвы (Ъ, I).
7. Проверка основного условия второй группы предельных состояний по СНиП 2.02.01—83, ограничивающего интенсивность среднего давления по подошве фундамента:
если условие выполняется, то переход к п.8; если нет, тд переход к п.6.
8. Проверка условия, есть ли в основании фундамента слои слабого грунта:
если есть, то переход к п. 9;
если нет — к п. 10.
9. Проверка, условия, если условие выполняется, переход к п. 10*
если нет — к п. 6.
10. Проверка условия, есть ли необходимость выполнения расчета осадок:
если есть, то переход к п. 11;
если нет — к п. 14.
11. Выбор метода расчета осадок основания.
12. Расчет осадки (у).
13. Проверка выполнения основного условия второй группы предельных состо
яний, граничивающего значение рассчитанной осадки предельно допустимым
(s^su):
если условие выполняется, то переход к п. 14; если нет — к п. 6.
14. Проверка условий о необходимости расчета основания по первой группе предельных состояний: если расчет требуется, то переход к п. 15; если нет — к п. 16.
15. Проверка несущей способности основания по первой группе предельных состояний:
если условие выполняется, то переход к п. 16; если нет — к п. 6.
16. Расчет фундамента по первой и второй группам предельных состояний.
17. Вывод основных данных и печать результатов расчета.
18. Конец расчета.

Блок-схема алгоритма показана на рис. 4.10. Следует также заметить, что расчет оснований и фундаментов с помощью ЭВМ требует предварительной организации необходимых банков данных (массивов информации), хранящихся на магнитных носителях (лентах или дисках), о классификационных характеристиках грунтов оснований, требуемой нормативной информации, включенной в действующие СНиПы, а также справочной информации о конструктивных решениях, применяемых в современном фундаментостроении, включая и основные типоразмеры используемых элементов сборных конструкций.

Комплексная взаимозависимость факторов и последовательность при проектировании оснований и фундаментов.

Это требует комплексного подхода к оценке характера работы грунтов основания и выбора рационального типа фундамента на базе совместного рассмотрения следующих условий:

2) особенностей инженерно-геологических, гидрогеологических и климатических условий строительной площадки;

1) характера возводимого здания и сооружения и чувствительности его конструкций к неравномерным осадкам;

3) способа вьшолнения работ по устройству оснований и фундаментов с целью сохранения природной структуры грунтов.

Последовательность проектирования оснований и фундаментов можно представить с помощью следующего алгоритма, который может быть реализован на ЭВМ.

ные расчеты, причем для этой цели часто используют современные ЭВМ.

Определение постоянных и временных нагрузок (F, q), действующих на фундамент.

Ввод информации о грунтовых условиях строительной площадки и характеристика возводимого сооружения.

Определение исходных расчетных характеристик грунтов основания, необходимых для проектирования оснований по первой и второй группам предельных состояний (qv Блок-схема алгоритма показана на 4.1 Следует также заметить, что расчет оснований и фундаментов с помощью ЭВМ требует предварительной организации необходимых банков данных (массивов информации), хранящихся на магнитных носителях (лентах или дисках), о классификационных характеристиках грунтов оснований, требуемой нормативной информации, включенной в действующие СНиПы, а также справочной информации о конструктивных решениях, применяемых в современном фундаментостроении, включая и основные типоразмеры используемых элементов сборных конструкций.

Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки и выбор рационального типа фундамента.

Поточным строительством называется метод организации строительного производства, при котором обеспечивается планомерный и ритмичный выпуск строительной продукции на основе непрерывного и равномерного использования бригад или звеньев рабочих постоянного состава при условии своевременного обеспечения их комплектной поставкой необходимыми материально-техническими ресурсами.

Основные принципы проектирования и классификация потоков

При поточном методе организации строительного производства руководствуются следующими принципами:

- расчленение общего объѐма работ, здания или сооружения на захватки, ярусы или участки примерно равной или кратной трудоѐмкости;

- расчленение технологического процесса возведения здания или сооружения на составляющие процессы, например, устройство фундаментов, возведение стен и перекрытий, устройство кровли, отделочные работы и т.д.;

- разделение труда между исполнителями (специализация исполнителей);

- создание производственного ритма потока.

Проектирование строительного потока производят на основе объѐмно-планировочных и конструктивных решений объектов с учѐтом специализации и численности бригад, машин и механизмов. При этом руководствуются реальным количеством ресурсов, которые могут быть использованы для выполнения объѐма работ в потоке. Непрерывность производства достигается расчѐтом элементов потока, состава бригад и применяемых строительных машин и механизмов. Совмещением производственных процессов по времени и полным использованием фронта работ на захватках при поточном методе достигается сокращение общего срока строительства.

Фронт работ – это пространство, в пределах которого выполняются строительно-монтажные работы. Участок фронта работ (строящегося объекта, секции, этажа), выделенный для работы бригады, выполняющей вид или цикл работ за определѐнный отрезок времени, называют захваткой. Часть захватки, на которой работает звено рабочих, называется делянкой. По высоте объект в зависимости от конструктивных особенностей и технологии производства работ делится на ярусы.

В строительстве различают следующие разновидности потоков:

- частные потоки, предназначенные для выполнения простейших процессов работ;

- специализированные потоки – для выполнения отдельных видов работ или возведения отдельных конструктивных элементов;

- объектные потоки, состоящие из специализированных потоков, продукцией которых являются законченные объекты или их части;

- комплексные потоки, состоящие из объектных потоков, продукцией которых являются комплекс объектов (пусковой комплекс промышленного предприятия, комплекс объектов жилого микрорайона и др.).

- для строительства линейных сооружений (дороги, магистральные трубопроводы, линии электропередачи и др.) организуются линейные потоки.

Параметры строительных потоков и взаимозависимости между ними

Организация строительного потока начинается с расчѐта его параметров, к которым относятся: число частных потоков (бригад) – n_бр,

число ярусо-захваток – N;

ритм работы бригад (модуль цикличности) – K;

шаг потока – t;

интенсивность потока – J.

Ритмом работы бригад (К) называют продолжительность выполнения бригадой цикла работы на одной захватке.

Шагом потока (t) называют отрезок времени, через который с потока получают готовую продукцию в виде здания, его части и др.

Интенсивность потока (J) характеризуется объѐмом продукции, выпускаемой в единицу времени.

По характеру организации потоки делятся на ритмичные и неритмичные.

Ритмичные потоки характеризуются тем, что ритмы работы бригад равны или кратны между собой и шагу потока. В первом случае поток называют равноритмичным, а во втором – кратноритмичным.

Расчѐт ритмичного потока заключается в определении продолжительности выполнения работ, включѐнных в поток, в зависимости от принятых значений вышеуказанных параметров.

Неритмичные потоки отличаются тем, что ритмы работы бригад при их переходе с захватки на захватку меняются. В этом случае поток не имеет единого шага и при планировании работы бригад постоянного состава в отдельные периоды возникают пустующие захватки. Расчѐт неритмичного потока заключается в определении продолжительности строительства при выполнении условия, что интервалы времени (или перерывы) в работе смежных бригад на захватке будут минимальными. Организацию строительного производства поточным методом осуществляют, руководствуясь следующими условиями:

работа на последующей захватке начинается с интервалом, равным шагу потока – t;

- на захватке может работать только одна бригада или звено рабочих;

- размер захватки неизменен для всех видов работ, выполняемых на ней;

- после выполнения всех работ на первой захватке все работы на каждой из последующих захваток заканчиваются через интервал, равный шагу потока.

Число ярусо-захваток N определяют по формуле N = mn,

где m – число ярусов, шт.; n – число захваток, шт.

При строительстве одноярусных объектов n= N где b – количество бригад или звеньев, задействованных в потоке, шт.

Оно должно удовлетворять следующему условию ,b≥a где a – число выполняемых процессов в потоке, шт.

Среди старинных домов, кладка которых возводилась на медленно твердеющем известковом растворе, можно найти много таких, стенки которых причудливо искривлены. В связи с искривлением стен перекошены оконные проёмы. Конечно, это явление не ошибка строителей, а проявление естественного свойства грунта. Стены медленно твердели и в первое время представляли гибкие конструкции, которые могли свободно искривляться применительно к деформациям грунта.
2. Выгиб (перегиб в СНиП).

Этот вид деформации встречается реже, но трещины раскрываются значительно.

Для шлюза max нагрузка возникает по краям (под воротами шлюза).

- характер деформации абсолютно гибкого сооружения (основания)

- осадка абсолютно жесткого сооружения.

- при наложении эпюр наибольшее сопротивление грунта возникает в центральной части сооружения.

В рамных конструкциях от этого появляются дополнительные усилия (мостовые краны перестают работать). Крен может быть и всего сооружения в целом (для жесткого здания) – неравномерность осадки.

Фундаменты дают разную осадку на небольшом по длине участке стены.

В результате появляются косые трещины (особенно опасны косые трещины по простенкам - возможен их выкал – укрепление Ме обоймами.)

Часто одновременно в здании развиваются несколько видов деформаций.

l₁l₁

l₂
Изгибающий момент на опоре В для 2 х пролетной балки
Изгибающий момент на опоре В для 1 пролетной балки

Оказывается, что особенно чувствительны к неравномерным осадкам статически неопределимые системы.

Следовательно, при относительной просадке опоры В на 3,3 см и больше, двухпролетная балка превращается в однопролетную - на двух опорах.

По чувствительности сооружений и неравномерным осадкам их можно разделить на 3 вида:

А) абсолютно гибкие (во всех точках следует за деформацией грунтов основания).

В этих конструкциях не возникает дополнительных напряжений. Примером такому сооружению может служить земляная насыпь. Стадион им. Кирова – проектировался на слабых грунтах, поэтому фундаменты пришлось бы закладывать очень глубоко. Было решено сделать насыпь по периметру стадиона.

Никаких видимых повреждений не было замечено, насыпь равномерно просела, за исключением тоннелей для входа на поле. Нужно было делать их со строительным подъемом.

Б) абсолютно жесткие (дымовые трубы, доменные печи, элеваторы, силосы, резервуары и т.д.)

- осадка абсолютно жесткой плиты S_ср – const. При этом плита встречает значительное сопротивление от грунта в краевых зонах, где S_min 2 – отсюда деформации в угловых банках). В углах возникают колоссальные напряжения.

Читайте также: