Общие требования к проектированию оснований и фундаментов
Обновлено: 28.04.2024
Фундамент – подземная часть сооружения, назначением которой является передача нагрузки от здания и внешних воздействий грунтовому основанию.
Основание – совокупность напластования грунтов, на которые передается нагрузка от фундамента сооружения.
Основание делится на:
· естественное основание – основание, в котором грунт используется в его естественном состоянии при естественной влажности и ненарушенной структуре;
· искусственное основание – основание, которое усиливается путем искусственного улучшения свойств грунта (уплотнение, закрепление и т.д.);
Несущий слой – слой грунта, который воспринимает нагрузку непосредственно, то есть в пределах которого находится подошва фундамента.
Подстилающий слой – слой грунта, который подстилает несущий слой, от которого зависит устойчивость сооружения.
В результате дополнительного давления на фундамент от сооружения, в грунте возникает «активная зона». «Активная зона» - область массива грунта, в котором возникают напряжения и деформации от дополнительных нагрузок. Грунт под сооружением испытывает напряжение от собственного веса и дополнительное давление от сооружения.
Основными частями фундамента являются: обрез; подошва, боковая поверхность и ступени (рис.Ф.9.2,а). Верхняя плоскость фундамента, на которую опираются надземные конструкции (2), называется обрезом (3) фундамента. Нижняя плоскость, через которую передается нагрузка на основание, называется подошвой (4). Вертикальные плоскости образуют боковую поверхность.
Расстояние от поверхности планировки DL до подошвы называется глубиной заложения d. Высота фундамента hf определяется расстоянием от подошвы фундамента до его обреза. За ширину подошвы фундамента принимается ее наименьший размер b, а за длину - ее больший размер l, то есть l³ b.
Фундаменты под колонны могут иметь одну или несколько ступеней. Верхняя часть такого сборного фундамента имеет подколонник. Место в подколоннике, в которое устанавливается колонна, называется стаканом.
Вертикальная часть наружного ленточного фундамента образует фундаментную стену.
Общие требования к проектированию оснований и фундаментов.
1. Анализ инженерно-геологических условий строительства.
Задачи и объем инженерно-геологических изысканий устанавливается проектной организацией в зависимости от специфики проектируемого здания и грунтовых условий. Результаты изысканий представляются фирмой в виде отчета или заключения. Главные разделы: план расположения скважин, геологические профили площадки, результаты испытаний грунтов, графики компрессионных и сдвиговых испытаний, сводные данные по характерным грунтам площадки, заключения, выводы. Это исходный документ для проектирования оснований и фундаментов.
2. Требования к грунтам естественных оснований:
- малая и равномерная сжимаемость грунтов: обеспечение равномерной деформации сооружения и его эксплуатационной надежности;
- устойчивость при взаимодействии с водой, при воздействии динамических нагрузок (взаимодействие с водой ухудшает строительные свойства грунта; динамические нагрузки – структурные изменения грунта, увеличение деформаций);
- несущий слой грунта должен иметь достаточную мощность и небольшие углы напластования; это позволяет воспринимать нагрузку от фундамента и распространять ее на нижележащие слои грунта.
3. Типичные грунты:
- глинистые (глины, супеси, суглинки), от твердой консистенции до текучей;
- песчаные (крупнозернистые, среднезернистые, мелкозернистые, пылеватые; по плотности: плотные, средней плотности, рыхлые).
Негативные грунты: насыпные, лессовые просадочные, вечномерзлые, набухающие, илы, торф.
! Строим на любых грунтах, при условии изучения их свойств и проектирования с учетом их специфики.
Особые грунтовые условия:
- наличие в основании структурно неустойчивых грунтов;
- наличие негативных инженерно геологических процессов: сейсмика, вечная мерзлота, оползни, карсты;
- наличие инженерных процессов (подработка);
- регулярные динамические воздействия.
В СНиП раздел «Основания зданий и сооружений» содержит рекомендации по проектированию обычных и особых условий.
4. Гидрогеологические условия строительства.
Залегание грунтовых вод
Суффозия – ухудшение свойств грунтов.
! Знать: уровень грунтовых вод, сезонные и многолетние колебания, агрессивность к строительным материалам и грунтам, прогноз изменения уровня под влиянием природных и техногенных факторов.
! Уметь: классифицировать воды по их происхождению (природные, атмосферные, техногенные).
! Иметь в виду: всякое строительство ухудшает режим грунтовых вод.
Инженерно-геологические изыскания: нарушение естественных стоков, пересечение потока грунтовых вод, нарушение зоны аэрации, утечки коммуникаций.
В результате совместного воздействия, нарушения уклонов, стесненной аэрации и утечек коммуникаций на всех застроенных территориях наблюдается подъем грунтовых вод – подтопление.
5. Мероприятия по ослаблению влияния подтопления застроенных территорий.
- Обеспечение отвода поверхностных вод (уклоны, ливневая канализация).
- Устройство ливневой канализации, устройство дренажных систем, попутные инженерные сооружения (подпорные стены).
- Временное понижение вод при строительстве: открытый или закрытый водоотлив.
ОСНОВАНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
Soil bases of buildings and structures
Дата введения 2017-07-01
Предисловие
Сведения о своде правил
1 ИСПОЛНИТЕЛИ - Научно-исследовательский, проектно-изыскательский и конструкторско-технологический институт оснований и подземных сооружений им.Н.М.Герсеванова (НИИОСП им.Н.М.Герсеванова) - институт АО "НИЦ "Строительство"
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"
3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом градостроительной деятельности и архитектуры Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации (Минстрой России)
В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в установленном порядке. Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте разработчика (Минстрой России) в сети Интернет
Изменения N 1, 2, 3, 4 внесены изготовителем базы данных по тексту М.: Стандартинформ, 2019; М.: Стандартинформ, 2020; М.: ФГБУ "РСТ", 2022
Введение
Настоящий документ содержит указания по проектированию оснований зданий и сооружений, в том числе подземных, возводимых в различных природных условиях, для различных видов строительства.
Разработаны НИИОСП им.Н.М.Герсеванова - институтом ОАО "НИЦ "Строительство" (д-р техн. наук , д-р техн. наук Е.А.Сорочан, канд. техн. наук И.В.Колыбин - руководители темы; д-р техн. наук Б.В.Бахолдин, д-р техн. наук А.А.Григорян, д-р техн. наук П.А.Коновалов, д-р техн. наук В.И.Крутов, д-р техн. наук Н.С.Никифорова, д-р техн. наук Л.Р.Ставницер, д-р техн. наук В.И.Шейнин; канд. техн. наук А.Г.Алексеев, канд. техн. наук Г.И.Бондаренко, канд. техн. наук В.Г.Буданов, канд. техн. наук A.M.Дзагов, канд. техн. наук Ф.Ф.Зехниев, канд. техн. наук М.Н.Ибрагимов, канд. техн. наук О.И.Игнатова, канд. техн. наук О.Н.Исаев, канд. техн. наук В.А.Ковалев, канд. техн. наук В.К.Когай, канд. техн. наук М.М.Кузнецов, канд. техн. наук И.Г.Ладыженский, канд. техн. наук , канд. техн. наук Д.Е.Разводовский, канд. техн. наук В.В.Семкин, канд. техн. наук А.Н.Труфанов, канд. техн. наук В.Г.Федоровский, канд. техн. наук М.Л.Холмянский, канд. техн. наук А.В.Шапошников, канд. техн. наук Р.Ф.Шарафутдинов, канд. техн. наук О.А.Шулятьев; инж. Д.А.Внуков, инж. А.Б.Мещанский, инж. О.А.Мозгачева, инж. А.Б.Патрикеев, инж. А.И.Харичкин).
Изменение N 1 к СП 22.13330.2016 разработано АО "НИЦ "Строительство" - НИИОСП им.Н.М.Герсеванова (руководитель темы - канд. техн. наук И.В.Колыбин; исполнители - канд. техн. наук Буданов, канд. техн. наук В.А.Ковалев, канд. техн. наук И.Г.Ладыженский, канд. техн. наук Д.Е.Разводовский, канд. техн. наук А.Н.Труфанов, канд. техн. наук О.А.Шулятьев, канд. техн. наук С.О.Шулятьев; инж. А.Б.Патрикеев).
Изменение N 2 разработано авторским коллективом АО "НИЦ "Строительство" - НИИОСП им.Н.М.Герсеванова (канд. техн. наук И.В.Колыбин, канд. техн. наук Д.Е.Разводовский - руководители разработки; канд. техн. наук А.Г.Алексеев, канд. техн. наук В.А.Ковалев, канд. техн. наук В.В.Семкин, канд. техн. наук А.Н.Труфанов, канд. техн. наук А.В.Шапошников, инж. А.Б.Патрикеев).
Изменение N 3 разработано авторским коллективом АО "НИЦ "Строительство" - НИИОСП им.Н.М.Герсеванова (канд. техн. наук И.В.Колыбин, канд. техн. наук Д.Е.Разводовский - руководители разработки; канд. техн. наук В.А.Ковалев, канд. техн. наук М.Л.Холмянский, канд. техн. наук Р.Ф.Шарафутдинов, А.Б.Патрикеев).
Изменение N 4 разработано авторским коллективом АО "НИЦ "Строительство" - НИИОСП им.Н.М.Герсеванова (канд. техн. наук И.В.Колыбин, канд. техн. наук Д.Е.Разводовский - руководители разработки; д-р техн. наук В.И.Шейнин; канд. техн. наук В.А.Ковалев, канд. техн. наук А.Г.Алексеев, канд. техн. наук О.Н.Исаев, канд. техн. наук И.К.Попсуенко, канд. техн. наук А.В.Скориков, канд. техн. наук А.Н.Труфанов, канд. техн. наук О.А.Шулятьев, канд. техн. наук С.О.Шулятьев, А.Б.Патрикеев, В.С.Поспехов).
1 Область применения
Настоящий свод правил распространяется на проектирование оснований вновь строящихся и реконструируемых зданий и сооружений в котлованах, траншеях и открытых выработках, а также на подземные сооружения, возводимые закрытым способом, в части оценки их влияния на окружающую застройку.
Примечание - Далее вместо термина "здания и сооружения" используется термин "сооружения", в число которых входят также подземные сооружения, в том числе устраиваемые закрытым способом.
Настоящий свод правил не распространяется на проектирование оснований гидротехнических сооружений, дорог, аэродромных покрытий, сооружений, возводимых на вечномерзлых грунтах, а также оснований глубоких опор и фундаментов машин с динамическими нагрузками.
2 Нормативные ссылки
В настоящем своде правил приведены ссылки на следующие документы:
ГОСТ 5180-2015 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик
ГОСТ 12248.1-2020 Грунты. Определение характеристик прочности методом одноплоскостного среза
ГОСТ 12248.2-2020 Грунты. Определение характеристик прочности методом одноосного сжатия
ГОСТ 12248.3-2020 Грунты. Определение характеристик прочности и деформируемости методом трехосного сжатия
ГОСТ 12248.4-2020 Грунты. Определение характеристик деформируемости методом компрессионного сжатия
ГОСТ 12536-2014 Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава
ГОСТ 17177-94 Материалы и изделия строительные теплоизоляционные. Методы испытаний
ГОСТ 19912-2012 Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием
ГОСТ 20276.1-2020 Грунты. Методы испытания штампом
ГОСТ 20276.2-2020 Грунты. Метод испытания радиальным прессиометром
ГОСТ 20276.4-2020 Грунты. Метод среза целиков грунта
ГОСТ 20276.5-2020 Грунты. Метод вращательного среза
ГОСТ 20276.6-2020 Грунты. Метод испытания лопастным прессиометром
ГОСТ 20276.7-2020 Грунты. Метод испытания прессиометром с секторным приложением нагрузки
ГОСТ 20522-2012 Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний
ГОСТ 21153.2-84 Породы горные. Методы определения предела прочности при одноосном сжатии
ГОСТ 23740-2016 Грунты. Методы определения содержания органических веществ
ГОСТ 24846-2019 Грунты. Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений
ГОСТ 24847-2017 Грунты. Методы определения глубины сезонного промерзания
ГОСТ 25584-2016 Грунты. Методы лабораторного определения коэффициента фильтрации
ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения
ГОСТ 30416-2020 Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения
ГОСТ 30672-2019 Грунты. Полевые испытания. Общие положения
ГОСТ EN 826-2011 Изделия теплоизоляционные, применяемые в строительстве. Методы определения характеристик сжатия
ГОСТ EN 12087-2011 Изделия теплоизоляционные, применяемые в строительстве. Методы определения водопоглощения при длительном погружении
СП 14.13330.2018 "СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах"
СП 15.13330.2020 "СНиП II-22-81* Каменные и армокаменные конструкции"
СП 21.13330.2012 "СНиП 2.01.09-91 Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах" (с изменением N 1)
СП 24.13330.2011 "СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты" (с изменениями N 1, N 2, N 3)
СП 25.13330.2020 "СНиП 2.02.04-88 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах"
СП 26.13330.2012 "СНиП 2.02.05-87 Фундаменты машин с динамическими нагрузками" (с изменением N 1)
СП 28.13330.2017 "СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии" (с изменениями N 1, N 2)
СП 31.13330.2012 "СНиП 2.04.02-84* Водоснабжение. Наружные сети и сооружения" (с изменениями N 1, N 2, N 3, N 4, N 5)
СП 32.13330.2018 "СНиП 2.04.03-85 Канализация. Наружные сети и сооружения" (с изменением N 1)
СП 45.13330.2017 "СНиП 3.02.01-87 Земляные сооружения, основания и фундаменты" (с изменениями N 1, N 2)
СП 47.13330.2016 "СНиП 11-02-96 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения" (с изменением N 1)
СП 48.13330.2019 "СНиП 12-01-2004 Организация строительства"
СП 63.13330.2018 "СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения" (с изменением N 1)
СП 70.13330.2012 "СНиП 3.03.01-87 Несущие и ограждающие конструкции" (с изменениями N 1, N 3, N 4)
СП 71.13330.2017 "СНиП 3.04.01-87 Изоляционные и отделочные покрытия" (с изменением N 1)
СП 100.13330.2016 "СНиП 2.06.03-85 Мелиоративные системы и сооружения" (с изменением N 1)
СП 103.13330.2012 "СНиП 2.06.14-85 Защита горных выработок от подземных и поверхностных вод"
СП 116.13330.2012 "СНиП 22-02-2003 Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения" (с изменением N 1)
СВОД ПРАВИЛ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СТРОИТЕЛЬСТВУ
Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений
Design and construction of soil bases and foundations for buildings and structures
1 РАЗРАБОТАН Научно-исследовательским, проектно-изыскательским и конструкторско-технологическим институтом оснований и подземных сооружений им. Н.М.Герсеванова (НИИОСП) - филиалом ФГУП "НИЦ "Строительство"
ВНЕСЕН Управлением технического нормирования, стандартизации и сертификации в строительстве и ЖКХ Госстроя России
3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
ВНЕСЕНЫ: правки на основании информации об опечатках, опубликованной в Информационном Бюллетене о нормативной, методической и типовой проектной документации N 8, 2008 г.; информации об опечатках, опубликованной в Информационном Бюллетене о нормативной, методической и типовой проектной документации N 8, 2010 г.
Правки внесены изготовителем базы данных
Введение
Свод правил по проектированию и устройству оснований и фундаментов зданий и сооружений разработан в развитие обязательных положений и требований СНиП 2.02.01-83* и СНиП 3.02.01-87.
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.
Разработан НИИОСП им. Н.М.Герсеванова - филиалом ФГУП НИЦ "Строительство" (доктора техн. наук В.А.Ильичев и Е.А.Сорочан - руководители темы; доктора техн. наук: Б.В.Бахолдин, А.А.Григорян, П.А.Коновалов, В.И.Крутов, В.О.Орлов, В.П.Петрухин, Л.Р.Ставницер, В.И.Шейнин; кандидаты техн. наук: Ю.А.Багдасаров, Г.И.Бондаренко, В.Г.Буданов, Ю.А.Грачев, Ф.Ф.Зехниев, М.Н.Ибрагимов, О.И.Игнатова, И.В.Колыбин, Н.С.Никифорова, B.C.Поляков, В.Г.Федоровский, М.Л.Холмянский; инженеры: Я.М.Бобровский, Б.Ф.Кисин, А.Б.Мещанский); ГУП Мосгипронисельстрой (д-р техн. наук B.C.Сажин).
1 Область применения
Настоящий Свод правил (далее - СП) распространяется на основания и фундаменты вновь строящихся и реконструируемых зданий и сооружений*, возводимых в открытых котлованах.
* Далее вместо термина "здания и сооружения" используется термин "сооружения", в число которых входят также подземные сооружения.
Настоящий СП не распространяется на проектирование и устройство оснований и фундаментов гидротехнических сооружений, опор мостов и труб под насыпями дорог, аэродромных покрытий, сооружений, возводимых на вечномерзлых грунтах, свайных фундаментов, а также оснований глубоких опор и фундаментов машин с динамическими нагрузками.
2 Нормативные ссылки
В настоящем Своде правил приведены ссылки на следующие нормативные документы:
СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах
СНиП II-22-81* Каменные и армокаменные конструкции
СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия
СНиП 2.01.09-91 Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах
СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений
СНиП 2.02.02-85* Основания гидротехнических сооружений
СНиП 2.02.04-88 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах
СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии
СНиП 2.04.02-84* Водоснабжение. Наружные сети и сооружения
СНиП 2.04.03-85 Канализация. Наружные сети и сооружения
СНиП 2.06.03-85 Мелиоративные системы и сооружения
СНиП 2.06.14-85 Защита горных выработок от подземных и поверхностных вод
СНиП 2.06.15-85 Инженерная защита территории от затопления и подтопления
СНиП 3.02.01-87 Земляные сооружения, основания и фундаменты
СНиП 3.03.01-87 Несущие и ограждающие конструкции
СНиП 3.04.01-87 Изоляционные и отделочные покрытия
СНиП 3.05.05-84 Технологическое оборудование и технологические трубопроводы
СНиП 3.07.03-85* Мелиоративные системы и сооружения
СНиП 11-02-96 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения
СНиП 12-01-2004 Организация строительства
СНиП 23-01-99* Строительная климатология
СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения
СП 11-102-97 Инженерно-экологические изыскания для строительства
СП 11-104-97 Инженерно-геодезические изыскания для строительства
СП 11-105-97 Инженерно-геологические изыскания для строительства (ч.I-III)
ГОСТ 5180-84 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик
ГОСТ 12536-79 Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) состава
ГОСТ 19912-2001 Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием
ГОСТ 20276-99 Грунты. Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости
ГОСТ 20522-96 Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний
ГОСТ 22733-2002 Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности
ГОСТ 23061-90 Грунты. Методы радиоизотопных измерений плотности и влажности
ГОСТ 23161-78 Грунты. Метод лабораторного определения характеристик просадочности
ГОСТ 24143-80 Грунты. Методы лабораторного определения характеристик набухания и усадки
ГОСТ 24846-81 Грунты. Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений
ГОСТ 25100-95 Грунты. Классификация
ГОСТ 25192-82 Бетоны. Классификация и общие технические требования
ГОСТ 27751-88 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету
ГОСТ 30416-96 Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения
ГОСТ 30672-99 Грунты. Полевые испытания. Общие положения
3 Определения
Определения основных терминов приведены в приложении А.
4 Общие положения
4.1 Основания и фундаменты должны проектироваться на основе и с учетом:
а) результатов инженерных изысканий для строительства;
б) сведений о сейсмичности района строительства;
в) данных, характеризующих назначение, конструктивные и технологические особенности сооружения и условия его эксплуатации;
г) нагрузок, действующих на фундаменты;
д) окружающей застройки и влияния на нее вновь строящихся сооружений;
е) экологических требований (раздел 15);
ж) технико-экономического сравнения возможных вариантов проектных решений для выбора наиболее экономичного и надежного проектного решения, обеспечивающего наиболее полное использование прочностных и деформационных характеристик грунтов и физико-механических свойств материалов фундаментов и других подземных конструкций.
4.2 При проектировании должны быть предусмотрены решения, обеспечивающие надежность, долговечность и экономичность сооружений на всех стадиях строительства и эксплуатации.
При разработке проектов производства работ и организации строительства должны выполняться требования по обеспечению надежности конструкций на всех стадиях их возведения.
4.3 Работы по проектированию следует вести в соответствии с техническим заданием на проектирование и необходимыми исходными данными (4.1). Порядок разработки проектной документации изложен в приложении Б.
4.4 При проектировании следует учитывать уровень ответственности сооружения в соответствии с ГОСТ 27751: I - повышенный, II - нормальный, III - пониженный.
4.5 Инженерные изыскания для строительства, проектирование оснований и фундаментов и их устройство должны выполняться организациями, имеющими лицензии на эти виды работ.
4.6 Инженерные изыскания для строительства должны проводиться в соответствии с требованиями СНиП 11-02, СП 11-102, СП 11-104, СП 11-105, государственных стандартов и других нормативных документов по инженерным изысканиям и исследованиям грунтов для строительства.
Наименование грунтов оснований в описаниях результатов изысканий и в проектной документации следует принимать по ГОСТ 25100.
4.7 Результаты инженерных изысканий должны содержать данные, необходимые для выбора типа основания, фундаментов и подземных сооружений и проведения их расчетов по предельным состояниям с учетом прогноза возможных изменений (в процессе строительства и эксплуатации) инженерно-геологических условий площадки строительства и свойств грунтов, а также вида и объема инженерных мероприятий по ее освоению.
Проектирование без соответствующего инженерно-геологического, а также инженерно-экологического обоснований или при их недостаточности не допускается.
Примечание - При строительстве в условиях существующей застройки инженерные изыскания следует предусматривать не только для вновь строящихся сооружений, но и для окружающей застройки, попадающей в зону их влияния.
4.8 Конструктивное решение проектируемого сооружения и условия последующей его эксплуатации необходимы для выбора типа фундамента, учета влияния конструкций на работу основания, а также на окружающую застройку, для уточнения требований к допускаемым деформациям и т.д.
Курс «Основания и фундаменты» освещает круг вопросов, связанных с проектированием и возведением фундаментов инженерных сооружений в различных грунтовых условиях.
Для освоения курса необходимо знать следующие дисциплины: инженерную геологию, механику грунтов, строительную механику, строительные конструкции, технологию строительного производства, технику безопасности и экономику.
В то же время деформации грунтов основания могут вызвать дополнительные усилия в надземных конструкциях, поэтому их необходимо учитывать при проектировании сооружения.
1.2. Основные определения.
Фундаментом называют подземную или подводную часть сооружения, которая передаёт нагрузку от сооружения грунту основания и распределяет её, как правило на большую площадь.
Рис.1. Фундамент мелкого заложения:
d – глубина заложения; hf – высота конструкции фундамента; в – ширина подошвы; 1 – конструкция фундамента; 2 – основание; 3 – несущий слой (пласт); 4 – подстилающий слой; 5 – подошва фундамента; 6 – обрез фундамента; 7 – перекрытие над подвалом; 8 – стена здания; 9 – пол подвала; 10 - отмостка.
Основанием считают слои грунта, залегающие ниже подошвы фундамента, и в стороны от него, влияющие на устойчивость фундамента и его перемещения.
Нижнюю плоскость, которой фундамент опирается на грунт, называют подошвой. Верхнюю границу между фундаментом и телом сооружения называют плоскостью обрезов или просто обрезом фундамента. Расстояние по вертикали от обреза до подошвы составляет высоту фундамента h.
Под глубиной заложения фундамента d понимают расстояние от самого низкого, в период эксплуатации сооружения, уровня поверхности грунта до подошвы фундамента. В общем случае высота фундамента и глубина его заложения могут быть различными.
В основании различают несущий слой грунта, на который передаётся давление от фундамента, и подстилающие слои.
1.3. Назначение фундаментов.
1) Передача нагрузки на прочные грунты. Заглубление ниже зоны при промерзании грунтов, для предохранения сооружения от воздействия нормальных сил пучения.
2) Распределение нагрузки на большую площадь – вытекает из сопоставления прочности материала надфундаментной части сооружения и прочности грунта. Прочность грунта обычно значительно меньше прочности материала сооружения, поэтому подошва фундамента имеет размеры большие, чем размеры сооружения.
3) Фундамент может служить ограждающей конструкцией, например в зданиях, имеющих подвалы.
1.4. Виды фундаментов и оснований.
Различают фундаменты мелкого и глубокого заложения. К последним относятся свайные, массивные фундаменты в виде опускных колодцев и кессонов, а так же фундаменты, сооружаемые способом «стена в грунте».
К фундаментам мелкого заложения относятся фундаменты с глубиной заложения м и возводимые в открытых котлованах. Фундаменты глубокого заложения отличаются от ФМЗ значительно большей глубиной заложения, особенностями конструкции, постройки и характером работы в грунте. По боковым поверхностям фундаментов глубокого заложения возникают значительные реактивные составляющие давлений грунта, которые учитывают при расчётах этих фундаментов.
Основания могут быть естественными и искусственными. Если фундамент возводят на грунте с сохранением его природных качеств, то такое основание называют естественным. Если грунты перед возведением фундамента укрепляют тем или иным способом, то основание называют искусственным.
1.5. Сведения о развитии науки об основаниях и фундаментах.
Ещё в I веке до н. э. римский архитектор и инженер Витрувий в трактате «десять книг об архитектуре» подчёркивал важность устройства надёжных фундаментов, включая свайные. По мере увеличения веса возводимых сооружений строители стали уделять вопросам фундаментостроения и оценке поведения грунтов в основании всё больше и больше внимания.
Первой капитальной теоретической работой по механике грунтов можно считать теорию давления грунтов на подпорные стенки, предложенную Кулоном (1773 г.). В современной постановке теория предельного равновесия грунтов развита в нашей стране В.В. Соколовским, В.Г. Березанцевым, М.В. Малышевым и др.
Разработка вопросов оценки деформации грунтов и расчёта осадки фундаментов, начатая за рубежом К. Терцаги, получила развитие в трудах Н.М. Герсеванова, Н.А. Цытовича, В.А. Флорина, Н.Н. Маслова, М.Н. Гольштейна, К.Е. Егорова, Б.И. Долматова и др.
1.6. Проектирование фундаментов по предельным состояниям.
При приложении нагрузки на фундамент в основании сооружения развиваются деформации уплотнения, происходит осадка загружаемого фундамента. Так как сооружение опирается на систему фундаментов или на относительно гибкую общую плиту, осадка под отдельными частями сооружений будет неравномерной. Это приводит к деформации большинства сооружений и может вызвать разрушение несущих конструкций; а так же вызвать деформации недопустимые по технологическим причинам (создаются ненормальные условия эксплуатации оборудования),из-за нарушения архитектурного облика строения и т.п.
По указанным причинам расчёт оснований прежде всего ведётся по второй группе предельных состояний, т.е. по деформациям.
В некоторых случаях основания дополнительно рассчитываются по первой группе предельных состояний – по устойчивости (несущей способности):
1) при передаче на основание значительных горизонтальных нагрузок;
2) при ограничении основания нисходящим откосом;
3) при действии на фундамент выдёргивающей нагрузки;
4) при сравнительно неглубоком заложении фундаментов при основании, сложенном насыщенными водой глинистыми грунтами, особенно мягкопластичной и текучепластичной консистенции;
5) при сложении основания скальными породами.
Расчёт по I группе должен обеспечить прочность (устойчивость) грунтов основания и сооружения:
где P – давление (напряжение) под подошвой фундамента от расчётной нагрузки; R – расчётное сопротивление грунта сжатию; − коэффициент условия работы грунта основания; − коэффициент надёжности по назначению сооружения.
где F – расчётная нагрузка на основание; Fu – сила предельного сопротивления основания (несущая способность основания);
Устойчивость фундамента на сдвиг по подошве (плоский сдвиг) обеспечивается выполнением условия:
где Q – расчётная, сдвигающая сила, равная сумме проекций сдвигающих (активных) сил на плоскость скольжения (плоскость подошвы фундамента); Qn – предельная удерживающая сила, равная сумме проекций предельных сил на ту же плоскость.
Устойчивость фундамента при глубинном сдвиге грунта при использовании круглоцилиндрической поверхности скольжения:
где k – коэффициент устойчивости ; Mп – момент предельных удерживающих сил относительно центра вращения; M – момент всех сдвигающих активных сил относительно того же центра.
Устойчивость сооружения будет обеспечена при выполнении условия
где kmin – минимальный коэффициент устойчивости, определяемый по (1.4), для наиболее опасной поверхности обрушения.
Расчёт оснований по II группе предельных состояний (по деформациям) производится из условия ограничения неравномерности осадок, а так же полных осадок отдельных фундаментов:
где ΔS – неравномерность осадки сооружения, определяемая расчётом с учётом, в частности, фактора времени; ΔSu – предельно допустимое значение данного вида неравномерности осадок.
где S – величина перемещения или деформации фундамента и других частей сооружения, обусловленная деформациями грунтов основания и материала сооружения (осадка фундамента, горизонтальное смещение характерной точки сооружения, крен и т.п.); Su – предельно допустимая величина этого перемещения или деформации для данной конструкции.
Расчёт тела фундамента или его элементов выполняют по первой группе предельных состояний – по прочности материала фундамента и по второй группе предельных состояний – по трещиноустойчивости (для железобетонных фундаментов).
1.7. Виды деформаций фундаментов и оснований.
Деформации основания в зависимости от причин их возникновения подразделяются на два вида:
1) деформации от внешней нагрузки на основание (осадки, просадки, горизонтальные перемещения);
2) деформации, не связанные с внешней нагрузкой на основание и проявляющиеся в виде вертикальных и горизонтальных перемещений поверхности оснований (оседания, просадки грунтов от собственного веса).
Деформации фундаментов совместно с сооружением:
1) прогиб и выгиб связаны с искривлением сооружения, возникают в зданиях и сооружениях, не обладающих очень большой жёсткостью;
2) перекос возникает в конструкциях, когда резкая неравномерность осадок проявляется на участке небольшой протяжённости при сохранении относительно вертикального положения конструкции;
3) крен сооружения – поворот по отношению к горизонтальной оси, проходящей через центр тяжести площади подошвы фундамента – возможен, если основание сооружения загружено несимметрично или имеет несимметричное напластование грунтов относительно вертикальной оси сооружения;
4) скручивание (кручение) возникает при неодинаковом крене сооружения по его длине, особенно при развитии крена в двух сечениях сооружения в разные стороны;
5) горизонтальные перемещения фундаментов возникают при значительных горизонтальных усилиях (распорные конструкции, подпорные стенки), при горизонтальной подвижке массива грунтов в случае оползней откосов и подработке территории.
1.8. Аварийные ситуации
Крен сооружения был вызван уменьшением толщины сжимаемого слоя глины под одной стороной фундаментной плиты из-за наличия в этом месте гряды валунов, низкой прочностью водонасыщенного глинистого грунта, высокими темпами загрузки элеватора.
Рис.2. Схема аварии элеватора в Норс – Трансконе
в результате потери устойчивости грунтом основания
Впоследствии силосное здание выровняли с помощью гидравлических домкратов и подвели новые столбчатые фундаменты. Столбы были доведены до скального грунта.
Основания и фундаменты: Указания для выполнения курсовой работы / Брыль С.В., М. С. Зверьков. – Коломна, 2016. – 31 с.
Учебное пособие рекомендовано для студентов-бакалавров направления 08.03.01 СТРОИТЕЛЬСТВО всех форм обучения. Издание содержат указания для выполнения курсовой работы и предназначено для подготовки к практическим и лекционным занятиям, а также для промежуточной и итоговой аттестации по дисциплине «Основания и фундаменты».
кандидат технических наук, Рухлин Г.В.
Рассмотрено и одобрено:
на заседании кафедры строительного производства Коломенского института (филиала) Московского политехнического университета, протокол №1 от 29 августа 2016 года.
© Брыль С.В., Зверьков М. С., 2016
© Коломенский институт (филиал)
Московского политехнического университета, 2016
Общие положения о проектировании оснований и фундаментов
Основания сооружений должны проектироваться на основе:
• результатов инженерно-геодезических, инженерно-геологических и инженерно-гидрометеорологических изысканий для строительства;
• данных, характеризующих назначение, конструктивные и технологические особенности сооружения, нагрузки, действующие на фундаменты, и условия его эксплуатации;
• 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 инженерно-гидрогеологических условиях.
Инженерные изыскания для строительства должны проводится в соответствии с требованиями СНиП, государственных стандартов и других нормативных документов по инженерным изысканиям и исследованиям грунтов для строительства.
Проектирование оснований без соответствующего инженерно-геологического обоснования или при его недостаточности не допускается.
Проектирование оснований и фундаментов начинается с анализа исходных данных. Дается заключение об их достаточности. Описывается сооружение, для которого проектируется фундамент и основание.
Анализируется предполагаемое место заложение фундамента с учетом топографических условий. Проводится привязка сооружения к горизонталям местности.
Данные привязки (значения углов направлений, длины линий) должны указываться на плане участка строительной площадки и в тексте пояснительной записки.
Проектом основания и фундаментов должна быть предусмотрена срезка плодородного слоя почвы для последующего использования в целях восстановления (рекультивации) нарушенных или малопродуктивных сельскохозяйственных земель, озеленения района строительства и т. п.
Привязка сооружения
В данном разделе необходимо провести описание сооружения, для которого разрабатывается проект оснований и фундаментов. Указывается вид и тип конструкции, наличие и полнота исходных данных, материал сооружения, этажность, назначение, капитальность, наличие подвала или подземных частей сооружения и др.
В пояснительной записке проводится привязка сооружения на топографическую основу. С учетом топографических условий выбирается место размещения будущего сооружения. Рекомендуется выбирать пологие участки и избегать участки с резким перепадом высот (с уклоном более 45° или в местах сгущения горизонталей местности).
В учебных целях допускается привязка какой-либо одной оси сооружения, например, одного из углов здания (в случае круглого сооружения привязку выполнять по центральной оси). Выбирается точка с известными координатами или абсолютной отметкой (например, репер на участках без застройки или другое здание и сооружение на участках со сложившейся застройкой), относительно которой будет осуществляться привязка.
Допускается привязка по румбу с указанием направления и длиной ориентируемой линии. Пример привязки для круглого абриса сооружения приведен на рис. 1.
Рис. 1. Привязка сооружения по румбу а = 90° и ориентируемой линии r = 20 м
Читайте также: