Проектирование фундаментов реконструируемых зданий

Обновлено: 28.04.2024

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.

В предлагаемой книге приведены рекомендации по определению
оптимальных размеров подошв фундаментов, работающих с отры
вом или с ограниченными краевыми давлениями на основание, и
подбору оптимальных размеров фундаментов, что позволит умень
шить их материалоемкость на 4—7%. Впервые излагаются реко
мендации по определению напряжений в толще грунтового массива
от равномерной нагрузки, распределенной по площади много
угольника любого очертания, которые получили положительную
оценку НИИОСП им. Н. М. Герсеванова, а также приведены ма
териалы по вычислению напряжений и осадок в основании при
различных его загружениях.Для фундаментов с прямоугольной
формой подошвы приведен способ определения напряжений и оса-
док с учетом взаимного влияния фундаментов. Составлены таблицы
и графики, позволяющие весьма просто находить искомые величи
ны и сводить расчеты к простейшим математическим операциям.
Краткий вывод расчетных формул приведен толбко для одного из
случаев рассматриваемого вида расчета, остальные формулы для
расчета фундаментов других типов даны в окончательном виде.
В работе над книгой (гл. 1—5) использованы расчеты, разра
ботанные канд. техн. наук С. И. Глазером.

Предисловие
Основные условные обозначения и геометрические характеристики подошв фундаментов
Глава 1. Общие сведения
Глава 2. Фундаменты, работающие с ограниченными краевы
ми давлениями на основание при действии момента в одном направлении ,
2.1. Общие расчетные формулы
2.2. Прямоугольные фундаменты
2.3. Фундаменты с симметричной двутавровой подошвой
2.4. Фундаменты с замкнутой ленточной прямоугольного
очертания в плане подошвой
2.5. Фундаменты с крестовой подошвой
2.7. Фундаменты с кольцевой и круглой подошвой .
2.8. Фундаменты с шестиугольной подошвой .
2.9. Фундаменты с восьмиугольной подошвой .
2.10. Фундаменты с неполным контактом подошвы и основания
Глава 3. Фундаменты, работающие с ограниченными краевы
ми давлениями на основание, при действии моментов в двух
взаимно перпендикулярных направлениях
3.1. Расчетные формулы
3.2. Прямоугольные фундаменты.
3.3. Фундаменты с симметричной двутавровой подошвой
3.4. Фундаменты с замкнутой ленточной прямоугольного
очертания в плане подошвой
3.5. Фундаменты с крестовой подошвой.
3.6. Фундаменты с тавровой и Г-образной подошвой .
3.7. Фундаменты с шестиугольной подошвой .
3.8. Фундаменты с восьмиугольной подошвой .
Глава 4. Фундаменты, работающие с отрывом подошвы при
действии момента в одном направлении
4.1. Предпосылки, принятые при выводе расчетных формул
4.2. Прямоугольные фундаменты.
4.3. Фундаменты с симметричной двутавровой подошвой
4.4. Фундаменты с замкнутой ленточной прямоугольного
очертания1 в плане подошвой.
4.5. Фундаменты с крестовой подошвой.
4.6. Фундаменты с тавровой и Г-образной подошвой .
4.7. Фундаменты с кольцевой и круглой подошвой .
4.8. Фундаменты с правильной многоугольной подошвой
Глава 5. Фундаменты, работающие с отрывом подошвы, при
действии моментов в двух взаимно перпендикулярных направлениях .
5.1. Предпосылки, принятые при выводе расчетных формул
5.2. Фундаменты с прямоугольной подошвой .
5.3. Приближенный метод расчета фундаментов .
Глава 6. Определение осадок основания и вертикальных на
пряжений в толще грунтового основания.
6.1. Вертикальные напряжения в толще основания от на
грузки, равномерно распределенной по площади многоугольника
6.2. Определение осадок основания от нагрузки, распре
деленной по площади многоугольника.
6.3. Вертикальные напряжения в толще основания от на
грузки, распределенной равномерно по площади рав
нобедренного треугольника .
6.4. Осадки основания от нагрузки, распределенной рав
номерно по площади равнобедренного треугольника
6.5. К определению осадок свайных фундаментов .
6.6. К определению осадок основания насыпей .
6.7. Вычисление осадок характерных точек подошвы
прямоугольного фундамента.
6.8. Определение осадок основания от нагрузки, распре
деленной равномерно по площади кольца .
6.9. Определение осадок в различных точках основания
от равномерной нагрузки, распределенной по площа
ди прямоугольника
6.10. К определению осадок оснований от полосовой
нагрузки имметрич
ных распределенных нагрузок .
Приложение 1
Лриложение 2
Приложение 3
Список литературы

РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И УСТРОЙСТВУ ОСНОВАНИЙ,
ФУНДАМЕНТОВ И ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ
ГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИЙ И ИСТОРИЧЕСКОЙ ЗАСТРОЙКИ

Настоящие Рекомендации по проектированию и устройству оснований, фундаментов и подземных сооружений при реконструкции гражданских зданий и исторической застройки

ГП Научно-исследовательским, проектно-изыскательским и конструкторско-технологическим институтом оснований и подземных сооружений (НИИОСП) им. Ц.М.Герсеванова - головная организация (руководитель работы доктор техн. наук, проф. Ильичев В.А., доктора техн. наук, прфессора Бахолдин Б.В. Григорян А.А., Коновалов П.А., Петрухин В.П., Сорочан Е.А., Ставницер Л.Р., Шейнин В.И., доктор геол.-мин. наук Кулачкин Б.И., кандидаты техн. наук Багдасаров Ю.А., Буданов В.Г., Гольдфельд И.3., Грачев Ю.А., Ибрагимов М.Н., Игнатова О.И., Колыбин И.В., Конаш В.Е., Корольков В.Н., Лавров И.В., Мариупольский Л.Г., Михеев В.В., Никифорова Н.С., Поляков B.C., Светинский Е.В., Скачко А.Н., Трофименков Ю.Г., Федоровский В.Г., Холмянский М.Л., Шишкин В.Я., инженеры Кисин Б.Ф., Мещанский А.Б., Пекшев В.Г.);

Моспроект-2 (инженеры: Фадеев В.И., Ильин В.А.);

Институтом по изысканиям и проектированию подземных сооружений (Мосинжпроект) (инженеры Панкина С.Ф., Самохвалов КХМ., Казеева Н.К.);

Государственным проектно-изыскательским институтом (ГПИ "Фундаментпроект") (инженеры Михальчук В.А., Ханин Р.Е., канд. техн. наук Пинк М.Н.);

Проектно-строительной фирмой (ПСФ) "Гидростройинжиниринг" (инж. Лешин ГМ.);

Московским государственным строительным университетом (МГСУ) (доктор техн. наук проф. Ухов С.Б);

Ассоциацией "Стройнормирование" (инж. Дубиняк В.В.).

2. ВНЕСЕНЫ Москомархитектурой.

3. ПОДГОТОВЛЕНЫ к утверждению и изданию Управлением перспективного проектирования и нормативов Москомархитектуры (инженеры Шевяков И.Ю., Щипанов Ю.Б.).

4. СОГЛАСОВАНЫ Управлением государственного контроля охраны и использования памятников истории и культуры г.Москвы и НИиПИ Генплана г.Москвы.

5. УТВЕРЖДЕНЫ И ВВЕДЕНЫ в действие указанием Москомархитектуры от 3 июля 1998 г. N 21.

Введение

Настоящие Рекомендации разработаны на основе технического задания Москомархитектуры. Составленные для условий Москвы, они развивают выпущенные в 1997 году МГСН 2.07-97* "Основания, фундаменты и подземные сооружения", в которых отмечены естественные и антропогенные процессы, приводящие к деформациям зданий и сооружений, резкому ухудшению экологической обстановки, увеличению риска возникновения чрезвычайных ситуаций. Учтены "Рекомендации по расчету, проектированию и устройству свайных фундаментов нового типа в г. Москве" (1997 год).

* Действуют ТСН 50-304-2001 г.Москвы (МГСН 2.07-01), здесь и далее по тексту. - Примечание "КОДЕКС".

Решаемая в настоящее время задача совершенствования архитектурного облика города, особенно его центральной части, вызывает в ряде случаев необходимость реконструкции существующих зданий с надстройкой 2-4 и более этажей. Отмеченные выше ухудшения экологической обстановки также приводят часто к необходимости проведения работ по реконструкции зданий и сооружений. В последние годы возникают работы по подведению под существующие здания нескольких подземных этажей. В этих условиях рекомендации по проектированию и осуществлению реконструкции оснований, фундаментов и подземных сооружений являются весьма актуальными, тем более, что в действующих в настоящее время нормативных документах вопросы реконструкции зданий практически не отражены.

В соответствии с заданием в Рекомендациях приведены также некоторые данные о реконструкции зданий исторической застройки (памятники истории и культуры). Вместе с тем, необходимо иметь в виду, что Минкультуры РФ изданы РНиП 1.02.01-94 "Инструкция о составе, порядке разработки, согласовании и утверждении научно-проектной документации для реставрации недвижимых памятников истории и культуры".

1. Основные положения

* Далее в тексте эти Рекомендации называются Рекомендации (1997).

1.2 Целью настоящих Рекомендаций является обеспечение надежности и экономичности выполнения работ по основаниям, фундаментам и подземным частям гражданских зданий и объектов исторической застройки при их реконструкции.

1.3 Настоящими Рекомендациями следует руководствоваться организациям, независимо от формы собственности и принадлежности, осуществляющим изыскания, проектирование и выполнение работ по реконструкции гражданских зданий и объектов исторической застройки в г. Москве и ЛПЗП.

1.4 Настоящие рекомендации по реконструкции должны соблюдаться при проведении инженерно-геологических, гидрогеологических и экологических изысканий; обследовании конструкций реконструируемого и окружающих зданий; проектировании, производстве, контроле качества и приемке работ.

1.5 Под реконструкцией понимается выполнение работ, проводимых в связи с изменением геометрических размеров зданий, возрастанием постоянных или временных нагрузок, устройством подземных сооружений в пределах пятна застройки, а также восстановлением несущей способности оснований и фундаментов, утраченной вследствие суффозии, колебания уровня подземных вод и др., а также возникшими деформациями конструкций и их износом.

1.6 Работы по реконструкции должны выполняться с учетом требований настоящих "Рекомендаций" и производиться только специализированными организациями по лицензиям, получаемым на основе заключений соответствующих базовых центров.

1.7 Работы по проектированию, а также производство работ по усилению оснований и фундаментов реконструируемых зданий являются объектами сертификации и должны получать соответствующие подтверждения.

1.8 Надежность работы реконструируемых зданий обеспечивается совместной работой системы "основание - фундамент - надземные конструкции". Отказы в работе сооружений возникают вследствие полного или частичного нарушения надежной работы элементов данной системы. Поэтому при проектировании возможно осуществлять усиление всех элементов этой системы или отдельных ее частей.

1.9 Отказы оснований возникают за счет проявления природных и техногенных процессов, а также за счет отклонений от нормативных документов, допускаемых при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации. Основными причинами отказов являются:

- суффозионные процессы, а также колебания УПВ, вызванные изменением гидрогеологических условий в районе расположения здания, атмосферными водами, аварийными и систематическими утечками из коммуникаций;

- проявление карстовых деформаций;

- снижение прочностных и деформационных свойств грунтов при увлажнении, и также проявление процесса набухания грунта, морозное пучение;

- проведение земляных работ в пределах или вблизи застройки, плывунность грунтов и др.;

- увеличение нагрузок на основание, особенно сопровождаемое появлением эксцентриситета их приложения или изгибом здания;

- вибрационные или динамические воздействия от авто- и железнодорожного транспорта, линий метрополитена, оборудования, установленного в сооружениях, и промышленных установок, расположенных вблизи.

1.10 Особенностями работ по реконструкции являются их выполнение в условиях крайне стесненной обстановки, обычно при продолжающейся эксплуатации зданий, что требует для их выполнения специальной технологии и организации работ, соответствующего технического оснащения.

1.11 При реконструкции фундаментов отсутствует возможность разработки типовых схем усиления. Схемы усиления должны приниматься в каждом конкретном случае в зависимости от нагрузок на фундаменты, наличия подвала и других подземных сооружений, инженерно-геологических и гидрогеологических условий и др.

1.12 Реконструкция зданий - памятников архитектуры выполняется, как правило, без изменения архитектурно-планировочных решений и конструктивных элементов и согласовывается с организациями по охране памятников.

1.13 Применяемые методы усиления оснований и фундаментов должны обеспечивать их совместную работу с основанием и существующими фундаментами.

Следует учитывать, что любые работы по усилению оснований и изменению конструкций фундаментов неизбежно вызывают при их осуществлении деформации оснований и осадки фундаментов.

1.14 Работы по усилению фундаментов и подземных сооружений в сложных условиях должны проводиться при научном сопровождении специализированной научно-исследовательской организации.

2. Методы реконструкции и усиления оснований и фундаментов

2.1 Повышение несущей способности оснований и фундаментов при реконструкции может быть обеспечено за счет:

- усиления и изменения конструкции или размера фундамента;

- закрепления грунтов основания инъектированием;

2.2 .Укрепление и усиление фундаментов проводят в следующих случаях:

- при снижении прочности материала фундамента в результате его разрушения, физического и химического выветривания или износа;

- при реконструкции здания, вызывающей увеличение нагрузок или появление дополнительных воздействий, например, вибрации от оборудования;

- при новом строительстве рядом расположенного здания, подземного сооружения, прокладке коммуникаций и т.д.

- при появлении деформаций в конструкциях, общем крене здания.

2.3 Используют следующие методы усиления фундаментов:

- укрепление тела фундамента путем инъекций, которое применяется при небольших разрушениях материала фундамента и незначительном повышении нагрузок на фундаменты;

- устройство обойм без уширения или с уширением подошвы фундамента;

- подведение конструктивных элементов под существующие фундаменты - плит, столбов, стен, осуществляемое при необходимости повышения несущей способности основания или углубления фундаментов;

- подведение новых фундаментов с использованием, главным образом, свай различных видов - вдавливаемых, буронабивных, буроинъекционных, бурозавинчивающихся и др., которое осуществляется при значительном увеличении нагрузок и значительной глубине залегания несущего слоя грунта;

- переустройство столбчатых фундаментов в ленточные и ленточных в плитные;

- устройство щелевых (шлицевых) фундаментов.

2.4 Укрепление оснований зданий и подземных сооружений проводится в следующих случаях:

- при ослаблении оснований в период их эксплуатации, в результате чего происходят значительные общие и неравномерные осадки, а также крены зданий;

- при реконструкции зданий и подземных сооружений, когда происходит увеличение нагрузок и (или) перераспределение их между несущими конструкциями.

2.5 Инъекционное закрепление грунтов различными растворами применяют для:

- усиления оснований при углублении фундаментов;

- устройства плиты под зданием из закрепленного грунта;

- цементации зоны контакта подошвы фундамента с грунтом;

- устройства противофильтрационных завес и пристенной наружной гидроизоляции подземных конструкций.

2.6 Проектирование инъекционного закрепления грунтов осуществляется на основании материалов специальных инженерно-геологических исследований, а также рекомендаций научно-исследовательских и специализированных организаций по способу закрепления, составу растворов, прочностным и фильтрационным свойствам закрепленных грунтов.

2.7 Производство работ по химическому закреплению допускается только по утвержденному проекту, разработанному специализированной организацией или подразделением, имеющим специалистов по химзакреплению грунтов и опыт проектирования таких мероприятий.

2.8 При организации и производстве работ по химзакреплению грунтов необходимо применять мероприятия, исключающие загрязнение почвы, подземных вод и атмосферного воздуха.

2.9 Основные способы химического закрепления грунтов, используемые материалы, оборудование и методы производства работ приведены в разделе 7 настоящих Рекомендаций.

3. Инженерные изыскания и обследования

3.1. Инженерные изыскания

3.1.1 Инженерные изыскания при реконструкции должны обеспечивать комплексное изучение инженерно-геологических условий площадки реконструируемого здания или подземного сооружения и получение материалов для решения вопроса о необходимости проектирования усиления фундаментов или укрепления основания.

3.1.2 Проведению изысканий и обследованию оснований и фундаментов зданий должны предшествовать:

- визуальная оценка состояния верхней конструкции здания, в том числе фиксация имеющихся трещин, их размера и характера, установка маяков на трещины;

- выявление режима эксплуатации здания с целью установления факторов, отрицательно действующих на основание (утечки из коммуникаций, затопление подвалов, сырость и высолы на стенах, замачивание пазух фундаментов, нарушение отмостки и т.д.);

- установление наличия и состояния дренажных систем;

- ознакомление с архивными материалами инженерно-геологических изысканий, имеющимися на площадке реконструкции;

- организация работ по наблюдению за деформациями основания и осадками сооружения.

Основными факторами, которые должны приниматься во внимание при составлении и обосновании подобных проектов, являются следующие.

1. Изменение схемы здания, увеличение нагрузок на фундаменты

2. Состояние фундаментов

3. Изменение свойств грунтов основания

4. Развитие недопустимых перемещений

5. Проведение строительных работ вблизи существующих зданий

Работы по проектированию оснований и фундаментов реконструируемых зданий обычно выполняются в следующем порядке:

1) анализируются материалы технического заключения по состоянию фундаментов и инженерно-геологическому обследованию основания. При наличии в конструкциях здания и фундаментов разрушений, трещин или при необходимости их усиления указываются причины деформаций и рекомендуемые способы укрепления;

2) проводится освидетельствование здания и устанавливается его конструктивная схема. Определяются действующие и проектируемые нагрузки;

3) выполняются расчеты и конструирование усиления фундаментов и укрепления оснований, если в этом возникает необходимость.

Принципы расчетов существующих и дополнительно возводимых фундаментов во многом различны. Для существующих фундаментов после сбора нагрузок с учетом реконструкции вычисляют напряжения на контакте стены или колонны с верхним обрезом фундамента и в уровне подошвы фундамента. Затем по обычной схеме проверяют прочность материала фундамента и стен (или колонн) на местное смятие, а также прочность грунта в уровне подошвы фундамента из условий непревышения фактического давления на грунты над расчетным сопротивлением по СНиПу. В зависимости от результатов проверки принимается решение о необходимости усиления конструкции фундаментов, изменения их вида и размеров, укрепления грунтов основания.

При проектировании новых фундаментов глубину их заложения выбирают с учетом заложения существующих фундаментов. При необходимости учитывается взаимное влияние существующих и новых фундаментов. Размеры фундаментов определяются с учетом действующих нагрузок и свойств оснований.

Проводятся расчеты существующих и новых фундаментов по предельным состояниям, причем неравномерность деформаций новых и существующих фундаментов, рассчитанных на воздействие дополнительных нагрузок, не должна превышать допустимые СНиПом величины.

Рецензент:П.А. Шустов, канд. техн. наук, доцент кафедры строительного производства ИрГТУ.

Основания и фундаменты в условиях реконструкции (основы теории и примеры расчета). Метод. указания для курсового и дипломного проектирования. Составила Квасова З.М. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2006. – 14 с.

Предназначены для студентов специальности 270105 – «Строительство и городское хозяйство».

Библиогр. 6 наим., 2 табл., 3 рис.

Иркутский государственный технический университет

664074, Иркутск, ул. Лермонтова, 83

Содержание

1.	Проектирование оснований и фундаментов при реконструкции ….
Пример 1…………………………………………………………………
2.	Нагрузки, учитываемые при расчете оснований и фундаментов ….
Пример 2…………………………………………………………………
3.	Оценка инженерно-геологических условий ………………………….
Литература …………………………………………………………….

Проектирование оснований и фундаментов при реконструкции

Несмотря на все увеличивающийся объем реконструкции зданий и сооружений самого различного назначения, до сегодняшнего дня нет нормативных документов, определяющих порядок расчета оснований и фундаментов в различных вариантах реконструкции. К наиболее распространенным случаям реконструкции можно отнести:

· увеличение нагрузки на существующие фундаменты (надстройки, использование более тяжелых конструкций);

· устройство новых фундаментов на пятне застройки старого, разбираемого при реконструкции;

· пристройку новых зданий и сооружений к старым, существующим;

· усиление либо переустройство оснований и фундаментов.

Несущая способность должна быть достаточной, чтобы не происходила потеря устойчивости основания, а неравномерности осадки оснований не должны превышать предельно допустимых величин для нормальной эксплуатации здания после реконструкции. Проектирование производится по двум предельным состояниям.

Целью расчета по первому предельному состоянию является обеспечение несущей способности и ограничение развития чрезмерных пластических деформаций в период дальнейшей эксплуатации здания после реконструкции.

Этот расчет производится исходя из общего условия

где F_пр – расчетная нагрузка на основание после реконструкции;

F_и – сила предельного сопротивления основания с учетом изменения свойств грунтов в процессе эксплуатации реконструируемого здания;

g_и – коэффициент условий работы;

g_n – коэффициент надежности по назначению сооружения (I, II и III классов).

Дефицит несущей способности оснований и фундаментов реконструируемого здания устанавливается после анализа результатов обследования. В общем случае

где F_mp_d – требуемая несущая способность основания или свай из условия сопротивления грунта, принятая с учетом возможного увеличения постоянных и временных нагрузок при реконструкции;

F_о_d – несущая способность грунтов основания (свай) с учетом возможного улучшения свойств грунтов в процессе эксплуатации.

Если , то необходимость усиления фундаментов при реконструкции отсутствует. Окончательно решается вопрос об отмене усиления после расчета оснований и фундаментов по второму предельному состоянию.

Для расчета по второму предельному состоянию необходимо соблюсти условие

где – фактическое давление по подошве фундамента после реконструкции;

– расчетное сопротивление грунта с учетом его уплотнения в процессе эксплуатации.

Расчетное сопротивление грунта основания с учетом его уплотнения может быть определено по формуле (7) (СНиП 2.02.01–83). Величины коэффициентов и зависят от угла внутреннего трения ( ), соответствующего уплотненному грунту. Ввиду сложности отбора образцов грунта из- под фундамента, для испытания их в лабораторных условиях значение может быть установлено по методике, изложенной ниже.

В общем случае вопросы о возможности увеличения нагрузки на существующие фундаменты решаются в такой последовательности:

· собирают нагрузку на уровне подошвы существующего фундамента до надстройки N_IIипосле надстройки ;

· устанавливают значение средней интенсивности давления на грунт основания до надстройки Р_о и после надстройки ;

· устанавливают значение расчетного сопротивления грунта основания с учетом уплотнения в процессе эксплуатации здания (сооружения) R_у;

· сопоставляют среднее давление под подошвой фундамента после увеличения нагрузки со значением R_у.

Значение расчетного сопротивления уплотненного грунта основания может быть также получено из выражения

где R – расчетное сопротивление грунта основания, определенное для грунта в естественном его залегании (без уплотнения);

m_p – коэффициент, зависящий от отношения величины давления по подошве фундамента до увеличения нагрузки при реконструкции Р_о к расчетному сопротивлению R; при Р_о/R ³ 0,8 m_p = 1,3; при 0,8 ³ Р_о ³ 0,5 m_p = 1,15; при Р_о/R £ 0,5 = 1,0;

m_s – коэффициент, принимаемый по табл. 1.1. в зависимости от отношения величины осадки S_p при давлении по подошве, равном значению Р_о к предельно допустимой осадке, для данного вида зданий или сооружений S_u по прил. 4 СНиП 2.02.01-83.

Грунты оснований (независимо от влажности и плотности)	Значение m_s при S_p/S_u
0,4	0,8
Пески крупные и средней крупности	1,4	1,0
Пески мелкие	1,2	1,0
Пески пылеватые	1,1	1,0
Связные грунты с J_u £ 10	1,2	1,0
То же с J_u ³ 0,5 при сроке эксплуатации здания более 15 лет	1,1	1,0

Примечание. Для промежуточных значений коэффициента m_s принимается по интерполяции.

Пример 1. Определение расчетного сопротивления грунта основания при надстройке здания. Необходимо установить возможность надстройки трехэтажного жилого дома в Петербурге на два этажа с заменой существующих деревянных перекрытий на железобетонные. Для этого определяем расчетное сопротивление грунта с учетом его предшествующего уплотнения.

Существующее кирпичное здание построено во второй половине XIX века. Фундаменты бутобетонные, ленточные. Ширина подошвы фундамента в = 1,2 м. Здание с подвалом глубиной d_b = 3 м. Глубина заложения фундамента d = 3,6 м. Состояние кладки стен и фундамента хорошее.

Нагрузка на 1 м длины стены на уровне подошвы существующих фундаментов составляет N_II = 264,7 кН/м. Соответствующая нагрузка после надстройки двух этажей и замены деревянных перекрытий железобетонными составит = 405 кН/м.

Напластование грунтов (начиная с планировочной отметки):

1-й слой – насыпной грунт; высота слоя h = 1 м, 15 кН/м 3 ;

2-й слой – глина мощностью h_Г = 5 м; этот грунт является основанием существующего фундамента, находится в твердом состоянии, коэффициент относительной сжимаемости m_V₁ = 0,00005 кПа -1 , кН/м 3 , , С_II = 25кПа.

3-й слой – песок пылеватый; более глубины 14 м, m_V₂ = 0,000062 кПа -1 .

Определяем значение расчетного сопротивления грунта основания с учетом его уплотнения за период эксплуатации здания. Значение определяем из выражения

где R – величину расчетного сопротивления устанавливаем по формуле (7) СНиП 2.02.01-83 для значений С_II = 25 кПа в условиях природного залегания грунта

где = 1,2 и = 1 – коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. 3;

К – коэффициент, принимаемый равным К = 1, если прочные характеристики грунта ( и С_II) определены непосредственными испытаниями и К =1,1 если они приняты по табл. 1–3 рекомендуемого приложения 1;

= 2,72; = 5,31 – коэффициенты, принимаемые по табл. 4;

= 1 – коэффициент (при b < 10 м);

= 1,2 м – ширина подошвы фундамента;

= 20,5 кН/м 3 – удельный вес грунта ниже подошвы фундамента;

- усредненное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы.

С_II = 25 кПа – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента;

d₁ = 0,6 – приведенная глубина заложения фундамента от пола подвала;

d_b = 3,0 м – глубина подвала.

Устанавливаем значение коэффициента m_p. Давление до надстройки по подошве Р_о = N_II /b = 264,7/1,2 = 220 кПа. Значение отношения Р_о /R = 220/260=0,85. Определяем значение коэффициента m_p = 1,3 (см. выше).

Находим значение коэффициента m_s. Для этого определяем значение осадки при условии, что давление на уровне подошвы фундамента равно расчетному сопротивлению R.

Для определения осадки используем метод эквивалентного слоя Цытовича. Расчетная схема приведена на рис. 1.2.

Высоту эквивалентного слоя h_э определяем из выражения м (значение находим по табл. 1.2).

Значение коэффициента эквивалентного слоя Аw

отношение	Гравий и галька	Пески	Суглинки пластичные	Глины и суглинки мягкопластичные
Глины и суглинки твердые и полутвердые	Супеси твердые и пластичные	Глины пластичные
m₀=0,10	m₀=0,20	m₀=0,25	m₀=0,30	m₀=0,35	m₀=0,40
1,0	1,13	0,96	0,89	1,20	1,01	0,94	1,26	1,07	0,99	1,37	1,17	1,08	1,58	1,34	1,24	2,02	1,71	1,58
1,5	1,37	1,16	1,09	1,45	1,23	1,15	1,53	1,30	1,21	1,66	1,40	1,32	1,91	1,62	1,52	2,44	2,07	1,94
2,0	1,55	1,31	1,23	1,63	1,39	1,30	1,72	1,47	1,37	1,88	1,60	1,49	2,16	1,83	1,72	2,76	2,34	2,20
30,0	1,81	1,55	1,46	1,90	1,63	1,54	2,01	1,73	1,62	2,18	1,89	1,76	2,51	2,15	2,01	3,21	2,75	2,59
4,0	1,99	1,72	1,63	2,09	1,81	1,72	2,21	1,92	1,81	2,41	2,09	1,97	2,77	2,39	2,26	3,53	3,06	2,90
5,0	2,13	1,85	1,74	2,24	1,95	1,84	2,37	2,07	1,94	2,58	2,25	2,11	2,96	2,57	2,42	3,79	3,29	3,10
6,0	2,25	1,98	—	2,37	2,09	—	2,50	2,21	—	2,72	2,41	—	3,14	2,76	—	4,00	3,53	—
7,0	2,35	2,06	—	2,47	2,18	—	2,61	2,31	—	2,84	2,51	—	3,26	2,87	—	4,18	2,67	—
8,0	2,43	2,14	—	2,56	2,26	—	2,70	2,40	—	2,94	2,61	—	3,38	2,98	—	4,32	3,82	—
9,0	2,51	2,21	—	2,64	2,34	—	2,79	2,47	—	3,03	2,69	—	3,49	3,08	—	4,46	3,92	—
10 и более	2,58	2,27	2,15	2,71	2,40	2,26	2,86	2,54	2,38	3,12	2,77	2,60	3,58	3,17	2,98	4,58	4,05	3,82
Коэффи-циент	Аw₀	Аw_n	Аw_const	Аw₀	Аw_n	Аw_const	Аw₀	Аw_n	Аw_const	Аw₀	Аw_n	Аw_const	Аw₀	Аw_n	Аw_const	Аw₀	Аw_n	Аw_const

Обычно значением коэффициента относительной поперечной деформации задаются, принимая его согласно опытным данным равным ¸ 0,15 для глин и суглинков твердых и полутвердых; тугопластичных – ; пластичных и текучепластичных – и текучих – ; для супеси (в зависимости от консистенции) ; для песков .

Рис. 1.2. Расчетная схема для определения

осадки при давлении равном R

Высота эквивалентной эпюры уплотняющих давлений м.

Определяем величину среднего коэффициента относительной сжимаемости в пределах сжимаемой толщи:

Вычисляем значение осадки S_p:

Значение S_u для подобных зданий 10 см (прил. 4, СНиП 2.02.01-83). Отношение Sp/Su = 4,07/10 = 0,407.

Согласно табл. 1.1 m_s = 1,05. Таким образом

Значение фактического давления после надстройки здания на 2 этаже на уровне подошвы фундамента составит

Давление на грунт после реконструкции и замены деревянных перекрытий на железобетонные не превысит расчетного сопротивления грунта с учетом его уплотнения в процессе эксплуатации ; 338 кПа < 355 кПа. Предполагаемая реконструкция возможна без учета увеличения размеров фундамента и усиления грунтов основания.

Читайте также:

Проектирование фундаментов реконструируемых зданий

Введение

1 Область применения

2 Нормативные ссылки

3 Определения

4 Общие положения

Оглавление

Введение

1. Основные положения

2. Методы реконструкции и усиления оснований и фундаментов

3. Инженерные изыскания и обследования