ev-E4183

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет строительства и архитектуры

Кафедра строительного производства

М. В. Крутикова

Основания и фундаменты

Часть I

Учебное пособие

Киров

2012

УДК 624.15(07) К 846

Рекомендовано к изданию методическим советом факультета строительства и архитектуры ФГБОУ ВПО «ВятГУ»

Допущено редакционно-издательской комиссией методического совета ФГБОУ ВПО «ВятГУ» в качестве учебного пособия для студентов направления подготовки 270800 «Строительство», 4 курса специальностей ПГС и ГСХ, дневного обучения

Рецензент:

кандидат технических наук, доцент кафедры «Строительных конструкций» М. А. Жандаров, директор института Кировкоммунпроект В. А. Прозоров

Крутикова, М. В.

К846 Основания и фундаменты. Часть I : учебное пособие. – Киров: ПРИП ФГБОУ ВПО «ВятГУ», 2012. – 135 с.

Впособие изложены вопросы проектирования фундаментов мелкого заложения на естественных и искусственных основаниях и свайных фундаментов по предельным состояниям. Освещены вопросы проектирования реконструируемых оснований и фундаментов и гидроизоляции подземных конструкций. Предназначено для студентов дневной формы обучения факультета строительства и архитектуры ВятГУ.

УДК 624.15(07)

Редактор Е. Г. Козвонина Тех. редактор А. В. Куликова

Компьютерная вёрстка М. В. Крутиковой

© Крутикова М. В., 2012 © ФГБОУ ВПО «ВятГУ», 2012

2

Оглавление
Лекция 1. Основные понятия и определения..................................................	3
Причины развития неравномерных осадок ...............................................	10
Лекция 2. Расчёт по второму предельному состоянию (начало).................	19
Лекция 3. Расчёт по второму предельному состоянию (продолжение) ......	33
Расчёт осадки фундамента методом послойного суммирования .............	36
Расчёт осадки методом эквивалентного слоя ............................................	38
Лекция 4. Расчёт фундаментов на морозное выпучивание ..........................	42
Лекция 5. Сваи и свайные фундаменты. Общие положения .......................	45
Лекция 6. Проектирование свайного фундамента........................................	54
Определение несущей способности сваи по материалу ...........................	56
Определение несущей способности свай по грунту .................................	56
Расчёт внецентренно нагруженного свайного фундамента .....................	59
Определение осадки свайного куста..........................................................	62
Лекция 7. Методы испытаний свай ..............................................................	67
Статические испытания свай .....................................................................	67
Динамические испытания свай ..................................................................	69
Метод статического зондирования ............................................................	72
Лекция 8. Буронабивные сваи .......................................................................	73
Лекция 9. Искусственные основания ............................................................	79
Лекция 10. Расчёт фундаментов по первому предельному состоянию.......	93
Лекция 11. Вопросы гидроизоляции подземных конструкций .................	102
Лекция 12. Реконструкция оснований и фундаментов ..............................	114
Восстановление гидроизоляции при реконструкции ..............................	123
Лекция 13. Проектирование фундаментов вблизи существующих
сооружений...................................................................................................	125
Главные причины дополнительных осадок .............................................	126
Библиографический список .........................................................................	135

3

Лекция 1. Основные понятия и определения

Грунт – это то, в чём строится сооружение или фундамент.

Фундамент – это подземная, надземная, подводная конструкция, пе-

редающая нагрузки от сооружения основанию.

Основание – это среда, на которую передаются нагрузки от соору-

жения.

Обрез – это плоскость, отделяющая конструкцию фундамента от надземной части здания.

Пазухи – это место, где находится грунт обратной засыпки (рис.1).

Глубина заложения фундамент – это расстояние между отметкой планировки и отметкой подошвы фундамента.

Высота фундамента – это расстояние между отметкой подошвы и обрезом.

Бетонный прилив – это деталь, на которую опирается фундаментная балка.

Подколонник является частью фундамента. В стакан подколонника монтируется колонна.

Требования к проектированию оснований и фундаментов заключа-

ются в следующем: при выборе размеров подошвы фундамента деформа-

ции не должны превышать допустимых величин; прочностные и деформа-

ционные свойства основания должны быть использованы максимально;

при назначении размеров подошвы следует стремиться к минимальной стоимости, материалоёмкости, трудоёмкости и сокращению сроков строи-

тельства.

4

Рис. 1. Пример фундамента мелкого заложения под колонну: FL – отметка подошвы фундамента; DL – отметка планировки;

NL – отметка натурального рельефа; WL – отметка уровня подземных вод; H – высота фундамента; d – глубина заложения фундамента; В – ширина подошвы фундамента; L – длина подошвы фундамента

5

Усилия, передаваемые на фундаменты, устанавливаются в соответ-

ствии СНиП 2.01.0785 «Нагрузки и воздействия». В зависимости от дли-

тельности действия нагрузки подразделяются на постоянные, временные и особые.

Постоянные нагрузки прикладываются во время строительства и дей-

ствуют в течение всего срока эксплуатации сооружения(собственный вес конструкций, вес и давление грунта).

Временные нагрузки возникают в отдельные периоды строительства или эксплуатации, могут уменьшаться или полностью исчезать. Временные нагрузки делятся на длительные и кратковременные. Длительные времен-

ные нагрузки действуют продолжительное время(вес стационарного обо-

рудования, нагрузки на перекрытия в складских помещениях). Кратковре-

менные нагрузки действуют непродолжительное время(вес людей, мате-

риалов, снег, ветер.

Особые нагрузки возникают в исключительных случаях(сейсмичес-

кие, динамические, аварийные).

Различают сочетания нагрузок: основное (постоянные + длительные временные + кратковременные); особое (постоянные + длительные времен-

ные + кратковременные + одна особая).

Нагрузки, устанавливаемые СНиП, соответствуют их нормативным значениям. Расчёты оснований производятся по расчётным значениям на-

грузок, которые определяются с учётом коэффициента надёжности по на-

грузке. Коэффициент учитывает возможные отклонения нагрузки от норма-

тивного значения.

В основе современного подхода к проектированию всех строитель-

ных конструкций лежит принцип расчётов по предельным состояниям. Со-

гласно этому принципу, действующие на конструкцию усилия или возни-

кающие в ней напряжения, перемещения и деформации не должны превы-

6

шать предельных величин. Этим достигается оптимальное, экономичное решение и безаварийная работа конструкции.

Расчёт по первой группе предельных состояний(расчёт по несущей способности) призван не допускать потери устойчивости формы или поло-

жения конструкции, а также чрезмерных пластических деформаций или деформаций неустановившейся ползучести.

Расчёт по второй группе предельных состояний (расчёт по деформа-

циям) обеспечивает установление таких величин деформаций конструкций,

при которых не возникнет затруднений нормальной эксплуатации сооруже-

ния.

К основным типам сооружений относятся абсолютно гибкие соору-

жения, абсолютно жёсткие сооружения и сооружения конечной жёсткости.

Абсолютно гибкие сооружения следуют за перемещениями поверх-

ности грунтов основания во всех точках контакта. При возникновении не-

равномерной осадки в них не возникает дополнительных напряжений.

Пример – земляная насыпь.

Абсолютно жёсткие сооружения при симметричной нагрузке полу-

чают равномерную осадку, в противном случае сооружение получает крен без изгиба и могут возникнуть дополнительные напряжения, не опасные для конструкций. Примеры: дымовая труба, доменная печь, массивная мос-

товая опора.

Сооружения конечной жёсткости (к ним относится большинство со-

оружений) при неравномерных осадках получают искривления. В то же время эти сооружения могут в какой-то степени уменьшать неравномер-

ности осадок за счёт перераспределения давления по подошве фундамен-

тов. В таких сооружениях возможно появление дополнительных усилий, а

значит, и появление трещин в конструкциях.

К деформациям сооружений относятся основные формы:

7

- прогиб, выгиб – возникают в сооружениях небольшой жёсткости

(рис. 2, 3); - перекос – возникает, когда резкая неравномерность осадок прояв-

ляется на участке небольшой протяжённости (рис. 4); - крен – возможен при несимметричной загрузке, при несимметрич-

ном напластовании грунтов относительно вертикальной оси фундамента

(рис. 6, 7);

-кручение – возникает при неодинаковом крене сооружения по его длине (рис. 8);

-горизонтальные перемещения возникают при значительных гори-

зонтальных усилиях.

Рис. 2. Прогиб сооружения

Рис. 3. Выгиб сооружения

8

Рис. 4. Трещины на фасаде из-за перекоса

Рис. 5. Перекос внутренних конструкций

Рис. 6. Крен фундамента

9

Рис. 7. Крен сооружения

Рис. 8. Кручение сооружения

Причины развития неравномерных осадок

Вобщем случае осадка основания может быть представлена в виде

S = S упл. + S разупл. + S выпир. + S расcтр. + S экспл.

10