книги / Механика грунтов, основания и фундаменты.-1

(Мд—1) позволяет в определенной мере учесть неполную разгрузку основания при разработке котлована.

Выражение (9.5) допускается применять при любой форме фун­ даментов в плане. Если подошва фундамента имеет форму круга или правильного многоугольника площадью А, то принимается

Ь= у/Л.

Если в основании фундамента залегают малосжимаемые грун­ ты, то может оказаться, что даже при условии p= R прогнозиру­ емые деформации будут значительно меньше предельных значений. В этом случае можно использовать приведенный в § 7.5 способ расчета осадок при нелинейной деформируемости грунтов. Кроме того, если полученные при р= Я деформации основания будут менее

261

40% допускаемых для данного сооружения, СНиП разрешает при использовании практических методов расчета осадок увеличивать расчетное сопротивление грунта в 1,2 раза. При этом необходимо, чтобы полученные расчетом при p= \,2R деформации не превысили 50% предельных и соответственно были выполнены условия рас­ четов по первой группе предельных состояний.

Предельные значения совместной деф орм ации основа­ ния и сооружения [правая часть выражения (9.4)] устанавливают­ ся исходя из необходимости соблюдения:

а) архитектурных требований (недопустимость неприятных впе­ чатлений от деформации сооружения в целом, ограничение взаим­ ных смещений отдельных элементов конструкций и архитектурных деталей; обеспечение нормальных эксплуатационно-бытовых усло­ вий: ограничение уклонов полов, перекосов стен, дверных и оконных проемов и т. п.);

б) технологических требований (условия эксплуатации лифтов, подъемников и кранового оборудования, вводов и выпусков ин­ женерных коммуникаций и т. д.);

в) требования к прочности, устойчивости и трещиностойкости конструкций сооружения, включая его общую устойчивость.

Значения предельных деформаций устанавливаются соответ­

262

оснований сооружений по несущей способности. Целью таких рас­ четов является обеспечение прочности и устойчивости оснований, а также недопущение сдвига фундамента по подошве или его опро­ кидывания. При этом принимаемая в расчет схема разрушения ■основания (при достижении им предельного состояния) должна быть как статически, так и кинематически возможна для данного воздействия и конструкции фундамента сооружения.

Расчеты оснований по несущей способности в случаях, перечис­ ленных выше в п. а) и б), допускается не производить, если конст­ руктивными мероприятиями обеспечена невозможность смещения проектируемого фундамента. К числу таких мероприятий относятся (рис. 9.3): устройство полов в подвале здания; жесткое закрепление откоса; объединение фундаментов в единую систему пространствен­ но жесткой и прочной фундаментной конструкцией.

Практические методы расчетов оснований по несущей способ­ ности рассмотрены в гл. 6.

П ри м ечан ия: 1. Предельные значения относительного прогиба (выгиба) зда­ ний, указанных в п. 3, принимаются равными Q,5(AsjL)u. 2. Если основание сложено горизонтальными (с уклоном не более 0,1), выдержанными по толщине слоями грунтов, значения s и su допускается увеличивать на 20%. 3. Для сооружений, перечисленных, в п. 1...3, с фундаментами в виде сплошных плит предельные значения средних осадок допускается увеличивать в 1,5 раза.

263

Ниже в соответствующих главах учебника будут приведены примеры расчетов оснований по предельным состояниям приме­ нительно к конкретным типам сооружений и грунтовых условий.

9.4. Мероприятия по уменьшению деформации оснований и их влияния на сооружения

При анализе вариантов основания и фундаментов сооружения, выборе окончательного решения и разработке проекта производст­ ва работ следует принимать.во внимание возможность и необ­ ходимость осуществления ряда мероприятий, направленных на улу-. чтение условий взаимодействия сооружения и основания. Эти ме­ роприятия могут быть подразделены на следующие группы:

конструктивные и производственные мероприятия по уменьше­ нию чувствительности сооружений к деформациям оснований;

мероприятия, направленные на улучшение строительных свойств грунтов оснований;

мероприятия по предохранению грунтов оснований в процессе строительства и эксплуатации от ухудшения их свойств.

Конструктивные и производственные мероприятия. Конструктив­ ные мероприятия могут быть двух направлений: увеличение жест­ кости сооружения или, наоборот, увеличение его гибкости. В первом случае стремятся повысить прочность и пространственную жест­ кость сооружения усилением его конструкций, в особенности конст­ рукций фундаментно-подвальной-части (введение дополнительных связей в каркасных конструкциях, устройство железобетонных и л и армокаменных поясов в фундаментах и стенах, армирование углов здания, устройство перекрестных и л и сплошных. фундаментов и т. п.). При этом сооружение по длине может разрезаться осадоч­ ными швами, обеспечивающими раздельную деформацию каждого блока. При проектировании осадочных швов следует предусматри­ вать возможность их дополнительного раскрытия или защемления в результате продольного крена блоков сооружения.

Во втором случае, напротив, стремятся повысить податливость сооружения за счет более рациональной его компоновки в плане и по высоте, применения гибких или разрезных конструкций, разрез­ ки здания осадочными швами и т. п. В производственных сооруже­ ниях при необходимости предусматривают специальные приспособ­ ления для выравнивания конструкций и рихтовки технологичес­ кого оборудования (лифтов, мостовых кранов и т. п.) при развитии неравномерных осадок.

При строительстве на пучинистых (промерзающих, набухаю­ щих) грунтах и подрабатываемых территориях возникает опасность передачи дополнительных усилий на боковую поверхность и л и по­ дошву фундамента при деформациях грунтов. Поэтому стремятся

264

использовать фундаменты с малой боковой поверхностью, а засып­ ку пазух и устройство подушек под фундаментами производят из материалов, обладающих малым трением и сцеплением. Иногда даже покрывают боковую поверхность фундаментов специальными антифрикционными покрытиями.

При строительстве сооружений в стесненных условиях городской или промышленной застройки применяются мероприятия по защи­ те существующих зданий от возводимых: ограждение пятна за­ стройки шпунтом или даже «стеной в грунте», задавливание свай вместо их забивки, применение буронабивных свай и т. п.

Для уменьшения влияния неравномерных осадок, развивающих­ ся в строительный период, в проекте следует предусматривать необходимую последовательность и темпы возведения отдельных частей сооружения. В необходимых случаях также регулируются сроки замоноличивания стыков сборных и сборно-монолитных кон­ струкций.

Перечисленные выше и другие конструктивные и производствен­ ные мероприятия будут рассмотрены в соответствующих главах учебника.

Мероприятия по улучшению свойств грунтов освованнб. При необ­ ходимости увеличения несущей способности и уменьшения дефор­ мируемости грунтов, находящихся в естественных условиях залега­ ния (естественных оснований), прибегают к искусственному улучше­ нию их свойств, т. е. к строительству на искусственных основаниях. При этом достигается необходимое соотношение между прочно­ стью и жесткостью сооружения и податливостью основания, обес­ печивающее развитие допустимых для данного сооружения дефор­ маций.

Методы улучшения свойств грунтов оснований будут рассмот­ рены в гл. 12. Расчет и проектирование фундаментов на искусствен­ ных основаниях производятся обычными способами с использова­ нием физико-механических характеристик грунтов основания после улучшения их свойств.

Мероприятия по сохранению свойств грунтов в процессе строитель­ ства и эксплуатации. Грунты как строительные материалы облада­ ют большой изменчивостью свойств при изменении их состояния и под влиянием различных воздействий. В то же время в расчетах при проектировании оснований и фундаментов используются харак­ теристики физико-механических свойств грунтов, соответствующие определенному их состоянию: условиям природного залегания — для естественных или с учетом улучшения свойств — для искус­ ственных оснований. Ухудшение свойств грунтов в процессе стро­ ительства или эксплуатации сооружения приведет к изменению этих характеристик против принятых в проекте. Это может вызвать дополнительные деформации основания и даже аварию сооруже­ ния, поэтому в процессе строительства крайне важно обеспечить

265

сохранение проектного состояния грунтов оснований или заранее при проектировании учесть неизбежные изменения их свойств. Для этого выполняются следующие мероприятия.

На пттпщадгят, сложенных грунтами, чувствительными к изме­ нению влажности, должны быть предусмотрены водозащитные мероприятия. К ним относятся: соответствующая компоновка ге­ неральных планов застраивамых участков; вертикальная плани­ ровка территории, обеспечивающая сток поверхностных вод; при необходимости — водопонижение, устройство дренажей, противофильтрационных завес и экранов для понижения уровня подземных вод, защиты территорий от подтопления и обеспечения нормаль­ ных условий для разработки котлована. В ряде случаев (просадочные, набухающие грунты) осуществляется прокладка водоводов в специальных коробах, каналах или размещение их на безопасном расстоянии от сооружений, организация контроля за возможной утечкой воды. Для предотвращения оттаивания вечномерзлых ос­ нований теплотрассы часто располагаются на поверхности терри­ тории.

Особое внимание следует уделять защите грунтов оснований от химически активных жидкостей, способных вызвать просадки, набу­ хание, активизацию карстово-суффозионных явлений, повышение агрессивности подземных вод, коррозию материалов фундаментов н подземных сооружений и т. п. В ряде случаев (основания предпри­ ятий химической, металлургической, энергетической промышлен­ ности, особенно при строительстве на засоленных, карстующихся и других грунтах) приходится при проектировании учитывать воз­ можные изменения состояния и свойств основания в процессе эксп­ луатации сооружения.

Большое значение имеет обеспечение предохранительных мероп­ риятий в процессе строительства. К ним прежде всего относится сохранение природной структуры и влажности грунтов при отрывке котлована (недопущение промораживания пучинистых грунтов ни­ же дна котлована; защиты глинистых грунтов, пылеватых и мелких песков, в ряде случаев скальных и полускальных грунтов, от чрез­ мерного увлажнения атмосферными и поверхностными водами, а в районах жаркого климата — глинистых грунтов от интенсив­ ного высыхания и т. п.).

При разработке проекта производства работ следует иметь в ви­ ду, что чрезмерные динамические воздействия строительных меха­ низмов, перемещающихся по дну котлована (землеройные, сваебой­ ные и другие машины), могут привести к существенному наруше­ нию структуры, особенно в случае слабых грунтов, залегающих ниже дна котлована. При строительстве в условиях стесненной застройки они могут повлиять также на нормальную эксплуатацию окружающих зданий.

266

9.5. Технико-экономическое обоснование принимаемых решений

Оценка намеченных для проектируемого сооружения вариантов решений основания и фундаментов производится путем сравнитель­ ного анализа их технико-экономических показателей.

Сравниваемые конкурентоспособные варианты должны отвечать условиям сопоставимости, т. е. быть рассчитаны на одни и те же нагрузки в одних и тех же инженерно-геологических условиях и раз­ работаны с одинаковой степенью детальности проектной проработ­ ки. При этом объемы и стоимости работ, одинаковые по сравнива­ емым вариантам, в анализе можно не учитывать. В то же время, если какой-либо из конкурирующих вариантов содержит допол­ нительные мероприятия, например, некоторые из рассмотренных

в§ 9.4, они должны быть учтены при определении технико-эконо­ мических показателей для этого варианта.

Технико-экономические показатели вариантов решений опреде­ ляются, как правило, для основания и фундаментов сооружения

вцелом. Для анализа этих показателей может быть выбрана сопо­ ставимая единица измерения, например 1 м2 общей площади соору­ жения, в простейших случаях — один столбчатый фундамент, фун­ дамент под 1 м стены и т. д.

При выборе конкурентоспособных вариантов фундаментов ча­ сто оказывается удобно проводить анализ объектов-аналогов про­ ектируемого сооружения, пользоваться нормативными материала­ ми для проектирования оснований и фундаментов типовых зданий

исооружений массового назначения, сметными нормами на части зданий и сооружений, прейскурантами показателей технического уровня различных фундаментов и другой нормативной литературой центральных и ведомственных изданий.

Использование объектов-аналогов может осуществляться в слу­

чае однотипных в объемно-планировочном и конструктивно-тех­ нологическом отношении сооружений при одинаковых инженерно­ геологических условиях. При массовой застройке территорий, осо­ бенно в случае залегания слабых грунтов на площадке строительст­ ва, целесообразно организовывать стационарные наблюдения за осадками оснований и поведением конструкций сооружений. Полу­ чаемые при этом данные Могут оказаться очень полезными для корректировки проектных решений следующих очередей строитель­ ства.

Для многих типов зданий и сооружений разработаны норматив­ ные материалы, позволяющие с помощью содержащихся в них данных определять расходы материалов на фундаменты, минуя стадию разработки чертежей, и укрупненные сметные нормы на

267

определенные типы фундаментов*. Эти материалы позволяют при известных конструктивных характеристиках здания для заданных природно-климатических условий строительства и расчетных со- противлений-лрунтов несущего слоя основания получить данные о стоимости, материалоемкости и трудоемкости устройства фун­ даментов мелкого заложения или свайных фундаментов. Пользова­ ние подобными материалами позволяет при выборе конкурентос­ пособных вариантов фундаментов исключить из рассмотрения заве­ домо нерациональные решения.

Наиболее полная схема технико-экономического сравнения вари­ антов различных типов фундаментов заключается в расчете сто­ имостных и натуральных показателей для каждого варианта и вы­ боре лучшего решения по минимуму приведенных затрат. Методика такого расчета и все необходимые для этого справочно-расчетные материалы приводятся в разработанном НИИОСП им. Н. М. Герсеванова документе**.

Основным стоимостным критерием при выборе проектного ре­ шения является показатель приведенных затрат, определяе­ мый для каждого варианта по формуле

где Сс— себестоимость (расчетная, т. е. без учета плановых накоп­ лений, или фактическая) устройства фундаментов, включающая при наличии расценок, привязанных к местным условиям строительст­ ва, прямые затраты строительно-монтажной организации (затраты на материалы и конструкции, их доставку, заготовительно-складс­ кие расходы и возведение фундаментов), накладные расходы в стро­ ительстве и дополнительные затраты на производство работ в зим­ нее время; 2?п= 0,12 — нормативный коэффициент сравнительной эффективности капитальных вложений; К6и Кс — капитальные вло­ жения в основные производственные фонды строительной индуст­ рии (Кб — в предприятия по производству товарного бетона, ар­ матуры, сборных бетонных и железобетонных конструкций фун­ даментов; Кс — в строительные и транспортные машины и меха-, ниэмы, а таже в базу по их обслуживанию и эксплуатации); Д — экономическая оценка фактора дефицитности ресурса (в настоящее время учитывается по расходу стали).

С введением рыночных отношений в Российской Федерации и отменой государственного регулирования капитальных вложений

’Укрупненные сметные нормы. Здания н сооружения промышленного назначе­ ния. Сб. № 1 — 1.Н, Свайные фундаменты многоэтажных промышленных зданий с железобетонным каркасом. М., 1978.

Укрупненные сметные нормы. Здания и сооружения промышленного назначения. Сб. № 1 — 22.2. Вып. 1. Фундаменты. М., 1982. '

•♦Руководство по выбору проектных решений фундаментов. М., 1984.

268

в основные производственные фонды второй н третий члены фор­ мулы (9.7) вошли в затраты по фактической стоимости стро­ ительства. Фактическая стоимость строительства определяется на основе действующих сметных норм и «Единых районных адитпттл

расценок» (ЕРЕР), а приведенные затраты устанавливаются по формуле

где К — коэффициент удорожания, вызванный либерализацией цен на строительные материалы, конструкции, энергозатраты, эксплу­ атацию машин и механизмов. Этот коэффициент определяется для каждой строительной организации и зависит не только от существу­ ющих цен на момент расчета, но и от накладных расходов, рен­ табельности и отчислений в виде налогов в бюджет.

К натуральным показателям относятся суммарные затраты труда и п оказатели расхода материалов. Суммарные затра­ ты труда на устройство фундаментов включают затраты труда в заводских условиях на изготовление сборных конструкций и изде­ лий, приготовление бетонной смеси, изготовление арматуры и опа­ лубки, их транспортировку, возведение фундаментов и определяют­

4 а, 4 Т и 4 , — соответственно затраты труда на изготовление, транспорт и возведение сравниваемых конструкций фундамента; 2,0; 2,4; 1,25 — коэффициенты, учитывающие трудозатраты вспомо­ гательных рабочих, а также на управление и обслуживание произ­ водства; т — коэффициент, учитывающий мощность предприятия.

Показатели расхода материалов определяются по объемам ра­ бот, подсчитанным по чертежам и сметным нормам.

ГЛАВА 10

ФУНДАМ ЕНТЫ М ЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ

10.1.Основные сведения

Кф ундам ентам мелкого заложения относятся фундамен­ ты, имеющие отношение высоты к ширине подошвы, не превыша­ ющее 4, и передающие нагрузку на грунты основания преимущест­ венно через подошву.

соприкасающаяся с основанием; верхняя плоскость фундамента, на которую опираются назем­ ные конструкции, называется об­ резом. За ширину фундамента принимается минимальный раз­ мер подошвы Ь, а за длину — наибольший ее размер /. Высота фундамента hf есть расстояние от подошвы до обреза, а рассто­ яние от поверхности планировки до подошвы d называется глуби­ ной заложения фундамента.

Фундаменты мелкого зало­ жения возводятся в открытых котлованах (отсюда еще одно их название — ф у н д а м е н т ы , возводимые в откры ты х ко­ тлованах) или в специальных выемках, устраиваемых в грун­ тах основания.

По условиям изготовления фундаменты мелкого заложения разделяются на монолитные, воз­ водимые непосредственно в кот­

лованах, и сборные, монтируемые из элементов заводского изготов­ ления. При устройстве монолитных фундаментов под подошвой осуществляется подготовка из тощего бетона или слоя щебня, втрамбованного в грунт и пролитого цементным раствором, приз­ ванная предотвратить утечку цементного молока* перемешивание бетонной смеси с грунтом и догружение арматуры в основание. При плотных слабофильтрующих грунтах такую подготовку можно не делать, а принять защитный слой бетона толщиной S...8 см.

В качестве материалов фундаментов применяются железобетон, бетон, бутобетон, каменные материалы (кирпич, бут, пиленые блоки из природных камней). В отдельных случаях при устройстве фун­ даментов временных зданий и сооружений допускается применение дерева или металла.

Материал фундамента выбирается в соответствии с материала­ ми основных конструкций сооружения и наряду с определенной прочностью должен обладать неразмокаемостью и морозостойко­ стью. Этим условиям лучше всего отвечают железобетон и бетон, которые- и являются основными конструкционными материалами фундаментов. Железобетон и бетон можно применять при устрой­ стве всех видов монолитных и сборных фундаментов в различных инженерно-геологических условиях. Каменная кладка из кирпича,

270