Выбор варианта фундамента по инженерно-геологическим условиям строительной площадки. Методические указания

УДК 624.1(076.5) ББК 38.58я7

М 64

Рецензент - кандидат технических наук, доцент И.С. Иванов

Миронова И.П.

М64 Выбор варианта фундамента по инженерно-геологическим условиям строительной площадки: методические указания / И.П. Миронова, Л. А. Муртазина; Оренбургский гос. ун-т. - Оренбург: ОГУ, 2014 – 29 с.

Методические указания содержат рекомендации по выбору целесообразных вариантов оснований и фундаментов при различных схемах напластования грунтов, а также краткие характеристики различных типов фундаментов.

Методические указания предназначены для курсового и дипломного проектирования для студентов всех форм обучения направления 270800.62 Строительство.

УДК 624.1(076.5) ББК 38.58я7

Миронова И.П., Муртазина Л. А., 2014

ОГУ, 2014

2

3Классификация фундаментов…………………………………………………..6

4Виды фундаментов мелкого заложения………………………………………8

5Виды фундаментов глубокого заложения……………………………………11

5.1 Классификация свай………………………………………………………17

6Выбор типа фундамента……………………………………………………….24

3

Введение

При проектировании современных зданий и сооружений различного на-

значения (гражданских, промышленных, сельскохозяйственных) одним из важ-

ных моментов является выбор рационального инженерно обоснованного вари-

анта основания и фундаментов.

Основными исходными данными для проектирования фундаментов зда-

ний и сооружений являются: результаты геодезической съемки площадки пред-

полагаемого строительства; материалы инженерно-геологических изысканий;

проект надземной части сооружения; сведения о нагрузках, действующих на сооружение; сведения о районе строительства, его географическом положении,

климате, наличии сейсмичности, вечной мерзлоты и т.д.

Для строительных площадок с конкретными инженерно-геологическими условиями возможно использование оснований и фундаментов различных ти-

пов. При разработке подземной части здания или сооружения необходимо най-

ти наиболее экономичное и прогрессивное решение, при котором будет обес-

печиваться долговечность как самого фундамента, так и здания в целом.

В методических указаниях приводятся схемы напластования грунтов, а

также варианты оснований и фундаментов, используемые в настоящее время в строительстве. Приведены краткие характеристики фундаментов.

Настоящие методические указания составлены в помощь студентам направления «Строительство», изучающим курс «Основания и фундаменты», с

целью научить выбирать наиболее эффективные варианты устройства основа-

ний и фундаментов, а также приобретения навыков в использовании необходи-

мой нормативно-технической литературы по их расчетам.

4

1 Общие положения

При выполнении курсового проекта или выпускной квалификационной

работы выбор оптимального варианта оснований и фундаментов производится

по следующим этапам:

-проводится оценка инженерно-геологических условий строительной площадки;

-выбирается несколько типов оснований и фундаментов с учетом осо-

бенностей здания и сооружения, а также инженерно-геологических условий

строительной площадки;

-выполняется предварительный расчет выбранных вариантов;

-выбирается оптимальный вариант путем сопоставления технико-

экономических показателей всех выбранных вариантов;

- выполняется детальный расчет и конструирование оптимального вари-

анта.

2 Оценка грунтовых условий

При выборе типа фундаментов зданий и сооружений необходимо, прежде всего, оценить грунтовые условия на основе материалов инженерно-

геологических изысканий, в которых должны быть указаны: особенности гео-

логического строения места постройки сооружения; сведения об инженерно-

геологических процессах в районе строительства; значения физических и меха-

нических характеристик грунтов, полученные в результате исследований; гид-

рогеологические условия.

Прежде всего, выясняют, имеются ли на площадке строительства такие инженерно-геологические процессы, как оползни, механическая и химическая суффозия и другие, а также условия, которые могут подобные процессы вы-

звать в связи со строительством здания или сооружения.

5

Оценку строительных свойств грунтов проводят послойно, сверху вниз,

устанавливая для кровли каждого слоя расчетные сопротивления грунта R0. Для слоя, залегающего непосредственно у поверхности, расчетные сопротивления первоначально определяют на минимальной глубине заложения подошвы фун-

дамента. Для однородных грунтов значительной мощности значения расчетных сопротивлений устанавливают на разных глубинах.

Практика проектирования и строительства зданий и сооружений показы-

вает, что даже в пределах одной строительной площадки напластования грун-

тов имеют свои особенности, как по глубине, так и по проектированию. При этом, характер напластования слоев грунтов по глубине является наиболее важным, так как именно он определяет выбор типа основания и фундамента для зданий и сооружений.

Кроме определения расчетного сопротивления грунтов оценивают их сжимаемость, которая приобретает главенствующее значение с увеличением глубины заложения фундаментов. Предварительная оценка делается путем анализа значений модуля деформации грунтов.

Геологические условия весьма разнообразны. Однако в большинстве случаев слои грунта классифицируют по Б.Д. Васильеву на два типа: «хоро-

шие» и «слабые». При этом к «слабым» относят грунты, которые не могут быть использованы в качестве несущего слоя под фундаменты в открытых кот-

лованах, т.е. они не могут обеспечить надежное существование проектируемо-

го здания. К «хорошим» относят грунты, которые обеспечивают все требова-

ния, необходимые для проектируемого сооружения. Используя деление слоев грунта на «хороший» и «слабый», можно всевозможные напластования грун-

тов свести к четырем характерным схемам (рисунок 1):

Схема I - от поверхности на значительную глубину залегает один или не-

сколько слоев, каждый из которых характеризуется как «хороший» грунт.

Схема II - от поверхности на значительную глубину залегает один или не-

сколько слоев, каждый из которых характеризуется как «слабый» грунт.

6

Схема III - от поверхности слоем мощностью H залегает «слабый» слой,

который подстилается слоем «хорошего» большой мощности.

Схема IVот поверхности залегает слой «хорошего» грунта мощностью

H1, расположенного над слоем «слабого» слоя мощности H2, который подсти-

лается слоем «хорошего» большой мощности.

1- «хороший», 2- «слабый»

Рисунок 1 – Характерные схемы напластования грунтов

Следует отметить, что деление слоев грунта на «хорошие» и «слабые» относительно и в значительной мере зависит от особенностей здания или со-

оружения, величины и характера усилий, действующих на фундаменты. Так,

один и тот же грунт может быть «хорошим» для зданий, передающих неболь-

шие по величине нагрузки или приспособленных к возможным неравномерным осадкам, и «слабым» для зданий, передающих значительные нагрузки или чув-

ствительных к возможным неравномерным осадкам.

3 Классификация фундаментов

Фундаменты и их основания – ответственные элементы сооружения от качества и надежности которых в большей степени зависят долговечность и безопасность эксплуатации надземных конструкций. В современном строи-

тельстве фундаменты условно разделяют на два типа – мелкого и глубокого за-

ложения. Деление фундаментов на фундаменты мелкого и глубокого заложения

7

связано с различными способами производства работ по их возведению и осо-

бенностям расчета этих фундаментов.

Фундаментом мелкого заложения называют фундамент, подошва ко-

торого заложена на глубине до 5-6 м при отношении этой глубины к ши-

рине подошвы не более 1,5-2 раза.

Фундаменты мелкого заложения возводят в котлованах, предварительно отрытых на полную глубину с поверхности грунта. Такой метод производства работ при небольших глубинах заложения фундаментов является чаще всего выгодным.

При расчете осадок и определении напряжений в основании фундамен-

тов мелкого заложения, как правило, не учитывают сопротивление грунта по боковым поверхностям фундаментов.

Фундаментом глубокого заложения называют фундамент, подошва которого расположена на глубине более 5-6 м и отношение этой глубины к ширине подошвы более 1,5-2. раза.

Фундаменты глубокого заложения проектируют для передачи нагрузки на прочные грунты, залегающие на большой глубине. Эти фундаменты погружа-

ются в грунт с поверхности земли или со дна неглубокого котлована на глуби-

ну, значительно большую, чем это необходимо из условия недопущения про-

мерзания, конструктивных и эксплуатационных требований. Фундаменты глу-

бокого заложения воспринимают большие нагрузки, так как при значительной глубине их погружения исключено выпирание грунта из-под подошвы, а

вследствие защемления в грунте, возникающего в период погружения, часть на-

грузки передается за счет трения грунта по боковой поверхности конструкции.

4 Виды фундаментов мелкого заложения

Фундаменты мелкого заложения (рисунок 2) применяются в настоящее время в различных инженерно-геологических условиях, как в сборном, так и монолитном варианте (рисунок 3). Область применения приведена в таблице 1.

8

В зависимости от материала основных конструкций зданий и сооружений

выбирают и материал фундаментов: бетон, железобетон, каменные материалы

(кирпич, бут, блоки из природных камней), цементогрунт.

Фундаменты на естественном основании

Рисунок 2- Классификация фундаментов мелкого заложения

Таблица 1 – Область применения фундаментов мелкого заложения

Среди фундаментов мелкого заложения следует отметить новые эффек-

тивные виды:

- фундаменты в вытрамбованных котлованах (с уплотненной зоной, уши-

ренным основанием, с консолями и т.п.);

-буробетонные, устраиваемые в разбуриваемых полостях, заполняемых литым бетоном с армированием (только стаканной части);

-щелевые пространственные фундаменты, устраиваемые путем прорезки узких взаимно перпендикулярных щелей ( при необходимости армируемых) с

последующим заполнением их бетоном (полученные таким образом пластины

9

а - отдельный под колонну, б- отдельный под стену, в - ленточный прерывистый, г-ж- поперечные сечения ленточных фундаментов; г - бутовый; д -бетонный монолитный; е - из сборных сплошных и пустотных блоков; ж – с панельной сборной стеной; з, и – поперечные системы столбчатых фундаментов; (з - из сборных столбов и рандбалок; и – тоже, с рандбалкой Z-образного сечения); к -перекрестные ленточные фундаменты; л…н - сплошные фундаменты; л…м – плитные; н – коробчатые; о - массивный фундамент под доменную печь; 1-отмостка; 2-гидроизоляция; 3 - сборные бетонные стеновые блоки; 4- армированный пояс жесткости; 5 - подушка ленточного фундамента; 6 - стеновая ребристая панель; 7 - подушка под колонну; 8 - колонна; 9 - рандбалка сборная; 10- колонна; 11- железобетонная лента; 12 - железобетонная плита; 13 - бетонная подготовка; 14 - огнеупорный бетон; 15 - шамотный кирпич; 16 - железобетон; 17 – подготовка.

Рисунок 3 – Фундаменты мелкого заложения

10