Основные положения проектирования оснований и фундаментов по предельным состояниям

Основные принципы проектирования оснований и фундаментов по предельным состояниям

Фундаменты, являются неотъемлемой частью любого здания и большинства сооружений, значительно отличаются по своей работе от остальных строительных конструкций. Задача фундаментовсостоит в том что бы обеспечить передачу нагрузки от строения на грунты основания. Под воздействием нагрузок от сооружения грунт, в основном, работает на сжатие и на сдвиг, что приводит к деформациям основания и осадкам зданий.

Таким образом, задача проектирования во многом состоит в «приспособлении» сооружения к геологическим условиям площадки строительства и в комплексном рассмотрении системы «основание — фундамент — сооружение». Особенностью проектирования системы «основание — фундамент» является недостаток исходной информации, характеризующей основание в целом и каждого слоя в отдельности.

В связи с этим проектирование фундаментов всегда сопряжено с риском, оценить который не всегда представляется возможным. Вместе с тем ошибки при проектировании могут привести к потере устойчивости или развитию недопустимых деформаций основания сооружения.

В основу проектирования оснований и фундаментов заложены следующие принципы:

1) проектирование оснований сооружений по предельным состояниям;

2) учет совместной работы системы «основание — фундамент — сооружение»;

3) комплексный учет факторов при выборе типа фундаментов, несущего и подстилающих слоев основания в результате совместного рассмотрения, в том числе:

• инженерно-геологических условий площадки строительства;

• особенностей сооружения и чувствительности его несущих конструкций к неравномерным осадкам;

• методов выполнения работ по подготовке оснований и устройству фундаментов.

Комплексный взаимный учет всех этих факторов делает задачу проектирования и устройства фундаментов сложной и ответственной. Ошибки, допущенные при проектировании и возведении фундаментов, могут привести к проведению дополнительных мероприятий, значительно превышающих стоимость фундаментов.

Основные требования к проектированию оснований и фундаментов При разработке проектов фундаментов необходимо обеспечить:

• прочность и эксплуатационную надежность зданий и сооружений (деформации конструкций не должны превышать предельно допустимых величин);

• максимальное использование прочностных и деформационных свойств грунтов основания, а также прочности материала фундамента;

• минимальную стоимость, материалоемкость и трудоемкость устройства фундаментов;

• максимальное сокращение сроков строительства.

До 1962 г. фундаменты проектировали по допускаемым нагрузкам, а затем перешли к проектированию по предельным состояниям.

Сейчас в расчете оснований рассматриваются их предельные состояния по несущей способности (первое предельное состояние) и по деформациям (второе предельное состояние). При этом оба вида указанных состояний между собой, как правило, не совпадают. Часто оказывается, что несущая способность грунтов по устойчивости еще далеко не исчерпана, а в осадках фундаментов уже достигнуто предельное состояние их развития. Поэтому расчет оснований по деформациям обычно считается основным, а расчету устойчивости грунтов чаще придают проверочный характер.

Виды предельных состояний

Напряженно-деформированные состояния, при которых конструкции сооружений и их оснований перестают удовлетворять установленным нормативными документами требованиям, в результате чего становятся непригодными к эксплуатации, называют предельными состояниями и подразделяют на две группы.

Вторая группа по непригодности к нормальной эксплуатации — недопустимые перемещения трещины, колебания, затрудняющие нормальную эксплуатацию всего здания и сооружения или отдельных участков.

Расчет по деформациям(2 группа) заключается в выполнении

условия

s
Общие сведения. Основания и фундаменты надлежит проектировать так, чтобы была надежно обеспечена возможность нормальной эксплуатации сооружений. Для этого они должны быть прочными и устойчивыми, т. е. обладать достаточной несущей способностью. Если это условие не выполнено, то несущая способность основания и фундамента может оказаться исчерпанной, в результате чего расположенное на них сооружение будет разрушено или деформировано в такой степени, что нормальная эксплуатация сооружения будет невозможна или значительно затруднена. Различают пять форм исчерпания несущей способности оснований и фундаментов:
1) исчерпание прочности фундамента (прочности материала фундамента), приводящее к его разрушению;
2) исчерпание устойчивости фундамента, приводящее к его опрокидыванию;
3) исчерпание устойчивости фундамента, вызывающее его сдвиг;
4) исчерпание прочности основания, приводящее к большим просадкам;
5) исчерпание устойчивости основания, сопровождающееся сдвигом массы грунта совместно с фундаментом по некоторой поверхности скольжения —  глубокий сдвиг.

Наиболее характерные схемы потери устойчивости фундаментов: опрокидывание с поворотом; плоский сдвиг; глубокий сдвиг.

Расчеты, выполняемые с целью не допустить исчерпания несущей способности оснований и фундаментов, называют расчетами их на прочность и устойчивость.

Основания и фундаменты могут обладать достаточной несущей способностью, но под воздействием нагрузок получать значительные перемещения, недопустимые по условиям нормальной эксплуатации сооружений. Расчеты оснований и фундаментов, имеющие целью не допустить таких перемещений, называются расчетами по деформациям.

Железобетонные конструкции фундаментов рассчитывают также на трещиностойкость. Такие расчеты должны исключить возможность чрезмерного раскрытия трещин, при котором возникает опасность коррозии (ржавления) арматуры. На трещиностойкость фундаменты рассчитывают обычными методами расчета железобетонных конструкций, которые в настоящем курсе не рассматриваются.

Расчеты оснований и фундаментов на прочность, устойчивость по деформациям и на трещиностойкость, как и других строительных конструкций, выполняют по методу предельных состояний. Под предельным состоянием подразумевается такое напряженное состояние конструкций или оснований, когда при самом незначительном увеличении нагрузок они перестают удовлетворять предъявляемым к ним требованиям: наступает их разрушение, возникают недопустимые деформации, происходит потеря устойчивости и т. п.

Основания и фундаменты мостов и труб под насыпями рассчитывают по двум группам предельных состояний:
по первой группе — по несущей способности оснований, устойчивости фундаментов против опрокидывания и сдвига, устойчивости фундаментов при действии сил морозного пучения грунтов, прочности и устойчивости конструкций фундаментов;
по второй группе — по деформациям оснований и фундаментов (осадкам, кренам, горизонтальным перемещениям), трещиностойкости железобетонных конструкций фундаментов.

Расчет по первой группе предельных состояний выполняют с целью не допустить исчерпания несущей способности и устойчивости оснований и фундаментов. Расчет производят исходя из условия
F≤Fu, (6.1)
где F — силовое воздействие (нагрузка) на основание или на фундамент; Fu — несущая способность (сила предельного сопротивления) основания или фундамента.

Цель расчета по второй группе предельных состояний — исключить возможность возникновения недопустимых по условиям нормальной эксплуатации сооружения деформаций (осадок, кренов, сдвигов) оснований и фундаментов. Расчет производят, исходя из соблюдения условия s< su, (6.2)
где s — совместная деформация основания и фундамента, определяемая расчетом; su —соответствующее предельно допустимое значение деформации.

При расчетах оснований и фундаментов необходимо иметь в виду, что по характеру действия на фундамент нагрузки подразделяют на постоянные и временные, которые могут действовать только в вертикальном направлении или же в горизонтальном и вертикальном направлениях одновременно. Последний случай является наиболее характерным для фундаментов мостов. К постоянным нагрузкам относят собственный вес конструкции, грунта и воды, а также горизонтальное давление грунта и воды. Остальные нагрузки относят к временным.

При проектировании фундаментов следует учитывать, что длительно действующие постоянные нагрузки оказывают решающее влияние на рост остаточной равномерной или неравномерной осадки оснований. Временные нагрузки, действующие на сооружение лишь в течение короткого промежутка времени, почти не оказывают влияния на увеличение остаточных деформаций. Это объясняется тем, что уплотнение фундаментом большой массы грунта представляет собой не кратковременное явление, а длительный, сложный, зависящий от многих факторов процесс. Кроме фактора продолжительности действия нагрузки на степень уплотнения грунтов оказывает большое влияние удельное давление, с увеличением которого возрастает осадка основания.

Основными характеристиками нагрузок и воздействий являются Их нормативные значения, принимаемые для постоянных нагрузок по проектным значениям геометрических параметров конструкций и по средним значениям плотности материалов; для временных (подвижных и монтажных) нагрузок по ожидаемым наибольшим значениям для предусмотренных условий эксплуатации сооружений или производства работ по их возведению.

Поскольку теоретические методы расчета совместной работы фундаментов и оснований пока еще недостаточно разработаны, при проектировании по предельным состояниям принимают систему расчетных коэффициентов, гарантирующих необходимую надежность проектных решений. Эти коэффициенты, именуемые коэффициентами надежности, позволяют раздельно учесть возможные отклонения в значениях действующих нагрузок, особенностях работы сооружений, в физико-механических свойствах материалов и грунтов.

Коэффициент надежности по нагрузке γf учитывает возможные отклонения в неблагоприятную сторону (большую или меньшую) значений нагрузок в процессе эксплуатации от их нормативных значений вследствие изменчивости нагрузок или отступлений от условий нормальной эксплуатации. Расчетные нагрузки и воздействия получают умножением их нормативных значений на коэффициент надежности по нагрузке.

Уменьшение вероятности одновременного превышения несколькими нагрузками их расчетных значений по сравнению с вероятностью превышения одной нагрузкой ее расчетного значения учитывают коэффициентом сочетаний.

Основными параметрами сопротивления материалов силовым воздействиям являются нормативные сопротивления, устанавливаемые нормами проектирования строительных конструкций с учетом случайной изменчивости механических свойств материалов.

Основными параметрами механических свойств  грунтов, определяющими несущую способность оснований фундаментов и их деформации, являются нормативные значения прочностных и деформационных характеристик грунтов (угла внутреннего трения, удельного сцепления, модуля деформации, сопротивлений одноосному сжатию и сдвигу скальных и мерзлых грунтов и т. д.).

  • читать дальше

Добавлено: 04 Фев 2016, eilukha

В 38 Проектирование оснований и фундаментов: (Основы теории и примеры расчёта): Учеб. пособ. для вузов. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Стройиздат, 1990. — 304 с.: ил.

Приведены основные положения проектирования оснований и фундаментов по предельным состояниям. Даны примеры их расчёта.

по специальности «Промышленное и гражданское строительство».

Рассмотрено сооружение фундаментов в особых грунтовых условиях. Освещены вопросы реконструкции фундаментов и усиления оснований. В третьем издании отражены последние достижения в области фундаментостроения и добавлен материал о структурно-неустойчивых грунтах. Первое издание вышло в 1970 г., второе — в 1978 г.

Для студентов строительных вузов и факультетов, обучающихся по специальности «Промышленное и гражданское строительство».

Качественная обработка, ссылочное оглавление, текстовый слой.

Исходные сканы и файлы обработки тут: Иной вариант обработки тут: Текстовый слой таков, что даже если в оригинале слово разделено переносом, то в самом слое оно целое, соответветственно найдётся при поиске.

Двойных пробелов нет, поэтому можно искать по сочетанию слов (или их частей разделённых пробелом).

Оглавление

Предисловие 4

Введение 5

1. Дисциплина «Основания и фундаменты» 5

2. Основные понятия и определения 6

3. Проектирование оснований, фундаментов и наземных конструкций 8

4. Связь курса «Основания и фундаменты» с другими дисциплинами 11

Глава 1. Общие сведения об основаниях я фундаментах 13

§ 1. Строительные свойства грунтов 13

§ 2. Условия рабо1и грунтов в основании сооружений 16

§ 3. Влияние условий нагружения на осадку фундамента 16

§ 4. Оценка прочности грунтов оснований 19

§ 5. Контактные давления 25

§ 6. Напряжения в грунтах от внешней нагрузки 27

§ 7. Природное давление грунтов 34

Глава 2. Предельные состояния оснований и фундаментов 35

§ 8. Общие положения 35

§ 9. Предельное состояние оснований по деформациям 37

§ 10. Предельное состояние оснований по несущей способности (устойчивости) 39

§ 11. Предельные состояния фундаментов 41

§ 12. Последовательность проектирования оснований и фундаментов 43

Глава 3. Инженерно-геологические условия строительной площадки и свойства грунтов основания 45

§ 13. Необходимые материалы инженерных изысканий 45

§ 14. Показатели физического состояний и классификация грунтов 47

§ 15. Механические характеристики грунтов 54

§ 16. Нормативные и расчётные характеристика грунтов 58

§ 17. Особенности залегания горных пород строительных площадок 63

§ 18. Оценка грунтовой толщи будущего основания 73

Глава 4. Общая оценка проектируемых зданий и сооружений 85

§ 19. Виды деформаций зданий и сооружений 85

§ 20. Жёсткость (гибкость) зданий и сооружений 88

§ 21. Коэффициенты надёжности 89

§ 22. Нагрузки и воздействия на основания 91

Глава 5. Определение основных размеров фундаментов, возводимых в котлованах 99

§ 23. Общие сведения 99

§ 24. Глубина заложения фундаментов 101

§ 25. Нормативные и расчётные сопротивления грунтов основания при определении размеров подошвы фундаментов 109

§ 26. Форма и размеры подошвы фундаментов 114

§ 27. Проверка прочности подстилающего слоя 123

Глава 6. Конструирование фундаментов, возводимых в котлованах 131

§ 28. Каменные и бетонные фундаменты 131

§ 29. Железобетонные монолитные фундаменты 133

§ 30. Железобетонные сборные фундаменты 139

§31. Защита помещений от подземных вод и сырости 154

Глава 7. Проектирование котлованов 162

§ 32. Общие сведения 162

§ 33. Определение размеров котлованов и обеспечение устойчивости их стенок 163

§ 34. Защита котлованов от подземных вод 166

Глава 8. Свайные фундаменты 172

§ 35. Общие сведения 172

§ 36. Забивные сваи и сваи-оболочки 175

§ 37. Сваи и глубокие опоры, изготовляемые на месте строительства 181

Глава 9. Условия работы и несущая способность одиночной сваи, группы свай и свай в фундаменте 185

§ 38. Условия передачи нагрузок на грунты основания различными сваями 185

§ 39. Условия работы одиночной сваи и группы висячих свай 188

§ 40. Расчётная нагрузка на висячие сваи и сваи-стойки по материалу и грунту 191

§ 41. Несущая способность свай по данным испытания статической нагрузкой 202

§ 42. Несущая способность свай по данным испытания динамической нагрузкой 206

§ 43. Расчётный отказ и выбор оборудования для погружения свай 209

Глава 10. Проектирование свайных фундаментов 212

§ 44. Расчётная схема свайных фундаментов 212

§ 45. Определение размеров ростверка 214

§ 46. Последовательность проектирования свайных фундаментов 218

§ 47. Проектирование свайных фундаментов при вертикальных и горизонтальных нагрузках 222

§ 48. Условия применения свай и свайных фундаментов 224

Глава 11. Проектирование оснований по деформациям 226

§ 49. Общие положения 226

§ 50. Определение конечных осадок оснований 229

§ 51. Оценка неравномерных осадок оснований и сооружений 244

§ 52. Затухание осадки во времени 253

§ 53. Дополнительные сведения о проектировании оснований по предельным деформациям 254

§ 54. Мероприятия, направленные на уменьшение деформаций оснований и фундаментов 257

Глава 12. Расчёт оснований совместно с фундаментами по несущей способности (устойчивости) 259

§ 56. Основные положения 259

§ 56. Устойчивость грунтов основания при глубинном сдвиге 261

§ 57. Устойчивость фундаментов и сооружений на сдвиг по подошве и на опрокидывание 268

§ 58. Приближенные методы расчёта устойчивости оснований 272

Глава 13. Особенности проектирования фундаментов на структурно неустойчивых грунтах 276

§ 59. Общие сведения 276

§ 60. Фундаменты на грунтах с водно-коллоидными связями 277

§ 61. Фундаменты на грунтах с кристаллизационными связями 280

Приложение 1. Таблицы для определения напряжений в толще грунтов основания 293

Приложение 2. Определение расчётных сопротивлений грунтов оснований по их физическим характеристикам 299

Список литературы 302

Оглавление 303

Основные положения по проектированию оснований фундаментов.

В соответствии со СНиП 2.02.01—83 проектирование оснований и фундаментов состоит из обоснованного соответствующим расчетом выбора типа основания (естественное или искусственное), фундамента (конструкции, материала и размеров, мелкого или глубокого заложения, ленточного, столбчатого, плитного и др.), мероприятий по уменьшению влияния деформаций здания или сооружения на эксплуатационную пригодность.

Предельные состояния оснований фундаментов, принципы их проектирования.

Основания рассчитываются по двум группам предельных состояний: первая — по несущей способности, вторая — по деформациям.

К первой группе предельных состояний оснований относятся деформации неустановившейся ползучести, чрезмерные пластические деформации, резонансные колебания, потеря устойчивости формы и положения, вязкое или хрупкое разрушение.

Ко второй группе предельных состояний относятся такие состояния оснований, при которых затрудняется нормальная эксплуатация здания или сооружения или снижается его долговечность в результате недопустимых осадок, прогибов углов поворота, а также колебаний, трещин и т. д.

Следует иметь в виду, что потеря несущей способности основания приводит чаще всего конструкции здания или сооружения в предельное состояние первой группы. В этом случае предельные состояния основания и конструкций здания или сооружения совпадают. Что касается деформаций основания, то они могут привести конструкции здания или сооружения в предельные состояния как второй, так и первой групп. В связи с этим предельные деформации основания могут ограничиваться прочностью, устойчивостью и трещиностойкостью, а также требованиями архитектурного, эксплуатационно-бытового и технологического характера.

Страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Строительный термин

Пост (заводской, карьерный или распределительный) — ж.д. раздельный пункт, имеющий путевое развитие для производства маневровой работы по обслуживанию грузовых фронтов или регулирования движения поездов (подач). (СНиП 2.05.07-91)