Далматов основания и фундаменты ч 1 основы геотехники 2002

Библиотека: книги по архитектуре и строительству | Totalarch

Вы здесь

Проектирование фундаментов зданий и промышленных сооружений. Далматов Б.И. и др. 1986, 1969

Проектирование фундаментов зданий и промышленных сооружений

Далматов Б.И., Морарескул Н.Н., Науменко В.Г., Иовчук А.Т.

Высшая школа. Москва. 1986 / 1969

239 / 296 страниц

Содержание книги охватывает все основные вопросы, предусмотренные программой курса «Механика грунтов, основания и фундаменты». Подробно рассматриваются основные положения проектирования оснований и фундаментов. Приводятся полезные рекомендации и советы по выбору наилучших вариантов решений по устройству оснований и фундаментов с учетом различных факторов.

Глава 1. Основные положения проектирования оснований и фундаментов
§ 1. Общие принципы проектирования
§ 2. Порядок проектирования фундаментов
§ 3. Нагрузки, учитываемые при расчете фундаментов и оснований
§ 4. Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства
§ 5. Вариантность решений

Глава 2. Конструкции фундаментов
§ 6. Типы фундаментов
§ 7. Материалы для фундаментов
§ 8. Конструкции отдельных фундаментов
§ 9. Конструкции ленточных фундаментов
§ 10. Сплошные и массивные фундаменты
§ 11. Указания по выбору типа и конструкции фундамента
§ 12. Защита фундаментов и подземных частей зданий от грунтовых вод

Глава 3. Выбор глубины заложения фундамента
§ 13. Основные положения
§ 14. Влияние геологических и гидрогеологических факторов
§ 15. Влияние климатических особенностей
§ 16. Влияние величины и характера нагрузок
§ 17. Влияние особенностей сооружений
§ 18. Влияние способов производства работ по устройству фундаментов

Глава 4. Определение нормативного давления на грунт основания
§ 19. Общие положения
§ 20. Определение нормативного давления по прочностным характеристикам грунта основания
§ 21. Определение ориентировочного значения нормативного давления на грунт по таблице СНиПа

Глава 5. Определение размеров подошвы фундамента
§ 22. Общие положения
§ 23. Определение размеров подошвы фундамента по известному значению нормативного давления
§ 24. Определение ширины ленточного фундамента одновременно с нормативным давлением на грунт основания
§ 25. Определение размеров подошвы прямоугольного фундамента одновременно с нормативным давлением на грунт основания
§ 26. Определение размеров подошвы фундамента при наличии подстилающего слоя слабого грунта
§ 27. Расчет размеров подошвы внецентренно нагруженного фундамента
§ 28. Расчет размеров подошвы фундамента при наличии подвала

Глава 6. Расчет оснований по деформациям
§ 29. Основные положения
§ 30. Определение напряжений в массиве грунта
§ 31. Определение напряжения Р при местной равномерно распределенной нагрузке
§ 32. Определение напряжений методом угловых точек
§ 33. Напряжения от собственного веса грунта
§ 34. Расчет осадки по методу суммирования
§ 35. Расчет осадки по СНиП II-Б.1-62 с учетом загружения соседних фундаментов
§ 36. Расчет осадок фундаментов по методу эквивалентного слоя
§ 37. Расчет осадок фундаментов по методу ограниченной сжимаемой толщи при однородном грунте
§ 38. Расчет осадок фундаментов по методу ограниченной сжимаемой толщи при слоистом напластовании
§ 39. Расчет осадок фундаментов по методу ограниченной сжимаемой толщи с учетом загружения соседних фундаментов
§ 40. Расчет крена фундамента или сооружения
§ 41. Определение размеров подошвы фундамента исходя из величины предельных деформаций
§ 42. Расчет осадки фундамента во времени

Глава 7. Расчет оснований по несущей способности
§ 43. Общие положения
§ 44. Расчет основания по несущей способности при вертикальной нагрузке (на выпор)
§ 45. Расчет устойчивости фундамента при горизонтальной нагрузке
§ 46. Расчет оснований по несущей способности при горизонтальной нагрузке на фундамент
§ 47. Расчет основания, ограниченного нисходящим откосом

Глава 8. Расчет железобетонных фундаментов на прочность
§ 48. Общие положения
§ 49, Определение высоты отдельного железобетонного фундамента
§ 50. Расчет сечения арматуры фундамента
§ 51. Выбор метода расчета гибких фундаментов

Глава 9. Проектирование свайных фундаментов
§ 52. Общие положения
§ 53. Выбор типа и конструкции свай
§ 54. Определение несущей способности свай при вертикальной нагрузке
§ 55. Частные случаи определения несущей способности свай
§ 56. Расчет центрально-нагруженных свайных фундаментов
§ 57. Конструкции и расчет свайных ростверков
§ 58. Расчет внецентренно нагруженных свайных фундаментов
§ 59. Пример расчета свайного фундамента (комплексный)
§ 60. Расчет горизонтально нагруженных свайных фундаментов

Глава 10. Основные положения проектирования искусственных оснований
§ 61. Проектирование песчаных подушек
§ 62. Поверхностное уплотнение грунтов
§ 63. Глубинное уплотнение грунтов
§ 64. Закрепление грунтов

Глава 11. Основные положения проектирования фундаментов в особых грунтовых условиях (справочные материалы)
§ 65. Проектирование фундаментов на сильно и неравномерно сжимаемых грунтах
§ 66. Проектирование фундаментов на просадочных грунтах
§ 67. Проектирование фундаментов на вечномёрзлых грунтах

предварительно напряженный фундамент мелкого заложения

Изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям фундаментов, устраиваемых на слабых водонасыщенных грунтах и в условиях существующей плотной застройки, а также к транспортному строительству как основание для транспортных магистралей, устойчивых к динамическим нагрузкам. Предварительно напряженный фундамент мелкого заложения, образованный фундаментной плитой, грунтовым основанием и опорной плитой, расположенной под фундаментной плитой и под грунтовым основанием на оптимальной глубине. На фундаментной плите расположены домкраты, которые соединены с тягами и с грунтовыми анкерами, заделанными в опорной плите и напряженными с суммарным усилием, которое равно или несколько больше веса возводимого сооружения. Анкерные тяги выполнены трубчатого сечения для подачи цементного раствора при устройстве опорной плиты. Технический результат состоит в обеспечении минимизирования деформации грунтового основания и исключения деформации оснований и фундаментов близрасположенных зданий и сооружений, снижении материалоемкости и трудоемкости при строительстве фундаментов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Рисунки к патенту РФ 2464381

Изобретение относится к области строительства, к конструкциям фундаментов, устраиваемых под здания и сооружения в сложных инженерно-геологических условиях, а именно при напластованиях слабых водонасыщенных грунтов большой мощности в условиях существующей плотной застройки, но может применяться при строительстве зданий и сооружений на оползневых склонах, а также в транспортном строительстве как фундамент для транспортных магистралей и искусственных сооружений при повышенных динамических нагрузках.

Известны конструктивные решения по армированию грунтов (Б.И.Далматов, В.Н.Бронин, В.Д.Карлов, Р.А.Мангушев, И.И.Сахаров и др. Основания и фундаменты. Часть 2. Основы геотехники. М., Изд-во АСВ, СПбГАСУ, 2002, стр.162, рис.6.2.).

Армирование производится укладкой или забивкой армирующих элементов в грунтовое основание. Армирующие элементы изготавливаются из различных материалов (геотекстиль, металл и т.п.). При надлежащей прочности на растяжение и хорошем сцеплении с грунтом армирующих элементов увеличивают несущую способность основания.

Вместе с тем армирующие элементы выполняют только роль косвенной арматуры и используются в исключительных случаях, поскольку их устройство требует больших трудозатрат и значительной материалоемкости.

Известна конструкция фундаментов на грунтах, уплотняемых статической нагрузкой (Б.И.Далматов, В.Н.Бронин, В.Д.Карлов, Р.А.Мангушев, И.И.Сахаров и др. Основания и фундаменты. Часть 2. Основы геотехники. М., Изд-во АСВ, СПбГАСУ, 2002, стр.172, рис.6.6.).

Статическая нагрузка создается за счет устройства временной насыпи на месте проектируемого сооружения, при этом суммарный вес насыпи несколько больше веса сооружения, за счет чего поровая вода выдавливается через специальные дрены. В грунтах наряду с фильтрационными осадками развиваются деформации ползучести скелета грунта при уплотнении. Аналитические и графические методы установления интервалов давлений на грунт до миниманизации последующих деформаций изложены в работе И.И.Сахарова «Некоторые особенности регулирования осадок линейных сооружений, возводимых на слабых грунтах, обладающих ползучестью» (Механика грунтовых оснований и фундаменты. Сб. науч. тр. Л., ЛИСИ, 1976, № 12, с.52-59).

Недостатком глубинного уплотнения грунтов статическими нагрузками с вертикальным дренированием является потребность в больших объемах грунта для создания насыпей и песка для песчаных дрен.

Помимо этого после снятия временной вертикальной нагрузки до начала строительства наземного сооружения возможны неравномерные деформации основания и фундамента из-за обратной ползучести грунтового основания.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату являются свайные фундаменты, которые состоят из свай – стержней и ростверка – железобетонной плиты, распределяющие усилия от наземных конструкций на отдельные сваи (Б.И.Далматов, В.Н.Бронин, В.Д.Карлов, Р.А.Мангушев, И.И.Сахаров и др. Основания и фундаменты. Часть 2. М.-СПб., стр.104).

Свайные фундаменты предназначены для передачи нагрузки на нижерасположенные грунты. Несмотря то что свайные фундаменты успешно применяются в строительстве с древнейших времен, эти конструкции не свободны от существенных недостатков.

К недостаткам указанного класса конструкций, прежде всего, следует отнести большую материалоемкость и трудоемкость, тем более что строительство в настоящее время зачастую осуществляется на территориях с мощными напластованиями слабых грунтовых оснований и глубоким залеганием прочных грунтов.

Основной целью изобретения является разработка конструкции фундамента, которая позволила бы минимизировать деформации грунтового основания в процессе строительства и эксплуатации наземного сооружения и полностью исключить деформации оснований и фундаментов близрасположенных зданий и сооружений; разрабатываемая конструкция фундамента также позволит сократить трудоемкость и материалоемкость за счет высокой технологичности конструкции.

Сущность изобретения заключается в том, что фундамент образован фундаментной плитой с установленными на ней домкратами, к которым присоединены верхние концы грунтовых анкеров, а нижние концы тяг грунтовых анкеров заанкерены в опорной плите, предварительно изготовленной на оптимальной глубине в грунтовом основании под фундаментной плитой; при этом грунтовое основание предварительно, до возведения наземного сооружения, может быть сжато с помощью домкратов и грунтовых анкеров с суммарным усилием, равным или несколько большим веса наземного сооружения.

Для предотвращения выдавливания части грунтового основания из сжимаемого объема под фундаменты существующих сооружений по периметру фундаментной плиты на всю глубину до опорной плиты устроена стена в грунте.

Для подачи цементного раствора при бетонировании опорной плиты анкерные тяги выполнены из труб.

Конструкция фундамента поясняется чертежами, где на фиг.1 показаны основные элементы предполагаемой конструкции: 1 – фундаментная плита; 2 – домкрат с фиксатором усилия; 3 – анкерная тяга; 4 – анкер; 5 – опорная плита; 6 – стена в грунте или шпунтовая стенка; 7 – грунтовое основание.

В проектное положение фундамент устанавливается следующим образом: на грунтовое основание укладывается фундаментная плита 1, на которую устанавливаются домкраты с фиксаторами усилия 2; устанавливаются анкерные тяги 3 с анкерами 4; выполняется (способом струйной технологии) опорная плита 5, при этом цементный раствор подается через анкерные тяги 3, выполненные из труб; после набора прочности грунтоцемента в опорной плите 5 по периметру фундаментной плиты 1 устраивается стена в грунте 6 (вариант – шпунтовая стена); включают домкраты 2, которые натягивают анкерные тяги 3 и фиксируют усилие, в результате грунтовое основание 7 подвергается предварительному сжатию (до возведения наземного сооружения).

Усилие сжатия грунтового основания должно быть несколько больше веса наземного сооружения с учетом последующих пластических деформаций основания в процессе эксплуатации сооружения.

Таким образом, в отличие от ранее известных конструкций фундаментов, рассматриваемая конструкция позволит уменьшить или вообще исключить деформации зданий и сооружений в процессе строительства и при эксплуатации из-за неравномерных осадок грунтового основания, более того, с помощью установленных домкратов возможно производить корректировку положения фундаментной плиты.

Вследствие того что под фундаментной плитой грунтовое основание представляет собой предварительно напряженный армированный объем, сейсмостойкость конструкции будет значительно повышена.

Следует отметить, что предлагаемая конструкция обладает высокой технологичностью, поскольку все элементы конструкции могут быть выполнены с использованием современных технологий с минимальными трудозатратами и относительно малой материалоемкостью.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Предварительно напряженный фундамент мелкого заложения, образованный фундаментной плитой, грунтовым основанием и опорной плитой, расположенной под фундаментной плитой и под грунтовым основанием на оптимальной глубине, при этом на фундаментной плите расположены домкраты, которые соединены с тягами и с грунтовыми анкерами, заделанными в опорной плите и напряженными с суммарным усилием, которое равно или несколько больше веса возводимого сооружения, отличающийся тем, что анкерные тяги выполнены трубчатого сечения для подачи цементного раствора при устройстве опорной плиты.

2. Предварительно напряженный фундамент мелкого заложения по п.1, отличающийся тем, что по периметру фундаментной плиты на всю глубину до опорной плиты устроена стена в грунте для предотвращения выдавливания части грунтового основания из сжимаемого объема.

Связь рассматриваемого курса с другими дисциплинами

Тема 1. Введение Задача курса механики грунтов. Основные понятия и определения. Значение механики грунтов при возведении зданий и сооружений. Основные компоненты грунтов и их соотношение в зависимости от генезиса.

Далматов Б.И и др. Механика грунтов. Часть 1. Основы геотехники. 2002г.

Далматов Б.И и др. Основания и фундаменты. Часть 2. Основы геотехники. 2002г.

Цытович Н.А. Краткий курс механики грунтов. М. 1979г., 1983г.

Далматов Б.И. Механика грунтов, основания и фундаменты. М. 1981г.

Введение Задача курса механики грунтов.

До ХVI века «теории» строительства не существовало, строили полагаясь на опыт. Размеры фундамента выбирали в зависимости от прочности грунтов оснований. В конце XVIII века появилась первая теория, рассматривающая сопротивление грунта сдвигу.

В 1773 г. француз Ш. Кулон – разработал способ расчета давления сползающего грунта на подпорную стенку (строительство фортификационных сооружений на юге Франции).

На базе этих и последующих исследований в 30 х годах ХХ века была создана наука механика грунтов. Одновременно стала развиваться и вторая часть (прикладная) – основания и фундаменты. К становлению Российской школы фундаментостроения относятся труды:

Герсеванова Н.М. – (его именем назван институт НИИОСП)

Пузыревского Н.П. – (труды ПГУПС)

Маслова Н.Н. – развитие инженерной геологии, механика грунтов в приложении к строительству гидротехнических сооружений.

Сумгина М.И. – инженерное мерзлотоведение

Цытовича Н.А.(герой социалистического труда, член – корреспондент АН СССР) – развитие механики грунтов, оснований и фундаментов на вечной мерзлоте.

Далматова Б.И. – строительство фундаментов на больших толщах слабых грунтов.

Первый в мире учебник по “Механике грунтов” был издан в СССР в 1934 г. Н. А. Цытовичем. Современная теория развивалась Березовским, Соколовским.

Механика грунтов – научная дисциплина, в которой изучаются напряженно-деформированные состояния грунтов и грунтовых массивов, условия прочности грунтов, давление грунтов на ограждения, устойчивость грунтовых массивов против сползания и разрушения, взаимодействия грунтовых массивов с сооружениями и ряд других вопросов. В ней рассматриваются физические и механические свойства дисперсных сред механические процессы взаимодействия твердой, жидкой и газообразной фаз грунта. При определении характеристик и закономерностей этих процессов применяется статистический подход.

В общем случае “Механика грунтов” является составной частью геомеханики.

“Механика грунтов” опирается на результаты научных исследований в области механики сплошных тел: сопротивление материалов, теория упругости, теория пластичности; в инженерной геологии, гидрогеологии, гидравлике, гидротехнике и др.

Связь рассматриваемого курса с другими дисциплинами

Классы МПК:	E02D27/01 фундаменты мелкого заложения
Автор(ы):	Мангушев Рашид Абдуллович (RU) , Сахаров Игорь Игоревич (RU) , Городнова Елена Владимировна (RU)
Патентообладатель(и):	Государственное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования “Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет” (RU)
Приоритеты:
Теория упругости
Строительная механика	Механика грунтов	Основания и фундаменты
Инженерная геология	Теоретическая дисциплина	Прикладная дисциплина

В “Механике грунтов” ставятся задачи прогноза механического поведения и грунтовых массивов. Для этого производятся:

ü Установление физических и механических свойств грунтов и возможности их использования в нужных целях, а в случае необходимости и улучшения строительных свойств грунта.

ü Определение напряженно-деформируего состояния грунтовых массивов, возможно, его изменение в последующем.

ü Определение общей устойчивости этих массивов, взаимодействующих с инженерными сооружениями или непосредственно устойчивость их самих, если они сами являются сооружения.

Таким образом, основная задача – это оценка состояния в настоящий момент и прогноз дальнейшего поведения грунтов и массивов из них, прогноз происходящих в них процессов.

Глубокое изучение курса позволит будущим инженерам-строителям:

ü Правильно оценивать свойства различных грунтов, возможность их деформации под действием нагрузок и степень устойчивости грунтов под действием нагрузок.

ü Улучшить в случае необходимости качество грунтов для возможности использования их в основании.

Результаты “Механики грунтов” используют во всех видах строительства.

Основные понятия и определения.

Определение по СТБ 943-93 “Грунты. Классификация”:

Грунт – горная порода, почва или искусственное образование (твёрдые или бытовые отходы), представляющие собой многокомпонентные системы, изменяющиеся во времени, используемые как основание, среда или материал при строительстве.

Они могут служить:

1. основанием здания или сооружения

2. средой для размещения в них сооружения

3. материалом для сооружений (плотины, насыпи)

Основание– толща или массив грунтов со всеми особенностями их напластования, воспринимающего нагрузку от веса зданий или сооружений.

Если строительные свойства грунтов основания специально не улучшаются и не изменяются, то такое основание называется естественным.

Естественное основание подразделяют на однородное или слоистое:

Залегание считается согласным, если уклон отдельных слоёв не превышает 1-2% и несогласным, если пласты залегают невыдержанно, т.е. имеют большой уклон и выклинивание.

Скальным основанием называют массивные породы с жёсткими связями между частицами грунта, залегающие в виде сплошного или трещиноватого массива и имеющие значительную прочность при сжатии Rc ≥5 МПа.

Нескальные грунты представляют собой толщу несвязных или связных горных пород, имеющие связи между отдельными частицами грунта, которые во много раз меньше прочности самих минеральных частиц. К этому типу относятся основания из крупнообломочных, песчаных и пылевато-глинистых грунтов.

Подземная часть сооружения, предназначенная для передачи нагрузки от сооружения грунту, называется фундаментом

Область грунта, воспринимающая давление от сооружения называется ОСНОВАНИЕМ.

Слой грунта под подошвой называется НЕСУЩИЙ слой грунта; остальные слои – ПОДСТИЛАЮЩИЕ.

ГРУНТ – это рыхлые горные породы верхних слоев литосферы.

h

Подошва фундамента

Располагать сооружения непосредственно на поверхности земли можно в редких случаях, так как этому препятствуют такие особенности верхних слоев грунта как малая несущая способность, возможность вертикальных перемещений под воздействием метеорологических факторов, возможность разрушения землероем, выветриванием и корнями растений. Поэтому необходимо устройство фундамента (1), подземной или подводной конструкции, предназначенной для передачи давления на грунты, лежащие на некоторой глубине.

Поверхность фундамента (2), на которую опирается наземная конструкция, а также граница между соседними уступами называется обрезом фундамента.

Плоскость фундамента (3), опирающуюся на основание называют подушкой. Слой грунта (4), на котором располагается подошва, называется несущим слоем. Другие слои ниже несущего называются подстилающие.

Линия DL – планировочная отметка, NL – отметка естественного рельефа грунта. NL может быть на одном уровне с DL, выше её или ниже.

Расстояние от планировочной отметки до подошвы называют глубиной заложения df. Высота самого фундамента hf.

В результате воздействия нагрузки от веса сооружений в основании фундамента формируется деформируемый массив грунта (6), который называют сжимаемой толщей или рабой зоной основания. Уровень подземных вод (7), находящихся в основания обозначается WL. Нижняя граница сжимаемой толщи ВС, глубина сжимаемой толщи Hс.

Механика грунтов изучает, преимущественно, рыхлые породы, состоящие из отдельных минеральных частиц, связанных тем или иным способом друг с другом, образование грунтов (генезис).