Проектирование оснований и фундаментов

Н. С. Соколов, С. С. Викторова, П. Ю. Федоров











ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ




Учебное пособие




















Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2023

УДК624.1
ББК38.58
    С59


Рецензенты:
д-р техн. наук, профессор (Поволжский государственный технологический университет, г. Йошкар-Ола) С. П. Иванов; канд. техн. наук, доцент кафедры СКиВ ФГБОУ ВО «Поволжский государственный технологический университет» (г. Йошкар-Ола) В. Е. Глушков


      Соколов, Н. С.
С59 Проектирование оснований и фундаментов : учебное пособие / Н. С. Соколов, С. С. Викторова, П. Ю. Федоров. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2023. - 284 с. : ил., табл.
         ISBN978-5-9729-1476-0

   Приведена последовательность выполнения проекта, показан выбор наиболее экономически целесообразного варианта фундамента, обеспечивающего безаварийную эксплуатацию сооружения. Содержится порядок составления пояснительной записки и оформления чертежей.
   Для студентов строительных специальностей. Может быть полезно аспирантам и инженерам-строителям.

                                                    УДК624.1
                                                    ББК38.58












ISBN 978-5-9729-1476-0  © Соколов Н. С., Викторова С. С., Федоров П. Ю., 2023
                        © Издательство «Инфра-Инженерия», 2023
                        © Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2023

    ПРЕДИСЛОВИЕ


    Курсовой проект по учебному предмету «Основания и фундаменты» выполняется студентами строительных факультетов и строительных вузов всех форм обучения. Выполнение курсового проекта способствует дальнейшему углублению и закреплению теоретического материала и применению этих знаний при решении конкретных инженерных задач. Данное учебное пособие составлено на основании ранее разработанных учебных изданий [12-18]. Наряду с этим в ходе курсового проектирования студент приобретает навыки ручного и компьютерного проектирования с использованием современных компьютерных программ, а также получает опыт использования научной литературы, сводов правил, строительных норм и правил и других справочных материалов.
    Оценка курсового проекта производится с учетом содержания, оформления и качества защиты проекта.

    Задачи дисциплины:

    1.     Выработка навыков оценки инженерно-геологических условий строительных площадок, в том числе с учетом особенностей грунтов (наличие слабых и просадочных грунтов).
    2.     Формирование навыков проектирования, возведения и эксплуатации оснований и фундаментов зданий и сооружений.
    3.     Обучение методам обследования оснований и фундаментов эксплуатируемых зданий и сооружений, а также методам усиления и реконструкции фундаментов.
    Требования к входным знаниям, умениям и готовности студента, необходимым при освоении данной дисциплины, должны быть следующие, перечисленное ниже.

    Студент должен
    1. Знать:

    1.1. Фундаментальные основы высшей математики.
    1.2. Современные средства вычислительной техники.
    1.3. Основы инженерной геологии.


3

    1.4. Основы механики грунтов.
    1.5. Основы технологии строительных процессов.

    2. Уметь:

    2.1. Применять основные закономерности механики грунтов.
    2.2.    В зависимости от функционального назначения зданий и сооружений, их объемно-планировочного решения, представлять схему передачи нагрузок от несущих конструкций на фундамент.

    3. Владеть:

    3.1.    Терминологией изученных ранее технических дисциплин.
    3.2.    Методами проведения лабораторных измерений и статистической обработкой результатов.
    В процессе освоения данной дисциплины обучающиеся формируют следующие компетенции и демонстрируют соответствующие им результаты обучения:

    А. В изыскательской и проектно-конструкторской деятельности

    1.     Знание нормативной базы в области инженерных изысканий, принципов проектирования зданий, сооружений, инженерных систем и оборудования, планировки и застройки населенных мест (ПК-1).
    2.     Способность проводить предварительное техникоэкономическое обоснование проектных решений, разрабатывать проектную и рабочую техническую документацию, оформлять законченные проектно-конструкторские работы, контролировать соответствие разрабатываемых проектов и технической документации заданию, стандартам, техническим условиям и другим нормативным документам (ПК-3).

    Б. В производственно-технологической и производственно-управленческой деятельности

    Способность участвовать в проектировании и изыскании объектов профессиональной деятельности (ПК-4).


4

    В результате освоения дисциплины обучающийся должен демонстрировать следующие результаты образования:

    1. Знать:

    31     - основные нормативные документы по проектированию фундаментов на естественном основании и фундаментов глубокого заложения, в том числе в особых условиях;
    32     - понятия: предельные состояния оснований и сооружений; связь конструктивных и расчетных схем;
    33     - закономерности и правила, положенные в основу расчетов и проектирования оснований и фундаментов по предельным состояниям.

    2. Уметь:

    У      1 - анализировать результаты инженерно-геологических изысканий;
    У      2 - разрабатывать проектную и рабочую техническую документацию, оформлять законченные проектно-конструкторские работы, контролировать соответствие разрабатываемых проектов и технической документации заданию, стандартам, техническим условиям и другим нормативным документам;
    У      3 - выполнять расчеты по I и II группам предельных состояний фундаментов на естественном основании и свайных фундаментов.

    3. Владеть навыками:

    Н1 - основных современных методов постановки, исследования и решения в области инженерных изысканий;
    Н2 - проводить предварительное технико-экономическое обоснование проектных решений;
    Н3 - сбора нагрузок на фундаменты, выбора глубины заложения; определения расчетного сопротивления основания и размеров подошвы фундаментов мелкого заложения; расчета осадки методом послойного суммирования; проверки слабых подстилающих слоев; расчетного определения несущей способности свай; расчета осадки одиночных свай, группы свай; расчета подпорных стен; конструирования фундаментов на естественном основании и свайных фундаментов.


5

    1. СОСТАВ И ОБЪЕМ ПРОЕКТА


     Курсовой проект состоит из расчетно-пояснительной записки и листа чертежей.
     В расчетно-пояснительной записке должны быть последовательно освещены следующие вопросы:

1 оценка характера нагрузок, конструктивных и архитектур- 
  но-планировочных особенностей здания и сооружения       
  оценка инженерно-геологических условий строительной     
2 площадки (вычисление основных показателей свойств и     
  условного расчетного давления для рассматриваемых       
  грунтов)                                                
  разработка 2-3 вариантов одного (наиболее нагруженного) 
3 фундамента с определением необходимых его размеров и    
  осадок                                                  
4 выбор основного варианта фундаментов на основе техни-   
  ко-экономических показателей                            
  полный геотехнический расчет по принятому варианту      
5 всех указанных на схеме сооружения фундаментов (опре-   
  деление размеров, расчет осадков, конструктивный расчет)
  разработка одного свайного фундамента (если свайный     
6 вариант не является основным) с определением опалубоч-  
  ных размеров ростверка и его осадки                     
  расчет конечной осадки и возможной её неравномерности   
7 для всех фундаментов и расчет осадки во времени одного  
  из фундаментов. В необходимых случаях учитывается       
  влияние загружения соседних фундаментов                 
8 разработка конструкции гидроизоляции при наличии под-   
  вала и высокого уровня подземных вод                    
9 расширенные «Выводы и рекомендации» по разработан-      
  ному курсовому проекту и производству работ             

     Пояснительная записка оформляется на стандартных листах бумаги формата А4 (203,0*288,0 мм) с оставлением полей. Расчеты должны иллюстрироваться четкими схемами и рисунками.

6

В конце пояснительной записки должен быть список использованной литературы и подпись студента.
    Примечание
    Расчеты, проведенные вручную, должны сопоставляться с компьютерными расчетами с использованием современных программ.


    В графической части должны быть представлены следующие чертежи:

1 схематический разрез здания и сооружения с основанием   
  (масштаб 1:100)                                         
2 рассмотренные варианты фундаментов, совмещенные         
  с инженерно-геологическими разрезами (масштаб 1:100)    
  рабочий чертеж плана фундаментов и фундаментных ба-     
3 лок (рандбалок) по выбранному варианту (М 1:100- 1:200) 
  со всеми размерами, привязкой к осям и раскладкой       
  фундаментов из сборных блоков                           
  развертка фундаментов по стенам, для которых изменяют-  
4 ся по их длине отметки подошвы фундаментов, и разра-    
  ботка по одной из осей сборного ленточного или свайного 
  ленточного фундамента                                   
  строительные конструкции рассчитанных фундаментов       
5 (план, разрез) со всеми размерами, отметками            
  (М 1:20 - 1:50) и показом армирования                   
6 конструкция свайного фундамента                         
  детали устройства осадочных швов, опирания фундамент-   
7 ных балок (рандбалок), горизонтальной и вертикальной    
  гидроизоляции и т. д.                                   
8 спецификация сборных элементов на фундаменты            
  и спецификация арматуры                                 
  примечания по абсолютной отметке, принятой в проекте    
9 за ±0,00, о расчетном отказе погружаемых в грунт методом
  забивки свай, о материалах фундаментов и др.            

7

    Чертеж выполняется в карандаше на одном листе ватмана. План фундаментов вычерчивается полностью без оставления разрывов.
    Примечание
    Допускается выполнение пояснительной записки и графической части с помощью современных компьютерных программ с отображением всех вышеприведенных позиций .

    Если в качестве одного варианта принят свайный, то на листе приводится план свай и план ростверков (при однорядном размещении свай допускается совмещение плана свай и ростверков). Масштаб плана свайного поля может быть уменьшен. На чертеже обязательно должны показываться фундаментные балки в случае использования самонесущих стен в качестве ограждающих конструкций в каркасных зданиях. Сваи должны быть пронумерованы в последовательности их погружения или изготовления в грунте согласно технологическим картам.
    План фундаментов размещается длинной стороной параллельно нижней кромке чертежа. Размеры проставляются в мм, а отметки - в м. За нулевую отметку принимается отметка пола первого этажа. Для каждого плана и сечения указывается масштаб. На чертеже следует соблюдать стандартные обозначения и привязки к разбивочным осям.
    До выполнения графической части следует наметить сечения, характерные узлы, выбрать масштабы, обдумать и прикинуть размещение материала на листе ватмана. При этом узлы и сечения рекомендуется переносить на чертеж с эскизов.
    В курсовом проекте следует по возможности использовать типовые конструкции (фундаментные блоки стен подвалов, плиты ленточных фундаментов, фундаментные балки, сваи и т. д.). Студенту полезно ознакомиться с оформлением рабочих чертежей в проектной организации, занимающейся проектированием объектов геотехнического строительства.
    Задания на выполнение курсового проекта (прил. 4-6) выдаются ведущим преподавателем.


8

    2.  НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОСНОВАНИЯ ФУНДАМЕНТОВ

    При проектировании оснований и фундаментов нагрузки и воздействия, их классификацию, вид, интенсивность, условия воздействия (приложения), возможные сочетания назначают в соответствии с требованиями актуализированных СНиПов и сводов правил. В современных строительных нормах приведены нормативные значения нагрузок. Расчетные значения определяют как произведение нормативных нагрузок на коэффициент надежности по нагрузке уf применительно к рассматриваемому предельному состоянию. В самих же расчетных формулах учитываются и другие коэффициенты надежности.
    Нагрузки и воздействия в зависимости от продолжительности действия подразделяются на следующие группы:
    2.1.   Длительные - действующие в течение всего времени существования сооружения (вес всех его частей и элементов, вес и давление грунтов).
    2.2.   Длительные временные - действующие продолжительное время, но отсутствующие в отдельные периоды (вес стационарного оборудования, нагрузки на перекрытия от складированных материалов, вертикальные нагрузки от кранов, нагрузки от людей (с пониженными нормативными значениями), снеговые нагрузки (с понижением в зависимости от снегового района), а также воздействия, обусловленные деформациями основания, не сопровождающимися коренным изменением грунта).
    2.3.   Кратковременные - действующие эпизодически (вес людей и ремонтных строительных материалов, нагрузки от людей (с полными нормативными значениями), снеговые нагрузки.
    2.4.   К особым нагрузкам относятся внешние воздействия, обусловленные деформациями основания с коренным изменением структуры грунта (при замачивании просадочных и набухающих грунтов), оседанием его в районах горных выработок и в карстовых районах, сейсмические, взрывные и другие аналогичные воздействия. Одновременное воздействие всех этих нагрузок маловероятно, и строительные нормы рекомендуют учитывать следующие их сочетания:

9

     1)    основное, состоящее из постоянных длительных и кратковременных нагрузок;
     2)    особое, в котором к основному сочетанию добавляется одна из особых нагрузок.
     Свод правил СП 20.13330.2016. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия» [26] в сочетании нагрузок рекомендуют учитывать следующие положения:

  Временные нагрузки с двумя нормативными значениями                        
1 (нагрузки от людей, снеговые нагрузки), когда их рас-                     
  сматривают как длительные, включать с пониженными, а ко-                  
  гда как временные - с полными нормативными значениями                     
                          Равномерно распределенные временные нагрузки в    
   2.1                    расчетах рекомендуется принимать при полном       
                          нормативном значении менее 2,0 кПа                
                          с коэффициентом надежности по нагрузке уf = 1,3   
                          Равномерно распределенные временные нагрузки в    
   2.2                    расчетах рекомендуется принимать при полном       
                          нормативном значении при 2,0 кПа и более с коэф-  
                          фициентом надежности по нагрузке уf = 1,2         
   Примечание                                                              
2  В связи с малой вероятностью приложения и времени                       
   действия одновременно на всех этапах полных вре-                        
   менных нагрузок СП 20.13330.2016 Актуализирован-                        
   ная редакция СНиП2.01.07-85* «Нагрузки и воздей-                        
   ствия» [26] рекомендуют снижать их введением ко-                        
   эффициентов сочетания у,,, и уп, на которые умно-                       
   жаются нормативные нагрузки. Коэффициент со-                            
   четания y,j учитывает размеры грузовых площадей, а                      
   коэффициент сочетания уп - число этажей над рас-                        
   считываемым элементом                                                   
  В геотехнических расчетах оснований фундаментов для                       
  квартир, спальных комнат общежитий, санаториев, домов                     
3 отдыха, палат больниц коэффициент сочетания нагрузок                      
  можно определять по упрощенной нижеприведенной фор-                       
  муле                                                                      
  V n = 0,3 + 0,6/ Jn,                 (2.1)                                

10