Берлинов - Примеры расчета оснований и фундаментов

ПРЕДИСЛОВИЕ

В решениях XXVII съезда КПСС предусматриваются более эффективное использование капитальных вложений в области строительства, снижение материалоемкости, трудоемкости и стоимости строительства за счет улучшения планирования и организации строительного производства. Большое внимание уделяется вопросам повышения производительности труда, а также качества и надежности возводимых объектов.

Основания и фундаменты являются важнейшими элементами зданий и сооружений. В общем объеме строительства устройство оснований и фундаментов имеет значительный удельный вес как по стоимости, так и по трудоемкости строительных работ. Анализ статистических данных показывает, что большинство аварий зданий и сооружений было вызвано разрушением оснований и фундаментов. Недостаточная изученность инженерно-геологических условий на строительной площадке, недоброкачественное устройство оснований и фундаментов часто являются причиной появления их недопустимых деформаций, которые могут явиться причиной повреждения, а иногда и полного разрушения возведенных зданий. С другой стороны, в некоторых случаях при строительстве в целях перестраховки устраивают фундаменты больших размеров, чем требуется по условиям эксплуатации основания. Это приводит к ненужным дополнительным работам на строительной площадке, недостаточному использованию несущей способности грунтов основания и перерасходу строительных материалов.

Для качественного проектирования оснований и фундаментов необходимо знать особенности их работы под действием внешних нагрузок, учитывать их при выборе типовых унифицированных конструкций фундаментов.

Данный учебник написан в соответствии с разделом «Основания и фундаменты» программы курса «Строительные конструкции» для учащихся строительных техникумов по специальностям «Промышленное и гражданское строительство» и «Сельскохозяйственное строительство». Примеры расчетов оснований и фундаментов, вошедшие в книгу, могут быть предложены учащимся на практических занятиях, при курсовом и дипломном проектировании. Учащиеся заочной и вечерней форм обучения смогут использовать материал книги для самостоятельного изучения курса и выполнения контрольных работ.

Будущие техники-строители должны не только хорошо знать методы возведения зданий и сооружений, но и в совершенстве владеть расчетными методами, поэтому данный учебник имеет цель дать в сжатом виде основы современных способов расчета и конструирования оснований и фундаментов. В книге рассмотрены примеры расчетов наиболее широко применяемых в массовом строительстве индустриальных фундаментов.

ГЛАВА 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТОДАХ РАСЧЕТА ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ

§ 1. Основные понятия и определения

Основанием называют толщу грунтов со всеми особенностями их напластования, воспринимающую давление от возводимых или существующих зданий.

Грунтовые основания подразделяют на естественные и искусственно улучшенные. Естественные основания используют в условиях природного залегания или после несложной предварительной обработки. В некоторых случаях механические свойства грунтов строительной площадки являются неудовлетворительными в отношении несущей способности основания, поэтому их улучшают различными способами или прибегают к частичной замене грунтов.

Основания бывают слоистыми или однородными. Слоистое основание (рис. 1.1) состоит из нескольких слоев грунтов, а однородное — из одного слоя. В свою очередь, слоистое основание может быть с согласным или несогласным залеганием пластов грунтов. Основание, показанное на рис. 1.1, а, является примером согласного залегания грунтов, а основание, изображенное на рис. 1.1,6, — несогласного залегания.

Фундаментом называют подземную часть здания или сооружения, воспринимающую нагрузку от надземной части здания и передающую ее на основание. Фундамент 1 и его основание состоят из следующих основных элементов (рис. 1.2): верхней плоскости 2 фундамента, называемой обрезом; поверхности опирания 3 фундамента на основание, называемой подошвой фундамента; слоя основания 4, на который опирается фундамент, называемого несущим слоем, и нижележащих слоев 5, называемых подстилающими слоями. Расстояние от спланированной отметки земли до подошвы фундамента называется глубиной заложения фундамента и обозначается d.

Фундаменты подразделяют на фундаменты, возводимые в открытых котлованах, свайные фундаменты и фундаменты глубокого заложения.

Фундаменты, возводимые в открытых котлованах, окружены насыпным грунтом и передают нагрузку на основание только по подошве R1 (рис. 1.3).

Фундаментами глубокого заложения называют такие фундаменты, которые погружаются или формируются в грунтах с помощью специального оборудования; они передают нагрузку на основание как по подошве R1, так и за счет сил трения по боковой поверхности фундамента R2 (Рис. 1.4).

Свайные фундаменты по методам возведения и способам передачи нагрузки на грунты оснований занимают промежуточное положение между двумя названными выше типами фундаментов.

Перед проектированием оснований и фундаментов необходимо точно произвести анализ физико-механических свойств грунтов основания на строительной площадке.

Грунтами называют горные породы, слагающие верхние слои земной коры, образованные в результате выветривания. Их подразделяют на скальные, крупнообломочные, песчаные, глинистые и органогенные.

В большинстве случаев грунты состоят из трех основных компонентов: твердых частиц, воды и газа. Следовательно, компоненты грунта находятся в трех состояниях: твердом, жидком и газообразном, и соотношение этих составных частей и обусловливает многие свойства грунтов.

Грунты различают по гранулометрическому составу, который определяется размерами твердых частиц, их слагающих. Классификация частиц по размерам приведена в табл. 1.1.

Очень часто в строительной практике приходится встречаться с грунтами, состоящими из смеси глинистых, пылеватых и песчаных частиц. Такие грунты различают по содержанию глинистых частиц (табл. 1.2).

Крупнообломочные и песчаные грунты по гранулометрическому составу подразделяют в соответствии с данными табл. 1.3.

Характеристиками физического состояния грунтов являются три основные величины. Плотность грунта р, плотность твердых частиц ps и природная массовая влажность w. Выделенный из грунта образец можно условно разделить на три части (рис. 1.5): V\ — объем пор, заполненных газом; V2 — объем пор, заполненных водой; У3— объем твердых частиц грунта. Масса газа, практически не оказывающая влияния на результат расчета, не учитывается.