Общие принципы проектирования оснований и фундаментов
Лекция 1
Целью освоения дисциплины «Основания и фундаменты (спецкурс)» является углубление уровня освоения компетенций обучающегося в области фундаментостроения, расширение и углубление знаний, умений в области проектирования фундаментов
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ
Основные понятия
Дисциплина «Основания и фундаменты» является частью группы дисциплин, связанных с проектированием, строительством и эксплуатацией зданий и сооружений, устройством подземных коммуникаций, прокладкой трубопроводов. Во многих случаях на выполнение работ нулевого цикла, включающих устройство оснований и фундаментов, затрачивается больше времени, чем на возведение сборных надземных конструкций зданий. Кроме того, стоимость этих работ иногда составляет до 40% от общей стоимости сооружений, поэтому их удешевление дает вполне ощутимый эффект.
Надежность оснований и фундаментов и удешевление работ по их устройству в значительной степени зависят от умения правильно оценить инженерно-геологические условия площадок строительства, свойства грунтов в основаниях и совместную работу этих грунтов с деформирующимися фундаментами и конструкциями сооружения, от рациональности выбранных типов оснований, от качества выполнения работ. Механика грунтов изучает проблемы напряженно-деформированного состояния, прочности, деформативности и устойчивости грунтовых массивов и определяет условия их использования в качестве оснований объектов строительства. Настоящий курс является естественным продолжением курсов «Инженерная геология» и «Механика грунтов».
|
|
|
Мировой опыт строительства показывает, что большинство аварий построенных зданий и сооружений вызвано ошибками, связанными с возведением фундаментов и устройством оснований, что проявляется в накоплении грунтами основания достаточных деформаций, т.е. как правило в период эксплуатации.
Стоимость фундаментов составляет в среднем 12% от стоимости строительства, а в сложных ИГУ может достигать 20-30 % и более. Поэтому необходимо уметь принимать (проектировать) абсолютно обоснованные и экономически выгодные конструктивные решения фундаментов.
Термины и определения
1.армированный грунт: Композитный материал, состоящий из насыпного грунта и армирующих его более прочных элементов.
2 армированный массив грунта: Естественный грунтовый массив, усиленный армирующими элементами.
3 барражный эффект: Эффект, возникающий вследствие полного или частичного перекрытия водоносного горизонта подземным сооружением или его частью, проявляется в подъеме уровня подземных вод перед преградой фильтрационному потоку и его снижении за ней.
|
|
|
4 верификация: Проверка, подтверждение правильности каких-либо положений, расчетных алгоритмов, программ и процедур путем их сопоставления с опытными (эталонными или эмпирическими) данными, алгоритмами и результатами.
5 водоупор (водоупорный слой грунта): Слабопроницаемый слой грунта, фильтрацией воды через который можно пренебречь.
6 выравнивание сооружения: Подъем (с помощью домкратов или других приспособлений) или опускание (путем выбуривания грунта и т.п.) сооружения или отдельных его частей при неравномерных деформациях, превышающих предельные.
7 высотные здания: Здания высотой более 75 м.
8 геотехническая категория: Категория сложности объекта строительства с точки зрения проектирования оснований и фундаментов, определяемая в зависимости от уровня ответственности и сложности инженерно-геологических условий площадки строительства.
9 геотехнический прогноз: Комплекс работ аналитического и расчетного характера, целью которых является качественная и количественная оценка поведения оснований, фундаментов и конструкций проектируемого сооружения и окружающей застройки в процессе строительства и эксплуатации.
|
|
|
10 геотехнический экран: Сплошная или прерывистая линейная конструкция, которая устраивается в грунтах из различных материалов и по различным технологиям, позволяющая снизить негативное влияние на окружающую застройку за счет отделения или ограничения области грунтового массива, в котором возникают изменения его напряженно-деформированного состояния от строительства новых заглубленных или подземных сооружений, от области грунтового массива, вмещающего конструкции фундаментов окружающей застройки (в т.ч. подземные коммуникации).
11 гидрогеологический прогноз: Комплекс работ расчетного характера, целью которых является качественная и количественная оценка изменений гидрогеологических условий, вызванных строительством.
12 глубина котлована: Максимальная глубина выработки грунтового массива, определяемая наибольшей разностью высотных отметок по контуру котлована в уровне поверхности рельефа и в уровне его дна, включая глубину подготовительного (пионерного) котлована.
13 горизонтальные перемещения: Горизонтальные составляющие деформаций основания, связанные с действием горизонтальных нагрузок на основание (фундаменты распорных систем, подпорные стены и т.д.) или со значительными вертикальными перемещениями поверхности при оседаниях, просадках грунтов от собственного веса и т.п.
|
|
|
14 грунтоцементный элемент: Объем грунта, закрепленного цементным вяжущим по струйной или буросмесительной технологии с приданием ему повышенной прочности и пониженной водопроницаемости.
15 защитные мероприятия: Комплекс организационно-технических мероприятий по защите окружающей застройки от сверхнормативных деформаций и прочих недопустимых воздействий, оказываемых негативным влиянием строительства или реконструкции.
16 зона влияния нового строительства или реконструкции: Расстояние, за пределами которого негативное воздействие на окружающую застройку пренебрежимо мало.
17 компенсационные мероприятия: Мероприятия, направленные на сохранение или восстановление напряженно-деформированного состояния оснований реконструируемых сооружений или сооружений окружающей застройки и гидрогеологического режима.
18 коэффициент переуплотнения грунта; OCR: Отношение вертикального эффективного напряжения от собственного веса грунта к напряжению предварительного уплотнения (предуплотнения).
19 малозаглубленный фундамент: Фундамент с глубиной заложения подошвы выше расчетной глубины сезонного промерзания грунта.
20 малоэтажные здания: Жилые и общественные здания высотой, не превышающей три этажа.
21 наблюдательный метод: Метод проектирования, изначально предполагающий возможность корректировать проект на основании результатов геотехнического мониторинга.
22 научно-техническое сопровождение: Комплекс работ научно-аналитического, методического, информационного, экспертно-контрольного и организационного характера, осуществляемых в процессе изысканий, проектирования и строительства в целях обеспечения надежности сооружений с учетом применения нестандартных расчетных методов, конструктивных и технологических решений.
23 окружающая застройка: Существующие здания и сооружения, инженерные и транспортные коммуникации, расположенные вблизи объектов нового строительства или реконструкции.
24 осадки: Вертикальные составляющие деформаций основания, происходящие в результате внешних воздействий и в отдельных случаях от собственного веса грунта, не сопровождающееся изменением его структуры.
25 оседания: Деформации земной поверхности, вызываемые подработкой, изменением гидрогеологических условий, карстово-суффозионными процессами и т.п.
26 основание сооружения: Массив грунта, взаимодействующий с сооружением.
27 особые условия: Условия, характеризующиеся наличием:
- неблагоприятных геологических и инженерно-геологических процессов (карст, суффозия, горные подработки, оползни и т.д.);
- сейсмических, динамических и других воздействий;
- специфических грунтов (просадочные, набухающие, засоленные и др.).
28 подземное сооружение или подземная часть сооружения: Сооружение или часть сооружения, расположенные ниже уровня поверхности земли (планировки).
29 подъемы и осадки: Вертикальные составляющие деформаций основания, связанные с изменением объема грунтов при изменении их влажности или воздействием химических веществ (набухание и усадка) и при замерзании воды и оттаивании льда в порах грунта (морозное пучение и оттаивание грунта).
30 поровое давление: Напряжения в основании, передающиеся через поровую жидкость.
31 провалы: Деформации земной поверхности с нарушением сплошности грунтов, образующиеся вследствие обрушения толщи грунтов над карстовыми полостями, горными выработками или зонами суффозионного выноса грунта.
32 просадки: Вертикальные составляющие деформаций основания, происходящие в результате уплотнения грунта и коренного изменения структуры грунта под воздействием как внешних нагрузок и собственного веса грунта, так и дополнительных факторов, таких, например, как замачивание просадочного грунта, оттаивание ледовых прослоек в замерзшем грунте и т.п.
33 проектная ситуация: Учитываемый при проектировании и расчете сооружения комплекс наиболее неблагоприятных условий, которые могут возникнуть при его возведении и эксплуатации.
3.33а проектные параметры: Параметры, отражающие состояние системы "основание - сооружение", задаваемые в проекте и контролируемые при строительстве и эксплуатации.
34 проектный сценарий: Учитываемый при проектировании и расчете сооружения комплекс наиболее неблагоприятных последовательностей изменения взаимосвязанных проектных ситуаций, которые могут возникнуть при его возведении и эксплуатации.
35 прочность грунтоцемента: Сопротивление одноосному сжатию статической нагрузкой до физического разрушения.
36 силы отрицательного (негативного) трения: Силы, возникающие на боковой поверхности фундаментов и подземных частей сооружений, при перемещении грунтов вниз относительно них.
37 сопоставимый геотехнический опыт: Ранее полученная документированная либо иная четко установленная информация, включающая свойства грунтов, конструкций, нагрузок и технологий строительства, аналогичные используемым в проекте.
38 специализированные организации: Организации, основным направлением деятельности которых является выполнение комплексных инженерных изысканий и проектирование оснований, фундаментов и подземных частей сооружений, располагающие квалифицированным и опытным персоналом, в т.ч. с обязательным привлечением научных кадров, соответствующим сертифицированным оборудованием и программным обеспечением.
39 срок эксплуатации сооружения: Проектный срок эксплуатации сооружения, принимаемый в соответствии с ГОСТ 27751.
40 струйная цементация ("jet grouting"): Закрепление грунта технологиями, позволяющими разрушать грунт струей цементного раствора (jet1) или струей цементного раствора, усиленной воздушным потоком (jet2), или струей воды с последующей подачей цементного раствора (jet3) для смешения его с грунтом и создания элемента из закрепленного грунта, обладающего заданными прочностными свойствами.
41 уникальные сооружения: Сооружения, определяемые в соответствии с [1].
42 фундамент сооружения: Часть сооружения, которая служит для передачи нагрузки от сооружения на основание.
43 элемент закрепленного грунта: Объем грунта, закрепленного каким-либо технологическим способом, характеризуемый геометрическими параметрами и физико-механическими свойствами, назначенными при проектировании и подтвержденными опытными работами.
44. эффективные напряжения: Напряжения в основании, передающиеся через скелет грунта.
Лекция 2
Общие принципы проектирования оснований и фундаментов
Основания и фундаменты сооружений следует проектировать на основе и с учетом:
а) результатов инженерных изысканий для строительства;
б) инженерной цифровой модели местности (ИЦММ) с отображением подземных и надземных сооружений и коммуникаций;
в) данных, характеризующих назначение, конструктивные и технологические особенности сооружения и условия его эксплуатации;
г) нагрузок, действующих на фундаменты;
д) результатов технического обследования зданий и сооружений окружающей застройки и прогноза влияния на них вновь строящихся и реконструируемых сооружений;
е) проектов строящихся зданий и сооружений в зоне влияния строительства; ж) экологических и санитарно-эпидемиологических требований;
И) технических условий, выданных всеми уполномоченными заинтересованными организациями.
Исходные данные для разработки проектов ( результаты инженерных изысканий и обследований) должны быть актуальны на момент выполнения проектирования. Необходимость актуализации исходных данных следует проверять до начала проектирования. Результаты инженерных изысканий и обследований, допускается использовать без актуализации при сроке давности их выполнения, не превышающие установленных нормативными требованиями.
При проектировании оснований и фундаментов должны быть предусмотрены решения, обеспечивающие надежность, долговечность и экономичность на всех стадиях строительства и эксплуатации сооружений. Необходимо проводить технико-экономическое сравнение возможных вариантов проектных решений для выбора наиболее экономичного и надежного проектного решения, обеспечивающего наиболее полное использование прочностных и деформационных характеристик грунтов и физико-механических свойств материалов фундаментов и других подземных конструкций.
При разработке проектов производства работ и организации строительства следует выполнять требования по обеспечению надежности конструкций на всех стадиях их возведения. Работы по проектированию следует вести в соответствии с техническим заданием на проектирование и необходимыми исходными данными .
Требования, предъявляемые к инженерным изысканиям, расчетам и проектированию оснований и фундаментов сооружений, зависят от уровня их ответственности и их геотехнической категории. Уровень ответственности сооружения следует устанавливать в соответствии с требованиями ГОСТ 27751.
Геотехническая категория объекта строительства представляет собой категорию его сложности с точки зрения геотехнического проектирования, которую определяют в зависимости от уровня ответственности объекта и сложности инженерно-геологических условий площадки строительства.
Категорию сложности инженерно-геологических условий строительства следует определять в соответствии с СП 47.13330.
Для назначения требований к инженерным изысканиям и проектированию оснований и фундаментов должна быть установлена геотехническая категория сооружения. Геотехнические категории подразделяются на: 1 (простая), 2 (средняя), 3 (сложная).
Геотехническую категорию сооружения следует устанавливать до начала изысканий на основе анализа материалов изысканий прошлых лет и уровня ответственности сооружения. Эта категория может быть уточнена на стадии инженерных изысканий, либо на стадии проектирования.
Инженерные изыскания для строительства, проектирование оснований и фундаментов и их устройство должны выполнять организации, имеющие соответствующие допуски на эти виды работ.
Объемы и состав инженерных изысканий должны быть установлены в техническом задании на изыскания с учетом геотехнической категории объекта строительства.
Наименование грунтов оснований в отчетной документации по результатам инженерных изысканий и в проектной документации следует принимать по ГОСТ 25100.
Результаты инженерных изысканий должны содержать данные, необходимые и достаточные для выбора типа основания, фундаментов, способов возведения и типов конструкций подземных сооружений и проведения их расчетов по предельным состояниям с учетом прогноза возможных изменений (в процессе строительства и эксплуатации) инженерно-геологических условий площадки строительства и свойств грунтов, а также вида и объема инженерных мероприятий, необходимых для ее освоения. Проектирование без соответствующих результатов инженерных изысканий или при их недостаточности не допускается.
Инженерные изыскания следует планировать на основании технического задания, в соответствии с которым разрабатывается программа изысканий.
Для выбора типа основания и фундаментов, назначения расчетной схемы взаимодействия конструкций сооружения с основанием, уточнения требований к предельным деформациям основания фундаментов проектируемого сооружения, геотехнического прогноза его влияния на окружающую застройку и т. д. необходимо учитывать конструктивные решения проектируемого сооружения, способы и последовательность его возведения, а также условия последующей эксплуатации.
При проектировании необходимо учитывать местные условия строительства, а также имеющийся опыт проектирования, строительства и эксплуатаций сооружений в аналогичных природных условиях и указания территориальных нормативно-методических документов.
При возведении нового объекта или реконструкции существующего сооружения на застроенной территории необходимо учитывать его воздействие на окружающую застройку с целью предотвращения недопустимых дополнительных деформаций. Зону влияния проектируемого объекта нового строительства или реконструируемого сооружения и прогнозируемые дополнительные деформации оснований и фундаментов сооружений окружающей застройки определяют расчетом.
В проектах оснований и фундаментов вновь возводимых или реконструируемых сооружений геотехнических категорий 2 и 3, в т. ч., при наличии окружающей застройки в зоне их влияния, необходимо предусматривать проведение геотехнического мониторинга. Состав, объемы и методы геотехнического мониторинга в зависимости от геотехнической категории и других факторов.
Геотехнический мониторинг должен также предусматриваться в случае применения новых или недостаточно изученных конструкций сооружений или их фундаментов, а также если в задании на проектирование имеются специальные требования по проведению натурных наблюдений.
При проектировании оснований и фундаментов сооружений повышенного уровня ответственности и особо опасных или их реконструкции, при наличии окружающей застройки в зоне их влияния, следует предусматривать научно-техническое сопровождение строительства. Для выполнения научно-технического сопровождения необходимо привлекать специализированные организации.
Состав работ по научно-техническому сопровождению инженерных изысканий, проектирования и строительства оснований, фундаментов и подземных частей сооружений следует определять генеральным проектировщиком и согласовываться заказчиком строительства.
В состав работ научно-технического сопровождения могут быть включены:
- разработка рекомендаций к техническому заданию и программе инженерных изысканий;
- оценка и анализ материалов инженерных изысканий;
- разработка нестандартных методов расчета и анализа;
- оценка геологических рисков;
- прогноз состояния оснований и фундаментов проектируемого объекта с учетом всех возможных видов воздействий;
- геотехнический прогноз влияния строительства на окружающую застройку, геологическую среду и экологическую обстановку; разработка программы геотехнического и экологического мониторинга;
- выявление возможных сценариев аварийных ситуаций;
- разработка технологических регламентов на специальные виды работ;
- выполнение опытно-исследовательских работ;
- обобщение и анализ результатов всех видов геотехнического мониторинга, их сопоставление с результатами прогноза;
- оперативная разработка рекомендаций или корректировка проектных решений на основании данных геотехнического мониторинга при выявлении отклонений от результатов прогноза.
Для сооружений:
- особо опасных и уникальных;
- повышенного уровня ответственности;
- геотехнической категории 3;
- с подземной частью глубиной заложения более 5 м;
- в зоне влияния, которых расположены сооружения окружающей застройки;
- размещаемых на территориях с возможным развитием опасных инженерно-геологаческих процессов, программа и результаты инженерных изысканий, проектная документация на основания, фундаменты и конструкции подземных частей вновь возводимых (реконструируемых) сооружений, включая ограждения котлованов, а также результаты геотехнического прогноза, проекты защитных мероприятий и программа геотехнического мониторинга подлежат геотехнической экспертизе.
Применяемые при строительстве материалы, изделия и конструкции должны удовлетворять требованиям проекта, соответствующих стандартов и технических условий. Замена предусмотренных проектом материалов, изделий и конструкций допускается только по согласованию с проектной организацией и заказчиком. Применение изделий металлопроката, бывших в употреблении (эксплуатации), в постоянных конструкциях, воспринимающих эксплуатационные нагрузки и воздействия, не допускается. Возможность применения изделий металлопроката, бывших в употреблении (эксплуатации), для временных конструкций и в качестве монтажных элементов следует устанавливать проектом.
Изделия из металлопроката, бывшие в употреблении (эксплуатации)могут быть использованы в качестве элементов ограждений котлованов и их креплений допускается применение, при соответствующем расчетном обосновании и приемочном контроле, предусмотренным проектом.
При проектировании оснований должна быть предусмотрена срезка плодородного слоя почвы для последующего использования в целях восстановления (рекультивации) нарушенных или малопродуктивных сельскохозяйственных земель, озеленения района застройки и т. п.
На участках, где по данным инженерно-экологических изысканий имеются выделения газов (радона, метана и др.), должны быть предусмотрены мероприятия по изоляции соприкасающихся с грунтом конструкций или способствующие снижению концентрации газов в соответствии с требованиями СанПиН 2.1.7.1287.
Дата добавления: 2020-11-15; просмотров: 241; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!