БУКИНИСТ

ББК 38.654.1. Возведение оснований и фундаментов.

Расчеты оснований и фундаментов гражданских и промышленных зданий.

Л.М. Пешковский.

1963 г. 284 стр. Рис.119. Табл. 63.

ОТ АВТОРА.

Настоящая книга является пособием для решения практических задач расчета оснований и фундаментов гражданских и промышленных зданий. Вследствие этого изложение теоретического материала дано только в объеме, необходимом для сознательного решения поставленных задач, и тогда, когда он необходим для конкретного расчета.

В книгу включен весь материал, необходимый для расчета оснований и фундаментов гражданских и промышленных зданий, сооружаемых в обычных грунтовых условиях.

Автор считает своим догом выразить глубокую признательность рецензентам, труд которых способствовал улучшению содержания книги.


ВВЕДЕНИЕ.

Значительную часть в строительстве любого объекта составляет устройство оснований и фундаментов. Ошибка, неточность расчета, неправильное производство работ непосредственно отражаются на прочности, устойчивости и долговечности возводимого здания или сооружения, могут вызвать трещины в конструкциях и привести к разрушению.

Фундаментом называется часть здания или сооружения, находящаяся ниже поверхности земли и имеющая своим назначением передачу давления (нагрузки) от частей этого здания или сооружения на грунты основания. Кроме того, фундаменты служат защитой зданий и сооружений от воздействия грунтовых вод.

При строительстве опор мостов через реку или других сооружений на местностях, покрытых водой, фундаментом является часть сооружения, находящаяся ниже поверхности воды.

Основанием называется массив грунта, воспринимающий на себя все давление (нагрузку), передаваемое на него через фундамент здания или сооружения, и испытывающий вследствие этого дополнительные напряжения и деформации.

В тех случаях, когда грунты основания воспринимают передаваемое на них давление непосредственно или после несложной предварительной подготовки, основание называется естественным. Если же для передачи нагрузок от сооружения или здания на грунты основания требуется предварительное искусственное укрепление этих грунтов, основание называется искусственным.

Таким образом, можно установить, что фундамент - это конструкция, а основание - массив грунта.

Изучение законов взаимодействия между конструкциями фундаментов и грунтами оснований составляет предмет науки об основаниях и фундаментах.

Конструкции фундаментов осуществляются из каменной кладки, бетона или железобетона на основе технологии и организации строительного производства, выработанной и для других конструкций из этих материалов.

Фундамент как конструкция находится под воздействием двух групп внешних сил, составляющих нагрузку от сооружения и реактивное воздействие грунтов основания. По их соотношению могут быть определены условия равновесия конструкции и величины внутренних напряжений и деформаций. Таким образом, проектирование фундаментов как конструкций базируется на применении общих законов, установленных строительной механикой.

Грунты основания, как правило, не представляют собой сплошных тел, а состоят из отдельных мелких минеральных частиц, легко отделяемых одна от другой. Свободное пространство между этими частицами заполнено водой или воздухом, что придает грунтам некоторые особые свойства и вызывает особые явления. Поэтому деформации и напряжения, возникающие в грунтах, не могут быть определены по общим правилам строительной механики. На основе обобщения методов определения деформаций и напряжений, возникающих в грунтах, создана особая «строительная механика», получившая название механики грунтов.

Таким образом, фундаменту присущи как бы двойственные свойства: с одной стороны, он как конструкция вполне однороден с другими видами строительных конструкций и проектируется на основе законов строительной механики, с другой стороны, находится в непосредственном взаимодействии с грунтами основания, и поэтому при его проектировании следует учитывать законы механики грунтов.

К пониманию этой двойственности условий равновесия фундаментов и необходимости одновременного учета свойств как конструкции, так и грунта строители пришли не сразу.

Начиная с глубокой древности люди строили различные здания и сооружения и учились устраивать основания и фундаменты. Уже первобытные народы, за много веков до нашей эры, научились строить дома на высоких свайных ростверках, древние народы Индии сооружали храмы на опускных колодцах, а римляне устраивали морские причалы при помощи бездонных ящиков.

Римский строитель Марк Витрувий Поллион (1 в. до нашей эры) указывает в своем сочинении «De architectura», что основание должно быть в прочном грунте, если он может быть обнаружен; размеры фундамента должны быть таковы, чтобы на нем утвердить вышележащую часть сооружения; материал и работа по устройству фундаментов должны быть безукоризненны, а размеры его должны превышать размеры сооружения.

В далеком прошлом было распространено мнение, что сооружения должны быть воздвигнуты на массивах сплошных горных пород, или, как их сейчас называют, скальных грунтах. В тех случаях, когда такие грунты залегали слишком глубоко, устраивали искусственную каменную постель. Так, например, древний Марсель был построен на площади размером около 570 га, размещенной на топком и болотистом месте, что потребовало под весь город подвести сплошную каменную подушку из обожженных камней общим объемом около 500 млн. м. куб.

Несмотря на то, что в отдельных случаях мастерством древних строителей были созданы великолепные образцы зодчества, установлено, что количество строительных неудач и даже катастроф было достаточно велико. Эти катастрофы и неудачи объясняются тем, что опыт искусства строить не был обогащен точными научными знаниями.

Развитие строительства сухопутных и водных путей сообщения вызвало необходимость устройства оснований и фундаментов в различных природных условиях и потребовало изучения свойств различных грунтов оснований.

В 1835 г. инженер путей сообщения М. С. Волков в своей книге «Об исследовании грунтов земли, производимом в строительном искусстве» впервые в истории строительной техники научно поставил и разрешил принципиальные вопросы устройства оснований на различных грунтах. Им было установлено, что для различных сооружений требуется различная несущая способность грунтов: «Устройство оснований здания зависит большего частью от качества земли, в которой предполагается ого закладывать. Поддерживающая строение земля должна представлять сопротивление, соразмерное его весу».

В следующей работе «Об основаниях каменных здании» (1840 г.) он уточняет свои выводы.

В этих трудах М. С. Волкова были систематизированы способы устройства оснований и создан первый очерк науки об основаниях и фундаментах.

Как М. С. Волков, так и другие русские ученые XIX в. - В. М. Карлович, М. Н. Герсеванов, В. И. Курдюмов, - создавшие и развившие науку об основаниях и фундаментах, в своих исследованиях исходили из тех данных, которыми в то время располагала не только строительная механика, но и наука о земле - геология. Применение геологических знаний к устройству оснований и фундаментов оказалось совершенно необходимым.

Естественные геологические процессы, непрерывно изменяя рельеф и строение земной коры, неизбежно оказывают влияние на построенные сооружения. И наоборот, строительство тех или иных сооружений, в свою очередь, влияет на ход естественных геологических процессов. Использование геологических данных для устройства оснований и фундаментов положило основу специальной науке - «инженерной геологии», одной из задач которой является изучение геологических процессов, как естественных, так и возникающих в связи с возведением и эксплуатацией сооружений.

Развитие инженерной геологии и механики грунтов превратило знания об устройстве оснований и фундаментов из чисто описательных в точные. Современная наука об основаниях и фундаментах с достаточной точностью выполняет свою главную задачу, заключающуюся в выявлении законов взаимодействия между конструкцией фундамента и грунтом основания.

В процессе познания этих законов было установлено, что осадки и деформации грунтов основания зависят не только от величины интенсивности нагрузки на подошву фундамента, но также и от величины и формы самой площади подошвы фундамента. В частности, был сделан вывод, что при равной интенсивности нагрузки большая осадка будет у фундамента с большей площадью подошвы.

Также установлено, что величина деформации основания зависит не от величины абсолютного давления, передаваемого фундаментом, а от разности между ним и давлением, которое грунт испытывает в природных условиях. Этот вывод позволил во многих случаях отказаться от устройства фундаментов глубокого заложения на кессонах и перейти к более легким системам свайных фундаментов.

Широкое внедрение в строительство бетона и железобетона определило переход к конструкциям фундаментов, большим по площади опирания на грунт, но сравнительно мало заглубленным, а также к монтируемым из сборных стандартных элементов.

Наряду с развитием новых конструктивных форм фундаментов развивалась техника устройства искусственных оснований. Помимо уже известного ранее метода укрепления грунтов введением цементного раствора, стали применять методы силикатизации грунтов и электрохимического укрепления.

Таким образом, учение об основаниях и фундаментах развилось в систему знаний о свойствах грунтов как оснований сооружений, методах искусственного укрепления грунтов, технике расчета конструкций фундаментов и технике производства работ по устройству оснований и фундаментов.

Настоящая книга посвящена одной из важнейших частей курса «Основания и фундаменты» - расчетам оснований и фундаментов гражданских и промышленных зданий. Другие вопросы курса или не рассматриваются совсем, или приводятся в очень кратком объеме, необходимом для обоснования тех или иных расчетов.

Нормативные материалы приведены в книге по данным, опубликованным на 1 января 1963 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ.

Глава 1. Состав и свойства грунтов.
  • Физические характеристики грунтов.
  • Физическое состояние воды в порах грунтов.
  • Пластичность и консистенция грунтов.
  • Гранулометрический состав грунтов.
  • Вопросы для самопроверки.
  • Задачи и упражнения.
Глава 2. Внешние силы и напряженное состояние грунтов.
  • Коэффициент пористости и относительная деформация грунта.
  • Уравнение компрессионной зависимости.
  • Коэффициенты поперечного расширения и бокового давления.
  • Модуль общей деформации грунта.
  • Определение модуля общей деформации по компрессионным кривым.
  • Распределение давления в массиве грунта от сосредоточенной силы.
  • Распределение в массиве грунта давлений от группы сил или распределенной нагрузки.
  • Метод угловых точек.
  • Полное давление сжатия и величина уплотняющего давления.
  • Вопросы для самопроверки.
  • Задачи и упражнения.
Глава 3. Деформация грунтов под нагрузкой.
  • Абсолютная величина деформации (осадки) грунта.
  • Определение конечной осадки многослойных оснований.
  • Зависимость между давлением и влажностью грунта.
  • Определение периода стабилизации осадки.
  • Определение периода стабилизации осадки многослойного основания.
  • Просадки грунтов при замачивании под нагрузкой.
  • Вопросы для самопроверки.
  • Задачи и упражнения.
Глава 4. Несущая способность грунтов.
  • Понятие о расчетном сопротивлении грунта.
  • Определение несущей способности грунта по данным испытаний пробной нагрузкой.
  • Техника производства испытаний грунтов в открытых шурфах.
  • Техника производства испытаний грунтов в скважинах.
  • Определение несущей способности грунтов по Техническим условиям и нормам проектирования.
  • Сопротивление грунтов сдвигу и новые нормы проектирования естественных оснований зданий и промышленных сооружений (СНиП I I–Б 1-62).
  • Учет взвешивающего действия грунтовых вод.
  • Проверка несущей способности подстилающего слоя.
  • Вопросы для самопроверки.
  • Задачи и упражнения.
Глава 5. Расчет жестких фундаментов под центральную вертикальную нагрузку.
  • Виды фундаментов.
  • Нагрузки на фундаменты.
  • Расчет под центральную вертикальную нагрузку по прочности грунта основания.
  • Расчет под центральную вертикальную нагрузку по деформациям основания.
  • Расчет под центральную вертикальную нагрузку по прочности материала фундамента.
  • Вопросы для самопроверки.
  • Задачи и упражнения.
Глава 6. Расчет жестких фундаментов на совместное действие вертикальных и горизонтальных сил и моментов.
  • Расчет на совместное действие вертикальных и горизонтальных сил и моментов по прочности грунта основания.
  • Расчет на совместное действие вертикальных и горизонтальных сил и моментов по деформациям основания.
  • Расчет на сдвиг.
  • Расчет опрокидывание.
  • Расчет фундаментов зданий, имеющих подвалы (подземные этажи).
  • Расчет на совместное действие вертикальных и горизонтальных сил и моментов по прочности материала фундамента.
  • Вопросы для самопроверки.
  • Задачи и упражнения.
Глава 7. Расчет железобетонных фундаментов.
  • Условная расчетная схема и пределы ее применимости.
  • Расчет по прочности материала конструкций.
  • Особенности расчета конструкций одиночных фундаментов.
  • Выбор расчетных сечений конструкций фундамента.
  • Конструирование железобетонных фундаментов.
  • Вопросы для самопроверки.
  • Задачи и упражнения.
Глава 8. Конструирование и расчет сборных фундаментов.
  • Конструктивные формы сборных фундаментов.
  • Ленточные сборные фундаменты под стены.
  • Расчет прерывистых фундаментов.
  • Сборные фундаменты под отдельные опоры.
  • Вопросы для самопроверки.
  • Задачи и упражнения.
Глава 9. Свайные фундаменты.
  • Виды и конструкции свай и свайных фундаментов.
  • Статическая работа свай в грунте.
  • Несущая способность свай-стоек.
  • Несущая способность одиночных висячих свай.
  • Динамический метод определения несущей способности свай.
  • Определение несущей способности сваи пробными нагрузками.
  • Физические явления, сопровождающие забивку свай.
  • Проверочный расчет свайного фундамента в целом.
  • Расчет свайного фундамента на устойчивость.
  • Размещение свай в свайном фундаменте.
  • Применение свай при устройстве фундаментов гражданских и промышленных зданий.
  • Вопросы для самопроверки.
  • Задачи и упражнения.
Глава 10. Основы расчета искусственных оснований.
  • Общие положения.
  • Физико-механические характеристики искусственных оснований, сохраняющих дисперсное состояние.
  • А. Пористость и влажность.
  • Б. Объемный вес.
  • В. Коэффициент сжимаемости.
  • Г. Нормативное давление.
  • Размеры зоны уплотнения.
  • А. Мощность искусственного основания.
  • Б. Размеры искусственного основания в плане.
  • В. Расстановка песчаных или грунтовых свай в искусственном основании.
  • Вопросы для самопроверки.
  • Задачи и упражнения.

По материалам сайта: http://www.biysk.ru