Техника, технология и методология расчетов оснований фундаментов

Н. С. Соколов






ТЕХНИКА, ТЕХНОЛОГИЯ И МЕТОДОЛОГИЯ РАСЧЕТОВ ОСНОВАНИЙ ФУНДАМЕНТОВ






3-е издание, исправленное и дополненное




Рекомендовано Федеральным учебно-методическим объединением в системе высшего образования по укрупненной группе специальностей и направлений подготовки «Техника и технологии строительства» Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов образовательных организаций высшего образования, обучающихся по направлениям подготовки (специальностям): 08.03.01 «Строительство» - уровень высшего образования - бакалавриат (направленность - Промышленное и гражданское строительство);
08.04.01 «Строительство» - уровень высшего образования - магистратура (направленность - Промышленное и гражданское строительство: технология и организация строительства); 08.05.01 «Строительство» -уровень высшего образования - специалитет (направленность -Строительство высотных и большепролетных зданий и сооружений)









Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2023

УДК 624.15
ББК 38.58
    С59


Рецензенты:
канд. техн. наук, доцент (Поволжский государственный технологический университет, г. Йошкар-Ола) В. Е. Глушков; канд. техн. наук, доцент кафедры стротельных конструкций ФГБОУ ВО «ЧГУ им. И. Н. Ульянова» А. Н. Плотников

    Соколов, Н. С.
С59   Техника, технология и методология расчетов оснований
    фундаментов : учебное пособие / Н. С. Соколов. - 3-е изд., испр. и доп. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2023. -456 с. : ил., табл.
       ISBN 978-5-9729-1113-4

    Рассмотрены вопросы проектирования оснований и фундаментов в открытых котлованах, свайных фундаментов, сравнение вариантов фундаментов, расчеты оснований по деформациям и краткие эталонные ответы.
    Для студентов дневного и заочного отделений, магистрантов и аспирантов строительного факультета, а также для инженеров-строителей.

УДК 624.15
ББК 38.58








ISBN 978-5-9729-1113-4  © Соколов Н. С., 2023
                        © Издательство «Инфра-Инженерия», 2023
                        © Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2023

1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

    Настоящее учебное пособие разработано на проектирование оснований вновь строящихся и реконструируемых зданий и сооружений в котлованах, траншеях и открытых выработках.
    Примечание. Далее вместо термина «здания и сооружения» используется термин «сооружения», в число которых входят также подземные заглубленные конструкции.


2. НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

    В настоящем учебном пособии (своде правил) приведены следующие ГОСТы и нормативные документы в строительстве:
    -     ВСН-88 Проектирование и устройство грунтовых анкеров;
    -     ГОСТ 5180-2015 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик;
    -     ГОСТ 5686-2012 Грунты. Методы полевых испытаний сваями;
    -     ГОСТ 7473-10. Межгосударственный стандарт. Смеси бетонные. Технические условия;
    -     ГОСТ 8732-78 Трубы стальные бесшовные горячедефор-мированные. Сортамент;
    -     ГОСТ 8734-75 Трубы стальные бесшовные холодноде-формированные. Сортамент;
    -     ГОСТ 8829-2018 Изделия строительные железобетонные и бетонные заводского изготовления. Методы испытаний нагружением. Правила оценки прочности, жесткости и трещиностой-кости;
    -     ГОСТ 9463-2016 Лесоматериалы круглые хвойных пород. Технические условия;
    -     ГОСТ 10180-2012 Бетоны. Методы определения прочности по нонтролным образцам;
    -     ГОСТ 10704-91 Трубы стальные электросварные прямошовные. Сортамент;
    -     ГОСТ 12248-2010 Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемост;


3

    -      ГОСТ 12536-2014 Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава;
    -      ГОСТ 12374-77 Грунты. Метод полевого испытания статическими нагрузками;
    -      ГОСТ 14231-88 Смолы карбамидоформальдегидные. Технические условия;
    -      ГОСТ 18105-2010 Бетоны. Правила контроля и оценки прочности;
    -      ГОСТ 19912-2012 Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием;
    -      ГОСТ 20276-2012 Грунты. Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости;
    -      ГОСТ 20522-2012 Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний;
    -      ГОСТ 21153.2-84 Породы горные. Методы определения предела прочности при одноосном сжатии;
    -      ГОСТ 23161-2012 Метод лабораторного определения характеристик просадочности;
    -      ГОСТ 23278-2014 Грунты. Методы полевых испытаний проницаемости;
    -      ГОСТ 23740-2016 Грунты. Методы определения содержания органических веществ;
    -      ГОСТ 24846-2012 Грунты. Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений;
    -      ГОСТ 24847-2017 Грунты. Методы определения глубины сезонного промерзания;
    -      ГОСТ 25100-2011 Грунты. Классификация;
    -      ГОСТ 25584-2016 Грунты. Методы лабораторного определения коэффициента фильтрации;
    -      ГОСТ 26633-2015 Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия;
    -      ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения;
    -      ГОСТ 30416-2012 Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения;
    -      ГОСТ 30672-2012 Грунты. Полевые испытания. Общие положения;

4

    -      ГОСТ 31937-2011 Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния;
    -      Рекомендация по ускоренному замачиванию опытных котлованов в просадочных грунтах;
    -      Руководство по лабораторному определению деформационных и прочностных характеристик просадочных грунтов;
    -      СП 14.13330.2018 «СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах»;
    -      СП 15.13330.2012 «СНиП II-22-81* Каменные и армока-менные конструкции» (с изменениями N 1, N 2, N 3);
    -      СП 16.13330.2017 «СНиП II-23-81* Стальные конструкции» (с изменением N1);
    -      СП 20.13330.2016 «СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия» (с изменениями N1, N2);
    -      СП 21.13330.2012 «СНиП 2.01.09-91 Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах» (с изменением N1);
    -      СП 22.13330.2016 «СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений;
    -      СП 24.13330.2011 «СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты» (с изменениями N1, N2, N3);
    -      СП 25.13330.2012 «СНиП 2.02.04-88 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах» (с изменениями N1, N2, N3);
    -      СП 26.13330.2012 «СНиП 2.02.05-87 Фундаменты машин с динамическими нагрузками» (с изменением N1);
    -      СП 28.13330.2017 «СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии» (с изменением N1);
    -      СП 31.13330.2012 «СНиП 2.04.02-84* Водоснабжение.
Наружные сети и сооружения» (с изменениями N1, N2, N3, N4);
    -      СП 32.13330.2018 «СНиП 2.04.03-85 Канализация. Наружные сети и сооружения»;
    -      СП 35.13330.2011 «СНиП 2.05.03-84* Мосты и трубы» (с изменением N1);
    -      СП 38.13330.2018. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов);
    -      СП 40.13330.2012 «СНиП 2.06.06-85. Плотины бетонные и железобетонные»;

5

    -      СП 45.13330.2017 «СНиП 3.02.01-87 Земляные сооружения, основания и фундаменты» (с изменением N1);
    -      СП 47.13330.2016 «СНиП 11-02-96 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения»;
    -      СП 48.13330.2011 «СНиП 12-01-2004 Организация строительства» (с изменением N1);
    -      СП 58.13330.2019. Гидротехнические сооружения. Основные положения;
    -      СП 63.13330.2018 «СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения»;
    -      СП 70.13330.2012 «СНиП 3.03.01-87 Несущие и ограждающие конструкции» (с изменениями N1, N3)»;
    -      СП 71.13330.2017 «СНиП 3.04.01-87 Изоляционные и отделочные покрытия» (с изменением N1);
    -      СП 100.13330.2016 «СНиП 2.06.03-85 Мелиоративные системы и сооружения» (с изменением N1);
    -      СП 103.13330.2012 «СНиП 2.06.14-85 Защита горных выработок от подземных и поверхностных вод»;
    -      СП 116.13330.2012 «СНиП 22-02-2003 Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения»;
    -      СП 118.13330.2012 «СНиП 31-06-2009 Общественные здания и сооружения» (с изменениями №1, N2, N3);
    -      СП 126.13330.2017 «СНиП 3.01.03-84 Геодезические работы в строительстве»;
    -      СП 131.13330.2018 «СНиП 23-01-99* Строительная климатология»;
    -      СП 333.1325800.2020 «Информационное моделирование в строительстве. Правила формирования информационной модели объектов на различных стадиях жизненного цикла»;
    -      СанПиН 2.1.7.1287-03 Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы;
    -      СанПиН 2.1.7.1322-03 Гигиенические требования к размещению и обезвреживанию отходов производства и потребления.
    Примечание: При пользовании настоящим учебным пособием (сводом правил [110-113]) целесообразно проверить действие ссылочных документов в информационной системе

6

общего пользования - на официальном сайте федерального органа исполнительной власти в сфере стандартизации в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего свода правил в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде стандартов.

7

3. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

    В настоящем учебном пособии (своде правил) применены следующие термины с соответствующими определениями:
    3.1.   Армированный грунт: композитный материал, состоящий из насыпного грунта и армирующих его более прочных элементов.
    3.2.   Армированный массив грунта: естественный грунтовый массив, усиленный армирующими элементами.
    3.3.   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.
    3.4.   Верификация: проверка, подтверждение правильности каких-либо положений, расчетных алгоритмов, программ и процедур путем их сопоставления с опытными (эталонными или эмпирическими) данными, алгоритмами и результатами.
    3.5.   Верхняя оценка: решение, соответствующее наиболее высокому значению несущей способности (прочности или устойчивости), полученное аналитически или численно на основании применения кинематически допустимого поля скоростей в грунтовом основании.
    3.6.   Водоупор (водоупорный слой грунта): слабопроницаемый слой грунта, фильтрацией воды через который можно пренебречь.
    3.7.   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.
    3.8.   Высотные здания: здания высотой более 75 м.
    Примечание: Архитектурная высота здания определяется согласно СП 118.13330-2012 «СНиП 31-06-2009 Общественные здания и сооружения» (с изменениями N1, N2, N3) [127].
    3.9.   Геотехническая категория: категория сложности объекта строительства с точки зрения проектирования оснований и фундаментов, определяемая в зависимости от уровня

8

ответствен-ности и сложности инженерно-геологических условий площадки строительства.
    3.10.    Геотехнические модели с двойным упрочнением: модели механического поведения грунта, в которых вводятся поверхности текучести при уплотнении и сдвиге, а также зависимость, описывающая поведения грунта при деформациях формоизменения.
    3.11.    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.
    3.12.    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).
    3.13.    Гидрогеологический прогноз: комплекс работ расчетного характера, целью которых является качественная и количественная оценка изменений гидрогеологических условий, вызванных строительством.
    3.14.    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.
    3.15.    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.

9

    3.16.    Грунтоцементный элемент: объем грунта, закрепленного цементным вяжущим по струйной или буросмесительной технологии с приданием ему повышенной прочности и пониженной водопроницаемости.
    3.17.    Защитные мероприятия: комплекс организационнотехнических мероприятий по защите окружающей застройки от сверхнормативных деформаций и прочих недопустимых воздействий, оказываемых негативным влиянием строительства или реконструкции.
    3.18.    Зона влияния нового строительства или реконструкции: расстояние, за пределами которого негативное воздействие на окружающую застройку пренебрежимо мало.
    3.19.    Инженерная цифровая модель местности (ИЦММ): форма представления инженерно-топографического плана в цифровом объектно-пространственном виде для автоматизированного решения инженерных задач и проектирования объектов строительства. ИЦММ состоит из цифровой модели рельефа и цифровой модели ситуации [СП 333.1325800.2020 [131], статья 3.9.2].
    3.20.    Комбинированный свайно-плитный фундамент (piled raft foundation): фундамент, состоящий из железобетонной плиты (свайного ростверка) и свай, совместно передающих нагрузку на основание.
    3.21.    Компенсационные мероприятия: мероприятия, направленные на сохранение или восстановление напряженно-деформированного состояния оснований реконструируемых сооружений или сооружений окружающей застройки и гидрогеологического режима.
    3.22.    Коэффициент переуплотнения грунта; OCR: отношение вертикального эффективного напряжения от собственного веса грунта к напряжению предварительного уплотнения (предуплотнения).
    3.23.    Куст свай (pile group): компактно размещаемая группа свай, объединенная ростверком и передающая нагрузку на основание, как правило, от одиночной колонны или опоры.
    3.24.    Малозаглубленный фундамент: фундамент с глубиной заложения подошвы выше расчетной глубины сезонного промерзания грунта.

10