Основания и фундаменты. Основные понятия. (Лекция 1)

1. Содержание курса лекций по дисциплине «Основания и фундаменты»

1.1.Введение.
Введение.Задачи
Задачикурса
курсаОснования
Основанияиифундаменты.
фундаменты. Основные
Основные
понятия
понятияииопределения.
определения.
2.2.Оценка
Оценкаматериалов
материаловинженерно-геологических
инженерно-геологическихизысканий
изысканийииих
их
влияние
влияниена
навыбор
выборконструкции
конструкциифундаментов
фундаментовииметод
методпроизводства
производства
работ.
работ.
3.3.Общие
Общиеположения
положенияпо
попроектированию
проектированиюоснований
основанийиифундаментов.
фундаментов.
4,4,5.5.Фундаменты,
Фундаменты,возводимые
возводимыеввоткрытых
открытыхкотлованах.
котлованах.
6.6.Свайные
Свайныефундаменты.
фундаменты.
7.7.Методы
Методы преобразования
преобразованиястроительных
строительныхсвойств
свойствоснований.
оснований.
8.8.Проектирование
Проектированиекотлованов.
котлованов.
9.9.Подпорные
Подпорныестены
стеныииих
ихназначение.
назначение.Давление
Давлениегрунта
грунтана
на
подпорные
стены.
подпорные стены.
10.Заглубленные
10.Заглубленныесооружения
сооруженияиигрунтовые
грунтовыеанкеры.
анкеры.
11,
11,12.
12.Строительство
Строительствона
наструктурно-неустойчивых
структурно-неустойчивыхгрунтах
грунтахии вв
особых
особых условиях.
условиях.
13.Строительство
13.Строительствоввстесненных
стесненныхусловиях.
условиях.
14.
14.Реконструкция
Реконструкцияфундаментов
фундаментовзданий
зданийиисооружений.
сооружений.

2. литература

ЛИТЕРАТУРА
Основная
Ухов С.Б. и др. Механика грунтов, основания и
фундаменты.
Далматов Б.И. Механика грунтов, основания и
фундаменты.
СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений».
СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений.
Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*».
СП 50-101-2004 «Проектирование и устройство
оснований и фундаментов зданий и сооружений».
СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты».
СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты.
Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85»
СП 50-102-2003 «Проектирование и устройство
свайных фундаментов».

3.

Критерии оценивания знаний:
1.Работа на лекции с оформлением конспекта
- 2 балла, количество лекций – 14
2*14=28 баллов;
2.Модульный контроль (кол. МК – 2)
(16+16) = 32 балла;
3.Экзамен (в экзаменационном билете 1
задача и 2 теоретических вопроса)
(20+10+10) = 40 баллов.

4. Лекция 1

Введение.
Введение. Задачи
Задачи курса
курса
Основания
Основания ии фундаменты.
фундаменты.
Основные
Основные понятия
понятия ии
определения.
определения.

5.          

Фундаменты
Фундаменты––одна
однаиз
из
древнейших
древнейшихконструкций
конструкций
первых
первыхжилищ
жилищчеловека
человека
 
 
 
 
Со времен древнего Египта известно
имя выдающегося строителя пирамид и
архитектора
Имхотепа.
 

6.

В древней Месопотамии возводились
грандиозные
грунтовые
ирригационные сооружения.
Выдающийся архитектор античности
Витрувий (Марк Витрувий Поллион (I
в. до н.э.) писал: “Для закладки
фундаментов храмовых зданий
следует рыть до глубины твердых
пород...”

7. Связь рассматриваемого курса с другими дисциплинами

Теория
упругости
Строительная
механика
Инженерная
геология
Механика
грунтов
Основания и
фундаменты
Теоретическая
дисциплина
Прикладная
дисциплина

8.

Курс
КурсОснования
Основанияиифундаменты
фундаменты рассматривает
рассматриваетвопросы
вопросы
проектирования
проектированияоснований
основанийиифундаментов
фундаментоввв
разнообразных
разнообразныхгрунтовых
грунтовыхусловиях.
условиях.
ККчислу
числупервоочередных
первоочередныхзадач
задачввобласти
областифундаментостроения
фундаментостроения
относятся:
относятся:
1)
1)совершенствование
совершенствованиеметодов
методовиинорм
нормрасчета
расчетаоснований
основанийссцелью
целью
повышения
повышениястепени
степенииспользования
использованияпрочностных
прочностныхсвойств
свойствгрунтов
грунтов
ииматериалов
материаловфундаментов;
фундаментов;
2)
2)разработка
разработкаконструкций
конструкцийфундаментов
фундаментовиинесущих
несущихэлементов
элементовсс
предельным
предельнымиспользованием
использованиемих
ихнесущей
несущейспособности
способностипо
по
прочности
прочностиматериала;
материала;
3)
3)отработка
отработкавысокопроизводительных
высокопроизводительныхметодов
методовизготовления
изготовленияии
погружения
погруженияввгрунт
грунтнесущих
несущихэлементов
элементовфундаментов;
фундаментов;
4)
4)создание
созданиевысокоэффективного
высокоэффективноготехнологического
технологического
оборудования
оборудованияиимеханизмов
механизмовпо
построительству
строительствуфундаментов.
фундаментов.

9. Трансконский элеватор (г. Виннипег, Канада 1913 г.)

После
катастрофы
незначительно
деформируемое сооружение осталось
стоять под углом около 63° к горизонту.
Впоследствии
элеватор
вернули
в
прежнее
положение
с
помощью
домкратов.

10. Пизанская башня

Рср = 5 кг/см2 = 50 т/м2 = 500 кН/м2 =
0,5 МПа
С целью стабилизации отклонения башни от вертикали еще в 1932 г. под
основание башни было произведено нагнетание через 351 скважину Ø 50 мм
около 1000 т цементного раствора. Приращение наклона за последнее
десятилетие прошлого века составляло ≈ 1 мм в год.
Только в 2002 г. отклонение башни было стабилизировано за счет выемки
грунта из основания и проведение дополнительных мероприятий по усилению
основания.

11.

12.

13. Основные понятия и определения

11--конструкция
конструкция
надземного
надземногосооружения;
сооружения;
22--обрез
обрезфундамента;
фундамента;
33--грунт
грунтобратной
обратной
засыпки
засыпкикотлована;
котлована;
44--фундамент;
фундамент;
55--подошва;
подошва;
66--несущий
несущийслой
слой
основания;
основания;
77––подстилающие
подстилающиеслои
слои
основания.
основания.

14.

Фундамент
Фундамент (4)
(4) –– заглубленная
заглубленная вв грунт
грунт конструкция,
конструкция,
предназначенная
предназначеннаядля
длявосприятия
восприятиянагрузок
нагрузокот
отнадземной
надземнойчасти
частиздания
зданияии
сооружения
сооруженияиипередачи
передачиих
ихна
наоснование.
основание.
Верхняя
Верхняя плоскость
плоскость фундамента,
фундамента, на
на которую
которую опираются
опираются надземные
надземные
конструкции,
называется
обрезом
(2),
а
нижняя
плоскость,
опирающаяся
конструкции, называется обрезом (2), а нижняя плоскость, опирающаяся на
на
грунт,
грунт,называется
называетсяподошвой
подошвой(5).
(5).
Шириной
Шириной подошвы
подошвы фундамента
фундамента bb называется
называетсяменьшая
меньшаясторона
сторонаподошвы.
подошвы.
Высота
Высота фундамента
фундамента hh -- это
это расстояние
расстояние от
от обреза
обреза до
до подошвы
подошвы фундамента.
фундамента.
Глубиной
Глубиной заложения
заложения фундамента
фундамента dd называется
называется расстояние
расстояние от
от уровня
уровня
планировки
планировкиповерхности
поверхностиземли
землидо
доподошвы
подошвыфундамента.
фундамента.
Основание
Основание –– напластование
напластование грунтов
грунтов под
под подошвой
подошвой фундамента,
фундамента,
воспринимающее
воспринимающее давление
давление от
от сооружения.
сооружения. Основание
Основание может
может быть
быть
естественным
естественнымииискусственным.
искусственным.
Естественное
Естественное основание
основание -- обычный
обычный природный
природный грунт,
грунт, используемый
используемый под
под
подошвой
подошвой фундаментов
фундаментов без
без предварительной
предварительной подготовки.
подготовки. Искусственное
Искусственное
основание
основание выполняется
выполняетсязаменой
заменойгрунта
грунтаили
илиизменением
изменениемего
егосвойств.
свойств.

15.

Основания
Основаниямогут
могутбыть
бытьсссогласным
согласным иинесогласным
несогласным залеганием
залеганиемслоев.
слоев.
Согласно
Согласно залегающими
залегающими считаются
считаются последовательно
последовательно напластованные
напластованные слои,
слои,
между
междуобразованием
образованиемкоторых
которыхне
небыло
былосущественного
существенногоперерыва.
перерыва.
Согласное
залегание
светлых
известняков
на темно-серых
битуминозных
известняках.

16.

Пустыня
Колорад
о, США

17.

Индия

18.

Большой
Каньон,
США

19.

«Несогласным
«Несогласнымназывают
называютзалегание
залеганиеотносительно
относительномолодых
молодыхслоев
слоев
горных
горныхпород
породна
наповерхности
поверхностиразмыва
размываболее
болеедревних
древнихслоев»
слоев»(БСЭ).
(БСЭ).
Угол
Уголнесогласия
несогласия––угол
уголмежду
междуслоистостью
слоистостьюввнижнем
нижнемииверхнем
верхнем
комплексах.
комплексах.

20. Примеры несогласий

угловые
несогласия
Иллюстрация
структурного
несогласия

21.

22.

Механика грунтов – научная дисциплина, изучающая
изменение физических и механических свойств грунтов под
влиянием внешних воздействий, методы расчета
напряженного состояния и деформаций оснований, оценки
к устойчивости грунтовых массивов, давление грунта на
сооружения.
Геотехника
Геотехника (англ.
(англ.geotechnics)
geotechnics)—
— научные
научные методы
методы ии
инженерные
инженерные принципы
принципы строительной
строительной деятельности
деятельности сс
использованием
использованием материалов
материалов земной
земнойкоры,
коры, совокупность
совокупность
взаимосвязанных
взаимосвязанных технических
технических решений,
решений, приемов
приемов ии
способов
способов возведения
возведения подземных
подземных частей
частей зданий
зданий ии
сооружений,
сооружений, включая
включая способы
способы освоения
освоения подземного
подземного
пространства
пространствадля
длястроительства
строительствазаглубленных
заглубленныхпомещений.
помещений.

23.

Горной
породой
Грунтами называют любые горные породы, которые
называют
закономерно
построенную
совокупность
минералов,
которая
характеризуется составом, структурой и текстурой.
ГРУНТ – это рыхлые горные породы верхних слоев литосферы.
как объект инженерной деятельности человека
используют в строительстве в качестве оснований,
среды и материалов различных сооружений и
рассматривают как многокомпонентные системы,
изменяющиеся во времени.
Под составом грунта подразумевают
минералов, составляющих породу.
Структура – это размер, форма и количественное
перечень
соотношение слагающих породу частиц.
Текстура
–
пространственное
расположение
элементов грунта, определяющее его строение.

24. Состав грунтов

Грунт это 3х фазная система
Грунт
Грунт==твердые
твердыечастицы
частицы++вода
вода++газ
газ
От соотношения этих фаз и зависят
характеристики грунтов
11––твердые
твердые
частицы
частицыгрунта
грунта
(твердая
(твердаяфаза);
фаза);
22––поровая
поровая
жидкость
жидкость(жидкая
(жидкая
фаза);
фаза);
33––поровый
поровыйгаз
газ
(газообразная
(газообразная
фаза);
фаза);
44––поры;
поры;
55––межчастичные
межчастичные
связи;
связи;
66––реакции
реакциина
на

25.

Свойства твердых частиц
Твердые частицы грунтов состоят из породообразующих минералов.
По отношению к воде твердые частицы делят на три основные группы:
1. Инертные (кварц, полевые шпаты, слюда, авгит, кремень, роговая
обманка и др.). Грунты, сложенные инертными минералами обычно
обладают хорошими строительными свойствами.
2. Растворимые (галит NaCl, гипс CaSO4 2Н2О, известняк СаСО3 и другие).
Растворимые минералы оказывают существенное влияние на свойства
грунта. Это объясняется их растворением при увлажнении и далее химической суффозией.
3. Глинистые минералы (каолинит, монтмориллонит, иллит и др.). Эти
минералы не растворимы в воде, однако, ввиду специфической формы
частиц (пластинчатая и игольчатая) и малых размеров (1…2 мкм) они при
взаимодействии с водой образуют коллоидные системы. Иными
словами, глинистые частицы обладают свойством гидрофильности.
Свойства твердых (минеральных) частиц зависят
от размеров
Классификация твердых частиц:
№
п/п
1
2
3
4
5
Наименование
частиц
Галечные
(щебень)
Гравелистые
Песчаные
Пылеватые
Глинистые
Поперечный
размер (мм)
10 (20)
2 10 (20)
0,05 2
0,005 0,05
0,005
Примечания
Классификаци
я по шкале
Сабанина (по
скорости
падения
частиц в воде)

26. Свойства жидкой составляющей грунтов

Различают
Различают три
три основных
основных вида
вида состояния
состояния воды
воды вв
грунте:
грунте:
22 -- кристаллизационная,
кристаллизационная, или
или прочносвязанная
прочносвязанная ––
электромолекулярные
электромолекулярныесилы
силыпритяжения
притяжениянесколько
несколькосотен
сотении
даже
дажетысяч
тысячмегапаскалей,
мегапаскалей,удалить
удалитьэту
этуводу
водупрактически
практически
невозможно,
невозможно,замерзает
замерзаетпри
приtº
tº -70º
-70º..
33 –– связная
связная ––электромолекулярная
электромолекулярнаясила
силапритяжения
притяжения
несколько
несколькодесятков
десятковмегапаскалей,
мегапаскалей,удаляется
удаляетсятолько
толькопри
приtº
tº
=
=105º,
105º,замерзает
замерзаетпри
приtº
tº -1º
-1º……-3º
3ºC.
C.

27. Свойства газообразной составляющей грунта

Свободный
газ:
Незащемленн
ый
(сообщающийся с
Защемленн
атмосферой),
ый
(находящийс
яв
замкнутых
порах и
пузырьках).
Газообразная
Газообразная составляющая
составляющая вв
самых
самых верхних
верхних слоях
слоях грунта
грунта
представлена
атмосферным
представлена
атмосферным
воздухом,
ниже
–
азотом,
воздухом, ниже – азотом,метаном,
метаном,
сероводородом
сероводородомиидругими
другимигазами.
газами.
Газообразная
компонента
Газообразная
компонента
грунта
от
Растворенный
в
грунта вв зависимости
зависимости
от внешних
внешних
условий
условий может
может растворяться
растворяться вв
воде
жидкости,
жидкости, выделяться
выделяться из
из нее,
нее,
вытесняться
из
пор
грунта
вытесняться
из
пор
грунта
жидкостью
жидкостьюиит.д.
т.д.

28. Классификация грунтов

класс – по общему характеру структурных связей;
группа – по характеру структурных связей (с учетом их прочности);
подгруппа – по происхождению и условиям образования;
тип – по вещественному составу;
вид – по наименованию грунтов (с учетом размеров частиц и
показателей свойств);
разновидности – по количественным показателям вещественного
состава, свойств и структуры грунтов.
Классификация
Классификацияопределяет
определяет
четыре
класса
грунтов:
четыре класса грунтов:
II--природные
природныескальные
скальные(с
(с
жесткими
связями
между
жесткими связями между
частицами);
частицами);
IIII--природные
природные
дисперсные(без
дисперсные(безжестких
жестких
связей
между
частицами);
связей между частицами);
III
III--природные
природныемерзлые;
мерзлые;
IV
IV--техногенные.
техногенные.
Класс
природных
дисперсных
Класс
природных
дисперсных
грунтов
представлен
грунтов представлен
группой
группойсвязных
связныхии группой
группой несвязных
несвязных
грунтов.
грунтов.
Обе
Обе группы
группы относятся
относятся кк осадочным
осадочным
грунтам.
грунтам.
НесвязныеНесвязныепески
пескииикрупнообломочные
крупнообломочные
грунты
грунты
СвязныеСвязныеглинистые
глинистыегрунты
грунты

29.

Типы грунтов
Тип грунта
Характерный
размер частиц,
мм
Содержание частиц
крупнее
характерного
размера,
% по массе
КРУПНООБЛОМОЧНЫЕ
Глыбовый
(валунный)
200
>50
Щебенистый
(галечниковый)
10
>50
Дресвяный
(гравийный)
2
>50
ПЕСЧАНЫЕ
Гравелистый
Крупный
Средний
Мелкий
Пылеватый
2
0,5
0,25
0,1
0,1
>25
>50
>50
75 и более
<75
ГЛИНИСТЫЕ
Супеси
Суглинки
Глины
0,005
0,005
0,005
3…10
10…30
>30