Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования «Дальневосточный государственный университет путей сообщения»
Институт транспортного строительства
УТВЕРЖДАЮ |
Заведующий кафедрой |
подпись, Ф. И.О. |
«__» __________ 2010г. |
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
дисциплины Основания и фундаменты сооружений на вечномерзлых грунтах
полное наименование дисциплины
для специальности: 270204.65 «Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство»
код и наименование специальности
Составитель: профессор кафедры _________________________
должность, Ф. И.О.
Обсуждена на заседании кафедры: :Железнодорожный путь, основания и фундаменты
полное наименование кафедры-разработчика
«27» _января 2010 г., протокол № _5__
Одобрена на заседании методической комиссии института транспортного строительства ___________________________________________________________________
полное наименование института
«15» _февраля___________ 2010 г., протокол № 4
.
2010 г.
I. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
1.1. Цель преподавания дисциплины
Дисциплина «Основания и фундаменты сооружений на вечномерзлых грунтах» является составной частью группы дисциплин, связанных с проектированием зданий и строительством железнодорожных сооружений. В ней рассмотрены методы исследования и оценки инженерно - геологических условий в местах возведения сооружений, физико-механических свойств грунтов и способы их исследования; поведение и расчет грунтовых оснований и массивов во взаимодействии с сооружением; методы проектирования и строительства фундаментов сооружений.
Цель подготовки специалистов по дисциплине – обучить будущих строителей железных дорог методам рационального проектирования, строительства и надежной эксплуатации фундаментов сооружений, взаимодействующих с грунтом, с учетом законов об охране природы и рациональном использовании ее ресурсов.
1.2. Задачи изучения дисциплины
Изучив дисциплину, студент должен:
1.2.1. 3нать закономерности и особенности формирования и инженерно-строительные свойства вечномерзлых грунтов, используемых в качестве строительных материалов и как основание сооружений; инженерно-геологические процессы, происходящие в грунтовых массивах в естественных условиях и в связи с инженерно-геологической деятельностью человека; основные физико-механические свойства грунтов и способы их определения; методы и технические средства экспериментального исследования и математического описания поведения оснований и грунтовых массивов под воздействием инженерных сооружений; их потенциальные возможности к восприятию нагрузок и воздействий от инженерных сооружений, методы проектирования и строительства фундаментов.
1.2.2. Уметь сделать оценку инженерно-геологических условий строительного участка в районах вечной мерзлоты; выбрать рациональный вариант фундамента здания или сооружения, запроектировать их с заданным уровнем надежности и экономичности, разработать методы их возведения и реализовать их на практике.
1.2.3. Иметь представление о современных тенденциях дальнейшего развития дисциплины Основания и фундаменты сооружений на вечномерзлых грунтах» как инженерно-строительной науки; о путях совершенствования методов инженерно-строительных изысканий, исследований свойств вечномерзлых грунтов, экспериментального и теоретического описания взаимодействия грунтовых оснований и массивов, проектирования фундаментов и сооружений и способов их возведения.
1.3. Структура аннотации дисциплины
№ | Наименование элементов аннотации | Содержание элементов |
1 | Наименование дисциплины | Основания и фундаменты сооружений на вечномерзлых грунтах |
2 | Институт/факультет | Дальневосточный государственный университет путей сообщения. Институт транспортного строительства |
3 | Кафедра | Железнодорожный путь, основания и фундаменты |
4 | Связь с другими дисциплинами | Для изучения дисциплины необходимы знания в области: Инженерная геология; Строительные материалы; Сопротивление материалов; Строительная механика; Строительное производство. Знания и навыки (профессиональные компетенции), получаемые студентами в результате изучения дисциплины, необходимы при изучении дисциплин: Инженерная геология; Механика грунтов. |
5 | Цели обучения, задачи обучения | Дать будущим инженерам строителям знания физико-механических свойств грунтов для использования их при изысканиях, проектировании и строительстве зданий, сооружений, железных и автомобильных дорог, мостов и тоннелей. Основные задачи - научить и использовать методы проектирования, строительства и надежной эксплуатации промышленных, гражданских зданий и сооружений в конкретных условиях с учетом особенностей свойств грунтов оснований |
6 | Содержание дисциплины | Разделы: 1. Свойства мерзлых грунтов 2.Физико-механические процессы при замерзании и оттаивании грунтов 3.Промышленно-гражданские здания в районах распространения вечномерзлых грунтов 4.Устройство фундаментов в районах распространения вечномерзлых грунтов 5.Охлаждающие устройства зданий 6.Способы обеспечения устойчивости зданий на многолетнемерзлых грунтах 7.Касательные и нормальные силы морозного пучения грунтов 8.Взаимодействие морозоопасных грунтов на фундаменты опор, возводимых на откосах и косогорах 9.Обеспечение устойчивости сооружений, возводимых на морозоопасных грунтах. |
7 | Специальности и формы контроля | 270204.65 «Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство»; 270201.65 «Мосты и транспортные тоннели»; - (экзамен) |
8 | Количество кредитов | 3 |
9 | Ведущие преподаватели | , профессор – лекции , . - преподаватели – курсовое проектирование |
10 | Компетенции | Изучение дисциплины направлено на формирование навыков выполнения расчетов по проектированию фундаментов зданий и сооружений на вечномерзлых грунтах |
1.4. Перечень дидактических единиц дисциплины «Основания и фундаменты сооружений на вечномерзлых грунтах»
№№ элемента содержа-ния | Наименование элемента содержания (тема) | Перечень учебных элементов Студент должен |
1. Физико-механические процессы при замерзании и оттаивании грунтов | ||
1.1.1 | Свойства грунтов | знать: процессы происходящие при замерзании грунтов уметь: определять свойства мерзлых грунтов |
2. Устройство фундаментов в районах распространения вечномерзлых грунтов | ||
1.2.1 | Выбор глубины заложения фундаментов | знать: условия заложения подошвы фундаментов уметь: определить глубину заложения подошвы фундаментов |
1.2.2 | Расчет фундаментов | знать: методы расчета фундаментов мелкого заложения и свайного фундамента уметь: подобрать размеры фундаментов мелкого заложения и свайного |
3. Касательные и нормальные силы морозного пучения грунтов | ||
1.3.1 | Касательные и нормальные силы морозного пучения грунтов | знать: Касательные и нормальные силы морозного пучения грунтов уметь: рассчитать касательные и нормальные силы морозного пучения грунтов |
4. Обеспечение устойчивости сооружений, возводимых на морозоопасных грунтах | ||
1.4.1 | Устойчивость фундаментов на вечномерзлых грунтах, сооружаемых по первому и второму принципам | знать: способы обеспечения устойчивости фундаментов на вечномерзлых грунтах, сооружаемых по первому и второму принципам уметь: выполнить расчет по обеспечению устойчивости фундаментов на вечномерзлых грунтах, сооружаемых по первому и второму принципам |
2. СОСТАВ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Объем дисциплины и виды учебной работы представлены в таблице 2.1
Таблица 2.1
Объем дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы | Всего часов | Семестр |
Общая трудоемкость дисциплины | 72 | 6 |
Аудиторные занятия: | 36 | 6 |
- лекции | 18 | 6 |
- практические занятия | 18 | 6 |
Самостоятельная работа: | 36 | 6 |
Вид итогового контроля | зачет |
Затраты времени на изучение дисциплины «Основания и фундаменты» представлены в таблице 2.2.
Таблица 2.2.
№ п/п | Наименование темы | Общее кол-во аудит. часов | В том числе | ||
лекции | лаб. работы | практич. занятия | |||
2.2.1. | Свойства мерзлых грунтов Физико-механические процессы при замерзании и оттаивании грунтов | 4 | 2 | - | 2 |
2.2.2. | Промышленно-гражданские здания в районах распространения вечномерзлых грунтов | 2 | 2 | - | - |
2.2.3. | Устройство фундаментов в районах распространения вечномерзлых грунтов | 4 | 4 | - | - |
2.2.4. | Охлаждающие устройства зданий | 2 | 2 | - | - |
2.2.5. | Способы обеспечения устойчивости зданий на многолетнемерзлых грунтах | 8 | 2 | 6 | |
2.2.6. | Касательные и нормальные силы морозного пучения грунтов | 8 | 2 | - | 6 |
2.2.7. | Взаимодействие морозоопасных грунтов на фундаменты опор, возводимых на откосах и косогорах | 4 | 2 | - | 2 |
2.2.8. | Обеспечение устойчивости сооружений, возводимых на морозоопасных грунтах | 4 | 2 | - | 2 |
: | 36 | 18 | - | 18 |
3. ТЕМАТИЧЕСКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИОННОГО КУРСА
3.1.0. Введение.
3.2. Основание и фундаменты сооружений на вечномерзлых грунтах
3.2.1. Конструкции фундаментов и области их применения.
3.2.1.1. Общие сведения о фундаментах. Конструктивные элементы фундамента. Материалы, применяемые для фундамента. Типы фундаментов: мелкого заложения, глубокого заложения, свайные фундаменты, столбчатые и из оболочек. Технико-экономическая оценка и области применения различных типов фундаментов. Перспектива развития фундаментостроения на вечномерзлых грунтах.
3.2.1.2. Основные положения проектирования оснований и фундаментов. Требования к основаниям и фундаментам по распределению давления, конструкциям и способам возведения.
32.2. Проектирование фундаментов мелкого заложения.
3.2.2.1. Порядок проектирования. Назначение типа и размеров фундамента. Определение минимальной глубины заложения подошвы фундамента в зависимости от исходных данных и по действующим нормам и правилам. Определение расчетного сопротивления основания. Расчет фундаментов мелкого заложения по несущей способности основания. Уточнение размеров фундамента из условия прочности основания.
3.2.2.2. Проверки фундамента на опрокидывание, скольжение по подошве и выпучивание. Определение окончательных размеров фундамента. Конструирование фундаментов.
3.2.2.3. Расчет фундаментов по деформациям.
3.2.6. Основания и фундаменты сооружений на вечномерзлых грунтах (ВМГ).
3.2.6.1. Основные сведения о ВМГ.
Классификация ВМГ. Основные характеристики и свойства мерзлых грунтов. Прочность мерзлых грунтов.
3.2.6.2. Принципы проектирования фундаментов на ВМГ.
Принцип 1 – сохранение грунтов в мерзлом состоянии в течении всего периода эксплуатации сооружения.
Принцип 2 – допущение оттаивания грунтов в процессе эксплуатации сооружения или предварительное оттаивание грунтов.
3.2.6.3. рациональные типы фундаментов в районах вечной мерзлоты.
Влияние различных типов фундаментов и технологии их возведения на состояние ВМГ.
3.2.6.4. Расчет фундаментов по несущей способности основания из ВМГ.
Учет влияния температуры мерзлых грунтов на их расчетное сопротивление. Проверки фундаментов на выпучивание.
3.2.6.5. Расчет основания из мерзлых грунтов по деформациям.
Определение осадок основания при втором принципе проектирования фундаментов с учетом коэффициента оттаивания ВМГ.
3.2.6.6. Особенности проектирования фундаментов в пучинистых грунтах.
Сущность морозного пучения грунтов. Силы пучения и их влияние на устойчивость фундаментов. Проверки на выпучивание и на разрыв фундаментов.
3.2.6.7. Противопучинные мероприятия.
Факторы пучения грунтов. Мероприятия, направленные на снижение или полное исключение сил пучения: отепление, осушение грунтов, обсыпки, обмазки фундаментов. Конструктивные решения фундаментов, снижающие влияние сил пучения.
3. ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ
4.1. Анализ инженерно-геологических условий строительной площадки на вечномерзлых грунтах
4.2. Расчет свайного фундамента на морозное выпучивание при отсутствии обратной засыпки
4.3. Определение величины выпучивания свайного фундамента на период строительства, при отсутствии обратной засыпки
4.4. Определение расчетного растягивающего усилия на одну сваю на период строительства
4.5Определение величины морозного пучения свайного фундамента, при наличии обратной засыпки его, на период строительства
4.6. Определение расчетной растягивающей сваи силы, при обратной засыпке ростверка грунтом
4.7. Определение давления морозного пучения на подошву ростверка свайного фундамента при отсутствии обратной засыпки его грунтом
4.8. Учет отрицательных (негативных) сил трения грунта на боковой поверхности свай
4.9. Расчет давления морозного пучения на ростверк и выдергивающей сваю силы
4.10. Зачет
4.11. Итоговый тест
5. Технологическая карта изучения дисциплины «Основания и фундаменты»
Направление Специальности семестр | Транспортное строительство 270204.65 «Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство»; 270201.65 «Мосты и транспортные тоннели»; шестой, | Трудоемкость дисциплины 4 зач. ед. Число часов в семестре 36 Число часов в неделе 2 лекций 18 практических занятий 18 самостоятельной работы 40 Форма отчетности - экзамен |
Семестровая технологическая карта дисциплины (шестой семестр)
Наименование элемента модуля | Неделя начала изучения элемента модуля | Номера разделов основных учебников | Аудиторная работа | Самостоятельная работа | Рубежный контроль | |||||||||||||
Лекции | Лабораторные работы | Практические (семинарские) занятия | Затраты времени в часах | Учебно-методическая литература | Неделя рубежного контроля | Рейтинговый балл | ||||||||||||
Номер лекции | Затраты времени в часах | ТСО | Учебно-методическая литература | Номер лабораторной работы | Затраты времени в часах | ТСО | Учебно-методическая литература | Номер практического (семинарского) занятия | Затраты времени в часах | ТСО | Учебно-методическая литература | |||||||
Физико-механические процессы при замерзании и оттаивании грунтов | 1 | 9,10 | 1,2,3 | 6 | Мм | [9,35,37] | - | - | - | - | 1-3 | 8- | Пл | [34,36] | 16 | [35] | 24 | 10 |
Устройство фундаментов в районах распространения вечномерзлых грунтов | 7 | 11,12,13 [5] | 4,5,6 | 6 | Мм | [9,35,37] | - | - | - | - | 4-6 | 10 | Пл | [34,36] | 16 | [35] | 4 | 20 |
Касательные и нормальные силы морозного пучения грунтов | 15 | 14 | 7,8 | 4 | Мм | [9,35,37] | - | - | - | - | 7-8 | - | - | [34,36] | 4 | [35] | 16 | 80 |
Обеспечение устойчивости сооружений, возводимых на морозоопасных грунтах | 17 | 15,16 | 9 | 2 | Мм | [9,35,37] | - | - | - | - | 9 | - | - | [34,36] | 4 | [35]] | 18 | 100 |
Условные обозначения: номер раздела основного учебника – число перед скобками номер раздела, в скобках номер используемого учебника;
ТСО -– Сл (слайды), Мм (мультимедийные средства), Пл (плакаты), Лу (лабораторная установка) и т. д.
ЛИТЕРАТУРА
1. ГОСТ . Грунты. Классификация. - М.:Изд-во стандартов, 1982.
2. ГОСТ . Блоки бетонные для стен подвалов. Технические условия. - М.:Изд-во стандартов, 1978.
3. ГОСТ . Плиты ленточных фундаментов железобетонные.-М. Изд-во стандартов, 1981.
4. ГОСТ . Сваи забивные железобетонные. Общие технические условия. - М.:Изд-во стандартов, 1981.
5. Далматов грунтов, основания и фундаменты. Учебник для вузов. 2-е изд. - Л.:Стройиздат, 19с.
6. , , Науменко фундаментов зданий и промышленных сооружений: Учебное пособие для вузов. - 2-е изд.,перераб. и доп. - М.:Высшая школа, 198с.
7. Основания, фундаменты и подземные сооружения: Справочник проектировщика / -Посадов, , и др.; Под общ. ред. и . - М.:Стройиздат, 198с.
8. Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНИП 2.02.01-83)/НИИОСП им. . - М.: Стойиздат, 1986.-415 с.
9. , , Соловьев и фундаменты транспортных сооружений. М.: Транспорт, 1996.
10. Кудрявцев фундаментов промышленных и гражданских зданий в инженерно-геологических условиях Дальневосточного Федерального Округа. Хабаровск. 2008.
11. Руководство по проектированию свайных фундаментов/ НИИОСП им. . -М.:Стройиздат, 19с.
12., , . Проектирование фундаментов зданий и сооружений в пучиноопасных грунтах. - Хабаровск: ДВГУПС, 1997. 68с.
13.Костерин и фундаменты. - М.: Высшая школа, 1990.-157 с.
14.Руководство по проектированию фундаментов на естественном основании под колонны зданий и сооружений промышленных предприятий ГПИ Ленинградского Промстройпроекта Госстроя СССР. - М.:Стройиздат, 19с.
15.Пособие по производству работ при устройстве оснований и фундаментов (к СНИП 3.02.01-83) / НИИОСП им. . - М.: Стройиздат, 19с.
16.СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия / Госстрой СССР. - М.: 19с.
17.СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика / Госстрой СССР. - М.:Стройиздат, 19с.
18.СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений / Госстрой СССР.-М.:Стройиздат, 19с.
19.СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты / Госстрой СССР. - М.:Стройиздат, 19с.
20.СНиП 2.03.01-84. Бетонные и железобетонные конструкции / Госстрой СССР. - М.:Стройиздат, 19с.
21.СНиП 3.02.01-83. Основания и фундаменты. Правила производства работ / Госстрой СССР. - М.:Стройиздат, 19с.
22. СНиП 2.05.03-84. Мосты и трубы. М.: Стройиздат,1985.
23.СНиП 2.02.04-89. Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах./ Госстрой СССР. - М.:ЦИТП Госстроя СССР, 19с.
24.СНиП 2.09.03-85. Сооружения промышленных предприятий / Госстрой СССР, - М.:Стройиздат, 19с.
25.СНиП III-4-80. Техника безопасности в строительстве / Госстрой
СССР. - М.:Стройиздат, 19с.
26., , Мацко ЭВМ в задачах механики грунтов, оснований и фундаментов: Л.:ЛИСИ, 19с.
27.Морарескул зданий. Альбом чертежей: Учебное пособие. - Л.:ЛИИЖТ, 19c.
28., , Ткач по инженерно-строительному черчению. - Киев: Будивельник, 19с.
29., Кудрявцев фундаментов промышленных и гражданских зданий с применением ЭВМ: Учебное пособие (1 издание). Хабаровск: ХабИИЖТ, 19c.
30. , Грачева фундаментов промышленных и гражданских зданий с применением ЭВМ: Учебное пособие. (2 издание). Хабаровск: ДВГУПС, 19c.
31. СП .Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений. М.: , 20с.
32. СП . Проектирование и устройство свайных фундаментов. М.: , 2004.109с.
33. , , Кудрявцев грунтов. Учебно методическое пособие для выполнения лабораторных работ.: Хабаровск, 1998.
34. Бахарев фундаментов опор мостов. Учебно-методическое пособие.: Хабаровск, 2000.
35. Бахарев фундаментов на вечномерзлых грунтах. Учебное пособие.: Хабаровск.1996.
36. , Рязанов фундаментов глубокого заложения. Учебное пособие.: Хабаровск, 2000.
37. Цытович мерзлых грунтов. М. Стройиздат, 19с.
