«Основания и фундаменты» (стр. 10 )

1. Объем дисциплины и виды учебной работы

Виды учебной работы	Всего часов	Курс - IV
Общая трудоемкость дисциплины	70
Аудиторные занятия	12
лекции	8
Практические занятия	4
Самостоятельная работа	28
Курсовая работа	18	1
Вид итогового контроля		Экзамен

2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

2.1. РАЗДЕЛЫ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ ЗАНЯТИЙ

№ п/п	Раздел дисциплины	Всего часов	Практические занятия
1	Основные положения. Расчет и конструирование фундаментов по предельным состояниям	2
2	Расчет и конструирование фундаментов мелкого заложения в открытых котлованах	2	2
3	Расчет и конструирование свайных фундаментов	2	2
4	Методы расчета осадки фундаментов	2

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

Частная методика преподавания учебной дисциплины решает следующие основные задачи:

- определяет задачи обучения по дисциплине;

- научно обосновывает содержание учебной программы, намечает последовательность ее изучения в комплексе с другими дисциплинами;

- определяет пути реализации принципов обучения при изучении дисциплины, формы и методы обучения;

- вырабатывает требования к методической подготовке преподавателей;

- изучает историю методики преподавания дисциплины;

- внедряет передовой опыт обучения;

- вырабатывает рекомендации по воспитанию обучаемых в процессе изучения дисциплины.

В соответствии с этими задачами частная методика осуществляет отбор научного материала, его систематизацию и переработку в интересах развития и совершенствования содержания учебной дисциплины.

Частная методика разработана применительно к утвержденной рабочей программе для студентов-заочников со сроком обучения 6 лет с учетом требований Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности 270102 Промышленное и гражданское строительство (ЗГС),270204 Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство (ЗЖД), 270112 Водоснабжение и водоотведение (ЗВК), и вооружает преподавателей необходимыми знаниями, способствует их внедрению в практику обучения и воспитания студентов.

Изучение и овладение частной методикой позволит преподавателю успешнее решать учебно-воспитательные задачи в разрезе требований, стоящих перед кафедрой.

МЕТОДЫ ОБУЧЕНИЯ

На кафедре при преподавании дисциплины применяются следующие методы обучения студентов:

- устное изложение учебного материала на лекциях, сопровождаемое показом и демонстраций макетов, плакатов, слайдов, кинофильмов;

- самостоятельное изучение студентами учебного материала по рекомендованной литературе;

- выполнение контрольных работ студентами.

Выбор методов проведения занятий обусловлен учебными целями, содержанием учебного материала, временем, отводимым на занятия.

На занятиях в тесном сочетании применяется несколько методов, один из которых выступает ведущим. Он определяет построение и вид занятий.

На лекциях излагаются лишь основные, имеющие принципиальное значение и наиболее трудные для понимания и усвоения теоретические и расчетно-конструкторские вопросы.

Теоретические знания, полученные студентами на лекциях и при самостоятельном изучении курса по литературным источникам, закрепляются при выполнении контрольных работ.

При выполнении контрольных работ обращается особое внимание на выработку у студентов умения пользоваться нормативной и справочной литературой, грамотно выполнять и оформлять инженерные расчеты и чертежи и умения отрабатывать отчетные документы в срок и с высоким качеством.

СРЕДСТВА ОБУЧЕНИЯ

К средствам обучения по данной дисциплине относятся:

- речь преподавателя;

- технические средства обучения: доска, цветные мелки, электронно-вычислительная техника, средства вывода изображений на экран, тематические материалы к лекциям (презентации), видеофильмы по работе систем водоснабжения, макеты, стенды, плакаты и другие наглядные пособия по сооружениям систем водоснабжения;

- лабораторные стенды в лаборатории «Строительные материалы и конструкции»

- учебники, учебные пособия, справочники, изданные лекции;

Практически все из указанных средств обучения кафедра имеет возможность использовать в настоящее время.

На занятиях по дисциплине должны широко использоваться разнообразные средства обучения, способствующие более полному и правильному пониманию темы лекции или лабораторного занятия, а также выработке конструкторских навыков.

Для показа реальных объектов или сложных узлов целесообразно использование видеофильмов, а также презентаций.

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРОВЕДЕНИЮ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ

По дисциплине «Управление качеством в строительстве» устанавливается следующий порядок проведения промежуточной аттестации.

При промежуточной аттестации студентов устанавливаются оценки:

- по дифференцированным зачетам: «отлично», «хорошо», «удовлетворительно» и «неудовлетворительно».

Рекомендуемые критерии оценок:

«Отлично» заслуживает студент, показавший глубокий и всесторонний уровень знания дисциплины и умение творчески выполнять задания, предусмотренные программой.

«Хорошо» заслуживает студент, показавший полное знание дисциплины, успешно выполнивший задания, предусмотренные программой.

«Удовлетворительно» заслуживает студент, показавший знание дисциплины в объеме, достаточном для продолжения обучения, справившийся с заданиями, предусмотренными программой.

«Неудовлетворительно» заслуживает студент, обнаруживший значительные пробелы в знании предмета, допустивший принципиальные ошибки при выполнении заданий, предусмотренных программой.

Если студент явился на зачет или экзамен и отказался от ответа, то ему проставляется в ведомость «не зачтено» или «неудовлетворительно».

Аналогичные правила могут быть заложены в программы компьютерного тестирования.

При контроле знаний в устной форме преподаватель использует метод индивидуального собеседования, в ходе которого обсуждает со студентом один или несколько вопросов из учебной программы. При необходимости могут быть предложены дополнительные вопросы, задачи и примеры.

По окончании ответа на вопросы преподаватель объявляет студенту результаты сдачи зачета. При удовлетворительном результате в зачетную ведомость, зачетную книжку и зачетно-экзаменационную карточку вносится соответствующая оценка.

Результаты текущего контроля успеваемости могут быть использованы для выставления зачета по дисциплине.

Критерии для определения оценок

а) Теоретический вопрос:

«Отлично» - полный и точный ответ;

«Хорошо» - полный ответ с не существенными неточностями в определениях;

«Удовлетворительно» – полный ответ, существенные неточности в определениях;

«Неудовлетворительно» – нет полного ответа на теоретический вопрос.

б) Практическое задание:

«Отлично» - задания выполнено полностью правильно;

«Хорошо» - задания выполнено полностью, оформлено неаккуратно;

«Удовлетворительно» - задания выполнено полностью, но в отчете незначительные ошибки, не влияющие на конечный результат;

«Неудовлетворительно» – задание не выполнено или допущены ошибки, существенно влияющие на результат.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКЗАМЕНА

Общие положения

Экзамен по дисциплине «Основания и фундаменты» проводится в качестве итогового контроля для определения степени достижения учебных целей по учебной дисциплине.

Экзамен по дисциплине имеет целью выявить и оценить теоретические знания и практические навыки студента в общей программе изучения учебной дисциплины.

Студент допускаются к сдаче экзамена только после выполнения лабораторных работ, сдачи (защи­ты) им контрольных работ, предусмотренных программой и сдаче зачета по лабораторным и контрольным работам.

Вопросы, выносимы на экзамен, выдаются студентам не менее чем за два месяца до экзамена.

В период подготовки к экзамену проводятся консультации в соответствии с графиком консультаций и расписанием занятий. Во время консультаций преподаватель инфор­мирует студента о содержании экзамена и порядке его сдачи, отвечает на вопросы, доводит перечень нормативной и справочной литературы, кото­рой может пользоваться студент при решении задач.

Порядок проведения экзамена

Экзамен принимается преподавателями, ведущими занятия в группе или читающими лекции по данной дисциплине.

Экзамен принимается по билетам в часы и аудитории, предусмотренные расписанием. Каждый билет содержит два теоретических воп­роса и один практический вопрос, в котором определено задание и исходные данные для его решения.

После пояснения преподавателя о порядке сдачи экзамена студенты поочередно заходят в аудиторию, представ­ляют преподавателю зачетные книжки, берут билет и докладывают преподавателю его номер. Общее количество студентов в аудитории не должно превышать 5 человек.

Преподаватель уточняет, нет ли неясностей по содержанию вопро­сов билетов, и дает разрешение на подготовку к ответу с указанием сро­ка подготовки (30 мин.).

В ходе экзамена студенты могут использовать при решении практических задач по соответствующей теме только литературу, определенную в перечне нормативных и справочных материалов, разрешенных к использованию на экзамене.

Для выявления глубины и прочности знаний студента преподава­тель, выслушав ответы на вопросы, может задать дополни­тельные вопросы по темам, предусмотренными учебной программой.

Общая оценка студенту объявляется сразу же после ответа на те­оретические вопросы и проверки правильности решения задачи.

Критерии для определения оценок

а) Теоретический вопрос:

«Отлично» - полный и точный ответ;

«Хорошо» - полный ответ с не существенными неточностями в определениях;

«Удовлетворительно» – полный ответ, существенные неточности в определениях;

«Неудовлетворительно» – нет полного ответа на теоретический вопрос.

б) Практическое задание:

«Отлично» - задания выполнено полностью правильно;

«Хорошо» - задания выполнено полностью, оформлено неаккуратно;

«Удовлетворительно» - задания выполнено полностью, но в отчете незначительные ошибки, не влияющие на конечный результат;

«Неудовлетворительно» – задание не выполнено или допущены ошибки, существенно влияющие на результат.

в) общая оценка за экзамен:

Общая оценка за ответ	Теоретический вопрос	Теоретический вопрос	Практическое задание
«отлично»	«отлично»	«отлично»	«отлично»
«хорошо»	«отлично», «хорошо»	«отлично», «хорошо»	«хорошо»
«удовлетворит.»	«хорошо», «удовлетворит.»	«хорошо», «удовлетворит.»	«удовлетворит.»
«неудовлетвор.»	«неудовлетвор.»	«неудовлетвор.»	«неудовлетвор.»

Тестирование осуществляется по совокупности всех вопросов:

Правильных ответов от 25-30 – отлично;

от 20-25 – хорошо;

от 10-20 – удовлетворительно;

менее 10 – неудовлетворительною.

Конспект лекций для студентов IV курса

по специальности ПГС, С, МТ

«ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ»

Основанием называют часть массива грунтов, непосредственно воспринимающую нагрузку (от фун­дамента) и вследствие этого подвер­женную деформациям под ее воздей­ствием. Основание из грунтов при­родного сложения называют естест­венным. Основание из предвари­тельно уплотненных или укреплен­ных тем или иным способом грунтов называют искусственным.

Если основание состоит из одного слоя грунта, его называют однород­ным, если из нескольких слоев,- не­однородным. Слой грунта, на который опирается фундамент, называют несу­щим слоем, а нижележащие слои­подстилающими.

Фундаментом называют часть здания, сооружения или опоры, находящуюся ниже поверхности грунта (на суше) или ниже самого низкого (меженного) уровня воды в водотоке (водоеме) и предназначен­ную для передачи нагрузок на осно­вание. Различают массивные фунда­менты, состоящие из одного несущего элемента (рис. 1, а), и немассив­ные, состоящие из группы (куста) не­сущих элементов - свай разных ви­дов (в том числе забивных и буровых), объединенных в единую конструкцию плитой, называемой ростверком (рис. 1, б).

Независимо от типа фундаментов и особенностей их конструкции принято

Рис. 1. Фундаменты опор моста: а – из одного несущего элемента; б – из куста несущих элементов; 1 – надфундаментная часть опоры; 2 – фундамент; 3 – поверхность грунта (дно водотока); 4 – уровень размыва; 5 – несущий пласт грунта; 6 – условный контур основания; 7 – подошва фундамента; 8 – боковая грань фундамента; 9 – уступ; 10 – обрез фундамента; 11 – ростверк; 12 – тампонажный слой бетона; 13 – несущие элементы; 14 – подошва тампонажного слоя; 15 – боковая поверхность ростверка

называть обрезом фундамента плоскость его соприкасания с над­фундаментной частью здания, соору­жения или опоры; подошвой фунда­мента - нижнюю плоскость его со­прикасания с грунтом основания; вы­сотой фундамента h - расстояние от его подошвы или нижнего конца (ни­за) несущих элементов до обреза; глу­биной заложения фундамента d­ - расстояние от поверхности грунта или уровня воды в водоеме до подо­швы фундамента или низа несущих элементов.

Под воздействием на фундамент вертикальных нагрузок, равномерно сжимающих грунты основания, про­исходят перемещения зданий и сооружений, называемые осадкой. При действии на фундаменты неравно­мерных сжимающих нагрузок наблю­даются наклоны, именуемые крена­ми. Воздействие больших горизон­тальных нагрузок на фундаменты приводит к их смещениям, называе­мым сдвигами.

Для предотвращения возможно­сти появления недопустимых осадок, кренов или сдвигов зданий и сооружений (исходя из требования обеспече­ния их нормальной эксплуатации) фундаменты закладывают на расчет­ной глубине d1 от естественной повер­хности за вычетом срезки или размы­ва грунта, чтобы передать расчетные нагрузки на более прочные грунты.

Фундаменты мелкого заложения могут применяться для любых зданий и сооружений и инженерно-геологических условий. Однако при наличии в основании слабых слоев грунта выбор типа фун­дамента (мелкого или глубокого заложения) должен определяться на основе технико-экономического сравнения вариантов.

Основными частями фундамента являются: обрез; подошва, боковая поверхность и ступени (рис. 2, а). Верхняя плоскость фундамента, на которую опираются надземные конструкции (2), называется обрезом (3) фундамента. Нижняя плоскость, через которую передается нагрузка на основание, называется подошвой (4). Вертикальные плоскости образуют боковую поверхность.

Расстояние от поверхности планировки DL до подошвы назы­вается глубиной заложения d. Высота фундамента hf определяется расстоянием от подошвы фундамента до его обреза. За ширину подошвы фундамента принимается ее наименьший размер b, а за длину - ее больший размер l, то есть l³b.

Фундаменты под колонны могут иметь одну или несколько ступеней. Верхняя часть такого сборного фундамента имеет подко­лонник. Место в подколоннике, в которое устанавливается колонна, называется стаканом.

Вертикальная часть наружного ленточного фундамента образует фундаментную стену.

Рис. 2. Фундамент под колонну (а, б) и под стену (в):

1 – фундамент; 2 – колонна; 3 – обрез фундамента; 4 – подошва фундамента; 5 – подколонник; 6 – бетонные блоки

Глубина заложения фундаментов является одним из основных факторов, обеспечивающих необходимую несущую способность и деформации основания, не превышающие предельных по условиям нормальной эксплуатации.

Глубина заложения фундаментов определяется:

а) конструктивными особенностями зданий или сооружений (например, жилое здание с подвалом или без него), нагрузок и воздействий на их фундаменты;

б) глубиной заложения фундаментов примыкающих сооружений, а также глубиной прокладки инженерных коммуникаций;

в) инженерно-геологическими условиями площадки строительства (физико-механические свойства грунтов, характер наплacтoвания и пр.);

г) гидрогеологическими условиями площадки и возможными их изменениями в процессе строительства и эксплуатации зданий и сооружений;

д) глубиной сезонного промерзания грунтов.

Глубина заложения фундаментов исчисляется от поверхности планировки (рис. 3, а) или пола подвала до подошвы фундамента (рис. 3, б), а при наличии бетонной подготовки - до ее низа.

При выборе глубины заложения фундаментов рекомендуется:

а) предусматривать заглубление фундаментов в несущий слой грунта не менее чем на 10-15 см;

б) избегать наличия под подошвой фундамента слоя грунта, если его прочностные и деформационные свойства значительно хуже свойств подстилающего слоя грунта;

в) стремиться, если это возможно, закладывать фундаменты выше уровня грунтовых вод для исключения необходимости при­менения водопонижения при производстве работ.

Рис. 3. Схемы к определению глубины заложения

фундаментов d:

а – фундамент внешней оси здания;

б – фундамент внутри здания

Задачи проектирования. Проект фундамента является частью общего проекта сооружения, но вместе с тем задачи проектирования фундамента решаются самостоятельно на основе исходных данных, не имеющих прямого отношения к надфундаментной части сооружения, таких, как при­родные условия, к числу которых от­носятся: характер напластования и свойства грунтов, воздействие повер­хностных и подземных вод на основа­ние и фундамент, истирание бетона этого фундамента перемещающими­ся гравийно-песчаными наносами, размыв дна русла у опор, воздействие на них ледохода и др.

Поскольку фундамент является неотъемлемой частью сооружения, то при решении задач, связанных с его проектированием, учитывают, кроме природных условий, специфические особенности конструкции и работы надфундаментной части сооружения, а также влияние деформаций основа­ния и фундамента на работу сооруже­ния в целом.

Основными задачами, подлежащими решению в процессе проекти­рования каждого фундамента, явля­ются:

1) выбор глубины заложения и ти­па фундамента;

2) составление вариантов фунда­мента, их технико-экономический анализ и принятие оптимального ва­рианта;

3) проектирование конструкции фундамента по принятому варианту;

4) проектирование организации и производства работ по возведению фундамента на основе результатов вариантного изучения разных конст­руктивно-технологических решений.

Решение перечисленных задач связано, с одной стороны, с обеспече­нием необходимой надежности соору­жения, а с другой - с принятием на­иболее экономической конструкции фундамента по расходу материалов, затратам труда, стоимости и срокам выполнения работ.

Расчеты фундаментов на проч­ность и устойчивость. Различают пять форм исчерпания несущей способно­сти оснований и фундаментов:

1) исчерпание прочности фунда­мента (прочности материала фунда­мента), приводящее к его разруше­нию;

2) исчерпание прочности основа­ния, приводящее его к большим осад­кам или просадкам;

3) исчерпание устойчивости осно­вания, приводящее к опрокидыванию фундамента;

4) исчерпание устойчивости осно­вания, вызывающее плоский сдвиг фундамента;

5)исчерпание устойчивости осно­вания, сопровождающееся сдвигом массы грунта совместно с фундамен­том по некоторой поверхности сколь­жения - глубокий сдвиг.

Расчеты, выполняемые с целью не допустить исчерпания несущей спо­собности оснований и фундаментов, называют расчетами их на прочность и устойчивость.

Основания и фундаменты могут обладать достаточной несущей спо­собностью, но под воздействием нагрузок получать значительные пере­мещения, недопустимые по условиям нормальной эксплуатации сооруже­ний. Чтобы не допустить таких пере­мещений, выполняют расчеты их де­формаций.

Железобетонные конструкции фундаментов, кроме прочности, рас­считывают также на трещиностой­кость. Такие расчеты должны исклю­чить возможность чрезмерного рас­крытия трещин, при котором возни­кает опасность коррозии (ржавле­ния) арматуры. На трещиностой­кость фундаменты рассчитывают обычными методами расчета железо­бетонных конструкций, которые в на­стоящем курсе не рассматриваются.

Расчеты оснований и фундамен­тов на прочность, устойчивость или по деформациям, а фундаментов – на трещиностойкость, как и других стро­ительных конструкций, выполняют по методу предельных состояний. Под предельным состоя­нием подразумевается такое напря­женнoe состояние конструкций или оснований, когда при самом незначи­тельном увеличении нагрузок они пе­рестают удовлетворять предъявляе­мым к ним требованиям, т. е. наступа­ет их разрушение или возникают не­допустимые деформации, происхо­дит потеря устойчивости и т. п.

Основания и фундаменты мостов и труб под насыпями рассчитывают по двум группам предельных состоя­ний:

первая группа - по несущей спо­собности оснований, устойчивости фундаментов против опрокидывания и сдвига, устойчивости фундаментов при действии сил морозного пучения грунтов, прочности и устойчивости конструкций фундаментов;

вторая группа - по деформаци­ям оснований и фундаментов (осад­кам, кренам, горизонтальным пере­мещениям), а также трещиностойко­сти железобетонных конструкций фундаментов.

Расчет по первой группе предель­ных состояний выполняют с целью не допустить исчерпания несущей способности и устойчивости оснований и фундаментов. Расчет производят ис­ходя из условия

F £ Fи, (1)

где F - силовое воздействие (нагрузка) на основание или на фундамент; Fи - не­сущая способность (сила предельного сопротивления) основания или фундамента.

Цель расчета по второй группе предельных состояний – исключить возможность возникновения недопу­стимых по условиям нормальной экс­плуатации сооружения деформаций (осадок, кренов, сдвигов) оснований и фундаментов. Расчет производят ис­ходя из соблюдения условия

S £ Sи, (2)

где S - совместная деформация основа­ния и фундамента, определяемая расче­том;

Sи - соответствующее предельно допустимое значение деформации.

Типы фундаментов и порядок их проектирования. Отличительной особенностью фундаментов мелкого заложения разных типов и видов является пере­дача на их основание постоянных и временных нагрузок только через по­дошву. Возводят их в неогражденных или огражденных котлованах, отры­тых на проектную глубину в мало­сжимаемых грунтах. Применяют та­кие фундаменты для мостов, путе­проводов, эстакад, подпорных стен, труб под насыпями, тоннелей и для других сооружений и зданий.

В зависимости от конструктивных особенностей фундаменты мелкого заложения подразделяют по типам на ленточные, стоечные (башмачные) и массивные. В свою очередь фунда­менты указанных типов могут быть подразделены по видам на монолит­ные, изготовляемые полностью на ме­сте постройки (в котловане), и сбор­ные, монтируемые из бетонных или железобетонных блоков, изготовлен­ных на заводе или полигоне. Проме­жуточное положение занимают сбор­но-монолитные конструкции, состоя­щие из сборных и бетонируемых на месте элементов.

Фундаменты каждого типа имеют свою область рационального приме­нения. Ленточные фундаменты, дли­на которых значительно превышает их ширину, возводят под стены зда­ний, подпорные стены, водопропускные трубы под насыпя­ми автомобильных и железных дорог и т. п. Стоечные (башмачные) фунда­менты в виде железобетонной плиты устраивают под всем зданием или со­оружением для восприятия сосредо­точенной нагрузки от колонн зданий, опор путепроводов и т. п. Массивные фундаменты применяют под отдельно стоящие значительно нагруженные опоры или сооружения, например опоры мостов и т. п. Монолитные фундаменты зданий часто устраивают при нали­чии в них подвала.