«Основания и фундаменты» (стр. 1 )

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО

ТРАНСПОРТА

государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

(МИИТ)

УТВЕРЖДЕНО:

Проректором по учебно-методической работе - директоромРОАТ

«____»_______________20____г.

Кафедра «Здания и сооружения на транспорте»

Автор:

Учебно-методический комплекс по дисциплине

«ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ»

Специальность:

270201 Мосты и транспортные тоннели (ЗМТ)

270204 Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство (ЗЖД)

270102 Промышленное и гражданское строительство (ЗГС)

Утверждено на заседании Учебно-методической комиссии академии Протокол № 2 « 20» января 2011г.

Утверждено на заседании кафедры «Здания и сооружения на транспорте» Протокол №7 «01» февраля 2011года.

МОСКВА 2011

Автор-составитель

Учебно-методический комплекс по дисциплине «Основания и фундаменты» составлен в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования специальности 270102 «Промышленное и гражданское строительство» (ЗГС) Дисциплина входит в цикл специальных дисциплин.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО

ТРАНСПОРТА

государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

(МИИТ)

СОГЛАСОВАНО: Выпускающая кафедра «Здания и сооружения на транспорте » .

УТВЕРЖДЕНО: Проректором по учебно-методической работе-директором РОАТ «___»________________20____г.

Кафедра «ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ НА ТРАНСПОРТЕ»

Автор:

РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«основания и фундаменты»

для студентов 4 курса ЗГС, ЗЖД, ЗМТ

270201 Мосты и транспортные тоннели (ЗМТ)

270204 Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство (ЗЖД)

270102 Промышленное и гражданское строительство (ЗГС)

Утверждено на заседании Учебно-методической комиссии академии Протокол № 2 « 20» января 2011г.

Утверждено на заседании кафедры «Здания и сооружения на транспорте» Протокол № 7 « 01» февраля 2011 г.

МОСКВА 2011

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

Цель преподавания дисциплины - научить будущих инженеров путей сообщения (строителей) методам проектирования, строительства и надежной эксплуатации фундаментов в конкретных инженерно - геологических условиях с учетом особенностей свойств грунтов основания и с соблюдением современных требований к охране геологической среды.

2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Изучив дисциплину, студент должен:

2.1. Знать и уметь использовать:

- терминологию дисциплины; рациональные типы конструкций фундаментов в различных инженерно - геологических условиях, принципы и методы их расчета;

- основные технологические схемы сооружения фундаментов различных типов;

- методы усиления грунтов основания и фундаментов сооружения;

- знать причины и виды аварий фундаментов различного типа и способы их ликвидации.

2.2. Владеть:

- методами выбора рациональной конструкции фундамента в конкретных инженерно - геологических условиях, с учетом геотехнических свойств грунтов;

- методами конструирования и расчета фундаментов различного типа;

- методами выбора рациональных способов усиления грунтов основания и конструкции фундаментов сооружений.

3. 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

4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1. 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

4.2. СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ ДИСЦИПЛИНЫ

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

РАЗДЕЛ 1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ

Содержание курса и его связь с другими дисциплинами. Основные понятия и определения. Задачи дисциплины для проектирования и строительства зданий и сооружений различного назначения. Исторический обзор назначения дисциплины. ГОСТы и СНиПы, международные стандарты.

Типы оснований и фундаментов и область их применения. Вариантность решений при проектировании фундаментов. Технико-экономические факторы, определяющие выбор типа оснований, вида и глубины заложения фундаментов. Материалы, необходимые для проектирования фундаментов.

Основные положения проектирования оснований по предельным состояниям. Виды предельных состояний оснований.

Вопросы для самоконтроля

1. Назовите основные типы фундаментов и область их применения.

2. Назовите основные принципы расчета фундаментов по предельным состояниям.

РАЗДЕЛ 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ СООРУЖАЕМЫХ В КОТЛОВАНАХ

2.1. Виды конструкций фундаментов мелкого заложения.

2.2. Проектирование фундаментов мелкого заложения.

После усвоения теоретического материала запроектируйте первый вариант - фундамент мелкого заложения согласно заданию курсовой работы.

Вопросы для самоконтроля

1. От чего зависит и как определяется глубина заложения фундаментов?

2. От каких характеристик зависит величина расчетного сопротивления грунта основания?

3. Как определяются размеры подошвы фундаментов?

4. Как осуществляется проверка напряжений под подошвой внецентренно нагруженного фундамента?

5. Каковы требования действующих норм и правил к осадке и горизонтальному смещению верха мостовых опор?

РАЗДЕЛ 3. ФУНДАМЕНТЫ ГЛУБОКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ НА СВАЯХ, СТОЛБАХ И ОБОЛОЧКАХ

3.1. Основные определения.

3.2. Сваи и свайные фундаменты.

3.3. Фундаменты на столбах и оболочках.

Освоив теоретический материал этого раздела, необходимо приступить к проектированию второго варианта – свайного фундамента согласно заданию курсовой работы.

Вопросы для самоконтроля.

1. Как классифицируются сваи по характеру работы, по материалу, изготовлению и способу погружения?

2. Какие существуют методы расчета несущей способности одиночных свай?

3. Что такое «отказ», «отдых» сваи?

4. Как осуществляется выбор материалов и конструкций свайного фундамента применительно к инженерно-геологическим условиям, схеме сооружения и действующим нагрузкам?

5. Какова последовательность проектирования свайных фундаментов при действии центральной, внецентренной и горизонтальной нагрузок?

6. Как производится проверка свайного фундамента на несущую способность в плоскости нижних концов свай?

РАЗДЕЛ 4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ НА ОПУСКНЫХ КОЛОДЦАХ И КОЛОДЦАХ - ОБОЛОЧКАХ

Вопросы для самоконтроля.

1. В каких отраслях строительства и в каких инженерно-геологических условиях применяются фундаменты глубокого заложения?

2. Каковы конструктивные особенности фундаментов глубокого заложения?

3. Как осуществляется погружение тонкостенных оболочек и массивных опускных колодцев?

4. Проектирование фундаментов на опускных колодцах и колодцах – оболочках.

РАЗДЕЛ 5. ПОДЗЕМНЫЕ И ЗАГЛУБИННЫЕ СООРУЖЕНИЯ И ПОДПОРНЫЕ СТЕНЫ

Вопросы для самоконтроля.

1. Как осуществляется защита подземных сооружений от действия грунтовых вод и устройство котлованов в акваториях?

2. Каковы конструкции шпунтовых ограждений?

3. Как определяется несущая способность грунтовых анкеров?

РАЗДЕЛ 6. ФУНДАМЕНТЫ В ОСОБЫХ УСЛОВИЯХ

6.1. Фундаменты на сильно сжимаемых грунтах.

6.2. Фундаменты на просадочных и набухающих грунтах.

6.3. Фундаменты на вечномерзлых грунтах.

6.4. Особенности проектирования оснований и фундаментов в сейсмических районах.

Вопросы для самоконтроля.

1. Что такое просадочность и набухание грунтов? Как эти свойства влияют на устройство фундаментов?

2. Каковы основные принципы проектирования и возведения фундаментов на вечномерзлых грунтах?

3. Какие основные требования предъявляются к сейсмостойким основаниям, фундаментам?

4. В каких случаях используются методы искусственного улучшения оснований?

5. Как устраивают и рассчитывают песчаные подушки?

6. Как достигается глубинное уплотнение грунтов основания?

7. От чего зависит выбор способа химического закрепления грунтов основания?

РАЗДЕЛ 7. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ ПО СООРУЖЕНИЮ ФУНДАМЕНТОВ МОСТОВЫХ ОПОР

Вопросы для самоконтроля

1. Как осуществляется устройство котлованов на суше и на местности, покрытой водой?

2. Какие методы водопонижения применяются при устройстве котлованов?

3. Как обеспечить устойчивость стенок котлованов?

4. Как осуществляется погружение свай, железобетонных оболочек и опускных колодцев?

ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПРОРАБОТКИ

1. Методы строительства фундаментов на структурно-неустойчивых грунтах (просадочных, вечномерзлых, набухающих).

2. Методы искусственного улучшения оснований.

3. Фундаменты в сейсмических районах.

4. Фундаменты глубокого заложения из тонкостенных оболочек, буровых опор и опускных колодцев.

5. Усиление оснований и фундаментов при ремонте и реконструкции зданий и сооружений.

6. Особенности производства работ при возведении фундаментов.

ПЕРЕЧЕНЬ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

1. Пример расчета размеров фундаментов мелкого заложения на естественном основании – 2 ч.

2. Примеры определения расчетного сопротивления висячей сваи и конструирования свайного фундамента – 2 ч.

КУРСОВАЯ РАБОТА

«Расчет и конструирование фундамента под промежуточную опору моста»

В курсовой работе студенты оценивают грунты строительной площадки с позиции возможности устройства фундамента. Выполняют расчет и конструирование двух вариантов фундаментов: на естественном основании в открытом котловане и свайного фундамента. Выполняют выбор основного варианта на основе технико-экономического сравнения.

Курсовая работа состоит из расчетно-пояснительной записки объемом 25-30 стр. и чертежей фундамента формата А-3.

5. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Информационно-методическое обеспечение дисциплины

Для самостоятельного освоения дисциплины «Основания и фундаменты» студент – заочник во время установочной сессии должен получать в комплекте следующие методические разработки:

Кубецкий программа и задание на курсовую работу. «Основания и фундаменты». – М.: МГУПС, 2010.

Основная литература для изучения дисциплины

2.  Смагин и фундаменты. Проектирование и устройство: учебное пособие-М.: ред. -М.:Высшая школа, 2002

Основания и фундаменты транспортных сооружений: учебник под ред. -М.:УМЦ, 2008 Проектирование фундаментов зданий и подземных сооружений: Учебное пособие./ Под ред. -М.: АСВ, СПб: СПб ГАСУ, 2006

Дополнительная

, , Файнштейн и фундаменты мостов: Справочник.-М.: Транспорт, 1990. , «Механика грунтов. Основания и фундаменты. В вопросах и ответах» Уч. Пос. – М.: Из-во АСВ, 2000. Костерин и фундаменты. – М.: Высшая школа, 1990. Руководство по проектированию и устройству заглубленных инженерных сооружений. – М.: Стройиздат, 1986. СНиП 3.02.01-87. «Основания и фундаменты». Правила производства и приемки работ. – М.: Стройиздат, 1983. . «Основания и фундаменты». Краткий конспект лекций (учебное пособие для студентов строительных специальностей). – С.-П.: ПГУПС, 2007. , Силин фундаментов глубокого заложения. М.: Транспорт 1985. СНиП 2.02.04-88. Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах. – М.: 1990.

Методические указания для студентов

1. ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Физические характеристики грунтов

r - плотность грунта, т/м3;

rd - плотность грунта в сухом состоянии, т/м3;

rs - плотность твердых частиц грунта, т/м3;

g - удельный вес грунта, кН/м3; g=r×g

gd - удельный вес грунта в сухом состоянии, кН/м3 ; gd =rd ×g

gs - удельный вес твердых частиц грунта кН/м3; gs =rs×g

gsb - удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды, кН/м3;

gw - удельный вес воды, равный ~ 10 кН/м3;

W - влажность грунта природная, в долях единицы;

Wр – влажность на границе раскатывания;

WL – влажность на границе текучести;

Физические характеристики грунтов определяют опытным путем в лабораторных условиях. g = 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения.

Классификационные показатели грунтов

Наименование крупнообломочных и песчаных грунтов по гранулометрическому составу;

e - коэффициент пористости грунта (используется для определения разновидности песчаных грунтов по плотности сложения);

Sr - степень влажности грунта;

Ip - число пластичности грунта;

IL - показатель текучести грунта.

Классификационные показатели определяют по расчетным формулам на основе физических характеристик грунтов.

Показатели деформируемости грунтов при сжатии

mv - относительный коэффициент сжимаемости грунта, МПа-I;

m0 - коэффициент сжимаемости грунта, МПа-I;

E - модуль деформации, МПа;

n - коэффициент относительных поперечных деформаций (коэффициент Пуассона)

Показатели прочности грунтов (параметры сопротивления сдвигу)

j - угол внутреннего трения, град;

с - удельное сцепление, кПа.

Показатели деформируемости и прочности грунтов определяются опытным путем в лабораторных или полевых условиях.

Условные обозначения при расчетах оснований фундаментов (рис. 1÷2)

DL - отметка планировки;

NL - отметка поверхности природного рельефа;

WL - уровень подземных вод;

h - толщина слоя грунта, м;

hf - высота фундамента;

d - глубина заложения подошвы фундамента;

df - расчетная глубина сезонного промерзания грунта, м;

dw - глубина расположения уровня подземных вод, м;

А – площадь подошвы фундамента;

b – ширина подошвы фундамента;

l – длина подошвы фундамента (при расчетах ленточных фундаментов принимается l=1п. м.);

Нс - глубина сжимаемой толщи (от подошвы фундамента до нижней границы сжимаемой толщи (В. С.)), м;

R0 – условное сопротивление грунта основания, КПа;

R - расчетное сопротивление грунта основания, кПа;

S - осадка основания, см;

Su - предельное значение деформации (осадки) основания, см;

Nр – внешняя расчетная нагрузка, действующая на обрез фундамента, кН;

Рf – расчетная нагрузка от веса фундамента, кН;

Рg – расчетная нагрузка от веса грунта над уступами фундамента, кН;

М – момент от сочетания расчетных нагрузок, кН·м;

Рср(Рm) – среднее давление под подошвой фундамента от действующих грузок, кПа;

Рmax(min) – максимальное и минимальное давление под краем фундамента, кПа.

В курсовой работе все расчеты выполняются в размерности международной системы единиц (СИ). Ниже дан перевод механической системы единиц (МК ГСС) в систему СИ.

1. Сила, нагрузка, вес - I Н.

I кгс = 9,81 Н»10Н.

I тс = 9,81 103Н»10кН =0,01 мН

2. Давление (напряжение):

I кгс/см2 =10 тс/м2 » 100 кПа(100кН/м2) = 0,1 мПа

3. Удельный вес:

I тс/м3 » 10кН/м3=0,01 МН/м3.

В курсовой работе необходимо рассчитать и запроектировать фундамент под промежуточную опору моста.

Проект фундамента разрабатывается в двух вариантах:

1. Фундамент мелкого заложения на естественном основании.

2. Свайный фундамент.

Выбор основного варианта выполняется на основе технико-экономического сравнения.

1.1. Исходные данные

Исходные данные для курсовой работы студент принимает по табл. 1.1. по вариантам, номера которых совпадают с последней и предпоследней цифрами его шифра. При однозначном шифре данные для проектирования необходимо принять для того варианта, номер которого совпадает с цифрой шифра студента.

Данные о грунтах в заданных геологических разрезах принимают по табл. 1.2.

Таблица 1.1.

Исходные данные

Показатели	Вариант
1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
По последней цифре учебного шифра
Номер геологического разреза	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Глубина размыва грунта hр, м	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8
Расчетный пролет lр, м	44,0	33,0
Высота опоры h0, м Вес опоры Р0, МН	7,4 4,90	7,8 5,20	8,2 5,50	8,4 5,60	8,8 5,80	6,0 4,00	6,4 4,30	6,6 4,40	7,0 4,70
По предпоследней цифре учебного шифра
Вес пролетных строений Рп, мН	1,41	1,49	1,57	1,06	1,12	1,00
Сила воздействия от временной вертикальной подвижной нагрузки Рк, мН	6,30	6,60	6,90	5,10	5,40	4,80
Горизонтальная тормозная сила Т, мН	0,63	0,66	0,69	0,51	0,54	0,48
Коэффициент надежности временной подвижной нагрузки gf	1,13	1,14
Коэффициент Мτ для расчета глубины промерзания грунта	30	19	28	53	20	40	42	27	48	52

Таблица 1.2.