|
Денисов О. Г. Основания и фундаменты промышленных и гражданских зданий (с элементами грунтоведения и механики грунтов). — Москва, 1968Основания и фундаменты промышленных и гражданских зданий (с элементами грунтоведения и механики грунтов) / О. Г. Денисов. — Москва : Высшая школа, 1968. — 375 с., ил.
Книга написана применительно к программе курса «Механика грунтов, основания и фундаменты» по специальности «Промышленное и гражданское строительство». В ней содержатся основные положения грунтоведения, механики грунтов, приводятся исследования грунтов, рассматриваются естественные и искусственные основания, дается расчет фундаментов при статических и динамических нагрузках, а также рассматривается строительство зданий и сооружений в особых грунтовых условиях и другие вопросы.
Книга предназначается в качестве учебного пособия для студентов заочных и очных инженерно-строительных вузов и факультетов и может быть использована инженерами-проектировщиками.
208 иллюстраций, 54 таблицы, 93 библиографии.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Учебное пособие «Основания и фундаменты промышленных и гражданских зданий с элементами грунтоведения и механики грунтов» написано в соответствии с программой для специальности «Промышленное и гражданское строительство».
В книге на современном материале приведены основные теоретические положения грунтоведения, исследования грунтов, элементы механики грунтов, необходимые для полного усвоения курса, а также даны расчеты естественных и искусственных оснований.
Кроме этого, подробно рассматриваются фундаменты при статических и динамических нагрузках, строительство зданий и сооружений в особых грунтовых условиях, проектирование и методы возведения оснований и фундаментов и другие вопросы, связанные с фундаментостроением.
Пособие рассчитано для студентов строительных вузов и факультетов, а также может быть полезным и для инженерно-технических работников.
Автор выражает глубокую благодарность рецензентам: коллективу кафедры оснований и фундаментов Ленинградского инженерно-строительного института (зав. кафедрой докт. техн. наук проф. Б. И. Далматов), коллективу кафедры оснований, фундаментов и инженерной геологии Горьковского инженерно-строительного института (зав. кафедрой канд. техн. наук доц. Финаев И. В.), канд. техн. наук Л. М. Пешковскому.
Автор благодарен также за сделанные ценные замечания по рукописи чл.-корр. АН СССР докт. техн. наук проф. Цытовичу Н. А. и сотрудникам его кафедры, зав. кафедрой Новосибирского инженерно-строительного института докт. техн. наук проф. Силенко А. В. и сотрудникам его кафедры, а также коллективу кафедры оснований и фундаментов Куйбышевского инженерно-строительного института.
Все отзывы, замечания и пожелания просим направлять по адресу: г. Куйбышев (обл.), Молодогвардейская, 194, Инженерно-строительный институт.
ВВЕДЕНИЕ
Всякое промышленное или гражданское сооружение имеет фундамент, опирающийся на основание.
Основанием сооружения называется грунт, несущий все нагрузки от сооружения как в строительный, так и в эксплуатационный период времени.
Рис. 1. Общий вид оснований и фундаментов:
а — естественное основание; б — искусственное основание
Основания могут быть естественными, если грунты обладают достаточной прочностью, устойчивостью, не дают недопустимых деформаций и не требуют специальных мероприятий для их укрепления, и искусственными, если грунты слабые и необходимо принять меры по их укреплению (рис. 1).
Сооружение оказывает влияние на основание в пределах некоторой области (активной зоны), размеры которой зависят от площади подошвы фундамента, величины нагрузки и ряда других факторов.
Фундаментом называется конструктивная часть сооружения, которая располагается обычно ниже дневной поверхности земли и передает нагрузки от сооружения на основание. Фундамент должен рассматриваться в сочетании с основанием и с вышележащими конструкциями сооружения.
Одной из основных задач будущего инженера-строителя является тщательное и всестороннее изучение законов взаимодействия между грунтами основания и конструкциями фундаментов на основе достижений науки и техники фундаментостроения.
При проектировании оснований и фундаментов необходимо знать:
Стоимость оснований и фундаментов в промышленных и гражданских зданиях колеблется в пределах от 6 до 12% стоимости всего здания. Если же проектируются сооружения типа плотин, шлюзов, мостовых устоев, башен, подпорных стен, резервуаров и других сооружений, то стоимость устройства фундамента и основания возрастает до 40—60%. Поэтому очень важно правильно выбрать основание, а также конструкцию и размеры фундамента.
Теоретические основы науки «Основания и фундаменты» в России были опубликованы путейским инженером Матвеем Степановичем Волковым в его двух работах: в 1835 г. — «Об исследованиях грунтов земли, производимых в строительном искусстве» и в 1840 г. — «Об основаниях каменных зданий».
В 1869 г. петербургским проф. В. М. Карловичем была опубликована работа «Основания и фундаменты», послужившая дальнейшим толчком в развитии данной науки.
В 1889 г. проф. В. И. Курдюмовым опубликован труд «О сопротивлении естественных оснований», где указывались особые пути науки о сопротивлении грунтов оснований в отличие от изучения обычных строительных конструкций. Он писал, что при разработке теории оснований необходимо обращать внимание на то обстоятельство, что условия, при которых работает материал в основании, и способ его разрушения совершенно иные, чем в том случае, когда тот же материал работает в какой-либо части сооружения.
Проф. В. И. Курдюмов обращал внимание на то, что в элементах конструкций мы имеем дело с ограниченными размерами материала — со стержнями, кусками материала, в то время как основание представляет собой полупространство неограниченных размеров. Сам материал — грунт, заполняющий это полупространство, — обладает особыми свойствами. Грунт является продуктом длительных геологических процессов и носит на себе отпечаток генезиса — это естественно сложившееся тело. Протекающие при его образовании процессы отличаются медлительностью; искусственное ускорение и изменение этих процессов (например, сжатие) изменяют его свойства.
Эти положения, выдвинутые проф. В. И. Курдюмовым, были обобщены в его книге «Краткий курс оснований и фундаментов», изданной в 1894 г.
Большой вклад в разработку теории прочности сыпучих песчаных грунтов внес русский инженер Г. Е. Паукер, который в 1856 г. теоретически доказал, что можно строить сооружения не только на плотных глинистых и скальных грунтах, но и на песчаных основаниях.
В 1910 г. проф. С. И. Белзецким и другими были опубликованы исследования по устойчивости грунтов.
Но, несмотря на ценность вышеназванных работ, это были только начальные и отдельные представления о грунтах, которые положили предел интуитивному подходу к работе грунта.
Вопросами прочности и устойчивости грунтов занимались также исследователи за рубежом.
Все эти работы, как отечественных ученых, так и ученых за рубежом, послужили началом формирования новой отрасли науки — «Строительная механика грунтов» или просто «Механика грунтов».
В 1925 г. вышла в свет книга проф. К. Терцаги «Строительная механика грунтов», сыгравшая положительную роль в деле дальнейшего развития данной науки. Большой научный вклад внесли отечественные ученые: проф. Н. М. Герсеванов и его ученики Ю. М. Абелев, Д. Е. Польшин и др.; проф. Н. А. Цытович, а также Н. П. Пузыревский, П. А. Миняев, И. В. Яропольский, М. И. Горбунов-Посадов, К. Е. Егоров и многие другие, проводившие исследования оснований под нагрузкой.
В 1942 г. вышел труд чл.-корр. АН СССР проф. В. В. Соколовского «Статика сыпучей среды», в котором впервые решены многие вопросы устойчивости грунтов в свете теории предельного равновесия.
За границей, кроме К. Терцаги, проводили исследования по механике грунтов Ф. Шлейхер, Л. Прандтль, Рейсснер, Како, Г. Крей, Кейль, Казагранде и др.
В настоящее время механика грунтов дает теоретические основы для правильного подхода к проектированию оснований и фундаментов и является научным базисом для данной дисциплины.
Для объяснения физических и физико-химических явлений в грунтах ученые рассматривают законы физики, физической химии, в частности фильтрационные, капиллярные и коллоидные явления, и на их основе развивают теорию связности и деформативности грунтов. Появилось понятие о грунтовой массе, которое разработано Н. М. Герсевановым в его трудах «Динамика грунтовой массы» и «Теоретические основы динамики грунтовой массы и ее практические приложения», а также в трудах проф. К. Терцаги.
Проф. Н. М. Герсевановым, Г. И. Покровским, К. Терцаги достаточно подробно разработана капиллярная теория связности грунтов и на ее основе получены количественные характеристики для расчета оснований.
За последние годы советскими учеными даны общие решения плоской и пространственной задач уплотнения грунтов с учетом переменной проницаемости, наличия воздуха в порах грунта, деформации ползучести пленочной воды (проф. В. А. Флорин и др.); предложена строгая и точная теория предельного равновесия грунтов (В. В. Соколовский, В. Г. Березанцев и др.), с успехом применяемая для расчетов устойчивости грунтов в основаниях сооружений и откосах; разработаны практические методы расчета осадки сооружений на сжимаемых грунтах (В. А. Флорин, С. А. Роза, Н. А. Цытович).
Для решения большинства задач механики грунтов используются уравнения теории упругости и сопротивления материалов, так как с некоторыми допущениями грунт рассматривается как сплошное, изотропное, линейно деформируемое тело.
Большая часть грунтов представляет собой скопление мелких частиц, между которыми имеются поры. Во многих случаях последние заполнены водой, существенно влияющей на характер связей между частицами. Поэтому процессы, протекающие в грунтах под воздействием нагрузки, принципиально отличаются от процессов, протекающих в сплошных телах.
Физической химией разработаны основные проблемы поверхностных слоев коллоидных систем и влияние поверхностных адсорбционных слоев на свойства и поведение коллоидных дисперсных систем. Академиком П. А. Ребиндером изучаются механические свойства коллоидных систем.
Работы академиков Дерягина и Ребиндера дали новое направление в изучении поверхностных явлений с учетом «расклинивающего давления воды», которое проявляется в тонких слоях жидкости, и показали его значение для грунтовых коллоидных систем.
Учитывая то обстоятельство, что грунты являются полидисперсными системами с тонкой фракцией типа коллоидных частиц, можно констатировать, что эти достижения советской физико-химии начинают находить отражение в изучении протекающих в грунтах процессов, обусловливающих изменение их физико-механических свойств, и поведения под нагрузкой. В частности, законами коллоидной химии объясняется основной вопрос механики грунтов — природа деформаций и связности глинистых грунтов, осадка сооружений. Это доказано, например, доктором геолого-минералогических наук проф. Н. Я. Денисовым при оценке просадочных свойств лёссовых грунтов и создании теории связности глинистых грунтов.
За последнее время с помощью изотопов изучают плотность грунтов и другие их физико-технические свойства.
Механика грунтов изучает три основных вопроса: а) прочность основания; б) осадку сооружений; в) устойчивость естественных оснований и располагающихся на них сооружений.
В СССР созданы специализированные научно-исследовательские институты фундаментостроения и гидротехники, а также лаборатории по исследованию грунтов с современным оборудованием.
При исследовании грунтов необходимо отбирать их образцы с ненарушенной структурой для определения компрессионных свойств, модуля деформации, коэффициента сжимаемости и других механических характеристик.
На основе теоретических и экспериментальных исследований в СССР разработаны нормы проектирования естественных оснований промышленных и гражданских зданий и сооружений, которые периодически перерабатываются.
Значительное место в курсе «Основания и фундаменты» уделяется методам и приемам проектирования и расчета фундаментов промышленных и гражданских зданий.
При конструировании фундаментов проектировщик должен учитывать ряд специфических факторов: инженерно-геологические особенности грунтов, их промерзаемость, агрессивное воздействие грунтовой или поверхностной воды на материал фундамента. Совершенно необходимо также принимать во внимание производственные особенности возведения фундаментов.
Иногда приходится применять искусственные основания. От правильного выбора системы основания зависит экономичность сооружения и его устойчивость.
Фундаменты могут передавать не только статические, но и динамические нагрузки. Проф. Н. П. Павлюк разработал теорию расчета таких фундаментов. Развитием этой теории занимались докт. техн. наук проф. Д. Д. Баркан («Динамика оснований и фундаментов»), докт. техн. наук О. А. Савинов и др. В СССР составлены «Технические условия по проектированию фундаментов под машины с динамическими нагрузками» (СН 18—58), которые обобщают накопленный опыт работы в производственных условиях и теоретические исследования.
Так как районы с вечномерзлыми грунтами занимают до 40% всей территории Советского Союза, в нашей стране вопросу освоения этих районов придается большое значение. При Академии Наук СССР организован институт мерзлотоведения, который занимается исследованиями механики мерзлых грунтов. Имеются также технические условия проектирования оснований и фундаментов на вечномерзлых грунтах (СН 91—60).
Большая территория в СССР занята лёссовидными просадочными грунтами, которые обладают свойством сильно деформироваться и давать просадки при замачивании, поэтому строительство на лёссовых грунтах требует особо тщательного подхода к проектированию и строительству на них. Нормами и техническими условиями допускаются только незначительные и равномерные осадки.
В СССР проводится большая научно-исследовательская работа по определению свойств просадочных грунтов и возведению сооружений на них. Достаточно указать на работы проф. Н. Я. Денисова «О природе просадочных явлений в лёссовых суглинках», проф. Ю. М. Абелева «Основы проектирования и строительства на макропористых грунтах» и др.
Проф. Н. Я. Денисов в 1943 г. разработал новую теорию связности глинистых грунтов на основании законов коллоидной и физической химии. В настоящее время имеются разработанные канд. техн. наук Д. Е. Польшиным основы механики илистых грунтов.
Наука в области механики грунтов и оснований и фундаментов продолжает развиваться и совершенствоваться на базе научного метода материалистической диалектики.
Грандиозные задачи строительства, которые стоят перед советским народом, заставляют решать часто весьма сложные и большие по объему вопросы в области фундаментостроения.
Технический прогресс в области фундаментостроения неотделим от общего процесса развития всего социалистического производства и прогрессивной науки в других странах. В соответствии с этим могут быть намечены следующие основные его направления на современном этапе:
Дальнейшее разрешение поставленных задач поможет сэкономить значительные средства и ускорить строительство надежных долговечных сооружений.
ЛИТЕРАТУРА
Учебники и учебные пособия
Монографии, брошюры, статьи, СНиП, инструкции, технические условия и др.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ... 3
Введение ... 5
Раздел I. Грунтоведение
Глава 1. Физические свойства грунтов ... 11
Глава 2. Классификация (номенклатура) грунтов ... 25
Раздел II. Механика грунтов
Глава 1. Механические характеристики грунтов ... 28
§ 1. Механические показатели сжимаемости грунтов ... 28
§ 2. Механические показатели сопротивляемости грунтов сдвигу ... 40
§ 3. Упругие свойства грунтов и характеристики упругости ... 44
Глава 2. Распределение напряжений в грунте под нагрузкой от сооружения ... 49
§ 1. Напряжение в грунте непосредственно под подошвой фундамента ... 49
§ 2. Определение напряжений по подошве фундаментов с учетом пластических деформаций под краями фундамента ... 57
§ 3. Определение напряжений в грунте ниже подошвы фундамента ... 59
§ 4. Два вида давлений в грунте ... 73
Глава 3. Теория предельного равновесия грунтов. Несущая способность и устойчивость основания ... 77
§ 1. Понятие о несущей способности, предельном равновесии и устойчивости основания ... 77
§ 2. Определение предельной нагрузки на грунт ... 84
§ 3. Определение нормативного давления на грунт ... 92
§ 4. Определение устойчивости грунтов основания ... 94
§ 5. Проверка прочности подстилающего слоя ... 96
§ 6. Расчет устойчивости откосов и подпорных стен ... 98
Глава 4. Деформации грунта под внешней нагрузкой ... 114
§ 1. Природа деформаций грунтов ... 114
§ 2. Факторы, обусловливающие деформативность грунтов ... 116
§ 3. Определение осадки грунта при сжатии без возможности бокового расширения ... 119
§ 4. Определение осадки грунта по теории линейно-деформируемого полупространства ... 124
§ 5. Определение осадки методом эквивалентного слоя ... 128
§ 6. Определение осадки по методу проф. Н. В. Лалетина ... 130
§ 7. Определение осадки фундаментов с течением времени ... 132
§ 8. Определение крена фундамента ... 137
§ 9. Допускаемые предельные осадки по абсолютной величине и неравномерности ... 138
Раздел III. Фундаменты
Глава 1. Принципы конструирования фундаментов при статических нагрузках ... 141
§ 1. Разновидности фундаментов и их конструктивные элементы ... 142
§ 2. Принципы конструктивного выбора размеров подошвы фундаментов ... 144
§ 3. Определение глубины заложения подошвы фундамента ... 144
Глава 2. Фундаменты неглубокого заложения ... 149
§ 1. Ленточные фундаменты ... 149
§ 2. Расчет фундаментных балок и плит на упругом основании ... 162
§ 3. Отдельные (одиночные) фундаменты ... 176
§ 4. Сплошные и смешанные фундаменты ... 187
§ 5. Расчет фундаментных плит на упругом основании как гибких фундаментов ... 191
§ 6. Гидроизоляция фундаментов и стен здания ... 194
§ 7. Защита фундаментов от агрессивных вод ... 198
Глава 3. Некоторые вопросы производства работ по устройству естественных оснований и фундаментов ... 202
§ 1. Откопка котлованов и траншей на местности без поверхностных и грунтовых вод ... 202
§ 2. Производство работ по откопке выемок с грунтовыми водами ... 204
§ 3. Производство работ по откопке выемок на местности, покрытой поверхностной водой ... 224
Глава 4. Свайные фундаменты ... 226
§ 1. Виды свайных фундаментов ... 226
§ 2. Конструкции и материал свай ... 227
§ 3. Производство работ по забивке свай ... 237
§ 4. Расчет несущей способности одиночных свай ... 239
§ 5. Расчет свайного фундамента ... 250
§ 6. Конструкция и расчет свайного ростверка ... 257
Глава 5. Фундаменты глубокого заложения ... 260
§ 1. Устройство опускных колодцев ... 261
§ 2. Устройство кессонов ... 273
Глава 6. Фундаменты под машины с динамическими нагрузками ... 279
§ 1. Основные положения ... 279
§ 2. Проектирование и расчет фундаментов при динамических нагрузках ... 287
§ 3. Способы уменьшения вибраций сооружений, вызываемых работой машин ... 294
Глава 7. Укрепление оснований и исправление фундаментов ... 300
Раздел IV. Искусственные основания
Глава 1. Искусственные подсыпки грунта ... 306
Глава 2. Искусственное уплотнение грунтов ... 311
Глава 3. Стабилизация и искусственное закрепление грунта ... 319
Раздел V. Строительство зданий и сооружений в особых грунтовых условиях
Глава 1. Строительство в районах с вечномерзлыми грунтами ... 329
§ 1. Физико-технические свойства вечномерзлых грунтов ... 330
§ 2. Методы строительства на вечномерзлых грунтах ... 334
§ 3. Глубина заложения фундаментов и методы расчета ... 341
Глава 2. Строительство зданий и сооружений в районах с просадочными грунтами ... 347
§ 1. Определение просадочности грунтов и назначение строительных мероприятий ... 347
§ 2. Расчет оснований на просадочных грунтах ... 354
Глава 3. Особенности проектирования и строительства зданий и сооружений в сейсмических районах ... 360
Глава 4. Строительство на иловатых и плывунных грунтах ... 367
Литература ... 370
Примеры страниц
Скачать издание в формате djvu (яндексдиск; 9,8 МБ).
Все авторские права на данный материал сохраняются за правообладателем. Электронная версия публикуется исключительно для использования в информационных, научных, учебных или культурных целях. Любое коммерческое использование запрещено. В случае возникновения вопросов в сфере авторских прав пишите по адресу [email protected].
12 мая 2022, 21:01
0 комментариев
|
|
Комментарии
Добавить комментарий