Текст научной работы на тему «Оптимизация проектных решений оснований и фундаментов»
Институт Государственного управления, Главный редактор — д.э.н., профессор К.А. Кирсанов
права и инновационных технологий (ИГУПИТ) тел. для справок: +7 (925) 853-04-57 (с 1100 — до 1800)
Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» №4 2012 Опубликовать статью в журнале — http://publ.naukovedenie.ru
Логутин Валерий Васильевич
Logutin Valeriy Vasilyevich Ростовский государственный строительный университет Rostov State University of Civil Engineering
Профессор/Professor 05.23.02 — Основания и фундаменты, подземные сооружения
Оптимизация проектных решений оснований и фундаментов
Design optimization of footings and foundations
Ключевые слова: Основания, фундаменты, проектирование, уровни и критерии оптимизации.
Keywords: Footings, Foundations, design, the levels and criteria of optimization.
Институт Государственного управления, права и инновационных технологий (ИГУПИТ) Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» №4 2012
Главный редактор — д.э.н., профессор К.А. Кирсанов тел. для справок: +7 (925) 853-04-57 (с 1100 — до 1800) Опубликовать статью в журнале — http://publ.naukovedenie.ru
ных, характеризующая качество оптимизируемого проектного решения. Качество проектного решения оснований и фундаментов рекомендуется оценивать [2] по следующим целевым функциям (критериям качества):
приведенные затраты, сметная стоимость, капитальные вложения в материально-техническую базу строительства, эффект от ускорения строительства, эксплуатационные затраты и т.д.;
продолжительность возведения, затраты труда, расход материалов и т. д.
Как указывалось выше, оптимальное решение должно удовлетворять всем ограничениям, налагаемым на проектную задачу. Под этими ограничениями понимаются:
— требования, обусловленные технологическими особенностями проектируемого объекта;
— технические возможности местных строительных организаций, осуществляющих производство работ нулевого цикла.
Необходимо подчеркнуть, что оптимальность проектного решения не может устанавливаться по принципу «более надежное» «менее надежное». Все оптимизируемые проектные решения должны удовлетворять требованиям безопасности, надежности и долговечности.
Институт Государственного управления, права и инновационных технологий (ИГУПИТ) Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» №4 2012
Главный редактор — д.э.н., профессор К.А. Кирсанов тел. для справок: +7 (925) 853-04-57 (с 1100 — до 1800) Опубликовать статью в журнале — http://publ.naukovedenie.ru
1. ГОСТ 27751-88. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету //www.vsegost.com.
2. Руководство по выбору проектных решений фундаментов //НИИОСП им. Герсева-нова, НИИЭС, ЦНИИПроект Госстроя СССР. — М.: Стройиздат, 1984.-192 с.
3. Системы автоматизированного проектирования, Кн9. Иллюстрированный словарь: учебное пособие для вузов //Под. ред. И.П. Норенкова. — М.: Высшая школа, 1986.-159 с.
3 Термины и определения
В настоящем своде правил применены следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 армированный грунт: Композитный материал, состоящий из насыпного грунта и армирующих его более прочных элементов.
3.2 армированный массив грунта: Естественный грунтовый массив, усиленный армирующими элементами.
3.4 верификация: Проверка, подтверждение правильности каких-либо положений, расчетных алгоритмов, программ и процедур путем их сопоставления с опытными (эталонными или эмпирическими) данными, алгоритмами и результатами.
3.5 водоупор (водоупорный слой грунта): Слабопроницаемый слой грунта, фильтрацией воды через который можно пренебречь.
3.6 выравнивание сооружения: Подъем (с помощью домкратов или других приспособлений) или опускание (путем выбуривания грунта и т.п.) сооружения или отдельных его частей при неравномерных деформациях, превышающих предельные.
3.7 высотные здания: Здания высотой более 75 м.
Примечание — Архитектурная высота здания определяется согласно СП 118.13330.
3.8 геотехническая категория: Категория сложности объекта строительства с точки зрения проектирования оснований и фундаментов, определяемая в зависимости от уровня ответственности и сложности инженерно-геологических условий площадки строительства.
3.11 гидрогеологический прогноз: Комплекс работ расчетного характера, целью которых является качественная и количественная оценка изменений гидрогеологических условий, вызванных строительством.
3.14 грунтоцементный элемент: Объем грунта, закрепленного цементным вяжущим по струйной или буросмесительной технологии с приданием ему повышенной прочности и пониженной водопроницаемости.
3.15 защитные мероприятия: Комплекс организационно-технических мероприятий по защите окружающей застройки от сверхнормативных деформаций и прочих недопустимых воздействий, оказываемых негативным влиянием строительства или реконструкции.
3.16 зона влияния нового строительства или реконструкции: Расстояние, за пределами которого негативное воздействие на окружающую застройку пренебрежимо мало.
3.18 компенсационные мероприятия: Мероприятия, направленные на сохранение или восстановление напряженно-деформированного состояния оснований реконструируемых сооружений или сооружений окружающей застройки и гидрогеологического режима.
3.18а коэффициент переуплотнения грунта; OCR: Отношение вертикального эффективного напряжения от собственного веса грунта к напряжению предварительного уплотнения (предуплотнения).
(Введен дополнительно, Изм. N 1).
3.19 малозаглубленный фундамент: Фундамент с глубиной заложения подошвы выше расчетной глубины сезонного промерзания грунта.
3.20 малоэтажные здания: Жилые и общественные здания высотой, не превышающей три этажа.
3.21 наблюдательный метод: Метод проектирования, изначально предполагающий возможность корректировать проект на основании результатов геотехнического мониторинга.
3.21а напряжение предварительного уплотнения: Условное максимальное вертикальное эффективное напряжение, которое испытывал грунт за время своего существования.
(Введен дополнительно, Изм. N 1).
3.23 окружающая застройка: Существующие здания и сооружения, инженерные и транспортные коммуникации, расположенные вблизи объектов нового строительства или реконструкции.
3.23б обобщенный нагрузочный эффект: Нагрузка на основание от сооружения.
(Введен дополнительно, Изм. N 2).
3.24 осадки: Вертикальные составляющие деформаций основания, происходящие в результате внешних воздействий и в отдельных случаях от собственного веса грунта, не сопровождающееся изменением его структуры.
3.25 оседания: Деформации земной поверхности, вызываемые подработкой, изменением гидрогеологических условий, карстово-суффозионными процессами и т.п.
3.26 основание сооружения: Массив грунта, взаимодействующий с сооружением.
3.28 подземное сооружение или подземная часть сооружения: Сооружение или часть сооружения, расположенные ниже уровня поверхности земли (планировки).
3.30 поровое давление: Напряжения в основании, передающиеся через поровую жидкость.
3.31 провалы: Деформации земной поверхности с нарушением сплошности грунтов, образующиеся вследствие обрушения толщи грунтов над карстовыми полостями, горными выработками или зонами суффозионного выноса грунта.
3.33 проектная ситуация: Учитываемый при проектировании и расчете сооружения комплекс наиболее неблагоприятных условий, которые могут возникнуть при его возведении и эксплуатации.
3.33а проектные параметры: Параметры, отражающие состояние системы «основание — сооружение», задаваемые в проекте и контролируемые при строительстве и эксплуатации.
(Введен дополнительно, Изм. N 2).
3.34 проектный сценарий: Учитываемый при проектировании и расчете сооружения комплекс наиболее неблагоприятных последовательностей изменения взаимосвязанных проектных ситуаций, которые могут возникнуть при его возведении и эксплуатации.
3.35 прочность грунтоцемента: Сопротивление одноосному сжатию статической нагрузкой до физического разрушения.
3.36 силы отрицательного (негативного) трения: Силы, возникающие на боковой поверхности фундаментов и подземных частей сооружений, при перемещении грунтов вниз относительно них.
3.37 сопоставимый геотехнический опыт: Ранее полученная документированная либо иная четко установленная информация, включающая свойства грунтов, конструкций, нагрузок и технологий строительства, аналогичные используемым в проекте.
3.39 срок эксплуатации сооружения: Проектный срок эксплуатации сооружения, принимаемый в соответствии с ГОСТ 27751.
3.41 трансверсально-изотропная среда: Среда, свойства которой одинаковы в определенной плоскости и отличны в нормальном к этой плоскости направлении.
3.42 уникальные сооружения: Сооружения, определяемые в соответствии с [1].
3.43 фундамент сооружения: Часть сооружения, которая служит для передачи нагрузки от сооружения на основание.
3.44 элемент закрепленного грунта: Объем грунта, закрепленного каким-либо технологическим способом, характеризуемый геометрическими параметрами и физико-механическими свойствами, назначенными при проектировании и подтвержденными опытными работами.
3.45 эффективные напряжения: Напряжения в основании, передающиеся через скелет грунта.
5 Проектирование оснований
5.1 Общие указания
5.1.8 Основания следует проверять по деформациям во всех случаях, за исключением указанных в 5.6.52 для сооружений геотехнических категорий 1 и 2.
5.1.9 Проверку оснований по несущей способности следует проводить в случаях, если:
а) на основание передаются значительные горизонтальные нагрузки (подпорные стены, фундаменты распорных конструкций, углубление подвалов реконструируемых сооружений и т.п.), в том числе сейсмические;
б) сооружение расположено на откосе или вблизи откоса;
в) сооружение расположено вблизи котлована или подземной выработки;
г) основание сложено дисперсными грунтами, указанными в 5.7.5;
д) основание сложено скальными грунтами;
е) сооружение относится к геотехнической категории 3;
5.1.11а При выполнении расчетов фундаментов допускается применение методики коэффициентов жесткости с одним (вертикальным) коэффициентом постели. Применение других контактных моделей допускается при обосновании их работоспособности в данных условиях.
Примечание — Применение моделей с увеличивающимся модулем деформации по глубине должно быть обосновано результатами инженерно-геологических изысканий.
(Введен дополнительно, Изм. N 1).
5.1.13б При проведении геотехнических расчетов по второму предельному состоянию допустимо применение моделей механического поведения грунта с двойным упрочнением.
(Введен дополнительно, Изм. N 3).
5.2 Нагрузки и воздействия, учитываемые в расчетах оснований
а) оснований сооружений геотехнической категории 1;
б) общей устойчивости массива грунта основания совместно с сооружением;
в) средних значений осадок основания фундаментов;
г) деформаций основания при привязке типового проекта к местным грунтовым условиям.
5.2.6 В расчетах оснований необходимо учитывать нагрузки от складируемого материала и оборудования, размещаемых вблизи фундаментов или конструкций подземных сооружений.
5.2.8 Нагрузки, воздействия, их сочетания и коэффициенты надежности по нагрузке при расчете опор мостов и труб под насыпями следует принимать в соответствии с требованиями СП 35.13330.
5.3 Нормативные и расчетные значения характеристик грунтов
5.3.2 В расчетах следует использовать расчетные значения характеристик грунтов и скальных массивов, полученные в полевых или лабораторных условиях методом, наиболее соответствующим используемой расчетной модели.
Значения коэффициента при коэффициенте пористости е, равном
