РУКОВОДСТВО
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ПЛИТНЫХ ФУНДАМЕНТОВ
КАРКАСНЫХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ БАШЕННОГО ТИПА

РЕКОМЕНДОВАНО к изданию решением Ученого совета НИИОСП им. Н.М.Герсеванова Госстроя СССР.

РАЗРАБОТАНО к СНиП II-15-74.

Даны рекомендации по проектированию произвольной ортогональной, полигональной и круглой формы в плане железобетонных плитных фундаментов каркасных зданий и сооружений башенного типа на естественном основании, по выбору расчетных схем и параметров основания, в том числе переменного коэффициента жесткости, основания, расчету деформаций основания с расчетной схемой в виде линейно-деформируемого слоя, по определению предварительных размеров плитных фундаментов. Приведены особенности конструирования и наблюдений за осадками, сдвигами и кренами плитных фундаментов.

Для инженерно-технических работников проектных организаций.    

ПРЕДИСЛОВИЕ

Сплошные монолитные железобетонные плитные фундаменты прямоугольной, произвольной ортогональной либо полигональной и круглой формы в плане широко используются при строительстве на естественном основании (особенно на слабых и неоднородных грунтах) многоэтажных зданий различного назначения, а также промышленных сооружений типа силосов, элеваторов, дымовых труб и т.п. Площадь таких плит, как правило, превышает 100 м, а ширина или диаметр 10 м.

За последние годы в нашей стране проведены большие теоретические и экспериментальные исследования плитных фундаментов, завершившиеся разработкой методов и созданием программ для расчета плитных фундаментов на ЭВМ.

Методы и программы для расчета плитных фундаментов разработаны на основе последних достижений в области строительной механики, теории расчета железобетонных конструкций, механики грунтов, теории упругости, вычислительной математики и практики фундаментостроения. Они позволяют рассчитывать плитные фундаменты практически любой формы в плане (прямоугольные, круглые, кольцевые, сложной формы) переменной толщины с учетом влияния жесткости верхнего строения в виде каркаса, системы связанных между собой жестких диафрагм, несущих стен или очень жесткого надфундаметного строения типа силосных корпусов, дымовых труб и т.п. Стал возможным совместный расчет в упругой постановке элементов связевого или рамного каркаса и плитного фундамента, а также расчет плитного фундамента с учетом особенностей деформирования железобетона.

В связи с этим "Руководство по проектированию фундаментных плит каркасных зданий" (1977 г.) полностью переработано и дополнено.

В Руководстве даются рекомендации и примеры по выбору расчетных схем и параметров основания, в том числе переменного коэффициента жесткости основания, по расчету деформаций основания с расчетной схемой в виде линейно-деформируемого слоя, по определению предварительных размеров плитного фундамента по условию минимального объема бетона, по выбору методов и программ на ЭВМ для расчета плитных фундаментов произвольной ортогональной, полигональной и круглой формы в плане зданий и сооружений, а также круглых и кольцевых фундаментов с коническими оболочками для сооружений башенного типа. Обращено внимание на особенности конструирования плитных фундаментов. Изложены требования к измерениям осадок, сдвигов и кренов плитных фундаментов.

В приложениях к Руководству даны основные характеристики программ для ЭВМ, позволяющих подобрать минимальные предварительные размеры плитных фундаментов, а затем выполнить расчет фундаментов переменной жесткости с учетом особенностей деформирования железобетона, трения на поверхности контакта фундамента с грунтом, влияния жесткости надфундаментного строения в виде каркаса и стен здания, очень жесткого ствола дымовой трубы, банок силосных корпусов и других, а также произвести совместный расчет различных схем каркаса здания и плитного фундамента. Кроме того, приведены графики для быстрого определения осадок и кренов прямоугольных и круглых жестких фундаментов на основании в виде линейно-деформируемого полупространства и слоя конечной толщины.

Руководство составили: разд.1 "Основные положения" - канд. техн. наук Т.А.Маликова (НИИОСП); разд.2 "Расчет основания по деформациям" - д-р техн. наук, проф. К.Е.Егоров, канд. техн. наук Т.А.Маликова (НИИОСП); разд.3 "Определение предварительных размеров плитного фундамента по условию минимального объема бетона" - канд. техн. наук Т.А.Маликова (табл.11 - инж. С.А.Компанейский, Моспроект-2); разд.4 "Определение коэффициентов жесткости основания плитного фундамента" - канд. техн. наук Т.А.Маликова; разд.5 "Статические расчеты плитных фундаментов", подраздел "Расчет плитного фундамента с учетом влияния стен здания" - д-р техн. наук, проф. В.И.Соломин; инж. А.С.Сытник (Челябинский политехнический институт - ЧПИ); подраздел "Расчет плитного фундамента здания с учетом особенностей деформирования железобетона" - д-р техн. наук, проф. В.И.Соломин, канд. техн. наук В.Л.Высоковский (ЧПИ); подраздел "Совместный расчет плитного фундамента и рамного каркаса здания" - канд. техн. наук Е.Б.Фрайфельд (Харьковский Промстройниипроект); подраздел "Совместный расчет плитного фундамента и надфундаментного строения здания со связевым или рамно-связевым каркасом, а также панельного и кирпичного дома" - канд. техн. наук М.С.Вайнштейн (Моспроект-1); подраздел "Расчет плитных фундаментов с учетом влияния рамного каркаса здания" - канд. техн. наук В.И.Обозов (ЦНИИСК); подразделы "Расчет прямоугольных плитных фундаментов зданий с рамным каркасом при учете жесткости каркаса и реактивных касательных напряжений", "Расчет прямоугольных плитных фундаментов зданий со связевым каркасом при учете реактивных касательных напряжений" и "Расчет толстых плитных фундаментов с учетом реактивных касательных напряжений" - д-р техн. наук, проф. И.И.Гудушаури, канд. техн. наук В.И.Ломидзе, инж. А.Д.Джакели (Грузинский НИИ энергетики и гидротехнических сооружений); подраздел "Расчет сплошных железобетонных плитных фундаментов под сетку колонн по кинематическому методу предельного равновесия" - д-р техн. наук, проф. Ю.Н.Мурзенко (Новочеркасский политехнический институт), канд. техн. наук А.А.Цессарский (Киевское отделение ВНИИГС), инж. С.И.Политов (НПИ); подраздел "Расчет плитных фундаментов с учетом жесткости силосных корпусов" - канд. физ.-мат. наук В.И.Сливкер, канд. техн. наук К.П.Галасова (Ленпромстройпроект); подразделы "Совместный расчет плитных фундаментов элеваторов и надфундаментных конструкций конечной жесткости" и "Расчет прямоугольного плитного фундамента, взаимодействующего с деформируемым основанием и жестким надфундаментным строением" - кандидаты техн. наук Е.З.Болтянский, Ю.Ю.Чинилин (ЦНИИПромзернопроект); подраздел "Расчет круглых и кольцевых плитных фундаментов с коническими оболочками для сооружений башенного типа" - д-р техн. наук, проф. В.И.Климанов, инж. А.Г.Литвиненко, В.П.Каваева, А.И.Макаров (Уральский Промстройниипроект); подраздел "Расчет круглых и кольцевых плитных фундаментов сооружений башенного типа с учетом особенностей деформирования железобетона" - д-р техн. наук, проф. В.И.Соломин, канд. техн. наук С.Б.Шматков (ЧПИ); подраздел "Расчет круглых плитных фундаментов с учетом особенностей деформирования основания с переменными физико-механическими характеристиками" - д-р физ.-мат. наук, проф. В.М.Александров, канд. физ.-мат. наук Г.Н.Павлик (РГУ); разд.6 "Конструктивные требования" - инж. И.Я.Дрибинский, Ю.Д.Коломийченко, канд. техн. наук В.С.Урисман (Харьковский Промстройниипроект); разд.7 "Требования к измерениям осадок, сдвигов и кренов плитных фундаментов", подраздел "Измерение осадок" - канд. техн. наук Т.А.Маликова, подразделы "Измерение сдвигов" и "Измерение кренов" - канд. техн. наук О.В.Китайкина (НИИОСП); прил.1 - канд. техн. наук Т.А.Маликова (НИИОСП), прил.2 и 3 - канд. техн. наук В.С.Урисман (Харьковский Промстройниипроект).

Табл.12-21, 24-42, 49-58 заимствованы из книги д-ра техн. наук, проф. М.И.Горбунова-Посадова "Таблицы для расчета тонких плит на упругом основании" (М., Госстройиздат, 1958). Руководство разработано под общей редакцией д-ра техн. наук, проф. К.Е.Егорова и канд. техн. наук Т.А.Маликовой.

1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Общие указания

1.1. Настоящее Руководство рекомендуется использовать при проектировании крупноразмерных (шириной 10 м или диаметром 10 м) прямоугольных, произвольной ортогональной, полигональной, круглой формы в плане железобетонных плитных фундаментов каркасных зданий и сооружений башенного типа (силосных корпусов, дымовых труб, теле- и радиобашен и т.п.) на естественном основании, не подверженном сейсмическим воздействиям и не находящемся в районе особых грунтовых условий (просадочных, набухающих, засоленных грунтов, подрабатываемых и закарстованных территорий).

Руководством допускается пользоваться при проектировании зданий и сооружений других систем (бескаркасных, со смешанным каркасом и др.).

1.2. Плитные фундаменты и их основания следует проектировать в соответствии с требованиями глав СНиП на нагрузки и воздействия, по проектированию бетонных и железобетонных конструкций, а также оснований зданий и сооружений с учетом указаний инструкций на проектирование сооружений башенного типа (элеваторов, силосных складов сыпучих материалов, дымовых труб, доменных печей и др.), нормативных документов, содержащих требования к материалам и правилам производства работ, а также в соответствии с настоящим Руководством.

1.3. Расчет плитных фундаментов зданий, строящихся в особых грунтовых условиях, допускается выполнять по рекомендациям настоящего Руководства, при этом необходимо дополнительно пользоваться следующими нормативными документами для подготовки исходных данных к расчету: "Руководством по расчету и проектированию зданий и сооружений на подрабатываемых территориях" (М., 1977), "Инструкцией по проектированию бескаркасных жилых домов, строящихся на просадочных грунтах с применением конструктивных мероприятий" (РСН 297-78), а также главой СНиП на проектирование зданий и сооружений на подрабатываемых территориях.

1.4. Проектирование плитных фундаментов необходимо осуществлять на основе:

результатов инженерно-геологических изысканий места строительства;

опыта возведения и эксплуатации сооружений с плитными фундаментами в аналогичных инженерно-геологических условиях строительства;

технического задания на проектирование здания или сооружения, условий производства работ и последующей эксплуатации;

технико-экономического сравнения возможных вариантов проектного решения.

1.5. Конструкция железобетонного плитного фундамента должна обеспечивать прочность и надежность здания или сооружения и выбираться в зависимости от конструктивной схемы сооружения, величины и характера воздействий, несущей способности и деформативности основания при минимальном расходе материалов и трудоемкости.

1.6. Для плитного фундамента должен применяться бетон марки не ниже М 200.

1.7. Под плитные фундаменты следует устраивать бетонную подготовку из бетона марки не ниже М 50, толщину которой определяют в зависимости от условий, методов производства работ и принимают не менее 100 мм. При водонасыщенном глинистом основании бетон подготовки рекомендуется укладывать на песчаную подушку толщиной не менее 200 мм.

1.8. В случае агрессивных грунтовых вод следует предусматривать антикоррозионные мероприятия по защите плитного фундамента в соответствии с указаниями главы СНиП на защиту строительных конструкций от коррозии.

1.9. При производстве земляных работ необходимо предусмотреть мероприятия по сохранению природной структуры грунтов основания, принимая в необходимых случаях зачистку дна котлована вручную.

1.10. Натурные измерения деформаций оснований и плитных фундаментов в процессе строительства и эксплуатации здания или сооружения должны предусматриваться в соответствии с указаниями пп.1.7 и 3.71 главы СНиП на проектирование оснований зданий и сооружений. Для этого при разработке рабочих чертежей нулевого цикла нужно составить проект изготовления и закладки плитных, глубинных марок и глубинных реперов (см. разд.7), включить стоимость этих работ в смету на строительство здания или сооружения, а также предусмотреть средства на проведение геодезических измерений.

Требования к инженерно-геологическим изысканиям

1.11. Предварительную оценку инженерно-геологических условий площадки строительства и выбор типа фундаментов выполняют на основе предварительных изысканий.

1.12. Техническое задание на проведение инженерно-геологических изысканий при предварительно выбранном типе фундамента в виде сплошной плиты составляет проектный институт в соответствии с указаниями главы СНиП на проектирование оснований зданий и сооружений, главы СНиП на выполнение инженерных изысканий для строительства, а также документов, развивающих эту главу СНиП.

1.13. Программу инженерно-геологических изысканий подготавливает изыскательская организация согласно техническому заданию проектного института и в соответствии с требованиями главы СНиП на выполнение инженерных изысканий и согласовывает с этим институтом.

1.14. Техническим заданием на проведение инженерно-геологических изысканий на территории строительства должна быть предусмотрена проходка следующих скважин:

разведочных на глубину 40-50 м с расстоянием между ними не более 50 м и не менее одной на сооружение;

инженерно-геологических, число которых должно быть не менее пяти: по углам и в центре плиты; допускается размещение скважин между двумя соседними сооружениями, если расстояние между ними не превышает 10 м.

Число разведочных и инженерно-геологических скважин и расстояния между ними определяют в зависимости от изученности и сложности геологических условий площадки строительства, а также с учетом размеров и назначения здания или сооружения.

1.15. Глубину проходки инженерно-геологических скважин принимают равной:

расстоянию от дневной поверхности до слоя скального грунта, обнаруженного на глубине, меньшей 20 м от проектируемой подошвы фундаментной плиты;

половине ширины фундамента, но не менее 20 м, если скальные грунты залегают на большей глубине.

Если на глубине, большей половины ширины фундамента и большей 20 м, обнаружен слой слабого грунта, необходимо скважину углубить, пройдя слой этого грунта.

Для элеваторных сооружений и силосных складов требуется корректировка указанных глубин бурения в соответствии с расчетной глубиной сжимаемой толщи основания.

1.16. Техническое задание на проведение инженерно-геологических изысканий на территории строительства дымовой трубы следует составлять с учетом требований "Рекомендаций по производству инженерно-геологических изысканий для дымовых труб" (НИИОСП. М.: Стройиздат, 1980).

1.17. В техническое задание на изыскания необходимо включать проведение статического и динамического зондирования* для выявления неоднородности грунтов, их прочностных и деформационных характеристик.

_______________

* ГОСТ 20069-74** "Грунты. Метод полевого испытания статическим зондированием" и "Указания по зондированию грунтов для строительства" СН 448-72.

** На территории Российской Федерации действует ГОСТ 19912-2001. - Примечание изготовителя базы данных.

1.18. Модули деформации нескальных грунтов основания следует, как правило, определять в полевых условиях при проходке инженерно-геологических скважин, а также в шурфах и шахтах загружением штампа статическими нагрузками* в соответствии с требованиями главы СНиП на проектирование оснований зданий и сооружений.

_______________

* ГОСТ 12374-77 "Грунты. Метод полевого испытания статическими нагрузками".

1.19. Методы определения деформационных и прочностных характеристик грунтов основания необходимо выбирать в соответствии с указаниями пп.3.25-3.35 "Руководства по проектированию оснований зданий и сооружений" (НИИОСП. М.: Стройиздат, 1977).

1.20. Гидростатические исследования должны включать определение расчетного уровня основного горизонта грунтовых вод, прогнозирование верховодки на время производства работ и эксплуатации здания или сооружения, изменения химического состава грунтовых вод в период эксплуатации здания или сооружения, а также установление степени агрессивности грунтовых вод.

Требования к расчетам плитного фундамента и основания

1.21. Плитный фундамент должен удовлетворять требованиям расчета по несущей способности (предельные состояния первой группы) и по пригодности к нормальной эксплуатации (предельные состояния второй группы), принимаемым в соответствии с указаниями главы СНиП на проектирование бетонных и железобетонных конструкций.

1.22. Величины нагрузок и воздействий на плитный фундамент, значения коэффициентов перегрузок, коэффициентов сочетаний, а также подразделение нагрузок на постоянные и временные, длительные, кратковременные, особые следует принимать в соответствии с требованиями главы СНиП по нагрузкам и воздействиям.

1.23. При определении площадок загружения фундамента следует нагрузку, передаваемую подколонниками (банкетками) или стенами, приводить к срединной поверхности фундамента, распределяя ее под углом 45° от нижнего обреза подколонников или стен.

Собственный вес плитного фундамента допускается не учитывать в случае песчаного основания, принимать с коэффициентом 0,5 при глинистом основании и учитывать плотностью*, если плитный фундамент лежит на основании, сложенном слабыми грунтами с модулем деформации 5 МПа.

_________________

* Текст соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

1.24. Основание плитного фундамента также должно рассчитываться по двум группам предельных состояний:

по первой группе - по несущей способности;

по второй группе - по деформациям (осадкам, прогибам и пр.), создающим препятствия для нормальной эксплуатации зданий и сооружений.

1.25. Основание плитного фундамента рассчитывают по несущей способности, если фундамент расположен на бровке откоса, вблизи крутопадающего слоя грунта, или если оно сложено скальными грунтами.

1.26. Усилия в плитном фундаменте и его деформации, а также деформации основания рекомендуется определять расчетом из условия совместной работы надфундаментной конструкции, фундамента и основания с учетом неоднородности основания по глубине и в плане, распределяющей способности основания, воздействия соседних зданий и сооружений, а также неупругих деформаций грунта, бетона и арматуры фундамента, материала элементов надфундаментных конструкций и наличия трещин в фундаменте.

1.27. Для упрощения расчета плитного фундамента допускается не учитывать влияние на распределение усилий в фундаменте заглубления фундамента и реактивных касательных напряжений по подошве. Допускается также использовать приближенные приемы учета неупругих деформаций основания, фундамента и элементов надфундаментных конструкций либо выполнять расчет плитного фундамента в предположении линейно-упругого деформирования материала фундамента, элементов надфундаментных конструкций и грунтов основания (в так называемой линейной постановке задачи) с использованием принципа независимости действия сил, а подбор арматуры и проверку прочности сечений фундамента производить на найденные усилия в соответствии с указаниями главы СНиП на проектирование бетонных и железобетонных конструкций.

1.28. Расчет системы надфундаментные конструкции-фундамент-основание рекомендуется выполнять с учетом последовательности возведения сооружения.