Yoga-mgn.ru

Строительный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как влияет глубина заложения подошвы фундамента на его осадку?

Строй-справка.ру

Отопление, водоснабжение, канализация

Как уже отмечалось выше, назначение рациональной глубины заложения является одним из важных этапов проектирования фундаментов. Стоимость фундамента во многом определяется его глубиной заложения: чем выше располагается подошва фундаментов, тем меньше затраты на его устройство, так как в этом случае уменьшается объем земляных работ, а на возведение фундамента расходуется меньшее количество строительных материалов. Однако во многих случаях верхние пласты грунта имеют большую сжимаемость и низкую несущую способность, а также могут изменять свои физико-механические свойства в результате воздействия метеорологических факторов. Поэтому решение задачи о назначении глубины заложения фундамента следует начинать с выбора несущего слоя грунта, который совместно с подстилающими слоями обеспечил бы равномерное развитие осадки, не превышающее предельно допустимых значений, установленных нормами для данного типа здания или сооружения, как в период строительства, так и во время эксплуатации.

При решении этого вопроса учитывают следующие факторы: конструктивные и эксплуатационные особенности возводимых и соседних зданий и сооружений; инженерно-геологические условия района строительства; климатические условия в районе строительной площадки и их влияние на верхние слои грунта.

Окончательный выбор глубины заложения фундамента осуществляется на основе технико-экономического сравнения нескольких вариантов конструктивных решений. Для всех рассматриваемых вариантов определяется сметная стоимость, которая учитывает все расходы по возведению сооружения, включая различные стоимости: возведения надземных конструкций, армирования кладки, устройства осадочных швов, послеосадочный ремонт помещений, поднятия неравномерно осевших Конструкций и т. п. Иногда учитывают экономическую целесообразность возведения фундаментов и всего здания в более сжатые сроки.

Следует отметить, что при назначении Глубины заложения фундамента решается комплексная задача.

К конструктивным и эксплуатационным особенностям зданий и сооружений, влияющих на выбор глубины заложения фундамента, относится специфика общего конструктивного решения здания и его отдельных элементов, включая наличие подвальных помещений, приямков, более глубоких фундаментов под оборудование или утяжеленные части здания, примыкание фундаментов друг к другу в результате наличия ранее построенных или будущих сооружений, характера подземного хозяйства около возводимого объекта.

Соседние фундаменты, примыкающие друг к другу, закладывают, как правило, на одной отметке. Если разница во внешней нагрузке, действующей на соседние фундаменты, велика, тогда они могут иметь разную глубину заложения.

При использовании ленточных фундаментов делают уступы по их длине, высота которых должна быть в пределах 0,3…0,6 м (рис. 4.1, б).

Подошва фундаментов должна обязательно располагаться ниже ввода в здание необходимых коммуникаций, к которым относятся водопроводы, трубы канализации, теплотрассы и различные технологические трубопроводы (рис. 4.2, а).

Рис. 4.1. Взаимное расположение фундаментов с различной глубиной заливки

Рис. 4.2. Назначение глубины заложения фундамента: 1 — фундаментная опита; 2 — трубопровод; 3 — стеновые фундаментные блоки; 4 — пол подвала

В случае выполнения этого условия трубы не испытывают дополнительного давления от фундамента. Не рекомендуется опирать фундаменты на насыпной грунт траншей, которые были вырыты для прокладки труб. Глубина заложения зависит и от наличия или отсутствия подвальных помещений (рис. 4.2, б).

В случае использования сборных фундаментов их глубина заложения дополнительно зависит от принятой конструкции и размещения фундаментных подушек и стеновых блоков, а монолитных — от прочности отдельных сечений фундамента и конструктивных требований.

При возведении фундаментов зданий и сооружений в водоемах или в непосредственной близости от них глубину заложения следует принимать с учетом возможности размыва грунта около фундаментов.

К особенностям сооружении, которые необходимо учитывать при назначении глубины заложения, относят: специфику и особенности нагрузок, передаваемых на основание, чувствительность конструкций к неравномерным осадкам, долговечность, которую определяют классом здания, его уникальностью, и другие факторы.

Следует учитывать, что конструктивными требованиями установлена минимальная глубина заложения не менее 0,5 м от спланированной поверхности земли.

В связи с тем что любая строительная площадка обладает специфическими условиями напластования грунтов, при назначении глубины заложения фундаментов помимо конструктивных и эксплуатационных особенностей зданий следует учитывать и инженерно-геологические условия района строительства, в частности особенности физико-механических свойств грунтов, слагающих основания, характер напластования, наличие выклинивающихся слоев, склонных к скольжению, карманов выветривания, карстовых полостей и др.

Индивидуальные особенности напластования грунтов строительной площадки часто затрудняют общую оценку инженерно-геологических условий как основного фактора, влияющего на назначение глубины заложения фундамента, поэтому для облегчения такой оценки все грунты условно разделяют на слабые и надежные.

Слабыми считают грунты, использование которых в качестве оснований не может обеспечить надежного существования проектируемого сооружения на этапе возведения или в стадии эксплуатации. Надежными называют грунты, которые обеспечивают нормальное функционирование здания на всех этапах его существования.

Следует заметить, что слабый или надежный грунт — понятия относительные, поскольку они тесно связаны с типом и особенностями возводимого здания. При возведении легких зданий или зданий, конструктивная схема которых допускает развитие значительных неравномерных осадок, даже основания, сложенные слабыми грунтами, могут считаться надежными. И наоборот, при проектировании тяжелых сооружений, эксплуатация которых всегда связана с большими осадками, или сооружений, не допускающих даже незначительного развития неравномерных осадок, грунты средней сжимаемости, которые могут успешно служить основаниями для обычных зданий, в данном случае приходится считать слабыми.

Деление грунтов на слабые и надежные позволяет условно сгруппировать все возможные виды напластования грунтов строительной площадки по трем основным типам.

Сжимаемость и сопротивление сдвигу грунтов подстилающих слоев не ниже вышележащих слоев грунта. Наиболее оптимальным решением в этом случае является назначение минимальной глубины заложения подошвы фундамента в зависимости от конструктивных особенностей здания и климатических воздействий (рис. 4.3, а). В некоторых случаях при больших нагрузках на фундамент и наличии очень плотного грунта, залегающего на некоторой глубине, более экономичным оказывается решение, когда фундамент опирают на этот более плотный слой грунта (рис. 4.3, б).

Рис. 4.3. Устройство фундаментов в надежных грунтах:
1 — надежный грунт; 2 — более плотный грунт

Тип 2. Начиная со спланированной поверхности земли до некоторой глубины залегает один или несколько слоев слабых грунтов, ниже которых залегают более плотные надежные грунты. В этом случае применяют несколько типов конструктивных решений. При небольшой глубине залегания слабых грунтов нагрузка от сооружения передается на слои надежных грунтов с прорезкой слабых слоев (рис. 4.4, а). При значительных нагрузках и высокоплотных слоях надежного грунта здания часто опирают на столбчатые фундаменты (рис. 4.4, б) или сваи (рис. 4.4, в). При возведении легких сооружений используют передачу нагрузки и на слабые грунты, применяя свайные фундаменты (рис. 4.4, г). Иногда слабые грунты при значительной толщине их напластования уплотняют или закрепляют с помощью специальных методов (рис. 4.4, д) или используют эти грунты в качестве оснований, уменьшив чувствительность несущих конструкций к неравномерным осадкам, повышая жесткость здания за счет применения сплошных фундаментов.

Рис. 4.4. Назначение глубины заложения фундаментов при напластовании грунтов по типу 2: 1 — слабый грунт; 2 — надежный грунт; 3 — зона закрепления грунта

Тип 3. На некоторой глубине в толще слоистого основания

залегает один или несколько слоев слабого грунта. В этом случае слой слабого грунта закрепляют (рис. 4.5, а) или применяют фундаменты с уширенной подошвой, которая позволяет более интенсивно уменьшать давление по высоте основания, понижая его до минимально возможного значения в слое слабого грунта. Таким образом, верхний слой надежного грунта играет роль распределительной подушки (рис. 4.5, б). При напластовании грунтов по типу 3 используют решения с про резанием верхнего слоя надежного и слабого грунта с передачей давления на плотный нижележащий слой, как это показано на рис. 4.4, а — в, при напластовании грунтов — по типу 2.

Рис. 4.5. Назначение глубины заложения фундаментов при напластовании грунтов по типу 3: 1 — надежный грунт; 2 — слабый грунт; 3 — зона закрепления; 4 — эпюра напряжений

Под влиянием климатических факторов, свойственных данному району строительства, грунты оснований способны менять свой объем в результате промерзания и оттаивания, высыхания и увлажнения. Наиболее опасным из вышеперечисленных факторов является промерзание грунта, которое вызывает увеличение объема грунта и приводит к образованию сил пучения. Силы морозного пучения в некоторых типах грунтов могут превысить давления под подошвой фундамента и служить причиной деформации зданий и сооружений. Не всем грунтам свойственно это явление, поэтому грунты делят на две основные категории — пучиноопасные и непучино-опасные. К пучиноопасным относят все пылевато-глинистые грунты, а также пылеватые и мелкие пески; к непучиноопасным — скальные породы, гравий, гальку, пески гравелистые, крупные и средней крупности.

Для развития сил пучения недостаточно влаги, которая содержится в грунте. В результате сложных физико-химических процессов, присущих грунтам, к фронту промерзания возможна миграция воды из нижележащих водонасыщенных грунтов или водоносных горизонтов. Поступая по капиллярам, эта влага способствует развитию сил морозного пучения. Однако, если водоносный горизонт расположен более чем на 2 м ниже глубины промерзания, сил капиллярного поднятия недостаточно для поступления воды к фронту промерзания и некоторые виды пучиноопасных грунтов в данном случае становятся непучин опасными.

Если глубина заложения фундамента назначается независимо от расчетной глубины промерзания, требуется, чтобы соответствующие грунты, указанные в табл. 4.1, залегали до глубины не менее нормативной глубины промерзания.

Читать еще:  Ступени деревянные на бетонную лестницу – монтируем самостоятельно

Приведенные в табл. 4.2 значения kh допускается применять для расчета фундаментов, у которых расстояние от края фундамента до внешней грани стены а/

Влияние нагрузки на осадку фундаментов

П — Пт: с 09:00 до 20:00
Сб — Вс: с 10:00 до 18:00

Проектирование оснований и фундаментов

(Основы теории и примеры расчета)
В.А. Веселов /избранные главы/

§ 3. Условия работы грунтов в основании сооружений

Для массива грунта сооружение или отдельные фундаменты являются местной нагрузкой. Напряжения и деформации в основании зависят от размеров и формы подошвы фундаментов, интенсивности внешней нагрузки, положения рассматриваемой точки. Работа грунтов основания должна оцениваться применительно к пространственной, плоской деформации или к одномерной задаче. Грунты находятся в трехосном напряженном состоянии, но с различными значениями составляющих напряжений и величинами деформаций. В пространственной задаче деформации развиваются во всех направлениях, в плоской — в одной плоскости и в одномерной — только в вертикальном направлении.
Во избежание ошибок при проектировании оснований необходимо предварительно уточнить особенности и условия работы в нем грунтов и применительно к ним изучать и определять механические характеристики, используемые в расчетных формулах. Величины и направления главных нормальных напряжений зависят не только от размеров подошвы фундамента, величины и направления действия нагрузки, но и от положения элемента грунта в массиве. Поэтому, например, в ряде случаев образцы в приборах нужно ориентировать так, чтобы загружаемые плоскости совпадали с направлением главных напряжений (рис. 1.5). Особое значение это приобретает при определении прочностных характеристик в срезных приборах. Поверхность сдвига грунтов основания имеет сложное очертание (см. рис 1.2), и на различных ее участках направления нормальных и касательных напряжений будут разными.

§ 4. Влияние условий нагружения на осадку фундамента

При непрерывном возрастании давления с постоянной скоростью (рис. 1.6, а) на графике нет четко выраженных значении предела пропорциональности pпроп между давлением (напряжением), осадкой (деформацией) и разрушающей нагрузкой (временным сопротивлением) pразр. Предел пропорциональности pпроп принимается условно на границе, где график имеет небольшую кривизну и может быть заменен прямым участком, а pразр — равной нагрузке, при которой происходит выпирание грунта из-под штампа или резкое увеличение осадки (более 10 см). В случае перерыва в приложении нагрузки осадка фундамента продолжается (на рис. 1.6, б — вертикальный отрезок aa1)
В песчаных грунтах осадка затухает быстро, а в глинистых грунтах — медленно. При дальнейшем увеличении давления в некотором интервале (отрезок a1b) осадка происходит медленнее, чем при непрерывном нагружении (отрезок ab).

При последовательном нагруженни — разгружении — нагружении фундамента кривые нагрузки и разгрузки не совпадают, причем вторичное нагружение вызывает приращение осадки dS (рис. 1.6,г). Полная осадка S складывается из упругой (восстанавливающейся) Sупр и остаточной Sост.
Многократное нагружение — разгружение фундамента уменьшает полную осадку; остаточная осадка при этом уменьшается, а восстанавливающаяся стремится к полной упругой осадке.

0,04-0,2 м 2 и третий для штампов площадью F > 0,2м 2 — деформации происходят в основном от уплотнения грунтов. Для штампов площадью до 10—15м 2 , а иногда и более на третьем участке осадку можно считать пропорциональной площади фундамента. У глубоких фундаментов характер осадки зависит от условий и глубины их погружения. С увеличением глубины заложения осадка уменьшается; кривые зависимости S=f(р) становятся более пологими, на многих из них нет явно выраженных значений pпроп и pразр.

О грунтах

Фундаменты являются важным конструктивным элементом для будущей постройки. Фундаменты зданий должны быть прочными, устойчивыми на опрокидывание и скольжение в плос­кости подошвы фундамента, долговечные. Назначение здания, наличие в нем подвалов, глубина промерза­ния, уровень грунтовых вод — все это влияет на глубину заложения фундамента От этих факторов зависит долговечность будущего сооружения.

В процессе планирования будущей постройки и соответственно фундамента необходимо знать, какой грунт на предполагаемом месте постройки.

Скальные грунты

Скальные грунты представляют собой сцементированные и спаянные породы, залегающие в виде сплошного массива или трещиноватого слоя. Они характеризуются высоким пределом прочности при сжатии в водонасыщенном состоянии, а также — растворимостью и размягчаемостью в воде. Скальные грунты прочны, практически не сжимаются и не промерзают. По несущей способности являются хорошим основанием для фундаментов. Единственная сложность, с которой неизбежно столкнется владелец участка, это разработка скального грунта.

Фундамент можно возводить непосредственно на поверхности такого грунта, без какого-либо вскрытия или заглубления.

Пески

Пески представляют собой сыпучую смесь зерен кварца и других минералов, образовавшихся в результате выветривания горных пород с размерами частиц от 0,1 до 2 мм. Пески могут быть гравелистые, крупные, средней крупности и пылеватыё. Пески легко разрабатываются, хорошо пропускают воду, значительно уплотняются под нагрузкой. В своем большинстве пески, если они залегают слоем равномерной плотности и достаточной мощности, являются хорошей основой для строительства, особенно, если уровень грунтовых вод находится ниже уровня промерзания. Плотные пески слабо сжимаются довольно быстро. Поэтому осадка песчаных грунтов прекращается в довольно сжатые сроки. И чем крупнее песок, тем большую нагрузку он может воспринимать. Пылеватые пески с размером частиц от 0,005 до 0,05 мм плохо воспринимают нагрузку и не могут служить хорошим основанием фундаментов.

Песчаные грунты имеют свойство сильно уплотняться под нагрузкой — проседать. Эти грунты не задерживают воду и промерзают незначительно. Рекомендуется закладка фундамента на глубине от 40 до 70 см.

Глинистые грунты

Глинистые грунты в зависимости от их пластичности подразделяют на супеси, суглинки и глины.

Супеси — пески с примесью 5 — 10 % глины.

Суглинки — пески, содержащие 10 — 30 % глины. По своим свойствам они занимают промежуточное положение между глиной и песком

Глины — горные породы, состоящие из чрезвычайно мелких частиц (менее 0,005, мм), с небольшой примесью мелких песчаных частиц. Глинистые грунты способны сжиматься, размываться. При этом сжимаемость глины выше, чем у песков, а скорость уплотнения под нагрузкой меньше. Поэтому осадка зданий, фундаменты которых покоятся на глинистых грунтах, продолжается более длительное время, чем на песчаной почве. Глинистые грунты с песчаными прослойками легко разжижаются и поэтому обладают небольшой несущей способностью. Глина, слежавшаяся в течение многих лет, считается хорошим основанием для фундамента дома. Это правило справедливо с некоторыми оговорками. Дело в том, что глина в природном состоянии практически никогда не бывает сухой. Капиллярный эффект, присутствующий в грунтах с мелкой структурой, приводит к тому, что глина практически всегда находится во влажном состоянии. Но коварство глины заключается не в самой влажности, а в ее неоднородности. Сама по себе глина плохо пропускает воду, и влага проникает через различные примеси, находящиеся в грунте. Неоднородность влажности начинает проявляться при замерзании грунта. При отрицательных температурах глина примерзает к фундаменту и вспучивается, поднимая за собой фундамент. Но так как влажность глины различна, то вспучивается она в разных местах по-разному. В одном месте чуть-чуть, а в другом поднимается более сильно, что может привести к разрушению фундамента, и это следует учитывать при строительстве. Пучинистыми могут быть все виды глинистых грунтов, а также пылеватые и мелкие пески.

Глинистые грунты, образовавшиеся в начальной стадии своего формирования в виде структурных осадков в воде, при наличии микробиологических процессов называют ила-ми. Большей частью такие грунты располагаются в местах торфоразработок, болотистых и заболоченных местах.

При наличии лессовых и илистых грунтов необходимо принять меры к укреплению основания. Консистенцию глинистых грунтов можно визуально определить при их разработке лопатой.

Соответственно, если основание состоит из влажного мелкозернистого грунта (песка мелкого, пылеватого, супеси, суглинка или глины), то подошву фундамента нужно располагать не выше уровня промерзания грунта.

Глубина заложения фундамента под внутренние стены и столбы отапливаемых зданий принимается независимо от глубины промер­зания грунта, ее назначают не менее 0,5 м.

Рекомендуемые виды фундаментов для деревянных домов и хозяйственных построек.

Столбчатый фундамент

Наиболее простой и дешевый вид. В основном закладывается под небольшие деревянные строения с лёгкими стенами (бани, летние домики, бытовки и блок-контейнеры).

Столбы устанавливают каждые 1.5-2.5 метра по периметру строения и под несущие балки или сосредоточенную нагрузку. Они могут быть деревянные, каменные, кирпичные, бетонные, железобетонные.

Данный вид фундамента нельзя использовать в местах, где преобладает грунт со вспучиванием почвы, характеризующийся большой подвижностью. В противном случае каждая опора (столб) будет «играть» самостоятельно, и вся конструкция будет подвижной. Данный вид фундамента рекомендуется устанавливать на песчаных почвах, на супесях, скалистых грунтах.
Мелкозаглубленный ленточный монолитно-армированный фундамент: Один из самых часто применяемых видов. Устройство мелкозаглубленных фундаментов позволяет значительно снизить объем земляных работ и расходы на материалы за счет уменьшения глубины закладки фундамента. Мелкозаглубленный ленточный фундамент представляет собой бетонную конструкцию шириной 25 –50см, высотой 20–50см, уложенную с небольшим заглублением на песчаную подушку. В случае вспучивания почвы, ленточный монолитно-армированный фундамент работает как жесткая пространственная конструкция. Он обеспечит надежность деревянного дома и защитит его от губительного движения грунта. Величина заглубления, ширина и размер песчанно-гравийной подушки определяется в зависимости от размеров дома, грунта, материала капитальных стен и рельефа участка.

Плитный фундамент

Устройство плитных фундаментов в основном применяется при строительстве малоэтажных зданий простой формы. Из-за использования большого количества бетона и расхода металла на арматуру плитные фундаменты достаточно дороги.

Плавающие фундаменты

В условиях заболоченных, сильно пучинистых и зыбких грунтов устройство обычных фундаментов представляется очень проблематичным, потому что влечет за собой значительные технические трудности, гораздо больший объем земляных работ и, как следствие, высокие затраты.

В этом случае можно устроить так называемый плавающий фундамент, представляющий собой железобетонную монолитную плиту, свободно лежащую на насыпном основании. Размеры плиты должны соответствовать размерам дома. По периметру плиты с нижней стороны делают ребра жесткости. Точно такие же ребра, только меньшей высоты, устраивают по всей плоскости плиты в продольном и поперечном направлениях с шагом 100–120см (рис.).

Устройство плавающего фундамента: а – пучинистый грунт основания; б – уплотненный насыпной грунт; в – ребро; г – отмостка; д – арматура; е – монолитная железобетонная плита; ж – цоколь; з – конструкция пола; и – стена.

Свайные фундаменты

Фундаменты такого типа принято устраивать в местностях, где верхний слой грунта не сможет выдержать большую тяжесть. Есть, конечно, альтернатива – удалить верхние слои грунта до более плотных слоев, однако сделать это не всегда возможно, поскольку плотные слои грунта расположены довольно глубоко. Свайные фундаменты также устраивают при высоком уровне стояния грунтовых вод и на плывунах.

Свайный фундаменты представляют собой сваи, столбы с заостренным нижним концом, которые забивают или вворачивают в землю. Самыми устойчивыми являются винтовые сваи, которые вкручивают в землю с помощью специального малогабаритного оборудования. Эта технология очень удобна с точки зрения сохранения ландшафта вокруг строительного участка. Столбы, свободно проходя через слабые слои грунта, упираются в более твердые и передают им нагрузку от строения. Для создания жесткой конструкции верхняя часть столбов соединяется балками.

Для удобства сваи можно не вворачивать, а изготовить непосредственно в грунте. В этом случае бурят скважину, в нее вставляют арматурный каркас или полые трубы, после чего скважину заливают бетоном. Затем бетон обязательно уплотняют трамбовкой или вибрацией.

Примерный срок службы монолитных свайных фундаментов составляет не менее 150 лет. Однако для этого при их возведении следует соблюдать определенные технологические нормы.

Глубина заложения фундамента

Глубина заложения фундамента

От глубины заложения фундамента зависят многие факторы строительства сооружения — технология производства, экономическая эффективность строительства, величина осадок или подъема фундаментов (в силу морозного пучения), долговечность конструкций и пр. Глубина заложения фундаментов в значительной мере влияет на несущую способность и деформацию основания.

На глубину заложения фундамента в значительной мере влияют инженерно-геологические условия площадки, а именно прочность и сжимаемость грунтов.

При определении глубины фундамента обычно придерживаются общих правил:

  • минимальная глубина заложения фундамента принимается не менее 0.5м от спланированной поверхности территории;
  • врезка фундамента в несущий слой должна быть не менее 15см.;
  • не допускать расположения фундамента на тонком слое слабого грунта, если этот слой подстилается более прочным слоем;
  • подошва заложения по возможности, должна быть выше уровня грунтовых вод для снижения затрат по защите конструкций фундаментов и исключения разработке мероприятий по водопонижению. При этом, если приходиться понижать уровень грунтовых вод, следует предусматривать методы производства работ, сохраняющие структуру грунтов.;
  • все фундаменты здания или сооружения по возможности, необходимо закладывать на одном типе грунта или на грунтах с близкой прочностью и сжимаемостью.

Часто глубина заложения фундамента определяется по условию сезонного промерзания грунтов, которая зависит от типа, вида и разновидности грунта, и определяется в зависимости от нормативной глубины сезонного промерзания. Нормативная глубина сезонного промерзания приводится в нормативной документации и устанавливается по результатам многолетних наблюдений за фактическим промерзанием (см. рис.).

Промерзание водонасыщенных грунтов сопровождается образованием ледяных прослоек в массиве, которые после оттаивания вызывают неравномерные деформации массива.

Глубину заложения фундаментов по условиям сезонного промерзания можно сократить за счет утепления массива, водозащитных мероприятий, заменой пучинистого грунта, засоления массива и пр..

Известно, что температура грунта на глубине нескольких метров стабилизируется на уровне 5-6ºС, и практически не изменяется в течении года. С некоторой достоверностью эта глубина составляет, примерно, две глубины промерзания.

Глубина сезонного промерзания принимается как средняя по результатам не менее чем десятилетних наблюдений или определяется по формуле dfn=d√Mt.

При определении глубины заложения фундаментов также, учитывают конструктивные особенности сооружения: наличие подвальных и цокольных этажей, наличие приямков под технологическое оборудование, глубину расположения подземных коммуникаций, глубину расположения фундаментов близстоящих зданий и сооружение и пр..

Фундаменты здания или сооружения, как правило, закладывают на одном уровне с фундаментами существующих строений. Если это требование не удается соблюсти в процессе проектирования, то необходимо разрабатывать дополнительные инженерно-технические мероприятия.

Подземные коммуникации должны быть (по возможности) расположены выше отметки заложения фундаментов. Это позволяет избежать увеличения давления на конструкции коммуникаций, опирания фундаментов на насыпной грунт траншей прокладки коммуникаций, замены и ослабления грунтов основания в случае необходимости замены подземных коммуникаций.

Часто при определении глубины заложения фундаментов приходиться учитывать другие требования участников строительства, например, возможность изменения объемно-планировочного решения подземной части здания в процессе его эксплуатации.

При выборе глубины заложения, также учитывают необходимость реконструктивных работ в будущем (увеличение технико-экономических показателей, устройство подвальных этажей, ввод новых коммуникаций и пр.).

Глубина заложения фундаментов определяется от поверхности планировки (планировочной отметки) или пола подвала, до подошвы фундамента.

Фундаменты сооружения, как правило, должны располагаться на одном уровне, либо на разных уровнях. Тогда перепады по отметкам устраивают уступами с отношением высоты к ширине 1:2. При этом высота уступа не должна превышать 60см.

При устройстве новых фундаментов вблизи существующих, разницу в отметках обосновывают расчетами, при этом, если не удается обосновать возможность устройства нового фундамента, тогда возводят ограждающую (защитную) стену в грунте, тем самым ограничивая влияние строительства нового фундамента. Таким образом, любое изменение напряженно деформированного состояния грунта основания нового фундамента не будет передавать эти изменения на основание существующего фундамента.

© 1999-2020 Научно-проектное конструкторское бюро «СтройПроект»

Расчет фундаментов мелкого заложения

Расчет фундамента мелкого заложения начинают с предвари­тельного выбора его конструкции и основных размеров, к которым относятся глубина заложения фундамента, размеры и форма подо­швы. Затем для принятых размеров фундамента производят рас­четы основания по предельным состояниям.

Вследствие причин, рассмотренных в гл. 9, расчет по второй группе предельных состояний (по деформациям основания) являет­ся основным и обязательным для всех фундаментов мелкого зало­жения. Расчет по первой группе предельных состояний (по несущей способности основания) является дополнительным и производится в одном из следующих случаев: сооружение расположено на откосе или вблизи него; на основание передаются значительные горизон­тальные нагрузки; основание сложено слабыми грунтами, облада­ющими малым сопротивлением сдвигу, или, напротив, представ­лено скальными грунтами. В первых двух случаях расчет по первой группе предельных состояний не производят, если конструктивными мероприятиями обеспечена невозможность смещения проектируе­мого фундамента.

Установив окончательные размеры фундамента, удовлетворя­ющие двум группам предельных состояний, переходят к его конст­руированию. Расчет фундамента как железобетонной конструкции рассматривается в соответствующем курсе, здесь же отметим, что соблюдение правил конструирования массивных и сборных гибких фундаментов позволяет исключить проверку их на прочность и тре- щиностойкость.

Определение глубины заложении фундамента. Очевидно, что чем меньше глубина заложения фундамента, тем меньше объем затра­чиваемого материала и ниже стоимость его возведения, поэтому естественно стремление принять глубину заложения как можно меньшей. Однако в силу того, что верхние слои грунта не всегда обладают необходимой несущей способностью или же конструктив­ные особенности сооружения требуют его заглубления, при выборе глубины заложения фундамента приходится руководствоваться це­лым рядом факторов, основными из которых являются инженерно­геологические и гидрогеологические условия строительной площад­ки, глубина сезонного промерзания грунтов, конструктивные осо­бенности возводимого сооружения, включая глубину прокладки подземных коммуникаций, наличие и глубину заложения соседних фундаментов.

Инженерно-геологические условия строительной пло­щадки. Учет инженерно-геологических условий строительной пло­щадки заключается главным образом в выборе несущего слоя грун­та, который может служить естественным основанием для фун­даментов. Этот выбор производится на основе предварительной оценки прочности и сжимаемости грунтов по геологическим раз­резам. Несмотря на то что каждая площадка обладает сугубо индивидуальным геологическим строением, все многообразие на­пластований можно, следуя Б. И. Далматову, представить в виде трех схем, показанных на рис. 10.10.

а) В) В) г) о) е) ж)

Рис. 10.10. Схемы напластований грунтов с вариантами устройства фунда­ментов:

1 — прочный грунт; 2 — более прочный грунт; 3 — слабый грунт; 4 — пес­чаная подушка; 5 — зона закрепления грунта

Схема I. Площадка сложена одним или несколькими слоями прочных грунтов, при этом строительные свойства каждого после­дующего слоя не хуже свойств предыдущего. В этом случае глубина заложения фундамента принимается минимальной, допускаемой при учете сезонного промерзания грунтов и конструктивных особен­ностей сооружения (рис. 10.10, а). Иногда за несущий принимают слой более плотного грунта, залегающий на некоторой глубине, если это решение экономичнее (рис. 10.10, б).

Схема II. С поверхности площадка сложена одним или несколь­кими слоями слабых грунтов, ниже которых располагается толща прочных грунтов. Здесь возможны следующие решения. Можно прорезать слабые грунты и опереть фундамент на прочные, как это показано на рис. 10.10, в. С другой стороны, может оказаться более выгодным прибегнуть к укреплению слабых грунтов или замене их песчаной подушкой (рис. 10.10, г). Если же мощность слабого слоя окажется чрезмерно большой, то рекомендуется перейти на свайные фундаменты (рис. 10.10, д).

Схема III. С поверхности площадки залегают прочные грунты, а на некоторой глубине встречается один или несколько слоев слабого грунта. В данной ситуации возможно принять решение по схеме II, но так как при этом придется прорезать толщу прочных грунтов, то более выгодным может оказаться или использование прочного грунта в качестве распределительной подушки (при обяза­тельной проверке прочности слабого подстилающего слоя), как это показано на рис. 10,10, е, или закрепление слоя слабого грунта, как это показано на рис. 10.10-, ж, что позволит существенно уменьшить размер подошвы фундамента.

При выборе типа и глубины заложения фундамента до любой из рассмотренных схем придерживаются следующих общих правил: минимальная глубина заложения фундаментов принимается не менее 0,5 м от спланированной поверхности территории;

глубина заложения фундамента в несущий слой грунта должна быть не менее 10. 15 см;

по возможности закладывать фундаменты выше уровня подзем­ных вод для исключения необходимости применения водопониже- ния при производстве работ;

в слоистых основаниях все фундаменты предпочтительно воз­водить на одном грунте или на грунтах с близкой прочностью и сжимаемостью. Если это условие невыполнимо (основания с вы­клинивающими или несогласно залегающими пластами), то раз­меры фундаментов выбираются главным образом из условия выра­внивания, их осадок.

Глубина сезонного промерзания грунтов. Глубина зало­жения фундамента из условия промерзания грунтов назначается в зависимости от их вида, состояния, начальной влажности и уровня подземных вод в период промерзания. Проблема состоит в том, что промерзание водонасыщенных грунтов сопровождается образова- 256

нием в них прослоек льда, толщина которых увеличивается по мере миграции воды из слоев, расположенных ниже уровня подземных вод. Это приводит к возникновению сил пучения по подошве фун­дамента, которые могут вызвать подъем сооружения. Последующее оттаивание таких грунтов приводит к резкому снижению их несу­щей способности и просадкам сооружения.

Наибольшему пучению подвержены грунты, содержащие пыле­ватые и глинистые частицы. Крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем, пески гравелистые, крупные и средней крупности относятся к непучинистым грунтам, глубина заложения фундамен­тов в них не зависит от глубины промерзания в любых условиях.

Практикой установлено, что, если уровень подземных вод во время промерзания находится от спланированной отметки земли на глубине, равной расчетной глубине промерзания плюс 2 м (что связано с высотой капиллярного поднятия подземных вод), в песках мелких и пылеватых с любой влажностью и в супесях твердой консистенции глубина заложения фундаментов наружных стен и ко­лонн назначается без учета промерзания грунта. Во всех остальных грунтовых условиях глубина заложения наружных фундаментов назначается не менее расчетной глубины промерзания. Исключение составляют площадки, сложенные суглинками, глинами, а также крупнообломочными грунтами с глинистым заполнителем при по­казателе текучести глинистого грунта или заполнителя IL

Таблица 10.1. Глубива заложения фундамента dв зависимости от расчетной глубины промерзания

Грунты под подошвой фундамента

Глубина заложения фундамента при глуби­не поверхности подземных вод d», м

Глубина заложения внутренних фундаментов отапливаемых зда­ний назначается независимо от глубины промерзания, если во время строительства и эксплуатации возле фундаментов исключено про­

мерзание грунтов. В неотапливаемых зданиях глубина заложения фундаментов для пучинистых грунтов принимается не менее расчет­ной глубины промерзания.

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта

где :— коэффициент, учитывающий влияние теплового режима

сооружения, принимаемый для наружных фундаментов отаплива­емых сооружений по табл. 10.2, а для наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых сооружений — равным 1,1, кроме районов с отрицательной среднегодовой температурой, для кото­рых расчетная глубина промерзания грунта определяется по тепло­техническим расчетам; df„ — нормативная глубина сезонного про­мерзания грунта, м.

Нормативная глубина сезонного промерзания грунта устанав­ливается по данным многолетних наблюдений (не менее 10 лет) за фактическим промерзанием грунтов в районе предполагаемого строительства под открытой, лишенной снега поверхностью. За dfn принимают среднюю из ежегодных максимальных глубин сезон­ного промерзания. При отсутствии данных многолетних наблюде­ний нормативную глубину сезонного промерзания грунтов опреде­ляют на основе теплотехнических расчетов или в соответствии с рекомендациями СНиП 2.02.01 — 83.

Таблица 10.2. Значения коэффициента к/, .

«Коэффициент kh при расчетной среднеме­сячной температуре воздуха в помещении, примыкающем к наружным фундаментам, °С

Глубина заложения фундаментов

Глубина заложения фундаментов зависит от многих факторов:

  • назначения и конструктивных особенностей проектируемого сооружения , нагрузок и воздействий на его фундаменты;
  • глубины заложения фундаментов примыкающих сооружений, а также глубины прокладки инженерных коммуникаций;
  • существующего и проектируемого рельефа застраиваемой территории;
  • инженерно-геологических условий площадки строительства (физико-механических свойств грунтов, характера напластований, наличия слоев, склонных к скольжению, карманов выветривания, карстовых полостей и пр.);
  • гидрогеологических условий площадки и возможных их изменений в процессе строительства и эксплуатации сооружения;
  • возможного размыва грунта у опор сооружений , возводимых в руслах рек (мостов, переходов трубопроводов и т.п.);
  • глубины сезонного промерзания.

Выбор оптимальной глубины заложения фундаментов рекомендуется выполнять на основе технико-экономического сравнения различных вариантов.

Влияние конструктивных особенностей здания

К конструктивным особенностям проектируемого здания относятся:

  • наличие или отсутствие подвала;
  • необходимость прокладки инженерных коммуникаций;
  • наличие в непосредственной близости фундаментов ранее построенных сооружений.

При наличии подвала глубина заложения подошвы фундамента принимается ниже его пола не менее 0,5 м.

Подошва фундамента должна быть заложена ниже ввода коммуникаций. В этом случае трубы не подвергаются дополнительному давлению от фундамента, а фундаменты, в свою очередь, не опираются на насыпной грунт траншей, которые были вырыты при прокладке этих коммуникаций. В случае прорыва трубопроводов уменьшается зона замачивания грунта основания. Если коммуникации проходят ниже уровня заложения фундамента, то в местах их прокладки следует установить местное углубление фундамента.

Влияние геологических условий площадки строительства

При проектировании фундаментов следует стремиться возводить их на одном грунте или на грунтах с близкой прочностью и сжимаемостью. При наличии несогласованно залегающих пластов размеры фундамента подбираются главным образом из условий выравнивания их осадок.

Влияние глубины сезонного промерзания грунта

Нормативную глубину сезонного промерзания грунта dfn , м, при отсутствии данных многолетних наблюдений следует определять на основе теплотехнических расчетов. для районов, где глубина промерзания не превышает 2,5 м, ее нормативное значение допускается определять по формуле:

где Мt — безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, принимаемых по СНиП по строительной климатологии и геофизике, а при отсутствии в них данных для конкретного пункта или района строительства — по результатам наблюдений гидрометеорологической станции, находящейся в аналогичных условиях с районом строительства;

d — величина, принимаемая равной, м, для:

  • суглинков и глин — 0,23;
  • супесей, песков мелких и пылеватых — 0,28;
  • песков гравелистых, крупных и средней крупности — 0,30;
  • крупнообломочных грунтов — 0,34.

Нормативная глубина промерзания грунта для некоторых городов России приведена в таблице.

Значение d для грунтов неоднородного сложения определяют как средневзвешенное в пределах глубины промерзания.

Нормативная глубина промерзания грунта в районах, где dfn > 2,5 м, а также в горных районах, должна определяться теплотехническим расчетом в соответствии с СП 25.13330.

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта df , м, определяется по формуле:

где dfn — нормативная глубина промерзания;

kh — коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемый: для наружных фундаментов отапливаемых сооружений — по табл. 1; для наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых сооружений — kh = 1,1, кроме районов с отрицательной среднегодовой температурой.

В районах с отрицательной среднегодовой температурой расчетная глубина промерзания грунта для неотапливаемых сооружений должна определяться теплотехническим расчетом в соответствии с требованием СНиП по проектированию оснований и фундаментов на вечномерзлых грунтах.

Таблица 1.

Особенности сооруженияКоэффициент kh при расчетной среднесуточной температуре воздуха в помещении, примыкающем к наружным фундаментам, °С
5101520 и более
Без подвала с полами, устраиваемыми: по грунту0,90,80,70,60,5
на лагах по грунту1,00,90,80,70,6
по утепленному цокольному перекрытию1,01,00,90,80,7
С подвалом или техническим подпольем0,80,70,60,50,4
Примечание :
1. Приведенные в табл.1 значения коэффициента kh относятся к фундаментам, у которых расстояние от внешней грани стены до края фундамента af af значение kh определяется по интерполяции.
2. К помещениям, примыкающим к наружным фундаментам, относятся подвалы и технические подполья, а при их отсутствии — помещения первого этажа.
3. При промежуточных значениях температуры воздуха коэффициент kh принимается с округлением о ближайшего меньшего значения, указанного в табл.1

Расчет глубины промерзания должна определятся теплотехническим расчетом и в случае применения постоянной теплозащиты основания, а также, если тепловой режим проектируемого сооружения может существенно влиять на температуру грунтов (холодильники, котельные и т.п.).

Обратите внимание: нормы разрешают назначать глубину заложения наружных фундаментов независимо от расчетной глубины промерзания при выполнении следующих условий:

  • специальными исследованиями на данной площадке установлено, что грунты не имеют пучинистых свойств;
  • специальными исследованиями и расчетами установлено, что деформации грунтов основания при их промерзании и оттаивании не нарушают эксплуатационную пригодность сооружения;
  • предусмотрены специальные теплотехнические мероприятия, исключающие промерзание грунтов.
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector