КОНСТРУКЦИИ ФУНДАМЕНТОВ Фундаменты подразделяют на следующие основные категории

КОНСТРУКЦИИ ФУНДАМЕНТОВ Фундаменты подразделяют на следующие основные категории: возводимые в открытых котлованах (или фундаменты мелкого заложения), глубокого заложения и свайные. а) б) в) Рисунок 1 – Схемы фундаментов: а – фундамент мелкого заложения, б – фундамент глубокого заложения, в – свайный фундамент

Фундаменты мелкого заложения К фундаментам мелкого заложения относятся фундаменты, имеющие отношение высоты hf к ширине b подошвы, не превышающее 4, и передающие нагрузку на грунты основания преимущественно через подошву (рис. 2). Подошвой фундамента называется его нижняя плоскость, соприкасающаяся с основанием; верхняя плоскость фундамента, на которую опираются наземные конструкции, называется обрезом. За ширину фундамента принимается минимальный размер подошвы b, а за длину — наибольший ее размер l. Высота фундамента hf есть расстояние от подошвы до обреза, а расстояние от поверхности планировки до подошвы d называется глубиной заложения фундамента.

Конструкции фундаментов мелкого заложения По форме фундаменты мелкого заложения разделяют на отдельные, ленточные, сплошные и массивные. 1. Отдельные фундаменты устраивают под колонны, опоры балок, ферм и других элементов промышленных и гражданских здании и сооружении. Возможно устройство отдельных фундаментов и под стены (при небольших нагрузках и в тех случаях когда основанием служат грунты, имеющие высокие прочностные и деформационные характеристики). Рисунок 2 – Отдельный фундамент под колонну: 1 – фундамент , 2 – колонна

2. Ленточные фундаменты используют для передачи нагрузки на основание от протяженных элементов строительных конструкций, например стен зданий, или ряда колонн. По размещению в плане ленточные фундаменты могут состоять из одинарных или перекрестных лент. Одинарные ленты устраивают, как правило, под стены, а перекрестные — под сетку колонн. а) б) в) Рисунок 3 – Ленточные фундаменты: а – ленточный фундамент по стены, б – ленточный фундамент под колонны, в – ленточный фундамент под сетку колонн

3. Сплошные фундаменты, иногда называемые плитными, устраивают под всем зданием в виде железобетонных плит под стены или сетку колонн. Фундаментные плиты разрезаются в плане только осадочными швами, но в пределах каждого выделенного отсека они обеспечивают жесткость здания и совместную работу фундамента и надземной части сооружения. Сплошные фундаменты способствуют уменьшению неравномерности осадки сооружения. Рисунок 4 – Сплошной (плитный) фундамент

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. Расчет по второй груше 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.

ВЫБОР ГЛУБИНЫ ЗАЛОЖЕНИЯ ПОДОШВЫ ФУНДАМЕНТА Глубины заложения фундамента принимается из следующих условий 1. назначения и конструктивных особенностей проектируемого здания, нагрузок и воздействий на его фундаменты; 2. инженерно-геологических условий площадки строительства; 3. гидрогеологических условий площадки и возможных их изменений в процессе строительства и эксплуатации здания; 4. глубины сезонного промерзания грунтов; 5. глубины заложения фундаментов примыкающих зданий; 6. существующего и проектируемого рельефа застраиваемой территории.

Конструктивные особенности сооружения. Основными конструктивными особенностями возводимого сооружения, влияющими на глубину заложения его фундамента, являются: наличие и размеры подвальных помещений, приямков или фундаментов под оборудование; глубина заложения фундаментов примыкающих сооружении; наличие и глубина прокладки подземных коммуникаций и конструкций самого фундамента. Конструктивными требованиями установлена минимальная глубина заложения не менее 0, 5 м от спланированной поверхности земли.

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. Каждая строительная площадка имеет свое напластование грунтов, которые условно можно разделить на «слабые» и «надежные» . Из опыта строительства и эксплуатации зданий можно считать грунтами: • «слабыми» - торф, ил, насыпные грунты, пылеватые песчаные грунты с коэффициентом пористости ε>0, 6, глинистые фунты текучей консистенции; • «надежными» - скальные, крупнообломочные, песчаные фунты, кроме пылеватых песков, глинистые фунты с показателем текучести IL<0, 3.

При выборе глубины заложения фундамента с учетом инженерногеологических условий придерживаются следующих общих правил: • 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 водопонижения при производстве работ; • в слоистых основаниях все фундаменты предпочтительно возводить на одном грунте или на грунтах с близкой прочностью и сжимаемостью.

Глубина сезонного промерзания грунтов. Глубина заложения фундамента для пучинистых грунтов из условия промерзания назначается в зависимости от их вида, состояния, начальной влажности и уровня подземных вод в период промерзания. Наибольшему пучению подвержены грунты, содержащие пылеватые и глинистые частица. При неблагоприятных условиях глубину заложения фундаментов отапливаемых зданий из условия недопущения развития сил морозного пучения назначают по табл. 5. 3 СП 22. 13330. 2011

Таблица 1. Глубина заложения фундамента d в зависимости от расчетной глубины промерзания (табл. 5. 3. СП 22. 13330. 2011) Глубина заложения фундаментов в зависимости от глубины расположения Грунты подошвой фундамента уровня подземных вод dw , м, при dw ≤ df + 2 Скальные, крупнообломочные с песчаным заполнителем, пески гравелистые, крупные и средней крупности Пески мелкие и пылеватые Супеси с показателем текучести IL < 0 То же, при IL ≥ 0 Суглинки, глины, а также крупнообломочные грунты с глинистым заполнителем при показателе текучести грунта или заполнителя IL >0, 25 То же, при IL < 0, 25 dw ≥ df + 2 Не зависит от df Не менее df То же » » » Не менее df То же » Не менее 0, 5 df Примечание В случаях когда глубина заложения фундаментов не зависит от расчетной глубины промерзания df , соответствующие грунты, указанные в настоящей таблице, должны залегать до глубины не менее нормативной глубины промерзания dfn.

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта df определяется по формуле (1) где dfn — нормативная глубина промерзания, м; kh — коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемый для наружных фундаментов отапливаемых сооружений — по таблице 5. 2 СП 22. 133330. 2011; для наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых сооружений kh = 1, 1, кроме районов с отрицательной среднегодовой температурой.

Таблица 2. Коэффициент kh Особенности сооружения Коэффициент kh при расчетной среднесуточной температуре воздуха в помещении, примыкающем к наружным фундаментам, °С 0 5 10 15 20 и более Без подвала с полами, устраиваемыми: по грунту на лагах по грунту 0, 9 1, 0 0, 8 0, 9 0, 7 0, 8 0, 6 0, 7 0, 5 0, 6 по утепленному цокольному перекрытию 1, 0 0, 9 0, 8 0, 7 С подвалом или техническим подпольем 0, 8 0, 7 0, 6 0, 5 0, 4 Нормативная глубина dfn сезонного промерзания грунта принимается равной средней из ежегодных максимальных глубин сезонного промерзания грунтов (по данным наблюдений за период не менее 10 лет) на открытой, оголенной от снега горизонтальной площадке при уровне подземных вод, расположенном ниже глубины сезонного промерзания грунтов.

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 (2) где Mt - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, принимаемых по СНи. П 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 0 - 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. Значение d 0 для грунтов неоднородного сложения определяется как средневзвешенное в пределах глубины промерзания.

Рисунок 5 – Назначение глубины заложения подошвы фундаментов отапливаемых зданий из условия недопущения развития сил морозного пучения

Для суглинков и глин значения dfn допускается определять по схематической карте (рис. 3 СНи. П 2. 01 -82 Строительная климатология и геофизика ) на которой даны изолинии нормативных глубин промерзания этих грунтов при d 0 = 0, 23 м. При определении нормативной глубины промерзания грунтов других разновидностей найденную по карте величину dfn следует умножать на отношение d 0 /0, 23, где d 0 соответствует грунтам данной строительной площадки. В случае расхождения значений dfn , определенных по карте и по формуле (2), в расчет следует принимать значение, найденное по формуле.

Рисунок 6 – Схематическая карта глубины промерзания глинистых и суглинистых грунтов на территории СССР, см (рис. 3 СНи. П 2. 01 -82 Строительная климатология и геофизика )

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ПОДОШВЫ ЦЕНТРАЛЬНО НАГРУЖЕННЫХ ФУНДАМЕНТОВ (3) Для предварительного назначения размера фундамента используют значение расчетного сопротивления R 0, приведенное в приложении В СП 22. 13330. 2011.

Площадь подошвы ОТДЕЛЬНОГО ФУНДАМЕНТА загружении определяется по формуле (4) (5) при центральном

Ширина подошвы ЛЕНТОЧНОГО ФУНДАМЕНТА определяется по формуле (6)

(7)

(8)

Рисунок 7 – Схема к определению ширины подошвы ленточного фундамента под наружную стену гражданского здания