Выбор глубины заложения фундаментов

Выбор глубины заложения фундаментов

При проектировании фундаментов (т.е. определения основных его размеров) необходимо обеспечить надежное существование сооружений.

Деформации оснований значительно больше деформаций конструкций здания (1/100; 1/200; 1/300 — пролета конструктивного элемента).

Осадки же фундаментов могут определяться десятками сантиметров. (Su = 30 см — для сооружений дымовых труб).

Данное обстоятельство объясняется тем, что свойства грунтов значительно отличаются от подобных характеристик других строительных материалов:

для грунта Е0 = 2…200 МПа.

для конструкций Е =600 103 МПа т. е. грунт во много раз более деформируемый материал, и от его деформаций зависит состояние надземных конструкций.

Выбор глубины заложения фундаментов — очень важный момент в проектирование фундаментов.

Это определение, прежде всего, несущего слоя (пласта) грунта.

Рис. 1.

Нужно ли заглублять фундаменты?

Верхние грунты, как правило, слабые (почвенный слой + органические вещества).

Верхние слои грунта систематически получают перемещения (пучение, усадка, набухание). Верхние слои грунта могут разрушаться, терять свою прочность. (Пример — алевралиты г. Братска) Р = 200 МПа Р = 8 МПа в сухом состоянии — во влажном В открытом котловане алевралит через несколько дней превращается в щебень… дресву…суглинок.

Происходит так называемый процесс выветривания; изменение механических характеристик грунта, что приводит к неожиданным неравномерным осадкам.

Глубина заложения фундаментов определяется 3мя факторами:

Инженерно-геологическими условиями.

Климатическими особенностями района строительства.

Конструктивными особенностями возводимого здания, а также соседних сооружений.

I. Инженерно-геологические условия (На каждой площадке они разнообразны — специфичны).

Инженерно-геологические изыскания предоставляют в распоряжение проектировщиков — разрез (профиль).

Все инженерно-геологические условия на строительной площадке можно свести к трем схемам:

1-схема Рис. 2.

Как определить слабый грунт или надежный (прочный)?

Если R? 0,1МПа.

W? WТ; e > 0,7 как правило слабый грунт.

S > Su; Е0 < 8 МПа, Но это еще зависит и от возводимого сооружения.

При E0 = 10 МПа — для пяти этажного здания — надежный грунт При E0 =10 МПа — для высотных зданий (10…16 этажей) —? (необходимо принимать решение в зависимости от вида нагружения).

Напластование грунтов обычно бывает слоистое.

Рис. 3.

2-схема (С поверхности залегает слабый грунт, который на некоторой глубине подстилается надежным).

Примерные варианты по глубине заложения фундаментов (мероприятия по улучшению свойств основания):

Рис. 4.

3-схема (слоистое напластование грунтов).

Рис. 5.

Такой геологический разрез может иметь несколько напластований по глубине.

Все варианты фундаментов 2-схемы применимы и для 3 схемы.

При реальном напластовании грунтов возможно множество комбинаций в вариантах глубины заложения фундамента.

Климатические особенности района При промерзании грунта вода, заполняющая поры между частицами, расширяется и деформирует грунт, выпучивая его кверху.

Рис. 6.

ф — касательные силы пучения; у — нормальные силы пучения; df — расчетная глубина промерзания грунта; - пучение поверхности грунта.

Пучению подвержены пылеватые пески, суглинки и глины — мягкопластичные и текучие.

Глинистые грунты могут не испытывать пучения при низком У.Г.В. (НУГВ? df+2м) и при нахождении их в твердом и полутвердом состоянии, т. е. при.

W < WР+0,25ЈР; ЈL < 0,25.

Рис. 7.

При такой влажности пучение происходит ~1% - что считается незначительным и в расчет не принимается. Однако при проектировании необходимо учитывать, что влажность W, определенная при изыскании, в процессе строительства может изменяться (снятие травяного покрова, нарушение естественного стока и т. п.). Очень часто влажность грунтов возрастает со временем или поднимается УГВ. В этом случае непучинистые грунты могут переходить в категорию пучинистых.

Поэтому необходимо осторожно подходить к решению (определению) d залож. фунд. в глинистых грунтах.

Если грунты пучинистые, то фундамент нужно закладывать ниже расчетной глубины промерзания.

где df — расчетная глубина сезонного промерзания грунта — это глубина промерзания около возводимого фундамента.

Рис. 8.

d_{f = f (температуры помещения, высоты фундамента и т. д.)}

dfn — нормативная глубина сезонного промерзания грунта (среднее значение максимальной глубины промерзания за 10 лет под очищенной от снега поверхностью).

kh = 0,4…1,1 — коэффициент влияния теплового режима зданий на промерзание грунта у наружных стен.

При dfn > 2,5 м — необходим теплотехнический расчет.

Мt — безразмерный коэффициент, числено равный сумме абсолютных значений отрицательных среднемесячных температур за зиму в данном районе.

dо — коэффициент, зависящий от свойств грунта;

dо = 0,23 — глина, суглинок.

dо = 0,28 — супесь, мелкий песок.

dо = 0,30 — крупный песок, гравий Для Европейской территории нашей страны d_{fn — можно определить по карте. Конструктивные особенности возводимого здания, а также соседних сооружений. Наличие фундаментов существующих (примыкающих) зданий. Наличие фундаментов под оборудования. Наличие тоннелей и коммуникаций. Наличие подвала. Способ производства работ}

Рис. 9.

Аналогично и влияние фундаментов существующего оборудования.

фундамент заложение проектирование основание.

Рис. 10.

Если фундамент закладывают на различную глубину (наружные и внутренние стены), то необходим постепенный (плавный) переход от одной глубины к другой.

Рис. 11.

На глубину залегания фундамента влияет так же и способ производства работ.

Производство работ d.

Необходимость удовлетворения требований:

• 1 — сохранность структуры грунта;
• 2 — учет возможности строительной организации;
• 3 — обеспечить максимум сборных и механизированных работ.

Рис. 12.