Факторы выбора глубины заложения фундамента

Глубина заложения фундаментов

Глубина заложения фундаментов зависит от:

1. Инженерно-геологических условий площадки строительства;
2. Климатических и гидрогеологических особенностей района строительства (промерзание и оттаивание, высыхание и увлажнение);
3. Особенностей возводимого и соседних сооружений;
4. Способа производства работ по отрывке котлованов и возведению фундаментов.

Выбирая тип и глубину заложения фундамента, нужно придерживаться следующих общих правил:

• подошвы фундаментов желательно закладывать на одной и той же глубине;
• минимальная глубина заложения фундаментов принимается не менее 0,5 м от спланированной поверхности территории. Исключение составляют скальные породы, при наличии которых обычно снимается верхний, сильно выветренный слой;
• глубина заложения фундамента в несущий слой грунта должна быть не менее 0,1–0,2 м от его верха;
• при возможности следует закладывать фундамент выше уровня подземных вод. При этом не требуется водоотлива, гарантируется сохранение природной структуры грунтов основания, работы могут быть выполнены в кратчайший срок. В противном случае требуются шпунтовое крепление стен котлована, водоотлив, которые резко увеличивают стоимость земляных работ;
• при слоистом напластовании грунтов все фундаменты рекомендуется возводить на одном слое грунта или на грунтах с близкой сжимаемостью. Если это невыполнимо, то конструкцию фундаментов выбирают из условия допустимости неравномерности осадок.

Инженерно-геологические факторы

Учет инженерно-геологических условий заключается в выборе несущего слоя грунта, который может служить естественным основанием для фундаментов. Этот выбор производится на основе оценки сжимаемости и прочности грунтов. Все многообразие напластований можно представить в виде трех основных схем (рис. 11).

Рис. 11. Схемы напластования грунтов

Схема I. Площадка сложена одним или несколькими слоями надежных грунтов, при этом строительные свойства каждого последующего слоя не хуже свойств предыдущего.
В этом случае глубина заложения фундамента принимается минимальнодопустимой при учете сезонного промерзания грунтов.

Схема II. Сверху один или несколько слоев слабых грунтов, ниже которых располагается толща надежных грунтов. По этой схеме решение о глубине заложения фундаментов зависит от толщины слоя слабых грунтов.

• При небольшой его толще прорезать слабые слои и опирать фундаменты на надежные грунты (рис. 12, а).
• Использовать слабый слой в качестве несущего с одновременным снижением чувствительности сооружения к возможному развитию неравномерных осадок (рис. 12, б, в) — уширить подушку фундамента или сделать плитный фундамент.
• Применить свайные фундаменты (рис.12, г)
• Улучшить основание — заменить грунт подушками уплотнения, закрепить слабый грунт (рис. 12, д, е).

Рис. 12. Варианты устройства фундаментов при напластовании грунтов по схеме II

Схема III. Сверху залегают надежные грунты, а подстилающими являются один или несколько слоев слабого грунта.

Решения по выбору глубины заложения и конструкции фундамента.

• Прорезать толщу надежных и ненадежных грунтов (рис. 13, а, б).
• Использовать надежный грунт, как распределительную подушку при обязательной проверке расчетом слабого подстилающего слоя (рис. 13, в).
• закрепление слабого грунта (рис.13, г,д).

Рис. 13. Варианты устройства фундаментов при напластовании грунтов по схеме III

Климатические и гидрогеологические факторы

Основными климатическими и гидрогеологическими факторами, влияющими на глубину заложения фундаментов, являются промерзание и оттаивание грунтов. Известно, что при промерзании некоторых грунтов наблюдается их морозное пучение — увеличение объема, поэтому в таких грунтах нельзя закладывать фундаменты выше глубины промерзания.

Глубина заложения фундаментов отапливаемых зданий и сооружений по условиям недопущения возникновения сил морозного пучения грунтов под подошвой фундаментов должна назначаться:

• для наружных фундаментов (от уровня планировки) по таблице 9;
• для внутренних фундаментов — независимо от расчетной глубины промерзания грунтов.

Глубина заложения подошвы фундаментов в зависимости от расчетной глубины промерзания грунта

На­име­но­ва­ние грун­та под по­дош­вой фун­да­мен­та	Глу­би­на за­ло­же­ния фун­да­мен­тов от уров­ня пла­ни­ров­ки, м
	При рас­по­ло­же­нии под­зем­ных вод в двух (и бли­же) мет­рах от рас­чет­ной глу­би­ны про­мер­за­ния грун­та	При рас­по­ло­же­нии под­зем­ных вод да­лее двух мет­ров от рас­чет­ной глу­би­ны про­мер­за­ния грун­та
Скаль­ные, круп­но­об­ло­моч­ные с пес­ча­ным за­пол­ни­те­лем, пес­ки гра­ве­ли­стые, круп­ные и сред­ней круп­но­сти	Не за­ви­сит от рас­чет­ной глу­би­ны про­мер­за­ния
Пес­ки мел­кие и пы­ле­ва­тые Су­песи с по­ка­за­те­лем те­ку­че­сти при I L Коэффициент k влияния теплового режима сооружения на промерзание грунтов около фундаментов наружных стен
Осо­бен­но­сти со­ору­же­ния	Ко­эф­фи­ци­ент k при рас­чет­ной сред­не­су­точ­ной тем­пе­ра­ту­ре воз­ду­ха в по­ме­ще­нии, при­мы­ка­ю­щем к фун­да­мен­там на­руж­ных стен, °С
	0	5	10	15	20 и бо­лее
Без под­ва­ла, с по­ла­ми на грун­те	0,9	0,8	0,7	0,6	0,5
Без под­ва­ла, с по­ла­ми на ла­гах по грун­ту	1,0	0,9	0,8	0,7	0,6
Без под­ва­ла, с по­ла­ми по утеп­лен­но­му цо­коль­но­му пе­ре­кры­тию	1,0	1,0	0,9	0,8	0,7
С под­ва­лом или тех­ни­че­ским под­по­льем	0,8	0,7	0,6	0,5	0,4

Примечания:

1 Приведенные в таблице значения коэффициента k относятся к фундаментам, у которых расстояние от внешней грани стены до края фундамента (a_f) не более 0,5 м; если это расстояние 1,5 м, значения коэффициента k повышают на 0,1, но не более чем до значения k = 1; при промежуточном значении a_f значения коэффициента k определяют интерполяцией.

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 k принимают с округлением до ближайшего меньшего значения, указанного в таблице.

4. Для зданий с нерегулярным отоплением при определении k за расчетную температуру воздуха принимают ее
среднесуточное значение с учетом длительности отапливаемого и неотапливаемого периодов суток.

Пример расчета глубины заложения фундамента

Найти минимально необходимую глубину заложения подошвы фундаментов наружных стен жилого здания без подвала в Нижнем Новгороде, с полами по утепленному цокольному перекрытию : грунт — супесь с текучестью I _L , подземные воды в период промерзания на глубине d_w = 2,5 м от поверхности планировки, вынос фундамента от наружной плоскости стены 1 м, температура воздуха в помещении 20°С.

По таблице найдем для супеси в Нижнем Новгороде нормативную глубину промерзания: 1,8 м.

Тогда расчетная глубина промерзания:

d_f = k×d_fn = 0,7×1,8 = 1,26 м, где k = 0,7 (по табл. 10)

Расстояние от расчетной глубины промерзания до уровня грунтовых вод в зимний период d_w — d_f = 2,5 — 1,26 = 1,24 то есть менее 2 м. Следовательно, грунт может испытывать морозное пучение и глубина заложения фундамента должна быть не менее расчетной — 1,26 м (см. табл. 9).

Для уменьшения глубины заложения должны быть предприняты специальные теплотехнические мероприятия, исключающие промерзание грунта либо применена конструкция фундамента не воспримчивого к сезонным колебаниям грунта.

Особенности возводимого н соседних сооружений

Основными конструктивными особенностями возводимого сооружения, влияющими на глубину заложения его фундамента, являются:

• наличие и размеры подземных и подвальных помещений;
• глубина заложения фундаментов соседних сооружений;
• наличие и глубина прокладки подземных коммуникации и конструкций самого фундамента;
• величина и характер нагрузок, передаваемых на фундаменты.

В зданиях с подвалом глубина заложения подошвы фундамента выбирается в зависимости от высоты подвального этажа, от конструкции фундамента и конструкции пола подвала (рис. 14).

Рис. 14. Пример изменения глубины заложения фундамента от его конструкции

При примыкании проектируемых фундаментов к существующим различают следующие случаи: подошва проектируемых фундаментов располагается выше глубины заложения существующих фундаментов, на одном и том же уровне и ниже подошвы существующего фундамента. Фундаменты проектируемого сооружения, непосредственно примыкающие к фундаментам существующего, рекомендуется закладывать, как показано на рисунках страницы сайта.

Если сооружение строится на косогоре фундаменты приходится делать на различных высотах. Переход от большей глубины заложения к меньшей осуществляется уступами, как изображено на рис. 15, где tg β, так же как и в случае проектирования нового фундамента рядом с существующим, определяется по формуле:

tg β 50 кПа) можно принимать tg β = 1 (β = 45°).

Рис.15. Высотное расположение уступов в отдельных смежных и ленточных фундаментах

Для ленточных фундаментов высота уступов в этих грунтах обычно принимается 0,5–0,6 м, а длина участка фундамента — 1,0–1,2 м (в несвязных грунтах соотношение между высотой и длиной уступа может быть принято 1:2 при высоте уступа, не превышающей 0,5–0,6 м).

При наличии коммуникаций (трубы водопровода, канализации и т.д.) подошва фундамента должна быть заложена ниже их ввода. При этом условии трубы не подвержены дополнительному давлению от фундамента, а фундаменты не опираются на насыпной грунт траншей, отрытых для прокладки труб. Кроме того, в случае аварий и протечек уменьшается зона замачивания грунта, а при необходимости замены труб не будут нарушены грунты основания.

Влияние способа производства работ по устройству фундаментов

При возможности следует закладывать фундамент выше уровня подземных вод. При этом, как правило, не требуется водоотлива, гарантируется сохранение природной структуры грунтов основания, работы могут быть выполнены в кратчайший срок.

Глубину заложения фундамента следует выбирать, в том числе и в зависимости от способа производства землянных и монтажных работ. Под монолитные ленточные фундаменты траншеи можно отрыть вручную, но для здания с подвалом нужен экскаватор. При наличии крана можно применять сборные фундаменты, а при наличии бетономешалки — монолитные и т.д.

Окончательное решение по конструкции фундамента и глубине его заложения нужно принимать после анализа всех черех факторов приведенных выше.

Источник

Глава 2. Выбор типа и глубины заложения опорных частей фундаментов.

Глава 2. Выбор типа и глубины заложения опорных частей фундаментов.

Фундаменты обычных зданий и сооружений устраивают на естественном основании или на сваях. Фундаменты обычно передают основные нагрузки на грунт своими нижними плоскостями. Для фундаментов мелкого заложения такой плоскостью является подошва, для свай – их острия или пята, которые работают как сложенные плиты.В связи с этим при проектировании фундаментов наиболее важной задачей является нахождение несущего слоя грунта, который совместно с подстилающим слоям обеспечивал бы восприятием сооружением нагрузок при допустимом развитии деформации.

2.2. Основные факторы, влияющие на тип и глубину заложение опорных частей фундаментов.

При проектировании фундаментов следуют учитывать следующие факторы:

1. Инженерно-геологические условия площадки строительства;
2. Климатические воздействия на верхний слой грунта;
3. Особенности возводимых сооружений;
4. Особенности производства строительных работ.

2.2.1. Инженерно-геологические условия площадки строительства.

При выборе типа фундамента и глубины заложения фундамента следует вначале оценитьпрочность и сжимаемость слоев грунта по данным инженерно-геологических изысканий. После целесообразно разделить на две условные категории:слабые и надежные.

Слабые грунты, которые в естественном состоянии не могут являться основанием данного сооружения, здания. Это означает, что даже при больших затратах на фундамент с целью передачи эти грунты давлений, не ведущих к разрушению основания, ожидаемые осадки и их неравномерность превышают предельно допустимые для проектируемого сооружения.

Надежные грунты, называются грунты, которые обеспечивают развитие деформации в допустимых пределах.

Важно отметить что определение «слабые» и «надежные» грунты является относительными и относятся к конкретному зданию и сооружению.

Рис. 2.2. а : при относительно малой толщине слабого слоя наиболее очевидными устройство фундаментов на естественном основании, в качестве которого используется надежный грунт.

Рис. 2.2. б : Свайный фундамент, с заделкой концов свай в надежный грунт.

Рис. 2.2. в и г : фундаменты на искусственном основании с частичной заменой или укреплением слабого грунта.

2.2.2 Климатические факторы.

Учет климатических факторов происходит чаще всего с целью недопущения промерзания грунта и развития сил морозного пучения под подошвой фундамента (ростверков). Это явление имеет место в пучинистых грунтах, которым относятся связанные грунты, а также мелкие пылеватые пески. Для развития сил пучения в указанных грунтах необходимо наличие определенного количества влаги, которое может присутствовать в грунте до наступления холодов, а также пополняться в процессе промерзания.

Развитие нормальных сил пучения можно исключить, если грунт под подошвой фундаментов не будет промерзать. Отсюда выходит, что нужно знать глубину промерзания зависящие от климата площадки строительства и типа залегающих на ней грунтов. Это глубина промерзания носит названиенормативной.

Нормативная глубина промерзания d ( fn ) принимается по данным наблюдения средней из ежегодных (не менее 10 лет) максимальных глубин сезонного промерзания под открытой, очищенной от снега поверхностью. Если таких наблюдений не имеется, то можно использовать карту СНиП по строительной климатологии и геофизики.

Источник