Расстояние расположения подошвы фундамента от наибольшей глубины размыва

Глубина заложения фундамента. Определение глубины заложения фундамента

Глубина заложения фундамента. Определение глубины заложения фундамента

Проектирование фундамента на естественном основании начинается с назначения глубины подошвы. Глубина заложения фундамента — отметка от подошвы фундамента относительно существующего уровня грунта на участке строительства.

Глубина заложения подошвы фундамента на естественном основании (ленточные, отдельно стоящие и пр.) зависит от трех основных факторов:

1. Инженерно-геологических условий площадки строительства;
2. Климатических условий района (от глубины сезонного промерзания);
3. Конструктивных особенностей здания, наличие подземной части (подвалов, приямков, каналов, фундаментов существующих зданий).

1. Инженерно-геологические условия

При анализе инженерно-геологических условий площадки строительства и характера нагрузок, действующих по обрезу фундамента, выбирается несущий слой, который может служить естественным основанием для фундаментов (R₀ > 150 кПа).

Выбирая глубину заложения фундамента, следует придерживаться следующих общих правил:

— глубина заложения должна быть не менее 0,5 м;

— в несущий слой фундамент должен заглубляться не менее 0,1…0,2 м;

— при возможности закладывать фундамент выше уровня грунтовых вод (УГВ). При этом не требуется водоотлива, гарантируется сохранение природной структуры грунтов основания, в противном случае водоотлив, шпунтовое крепление стенок котлована резко увеличивают стоимость земляных работ.

2. Климатические условия

Основными климатическими факторами, влияющими на глубину заложения фундаментов, являются промерзание и оттаивание грунтов.

При промерзании некоторых грунтов наблюдается их морозное пучение – увеличение объема, поэтому в таких грунтах нельзя закладывать фундамент выше глубины промерзания. Морозное пучение грунтов происходит преимущественно за счет миграции (перемещения) влаги к фронту у промерзания из нижележащих слоев. В связи с этим существенное значение имеет положение УГВ в период промерзания. К пучинистым грунтам относятся пылевато-глинистые, пески пылеватые и мелкие. В этих грунтах глубина заложения фундамента зависит от глубины промерзания, если УГВ залегает на глубине не более чем на 2,0 м ниже глубины промерзания.

3. Конструктивные особенности здания, наличие подземной части

Основными конструктивными особенностями возводимого здания, влияющими на глубину заложения его фундамента, являются: наличие и размеры подземных и подвальных помещений, приямков или фундаментов под оборудование; глубина заложения фундаментов соседних сооружений; наличие и глубина прокладки подземных коммуникаций и конструкции самого фундамента; величина и характер нагрузок, передаваемых на фундаменты.

Обычно фундаменты заглубляют на 0,5м ниже пола заглубленных помещений. Если столбчатый фундамент — то на 1,5 м ниже пола подвала.

Из всех трех факторов, выбирается наибольшая величина рассчитанной глубины заложения фундамента, которая и принимается за расчетную.

Вы смотрели: Глубина заложения фундамента. Определение глубины заложения фундамента

Поделиться ссылкой в социальных сетях

Источник

5.4. ГЛУБИНА ЗАЛОЖЕНИЯ ФУНДАМЕНТОВ (ч. 1)

Глубина заложения фундаментов является одним из основных факторов, обеспечивающих необходимую несущую способность и деформации основания, не превышающие предельные по условиям нормальной эксплуатации проектируемого сооружения и находящегося в нем оборудования.

Выбор глубины заложения фундаментов рекомендуется выполнять на основе технико-экономического сравнения различных вариантов фундаментов. Глубина их заложения должна определяться с учетом:

• – назначения, а также конструктивных особенностей сооружения (наличия и размеров подвалов, фундаментов под оборудование и т.д.);
• – размера и характера нагрузок и воздействий на фундаменты;
• – глубины заложения фундаментов примыкающих сооружений, фундаментов под оборудование, глубины прокладки 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, пустот, образовавшихся вследствие растворения солей и пр.);
• – гидрогеологических условий площадки (уровней подземных вод и верховодки, а также возможных их изменений в процессе строительства и эксплуатации сооружения, агрессивности подземных вод и т.п.);
• – глубины сезонного промерзания грунтов [2, 4].

Глубина заложения фундаментов исчисляется от поверхности планировки или пола подвала до подошвы фундамента, при наличии бетонной подготовки — до низа ее. При выборе глубины заложения фундаментов в необходимых случаях при соответствующем обосновании следует учитывать возможность дальнейшей реконструкции проектируемого сооружения (устройство новых коммуникаций, подвальных помещений, фундаментов под оборудование и пр.).

Фундаменты сооружения или его отсека, как правило, должны закладываться на одном уровне. При заложении ленточных фундаментов смежных отсеков на разных отметках переход от более заглубленной части к менее заглубленной должен выполняться уступами. Уступы должны быть не круче 1:2, а высота уступа — не более 60 см. Ленточные фундаменты примыкающих частей отсеков должны иметь одинаковое заглубление на протяжении не менее 1 м от шва.

Допустимая разность отметок заложения соседних столбчатых фундаментов (или столбчатого и ленточного) определяется по формуле

где а — расстоянии между фундаментами в свету; φ_I и c_I – расчетные значения угла внутреннего трения и удельного сцепления грунта; р — среднее давление под подошвой расположенного выше фундамента от расчетных нагрузок (для расчета оснований по несущей способности).

Столбчатые фундаменты, разделенные осадочным швом, следует располагать на одном уровне.

Условие (5.24) распространяется и на случай определения допустимой разности отметок заложения фундаментов сооружения и рядом расположенных каналов, тоннелей и пр.

Фундаменты проектируемого сооружения, непосредственно примыкающие к фундаментам существующего, рекомендуется принимать на одной отметке. Переход на большую глубину заложения следует выполнять исходя из условия (5.24). Если оно не выполняется, необходимо устройство шпунтовой стенки или другого ограждения (рис. 5.14).

При выборе глубины заложения фундаментов рекомендуется:

• – предусматривать заглубление фундаментов в несущий слой грунта на 10—15 см;
• – избегать наличия под подошвой фундамента слоя грунта малой толщины, если его строительные свойства значительно хуже свойств подстилающего слоя;
• – закладывать фундаменты выше уровня подземных вод для исключения необходимости применения водопонижения при производстве работ.

При необходимости заложения фундаментов ниже уровня подземных вод следует предусматривать методы производства работ, сохраняющие структуру грунта.

Если глубина заложения фундаментов по условиям несущей способности и деформируемости грунтов основания оказывается чрезмерно большой, рекомендуется рассмотреть применение мероприятий по улучшению строительных свойств грунтов основания или переход на свайные фундаменты.

Одним из основных факторов, определяющих заглубление фундаментов, является глубина сезонного промерзания грунтов, которые при промораживании увеличиваются в объеме, а после оттаивания дают значительные осадки. Промерзание водонасыщенных грунтов сопровождается образованием в них прослоек льда, толщина которых увеличивается по мере миграции воды из слоев грунта, расположенных ниже уровня подземных вод. Последующее таяние таких грунтов приводит к резкому снижению их несущей способности и повышенным деформациям.

Деформации основания при морозном пучении и последующем оттаивании, как правило, неравномерны вследствие неоднородности грунта по степени его пучинистости и различия температурных условий, в которых могут находиться грунты под отдельными фундаментами.

Исключение возможности промерзания грунтов под подошвой фундаментов обеспечивается:

• – в период эксплуатации — соответствующей глубиной их заложения, принимаемой в зависимости от вида и состояния грунтов, положения уровня подземных вод, нормативной глубины сезонного промерзания, теплового режима сооружения и пр.;
• – в период строительства — соответствующими защитными мероприятиями.

Нормативная глубина сезонного промерзания грунтов d_fn принимается равной средней из ежегодных максимальных глубин их сезонного промерзания (по данным наблюдений за период не менее 10 лет) под открытой, оголенной от снега поверхностью горизонтальной площадки при уровне подземных вод, расположенном ниже глубины сезонного промерзания грунтов. Для районов, где не предусматривается очистка от снега территорий, прилегающих к проектируемым сооружениям (например, в сельской местности), нормативную глубину промерзания грунтов допускается определять на площадках под снежным покровом.

При отсутствии данных многолетних наблюдений нормативную глубину сезонного промерзания грунтов следует определять, на основе теплотехнических расчетов.

Для районов, где глубина промерзания не превышает 2,5 м, ее нормативное значение, м, допускается вычислять по формуле

где d₀ — глубина промерзания при ∑|T_f| = 1°С, принимаемая 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; М_t — безразмерный коэффициент, численно равный ∑|T_f| — сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, °С, принимаемых по СНиП 2.01.01-82 или по результатам наблюдений гидрометеорологической станции, находящейся в аналогичных условиях.

Значение d_fn для грунтов неоднородного сложения определяется как средневзвешенное в пределах глубины промерзания грунта. Значение d_fn допускается определять по схематической карте (рис. 5.15), где даны изолинии нормативных глубин промерзания для суглинков, т.е. при d₀ = 0,23 м. При наличии в зоне промерзания других грунтов значение d_fn , найденное по карте, следует умножить на отношение d₀ /0,23 (где d₀ соответствует грунтам данной строительной площадки). Для районов Дальнего Востока допускается пользоваться картой (рис. 5.16). Если значения d_fn , найденные по карте и по формуле (5.25), не совпадают, следует принимать значение, найденное по формуле.

Сорочан Е.А. Основания, фундаменты и подземные сооружения

Источник

Выбор глубины заложения подошвы фундамента

Глубина заложения подошвы фундаментов назначается в соответствии с требованиями СНиП [7] с учетом конструктивных особенностей здания, рельефа поверхности участка, геологических и гидрогеологических условий площадки строительства, глубины сезонного промерзания грунтов. Во всех случаях минимальная глубина заложения фундамента должна быть не менее 0,5 м.

Учитывая конструктивные особенности возводимого сооружения, глубина заложения подошвы фундамента должна быть не менее:

– для столбчатого фундамента под железобетонную колонну

, м (5.9)

где h_f – высота фундамента;
h₁ – толщина бетонной плиты под стаканом, принимается не менее 0,2 м;
h₂ – рихтовочный зазор под колонну, принимается равным 0,05 м;
h₃ – глубина заделки колонны в стакан, принимается не менее большей стороны сечения колонны, м;
h₄ – толщина конструкции пола, принимается равной 0,15 м;

– для ленточного фундамента с подвалом

, м (5.10)

где d_b – расстояние от уровня планировки до пола подвала, м;
h_cf – толщина конструкции пола подвала, м;
h_s – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала (при этом h_cf + h_s ³ 0,5 м).

Рис. 5.2. Схема определения глубины заложения фундамента в зависимости от конструктивных особенностей: а – для столбчатого фундамента без подвала; б – для ленточного фундамента с подвалом.

Глубина заложения фундамента от уровня планировки с учетом инженерно-геологических условий площадки назначается таким образом, чтобы подошва фундамента была заглублена в несущий слой не менее чем на 0,3 м, а мощность несущего слоя под подошвой была бы не меньше 0,5 м. Для определения мощностей слоев грунта по оси фундамента производится привязка здания или сооружения к геологическому разрезу (рис. 5.3).

Глубина заложения подошвы фундамента не зависит от глубины сезонного промерзания, если под подошвой фундамента залегают: крупнообломочные грунты, пески гравелистые, крупные и средней крупности; а также пески мелкие и пылеватые, если УГВ ниже подошвы фундамента более чем на 2 м.

В остальных случаях глубина заложения фундамента принимается в зависимости от расчетной глубины сезонного промерзания грунта d_f (табл. 38 [10]), которая определяется по формуле

, м (5.11)

где d_fn – нормативная глубина промерзания, принимаемая по схематической карте рис. 4 [10];
k_h – коэффициент теплового режима здания, принимаемый по табл. 37 [10].

В качестве окончательной глубины заложения фундамента принимается наибольшая из величин, полученных при анализе вышеуказанных факторов.

Здание

Рис. 5.3. Схема привязки здания к инженерно-геологическому разрезу.

Определение размеров фундамента в плане

Критерии выбора размеров подошвы фундамента основываются на требованиях расчета оснований по предельным состояниям. Согласно СНиП [7] расчет фундаментов по второй группе предельных состояний (деформациям) ведется в предположении линейной деформируемости основания, которая реализуется при выполнении следующих условий:

(5.12)

где Р_ср – среднее давление по подошве фундамента, кПа;
R – расчетное сопротивление основания, кПа;
P_max и P_min – соответственно максимальное и минимальное краевые давления, кПа.

Для центрально нагруженных фундаментов достаточно соблюдения одного условия Р_ср £ R.

Среднее давление под подошвой фундамента находят по формуле

, (5.13)

где F_v – результирующая вертикальная сила на обрез фундамента, кН;
b и l – соответственно ширина и длина подошвы фундамента, м;
g_mt – осредненный удельный вес фундамента и грунта на его уступах (принимается в диапазоне 20…22 кН/м 3 );
d – глубина заложения подошвы фундамента от поверхности планировки, м.

Длина подошвы фундамента l = a×b (для центрально нагруженных фундаментов a = 1, а для внецентренно нагруженных a рекомендуется принимать в диапазоне 1,2…1,8 в зависимости от соотношения вертикальной нагрузки и изгибающего момента, действующих на обрез фундамента).

Краевые давления под подошвой фундамента находят по формуле

(5.14)

где F_h – результирующая горизонтальная сила на обрез фундамента, кН;
W – момент сопротивления подошвы фундамента (для фундаментов: прямоугольных W = b×l²/6; круглых W = p×r³/4; ленточных W = b²/6).

Расчетное сопротивление грунта R характеризует уровень напряжений в грунте, при котором основание еще можно считать линейно деформируемой средой. В соответствии с требованиями СНиП [7] R находят по формуле

(5.15)

где g_c1 и g_c2 – соответственно коэффициенты условий работы грунтового основания (табл. 3 [7] или 43 [10]);
k – коэффициент, принимаемый равным k = 1 – если прочностные характеристики грунта (c_II и j_II) определены непосредственными испытаниями и k = 1,1 – если они определены по таблицам прил. 1 [7];
M_g, M_q и M_c – коэффициенты. зависящие от значения j_II грунта, залегающего под подошвой фундамента (табл. 4 [7] или 44 [10]);
k_z – коэффициент, принимаемый равным: при b ’ – осредненные расчетные значения удельного веса грунтов, залегающих соответственно ниже и выше подошвы фундамента;
c_II – расчетное значение удельного сцепления грунта под подошвой фундамента;
d₁ – расчетное значение глубины заложения фундамента;
d_b – расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (при ширине подвала В £ 20 м и глубине более 2 м d_b = 2 м, при В > 20 м d_b = 0).

Расчетные значения g_II , c_II и j_II находятся для слоя грунта толщиной z ниже подошвы фундамента: z=b/2 при b -того инженерно-геологического элемента;
h_i – толщина i -того инженерно-геологического элемента (ИГЭ).

Если уровень грунтовых вод (УГВ) находится выше глубины z, определение расчетных значений g_II и g_II ’ производится с учетом взвешивающего действия воды, то есть в формулу (5.16) для ИГЭ, расположенных ниже УГВ подставляются значения удельного веса взвешенного в воде грунта g_sb,i.

Расчетная глубина заложения фундаментов d₁ для зданий с подвалом определяется как приведенная глубина заложения от пола подвала по формуле

, (5.17)

где g_cf – удельный вес материала пола подвала, кН/м 3 ;
остальные обозначения те же что и в формуле (5.10).

Предварительное определение размеров подошвы фундамента основано на достижении выполнения неравенств (5.12) и может быть произведено аналитическим или графоаналитическим методами.

Рекомендуемый графоаналитический метод состоит в следующем:

В системе координат (по оси абсцисс b в метрах, по оси ординат P, R в кПа) строятся графики уравнений R=f(b), 1.2×R=f(b), P_cp=f(b), P_max=f(b). Формула (5.15) является уравнением прямой R=f(b), формулы (5.13) и (5.14) – уравнениями гиперболы P_cp=f(b), P_max=f(b). Чтобы построить график зависимости R=f(b), необходимо определить величины R при двух значениях b (например, при b=0 и при b=4 м). Чтобы построить графики зависимости P_cp=f(b) или P_max=f(b) необходимо определить их величины при нескольких (не менее трех) значениях b (например, при b=2 м, b=3 м и b=4 м). Построение графиков выполнять на листе миллиметровой бумаги формата А4 в произвольном масштабе. Результаты расчетов рекомендуется приводить в табличной форме. Пересечения графиков P_cp=f(b) с R=f(b) и P_max=f(b) с 1.2×R=f(b) дадут два значения b, при которых будут выполняться условия P_cp £ R и P_max £ 1.2×R (рис. 5.4). В качестве окончательной ширины подошвы фундамента принимается большее значение, округленное с точностью до десятых. При этом, учитывая погрешности построения графиков, необходимо выполнить проверки условий (5.12) с принятым значением ширины подошвы фундамента. В случае невыполнения условий (5.12) более чем на 5 % требуется корректировка размеров фундамента в сторону их увеличения.

Источник