Соотношение зависящие от формы фундаментов

Выбор типа фундамента

Выбор типа фундамента

Выбор типа фундамента

Выбор типа фундамента

Выбор типа фундамента. Фундаменты зданий и сооружений — конструктивный элемент, выполнение которого предусмотрено как в монолитном железобетоне, так и в виде сборных железобетонных конструкций, применение которых рациональнее при строительстве в зимнее время. Фундамент должен обладать следующими свойствами: достаточной прочностью, устойчивостью, долговечностью, индустриальностью и экономичностью.

Многое при выборе типа фундамента зависит от основания, на котором он будет возводиться, то есть от свойств и характеристик низлежащего грунта. Если грунт песчаный, то можно практически любой фундамент ставить, если скальный — можно вообще без фундамента, а если, например, торф, то лучше всего фундамент-плиту. До начала строительства фундамента необходимо узнать уровень грунтовых вод (УГВ) и глубину промерзания грунта. Удобно определять УГВ заглянув в расположенный поблизости колодец, если он имеется.

Так же на выбор типа фундамента влияет конструкция и назначение возводимого здания или сооружения, а так же желание застройщика иметь функциональные подвальное помещение, цокольный этаж или погреб.

Классификация фундаментов

Применяеыме в современном строительстве фундаменты принято разделять по следующим признакам:

• по конструктивным схемам : на ленточные, располагаемые непрерывной лентой под стенами здания; столбчатые (отдельно стоящие) – в виде отдельных опор под несущими конструкциями; плитные (сплошные) – в форме массивной плиты под зданием; свайные – в виде железобетонных или других стержней, помещенных в грунт; комбинированные (свайно-ростверковый фундамент);
• по виду применяемого материала : на фундаменты из природного камня, бутобетона, бетона, железобетонные и деревянные;
• по характеру работы под нагрузкой : на жесткие, работающие только на сжатие, и гибкие, работающие на сжатие с изгибом;
• по типу применяемых конструкций : на сборные, монолитные и из мелкоразмерных элементов;
• по глубине заложения : на мелкого заложения (до 5 м) и глубокого заложения (свыше 5 м).

Выбор конструктивного решения фундамента является одной из наиболее важных и серьезных проблем перед началом строительства. Фундамент определяет прочность и надежность сооружения в целом, кроме того, от правильного и рационального его выполнения во многом зависят экономичность, трудоемкость и темпы возведения здания. Сложность выбора конструкции фундаментов зданий определяется необходимостью передачи на грунт больших сосредоточенных нагрузок от возводимого здания.

Считается, что если грунт не совсем уж болотистый, то лучший вариант — ленточный фундамент, заглубленный до глубины промерзания. Вариант хороший, но дороговато и трудоемко, почти как подвал сделать. Подешевле вариант — мелкозаглубленный ленточный фундамент, где-то на полметра (глубина заложения определяется индивудуально в зависимости от почвы и массы дома), а можно и меньше. А для каркасного дома можно еще проще фундамент — столбчатый. Хотя под словом «столбчатый» можно подразумевать как столбики, установленные прямо на земле, так и сваи, заглубленные до глубины промерзания. Буронабивные сваи (столбы): по периметру дома и под всеми несущими стенами бурим отверстия до глубины промерзания с определенным диаметром и шагом. Это самый дешевый вариант, дешевле только из готовых фундаментных блоков собрать столбики (классический столбчатый), но это менее надежно, особенно на суглинках и глинах.

Насыщенная водой глинистая почва, замерзая зимой, приподнимается, а при потеплении оттаивает и вновь опускается. Вместе с грунтом движется и фундамент. Сборный фундамент даже если заложен на глубину промерзания при таких перемещениях может разъединиться и дом в итоге опустится неравномерно и перекосится, появятся трещины.

Обычно такой фундамент на буронабивных сваях (cтолбах) дополняют роствеком. Ростверк — это бетонный пояс, соединяющий оголовки свай (т.е. их надземную часть) и равномерно распределяющий массу дома между всеми сваями. Он нужен для более тяжелого дома, например, из бетонных блоков, а для легкого каркасного дома вполне будет достаточно ростверка из бруса. Также есть вариант — винтовые сваи, но для их установки необходима специализированная техника.

Практикой фундаментостроения выбран ряд конструктивных решений фундаментов для зданий как на естественном основании, так и в виде свай. Фундаменты на естественном основании применяются следующих типов: ленточные — в виде параллельных или перекрестных лент; плитные — в виде ребристых или плоских (безбалочных) плит; коробчатые высотой в один, реже два этажа. Свайные фундаменты используются в виде забивных свай, квадратного или прямоугольного сечения, набивных свай различных систем, свай-оболочек. Выбор типа фундамента определяется величиной и характером действующих нагрузок, видом, несущей способностью и деформативностью грунтов основания.

Бессмысленно закапывать деньги в землю. Для легких каркасных домов подходят простые столбчатые фундаменты, сделанные из железобетонных или стальных столбов, заглубленных в землю. Для малоэтажных домов, коттеджей, бань возводимых из мелкоразмерных элементов, чаще применяемые и рекомендуемые типы фундаментов — это столбчатые и ленточные, выполненные в монолитном исполнении.

Вы смотрели: Выбор типа фундамента

Поделиться ссылкой в социальных сетях

Источник

5.5.3. Определение основных размеров фундаментов (ч. 1)

Основные размеры фундаментов мелкого заложения (глубина и размеры подошвы) в большинстве случаев определяются исходя из расчета оснований по деформациям, который включает:

• – подсчет нагрузок на фундамент;
• – оценку инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства; определение нормативных и расчетных значений характеристик грунтов;
• – выбор глубины заложения фундамента;
• – назначение предварительных размеров подошвы по конструктивным соображениям или исходя из условия, чтобы среднее давление на основание равнялось расчетному сопротивлению грунта, приведенному в табл. 5.13;
• – вычисление расчетного сопротивления грунта основания R по формуле (5.29), изменение в случае необходимости размеров фундамента с тем, чтобы обеспечивалось условие p ≤ R ; в случае внецентренной нагрузки на фундамент, кроме того, проверку краевых давлений;
• – при наличии слабого подстилающего слоя проверку соблюдения условия (5.35);
• – вычисление осадок основания и проверку соблюдения неравенства (5.28); при необходимости корректировку размеров фундаментов.

В случаях, оговоренных в п. 5.1, выполняется расчет основания по несущей способности. После этого производятся расчет и конструирование самого фундамента.

А. ЦЕНТРАЛЬНО НАГРУЖЕННЫЕ ФУНДАМЕНТЫ

Определение размеров подошвы фундамента по заданному значению расчетного сопротивления грунта основания. Обычно вертикальная нагрузка на фундамент N₀ задается на уровне его обреза, который чаще всего практически совпадает с отметкой планировки. Тогда суммарное давление на основание на уровне подошвы фундамента будет:

где — среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его обрезах, принимаемое обычно равным 20 кН/м 3 ; d и А — глубина заложения и площадь подошвы фундамента.

Если принять p = R , получим следующую формулу для определения необходимой площади подошвы фундамента:

Задавшись соотношением сторон подошвы фундамента η = l/b , получим:

Зная размеры фундамента, вычисляют его объем и вес N_f , а также вес грунта на его обрезах N_g и проверяют давление по подошве:

Определение размеров подошвы фундамента при неизвестном значении расчетного сопротивления грунта основания. Как видно из формулы (5.29), расчетное сопротивление грунта основания зависит от неизвестных при проектировании размеров фундамента (глубины его заложения d и размеров в плане b×l ), поэтому обычно эти размеры определяются методом последовательных приближений. В качестве первого приближения принимают размеры фундамента по конструктивным соображениям или из условия (5.41), т.е. принимая R = R₀ .

Однако необходимые размеры подошвы фундамента можно определить за один прием. Из формулы (5.41)

ηb 2 (R – d) – N₀ = 0 ,

а с учетом формулы (5.29) при b k_z = 1)

Уравнение (5.43) приводится к виду:

для ленточного фундамента

для прямоугольного фундамента

;

;

Решение квадратного уравнения (5.44) производится обычным способом, а уравнения (5.45) — методом последовательного приближения или по стандартной программе.

После вычисления значения b с учетом модульности и унификации конструкций принимают размеры фундамента и проверяют давление по его подошве по формуле (5.42).

Пример 5.7. Определить ширину ленточного фундамента здания жесткой конструктивной схемы без подвала ( d_b = 0). Отношение L/H = 1,5. Глубина заложения фундамента d = 2 м. Нагрузка на фундамент на уровне планировки n₀ = 900 кН/м. Грунт — глина с характеристиками, полученными при непосредственных испытаниях: φ_II = 18°, c_II = 40 кПа, γ_II = γ´_II = 18 кН/м 3 , I_L = 0,45.

Решение. по табл. 5.10 имеем: γ_с1 = 1,2 и γ_с2 = 1,1; по табл. 5.11 при φ_II = 18°; М_γ = 0,43; М_q = 2,73; М_c = 5,31. Поскольку характеристики грунта приняты по испытаниям, k = 1.

Для определения ширины фундамента b предварительно вычисляем:

;

a₁ = 1,2·1,1(2,73 · 2 · 18 + 5,31 · 40) – 20 · 2 = 370,1.

Подставляя эти значения в формулу (5.44), получаем 10,22 b 2 + 370,1 b – 900 = 0, откуда

м.

Принимаем b = 2,4 м.

Пример 5.8. Определить размеры столбчатого фундамента здания гибкой конструктивной схемы ( γ_с2 = 1). Соотношение сторон фундамента η = l/b = 1,5, нагрузка на него составляет: N₀ = 4 МН = 4000 кН. Грунтовые условия и глубина заложения те же, что и в предыдущем примере.

a₀η = 1,2 · 1 · 0,43 · 18 · 1,5 = 13,93;

a₁η = [1,2 · 1(2,73 · 2 · 18 + 5,31 · 40) – 20 · 2] 1,5 = 499,22.

Затем, подставляя в уравнение (5.45) полученные величины (13,93 b 3 + 499,22 b 2 – 4000 = 0) и решая его по стандартной программе, находим b = 2,46 м, тогда l = 1,5 b = 3,7 м.

Принимаем фундамент с размерами подошвы 2,5×3,7 м.

Определение размеров подошвы фундамента при наличии слабого подстилающего слоя. При наличии в пределах сжимаемой толщи основания (на глубине z от подошвы фундамента) слоя грунта с худшими прочностными свойствами, чем у лежащего выше грунта, размеры фундамента необходимо назначать такими, чтобы обеспечивалось условие (5.35). Это условие сводится к определению суммарного вертикального напряжения от внешней нагрузки и от собственного веса лежащих выше слоев грунта ( σ_z = σ_zp + σ_zg ) и сравнению этого напряжения с расчетным сопротивлением слабого подстилающего грунта R применительно к условному фундаменту, подошва которого расположена на кровле слабого грунта.

Пример 5.9. Определить размеры столбчатого фундамента при следующих инженерно-геологических условиях (см. рис. 5.24). На площадке от поверхности до глубины 3,8 м залегают песни крупные средней плотности маловлажные, подстилаемые суглинками. Характеристики грунтов по данным испытаний: для песка φ_II = 38°, с_II = 0, γ_II = γ´_II = 18 кН/м 3 , E = 40 МПа; для суглинков φ_II = 19°, с_II = 11 кПа, γ_II = 17 кН/м 3 , E = 17 МПа. Здание — с гибкой конструктивной схемой без подвала ( d_b = 0). Вертикальная нагрузка на фундамент на уровне поверхности грунта N₀ = 4,7 MH. Глубина заложения фундамента d = 2 м. Предварительные размеры подошвы фундамента примяты исходя из R = 300 кПа (табл. 5.13) равными 3×3 м.

Решение. по формуле (5.29) с учетом табл. 5.11 и 5.12 получаем;

кПа.

Для определения дополнительного вертикального напряжения от внешней нагрузки на кровле слабого грунта предварительно находим:

среднее давление под подошвой

p = N₀/b 2 + d = 4,7 · 10 3 /3 2 + 20 · 2 = 520 + 40 = 560 кПа;

дополнительное давление на уровне подошвы

По табл. 5.4 при ζ = 2z/b = 2 · 1,8/3 = 1,2 коэффициент α = 0,606. Тогда дополнительное вертикальное напряжение па кровле слабого слоя от нагрузки на фундамент будет:

Ширина условного фундамента составит:

м.

Для условного фундамента на глубине z = 1,8 м при γ_c1 = γ_c2 = k = 1 расчетное сопротивление суглинков по формуле (5.29) будет:

R_z = 0,47 · 4 · 17 + 2,88 · 3,8 · 18 + 5,48 · 11 = 30 + 196 + 60 = 286 кПа.

Вертикальное нормальное напряжение от собственного веса грунта на глубине z = 3,8 м

Проверяем условие (5.35):

315 + 62 = 377 > R_z = 286 кПа,

т.е. условие (5.35) не удовлетворяется и требуется увеличить размеры фундамента. Расчет показал, что в данном случае необходимо принять b = 3,9 м.

Сорочан Е.А. Основания, фундаменты и подземные сооружения

Источник