Как влияет глубина заложения подошвы фундамента на его осадку?

Имею личный опыт применения ленточного незаглубленного фундамента под 2хэтажным срубом – в зимний период каждый раз происходит одинаковый перекос порядка 10-15 см, грунты сильнопучинистые. Эти деформации вызывает перекосы крыльца и наружной лестницы, поэтому они были сделаны с возможностью свободной деформации относительно сруба. В остальном все работает нормально, летом приходит в исходное положение.

В общем вариант имеет право на жизнь в дачном строительстве, для капитального жилого дом – не рекомендую.

Как определить глубину заложения фундамента

На начальных этапах проектирования определяется глубина заложения ленточного фундамента, его тип и обустройство. Эти данные необходимы для дальнейших расчётов ленточного фундамента по статическим и динамическим нагрузкам. Здесь учитываются такие факторы, как: глубина сезонного промерзания, статический уровень подземных грунтовых вод, класс строения, сейсмичность района, геология грунтов.

Следуя рекомендациям СП, соответствующим требованиям ГОСТ, создаются индивидуальные проекты для отдельных объектов. Знание этих положений необходимо каждому застройщику, который настраивается самостоятельно осуществлять этапы строительства от создания проекта до сдачи в эксплуатацию объекта.

Факторы, влияющие на глубину заложения фундаментов

Перед началом строительства сооружения сделайте проект на основе которого будут проводиться строительно-монтажные работы, подключение к существующим сетям коммуникаций. На основании этого документа, после оформления, сбора подписей у контролирующих организаций, выдаётся разрешение на строительство.

Важно! Не начинайте работы до получения разрешения на индивидуальное строительство.

Проектирование ленточного фундамента, определение его заглубления производится с учётом влияния следующих факторов:

1. Глубина сезонного промерзания ниже лежащих грунтов.
2. Уровень грунтовых, паводковых вод.
3. Состав и залегание грунтов, их свойства, несущая способность.
4. Класс ответственности, долговечности, капитальности сооружения.
5. Нагрузки, передающиеся на ленточный фундамент от веса здания.
6. Близко расположенные застройки.
7. Сейсмичность района.
8. Экологические и санитарные требования.
9. Экономическая целесообразность при выборе вариантов.

Глубина промерзания, методы определения

При определении глубины заложения подошвы фундамента важную роль играет правильное определение нормативной глубины промерзания для данного района строительства. Проектные организации, для облегчения расчётов, пользуются картой с нанесёнными изотермическими линиями или таблицей, в которой указаны значения нормируемой глубины промерзания для крупных городов, регионов России.

Нормативную глубину промерзания в районе строительства ленточного фундамента можно посчитать самостоятельно по эмпирической формуле (5.3 СП 22.13330.2016) справедливой для районов с промерзанием Изотермические линии нормативной глубины промерзания по Европейской территории России и Западной Сибири. Выборка из таблицы нормативной глубины промерзания грунтов по Европейской части России

Для домов с тёплым подвалом или утеплённым полом расчетная отметка заложения определяется с учётом температуры в помещениях, примыкающих к фундаменту во время отрицательных наружных температур по формуле (5.4 СП 22.13330.2016):

d_f = d_н*к

• d_f – расчётная отметка заложения;
• d_н — нормативная глубина, определяемая выше по формуле 5.3;
• к — понижающий коэффициент, определяемый по таблице 5.2 СП 22.13330.2016.

Например: по Московской области нормируемая глубина сезонного промерзания на площадке с супесными грунтами, пылевидными песками равна 1.34 метра. При строительстве дома из кирпича с отапливаемым подвалом, температурой в холодные месяцы 20 градусов понижающий коэффициент =0.4. Расчётный уровень заложения: 1.34*0.4=0.56 м. Подошва фундамента будет на отметке -0.76 м.

Коэффициенты для определения расчётной глубины промерзания для отапливаемых зданий.

Нормативные уровни промерзания берутся по пиковой нагрузке от максимально низких температур за 5—10 лет наблюдений. Поэтому, во время проектирования следуйте рекомендациям СП, чтобы гарантировать сроки эксплуатации строения.

Грунтовые воды

Уровень положения грунтовых вод напрямую влияет на заложение проектируемого фундамента и состояние грунта. Определить уровень грунтовых вод возможно такими способами:

• получить данные по гидрогеологическим изысканиям в районе участка у отдела архитектуры;
• пробурить шурф самостоятельно;
• узнать у соседей, построившихся ранее на прилегающем участке.

Уровень грунтовых вод носит сезонный характер, поэтому расчёт ведётся по максимальному значению в пиковый, весенний период (СНиП 22.13330.2016). В зависимости от положения грунтовых и паводковых вод, глубины естественного промерзания изменяется нормируемое заложение подошвы основания.

Когда пиковый подъём грунтовых вод превышает глубину промерзания, рекомендуется возводить мелко заглублённый ленточный фундамент с применением технологий по укреплению основания, дренажа.

Пучинистость

Пучинистость — негативный фактор, влияющий на заложение фундамента. Пучение вызывают только те грунты, которые обладают высокой капиллярной активностью — способностью втягивать воду, смешиваться с ней. При замерзании таких грунтов увеличивается объём, что вызывает изменение положения фундамента, нарушается геометрия кирпичных стен, каркаса здания, конструкционных элементов.

Замерзание грунта происходит под подошвой и у боковых стенок фундамента. Пучение грунта вызывает усилия, способные поднимать нагруженные здания. Например для лёгкого дома со стенами из блоков низкой плотности (пенобетон, газобетон) разность уровней между крайними точками стены не должна превышать 0.02% (СП 22.1330.2016, таблица Д.1). Эксцентриситет приложения нагрузок для такого варианта не допускается.

Грунты по своей способности поглощать влагу и увеличиваться в объёме при промерзании делятся на следующие категории:

• сильно пучинистые,
• пучинистые,
• средне пучинистые,
• слабо пучинистые,
• не пучинистые.

Какой вид грунтов, их залегание на участке можно узнать:

• в отделе архитектуры из геологических исследований;
• пробурив шурф на участке, взяв керн и определив состав в лаборатории — это самый надёжный способ.

К пучинистым грунтам относятся: глина, суглинки, супеси. К средне пучинистым относят мелкие пески с природными включениями пылевидных частиц или глины, имеющие способность втягивать воду через капилляры. Сильно пучинистыми становятся такие грунты когда уровень грунтовых вод выше глубины промерзания.

К не пучинистым относятся: скальные и крупнообломочные грунты, чистые крупные и средней крупности пески, способные адсорбировать влагу.

Фундаменты глубокого заложения

При строительстве зданий 1 и 2 категорий применяют фундаменты глубокого заложения, ниже глубины промерзания. Это обеспечивает их нормируемую долговечность (>50 лет), степень ответственности, капитальность (ГОСТ 27751). Немалую роль в проектировании играет:

• отсутствие выше грунтов, способных нести расчётную нагрузку;
• необходимость устройства подвала для проводки коммуникаций;
• нахождение рядом крупных объектов, способных изменить расположение и свойства грунтов за время эксплуатации;
• повышенная сейсмичность.

Привязка таких зданий производится на основе глубоких инженерных расчётов с учётом правил и требований СП 22.1330.2016, с применением необходимых мер защиты фундамента от пучения, подземных и паводковых вод.

Применяемые виды защиты:

• утепление, позволяющее сохранять температуру фундамента и предотвращать обмерзание;
• дренаж на уровне основания подошвы перфорированными трубами для отвода подземных и талых вод;
• несъёмная опалубка;
• утеплённая отмостка расчётной ширины;
• утепление цоколя;
• укрепление грунтов инъекцией цементного раствора при необходимости.

Фундаменты мелкого заложения, сплошные плиты

Фундаменты мелкого заложения применяют для зданий 2 и 3 категорий когда глубина промерзания низкая и заглублять подошву настолько экономически не целесообразно. Второй вариант — глубина сезонного промерзания ниже уровня грунтовых вод.

При этом, геология грунтов на участке должна позволять по природной несущей способности возводить мелко заглублённый фундамент.

Обустройство фундамента сплошной плиты по СП 50-101-2004.

Обустройство должно предусматривать дренаж, утепление отмостки, надёжную гидроизоляцию. Иногда заранее закладывается в проект усиление нижележащих грунтов методом инъекции цементным раствором, установка свай с целью удерживания фундамента от поднятия в случае вспучивания.

Эти меры достаточно эффективные, позволяют гарантировать долговечность фундамента до 50 лет. Расчёт заложения подошвы ведётся с учётом геологии распределения пластов грунта на участке.

Ширина фундамента зависит от несущей способности грунтов на которые он опирается и толщины кирпичной или блочной стены каркаса строения, расчётной по тепло потерям для данного климатического пояса.

Плитный монолитный фундамент рекомендуется возводить в густо застроенных городах и районах, например в Москве, где ограничена возможность копать глубокие котлованы. При соблюдении технологии строительства, плитный фундамент считается надёжнее других оснований.

Расчёт проводится по положениям СП 50-101-2004, сложен для не специалиста, выгоден по экономическим затратам, срокам возведения.

Выбор глубины заложения фундаментов. Определение размеров подошвы фундаментов мелкого заложения при центральном приложении нагрузки

Выбор глубины заложения фундаментов.

Факторы влияющие на глубину заложения:

1. Инженерно-геологическое строение участка.

Не могут служить основанием фундаментов: почвенно-растительный слой, насыпные грунты, культурный слой, нельзя непосредственно опирать фундамент на рыхлые пески, водонасыщенные глинистые грунты, на органоминеральные грунты (заторфированные, заилованные).

Минимальная глубина заложения подошвы фундамента составляет 0,5 м как от поверхности грунта, так и от поло подвала; не меньше чем слой грунта, который не может быть основанием.

2. Гидрогеологические условия площадки (подземные воды)

Фундамент должен располагаться выше уровня подземных вод на 20-30 см.

3. Климатические условия (глубина промерзания) Определяется по СНиП. Для Воронежа 1,1-1,3 м.

d_f = d_fn * k_h – глубина промерзания грунта

k_h – коэффициент учета теплового режима здания

d_fn – глубина промерзания грунта, которая возможна на открытой площадке полностью освобожденной от снега. Определяется 3 способами:

· , Mt – коэффициент численно равные сумме отрицательных температур за холодный период.

do = 0,23 м – (условная величина) для суглинков и глин, do = 0,28 м, для супесей и песков мелких и пылеватых, do = 0,3 м для остальных.

· данные многолетних наблюдений

· по карте изолиний глубин промерзания грунта (в СП или пособии к СНиП 2.02.01)

4. Глубина заложения фундаментов в соседних зданиях. (лучше на 1 отметке)

5. Глубина ввода коммуникаций.

Определение размеров подошвы:

Требование: 1) Ширину подошвы фундаментов мелкого заложения при центральном приложении нагрузки определяем из условия

,

где P – среднее давление под подошвой грунта, R – расчетное сопротивление грунтов основания.

N – продольная сила;

G – собственный вес фундамента;

Q – вес грунта на обрезе фундамента;

А – площадь фундамента. Для ленточного фундамента .

Для столбчатого квадратного

Для столбчатого прямоугольного

G и Q зависят от b, и поэтому для ленточного фундамента заменяем:

Для ленточного фундамента:

Для столбчатого квадратного:

– осредненный удельный вес фундамента и грунта на его обрезах, принимаемый равным 20 кН/м 3 .

d – глубина заложения фундамента

– коэффициенты условия работы, зависят от типа грунта и соотношения высоты и длины здания.

k – коэффициент принимаемый k=1, если прочностные характеристики грунта j и С определены непосредственными испытаниями, и k=1,1, если они приняты по табл. СНиП. В нашем случае k=1,1.

, , – коэффициенты, являющиеся функцией расчетного значения угла внутреннего трения [1(табл. 3.5)]

При j = M_γ = 1,06, M_q = 5,25, M_c = 7,67

k_z – коэффициент, принимаемый при – k_z=1, b – ширина подошвы фундамента. В нашем случае k_z = 1.

d₁ – глубина заложения фундаментов без подвальных сооружений или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола до подвала, определяемая по формуле:

, где

h_s – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала;

h_cf – толщина конструкции пола подвала;

– расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала;

– осредненное (по слоям) расчетное значение удельного веса грунтов залегающих ниже подошвы фундамента

– тоже, залегающих выше подошвы фундамента;

– расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента;

d_b – глубина подвала, если подвала нет = 0..

В случае центрального нагружения =0.

Порядок расчета: 1 вариант. Приравниваем R=P и решаем уравнение: На первом этапе R=Ro. Далее делаем необходимое количество приближений (2-3).

Приравниваем и решаем квадратное и кубическое уравнение.

2 вариант. Графоаналитический способ. Строятся графики функций R и P в координатах R(P) и b, находится место их пересечения. Получаем требуемую ширину фундамента. Округляем в большую сторону до типового размера.

Проверим давление под подошвой фундамента при выбранных фундаментной плите и фундаментных блоках с учетом центрального нагружения.

Собственный вес фундамента

Последнее изменение этой страницы: 2016-04-23; Нарушение авторского права страницы

Проектирование фундаментов мелкого заложения на естественном основании

Фундаменты мелкого заложения возводятся в открытых котлованах. Их отличительными особенностями являются передача нагрузки на основание преимущественно через подошву и отношение высоты фундамента к ширине менее четырех. Применение таких фундаментов обычно считается рациональным при глубине заложения до 2…4 м.

По форме фундаменты разделяются: на отдельные (под колонны); ленточные (под стены); сплошные или плитные (под все здание). Основание фундаментов может быть естественным или искусственным. В первом случае грунты используются без предварительной подготовки. Во втором – до начала строительства производится замена или целенаправленное улучшение свойств грунтов, например уплотнением, закреплением, осушением.

Определение глубины заложения подошвы фундамента

Глубина заложения подошвы фундамента (рис. 3.1, 3.2) должна приниматься с учетом следующих факторов:

• – назначения и конструктивных особенностей проектируемого сооружения, нагрузок и воздействий на его фундаменты;
• – глубины заложения фундаментов примыкающих сооружений, а также глубины прокладки инженерных 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, карстовых полостей и др.);
• – гидрогеологических условий площадки и возможных их изменений в процессе строительства и эксплуатации;
• – возможного размыва грунта у опор сооружений, возводимых в руслах рек (мостов, переходов, трубопроводов и др.);
• – глубины сезонного промерзания грунта.

Конструктивными особенностями возводимых сооружений являются:

• · величина и характер нагрузок, передаваемых на фундаменты;
• · наличие подземных этажей, подвалов, подполий, приямков и других устройств, заглубленных в грунт;
• · характер конструкций, через которые нагрузка передается на фундаменты (колонна каркаса, инженерные болты, несущие стены, распорные конструкции);
• · чувствительность надземных конструкций к возможному развитию неравномерных осадок.

Нагрузки, передаваемые надземными конструкциями на фундаменты, определяют их размеры в плане и ожидаемые осадки фундаментов при данном напластовании грунтов [14].

Рис. 3.1. Заглубление фундамента относительно отметки пола подвала: а – при отсутствии гидроизоляции; б – при наличии гидроизоляции подвальных помещений; в, г – при наличии технического подполья или подвального помещения в зависимости от ширины подвала; 1 – гидроизоляция; 2 – замок из гидроизоляции; 3 – стяжка; h_k – толщина пригрузочного бетонного пола; h_n – высота фундаментной подушки

Иногда высота фундаментов, обусловленная прочностью его материала, заставляет увеличивать глубину заложения фундаментов. В частности, при устройстве фундаментов под тяжелые металлические колонны, высота фундаментов зависит от необходимости заделки анкерных болтов.

При наличии подземных устройств подошву фундаментов требуется заглублять ниже таких устройств. В частности, фундаменты заглубляются в нескальные грунты не менее чем на 0,5 м ниже отметки пола подвала.

В случае устройства внутренней гидроизоляции подвальных помещений минимальная глубина заложения определяется по формуле

где h_n – толщина подушки, м; h_cf – толщина конструкции пола подвала, м.

Рис. 3.2. Глубина заложения фундаментов с учётом конструктивных особенностей: а – под сборную железобетонную колонну; б – под металлические колонны (общий вид и армирование); 1 – анкерные болты; 2 – арматурные сетки

При примыкании проектируемых фундаментов к существующим различают следующие случаи: подошва проектируемых фундаментов располагается выше глубины заложения существующих (рис. 3.3, а), на одном и том же уровне

(рис. 3.3, б, в) и ниже подошвы существующего фундамента (рис. 3.3, г, д). Значение тангенса угла в определяется из выражения

где ц_l – расчетные значения угла внутреннего трения; с_l – расчетное удельное сцепление; p_l – интенсивность давления на подошве расположенного выше фундамента.

В случаях, изображенных на рис. 3.3, б, в, г, д, необходима проверка устойчивости существующего фундамента.

Когда вновь возводимые фундаменты приходится делать на различных отметках, переход от большей глубины заложения к меньшей осуществляется уступами, как изображено на рис. 3.4, где tgв определяется по формуле (3.2).

В связных грунтах (при c ? 50 кПа) можно принимать tgв = 1.

Рис. 3.3. Случаи примыкания к существующим фундаментам: 1 – существующий фундамент; 2 – проектируемый фундамент; 3 – шпунт

Рис. 3.4. Высотное расположение уступов: а – при смежных отдельных фундаментах; б – при ленточном фундаменте (размеры в метрах)

В зависимости от рельефа стройплощадки фундаменты под стенами длинных зданий могут иметь различную глубину заложения, следуя за рельефом площадки. В этом случае фундаменты проектируют с уступами как по длине, так и по глубине здания. При проектировании уступов должно соблюдаться условие

где l_y – длина уступа фундамента, м; h_y – высота уступа, м. Для ленточных фундаментов высота уступов принимается 0,5-0,6 м, а длина участка фундамента 1-1,2 м.

По инженерно-геологическим условиям глубина заложения фундаментов назначается в зависимости от строения толщи основания. В многослойной толще при согласном напластовании грунтов фундамент закладывается на опорный слой, имеющий высокие прочностные (c, ц) и деформационные (Е) характеристики. В однородной толще оснований глубина заложения фундаментов назначается конструктивно, но не более 5-6 м и не менее 0,5 м. Кроме напластования грунтов, учитывают и режим подземных вод – гидрогеологические условия площадки строительства. Заглубление подошвы ниже уровня подземных вод (У.П.В.) вызывает удорожание строительства и нарушение природной структуры грунта несущего слоя гидростатическим и гидродинамическим давлением подземной воды. Поэтому желательно располагать подошву фундаментов выше уровня подземных вод во время закладки фундаментов или принимать минимальное их заглубление ниже указанного уровня.

Положение уровня подземных вод существенно сказывается также на пучении грунтов при их промерзании, что учитывается нормами [16].

При закладке фундаментов в обводненных грунтах необходимо заранее разработать проект водопонижения на период строительства [13].

Основными климатическими факторами, влияющими на глубину заложения фундаментов, являются промерзание-оттаивание грунтов и высыхание – увлажнение верхних слоев грунта. Известно, что при промерзании некоторых грунтов наблюдается их морозное пучение – увеличение в объеме, поэтому в таких грунтах нельзя закладывать фундаменты выше глубины промерзания.

Нормы проектирования [16] рекомендуют расчетную глубину заложения фундаментов наружных стен и колонн принимать в зависимости от положения У.П.В. и показателя текучести пылевато-глинистых грунтов.

Нормативную глубину промерзания можно определить по формуле (если

Скальные, крупнообломочные с песчаным заполнителем, пески гравелистые, крупные и средней крупности