Н азначение глубины заложения фундаментов

Выбор типа основания (естественного или искусственного), фундамента (мелкого или глубокого заложения) производится на основе анализа инженерно-геологических условий, конструктивных особенностей здания, технико-экономического сравнения вариантов.

Разрабатываются следующие типы фундаментов: фундамент мелкого заложения на естественном основании, свайный фундамент.

Сравнение производится по наиболее загруженному сечению.

Глубина заложения фундамента назначается в результате совместного рассмотрения инженерно-геологических условий строительной площадки, конструктивных и эксплуатационных особенностей зданий и сооружений, величины и характера нагрузки на основание.

По инженерно-геологическим условиям глубина заложения фундаментов назначается в соответствии с особенностями напластования и свойствами отдельных пластов грунта строительной площадки, глубиной сезонного промерзания и оттаивания грунтов, уровнем подземных вод и его колебанием, рельефом строительной площадки.

Поматериалам изысканий следует установить залегание и мощность отдельных пластов грунта; их строительные свойства; уточнить, какие грунты могут быть рабочим слоем, а какие будут подстилающими слоями проектируемого основания; наличие подземных вод, их уровень, дебит и возможные колебания.

Расчёт ленточного фундамента начинается с выбора глубины заложения фундаментов, определяемых из следующих условий:

- существующего и проектируемого рельефа застраиваемой территории;

- инженерно-геологических условий площадки строительства;

- глубины сезонного промерзания;

- назначения и конструктивных особенностей зданий, нагрузок и воздействий на его фундаменты.

 Расчётная глубина сезонного промерзания:

                                      d_f = k_h × d_fn,                              (3.1)

 где k _h – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения; d_fn – нормативная глубина сезонного промерзания грунта.

 За нормативную глубину сезонного промерзания грунта принимается средняя из десятилетних наблюдений ежегодных максимальных глубин сезонного промерзания грунта на открытой, очищенной от снега горизонтальной площадке при уровне подземных вод, расположенном ниже глубины сезонного промерзания грунта.

Приведенные в табл. 3.1 значения коэффициента k _h относятся к фундаментам, у которых расстояние от внешней грани стены до края фундамента меньше 0,5 м; если расстояние больше 1,5 м, значение коэффициента k _h повышается на 0,1, но не более, чем до значения k _h = 1; при промежуточном размере расстояния значение коэффициента интерполируется.

Таблица 3.1

Значение коэффициента, учитывающего влияние

 теплового режима сооружения

Особенности сооружения	Коэффициент k h при расчетной среднесуточной температуре воздуха в помещении, примыкающем к наружным фундаментам, С о
	0	5	10	15	20 и более
Без подвала с полами, устраиваемыми: - по грунту - на лагах по грунту - по утепленному цокольному перекрытию	0,9 1 1	0,8 0,9 1	0,7 0,8 0,9	0,6 0,7 0,8	0,5 0,6 0,7
С подвалом или техническим подпольем	0,8	0,7	0,6	0,5	0,4

 

Размеры фундамента рассчитываем путем приближений. Расчетные схемы фундаментов приведены на рис. 3.1.

 

                       а                                         б

Рис. 3.1. Схемы расчета площади подошвы фундаментов:

а - под отдельно стоящие фундаменты;

б - под ленточные фундаменты:

N_II  и Q_II - продольная и поперечные силы; M_II  - изгибающий момент; d – глубина заложения; b – ширина фундаментов; d_b  - высота подвала; h_cf – мощность бетонного пола подвала; d_s – расстояние от подошвы фундамента до бетонного подвала; h _ст - высота стакана; h _пл -высота плиты.

 

Определяем площадь подошвы фундамента в первом приближении:

                               ,                                (3.2)

где N_II – расчетная вертикальная нагрузка на верхний обрез фундамента, собранная по второму предельному состоянию; R _о– условное расчетное сопротивление грунта, принимаемое по данным главы 2; γ_ср – средний удельный вес тела фундамента и грунта на его обрезах, равный 17 кН/м³ при наличии и 20 кН/м³  при отсутствии подвала; d _п - глубина заложения фундамента от природного рельефа.

После определения подошвы фундамента выбираем его ширину:

а) для ленточных фундаментов ширина численно равна площади подошвы фундамента, т. е. b = А /1= 1 м;

б) для отдельно стоящих фундаментов ширина подошвы зависит от соотношений размеров колонн:

1) для квадратных колонн – ;

2) для прямоугольных колонн - , где h – соотношение длины колонны к ее ширине.

Рассчитывается во втором приближении площадь подошвы фундамента. Для этого используем формулу (3.2), но вместо R _о подставляем значение расчетного сопротивления R, вычисленного из выражения

, (3.3)

где k – коэффициент, принимаемый равным 1,1, если j и с приняты по таблицам и 1,0, если прочностные характеристики определены непосредственными испытаниями;g_c1 и g_c2 - коэффициенты условий, принимаемые по табл. 3.2;   M _g, M_q, M_c - безразмерные коэффициенты, принимаемые по прил. 1; g _II и g¢ _II – усредненные расчетные значения удельных весов грунтов, залегающих соответственно ниже и выше подошвы фундамента (кН/м³); c_II – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента (кПа); d_b - глубина подвала, отсчитываемая от пола подвала до дневной поверхности; d ₁ - глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки, или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле

                       ,                                 (3.4)

где h_s - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала; h_sf – толщина конструкции пола подвала; γ _sf  - расчетное значение удельного веса материала пола подвала, равное 24 кН/м³.

После определения подошвы по расчетному сопротивлению R назначается ширина фундамента по вышеизложенному принципу. Значения размеров подошвы фундаментов должны соответствовать:

а) данным табл. 3.3 для отдельно стоящих фундаментов;

б) данным прил. 2 и 3 для ленточных фундаментов.

Таблица 3.2

Значения коэффициентовg _{c I} и g _{c 2} 

 

Грунты	Коэффициент, γ с 1	Коэффициент γ с 2для сооружений с жесткой конструктивной схемой при отношении длины сооружения или его отсека к высоте, равной
		4 и более	1,5 и менее
Крупнообломочные грунты	1,4	1,2	1,4
Пески мелкие	1,3	1,1	1,3
Пески пылеватые: маловлажные и влажные насыщенные водой	1,25 1,1	1,0 1,0	1,2 1,2
Пылевато-глинистые с: JL≤ 0,25 0,25<JL≤ 0 JL> 0,5	1,25 1,2 1,1	1,0 1,0 1,0	1,1 1,1 1,0

 

Таблица 3.3

Размеры подколонников, мм

 

Сечение колонны	Размеры стакана в плане	Размеры стакана
		глубина	в плане  (верха)
400×400	900×900	800	550×550
500×500		800	650×650
400×600	1200×1200	900	550×750
500×600		800	650×750
400×800	1200×1500	900	550×950
500×800	1200×1500	900	650×950

Высоту отдельно стоящих монолитных фундаментов принимают в зависимости от глубины заложения фундаментов. Она может изменяться в пределах 1500, 1800, 2400, 3000, 3600 и 4200 мм. Верхний обрез фундамента должен быть на 150 мм ниже планировочной отметки поверхности земли. Соотношение сторон прямоугольных фундаментов назначается в зависимости от размеров базы железобетонных и металлических колонн.

При определении R необходимо учесть влияние уровня грунтовых вод на взвешивающее действие вод на расчетное значение удельных весов грунта.

По полученным значениям b и d конструируется фундамент (рис. 3.1).

Для окончательного назначения размеров фундамента проверяют следующие условия:

а) для ленточных фундаментов:

Р ≤ R,

                                     P _max  ≤ 1,2 R,                              (3.5)

P _min  > 0;

б) для отдельно стоящих фундаментов:

Р ≤ R,

                                  P _max  ≤ 1,2 R,                                (3.6)

P _min  / P _max  > 0,25.

Среднее давление по подошве фундамента

                                        ,                              (3.7)

где N _сум– суммарная вертикальная нагрузка на подошву фундамента; А - площадь подошвы фундамента.

                                 N _сум = N_II + N _ф + G _гр,                  (3.8)

где N_II - вертикальная продольная сила на обрезе фундамента, определенная при сборе нагрузок; N _ф – вес фундамента; G _гр – вес грунта на обрезах фундамента.

Максимальное и минимальное значения давления по подошве фундамента вычисляются по формуле

                                 ,                         (3.9)

где М _сум – суммарный изгибающий момент по подошве фундамента; W – момент сопротивления подошвы фундамента.

                                 М _сум = М _II + Q_II × h _ф,                  (3.10)

где М _II – изгибающий момент, действующий на верхнем обрезе фундамента и определенный при расчете рамы; Q_II - поперечная сила, определенная при расчете рамы; h _ф– высота фундамента.

Момент сопротивления площади подошвы фундамента определяют по формулам:

а) для столбчатых фундаментов:

                                 ;                              (3.11)

 

 

б) для ленточных фундаментов:

                                      ,                              (3.12)

где l и b – длина и ширина подошвы фундамента.

Если условия (3.5) и (3.6) не выполняются, то необходимо увеличить ширину подошвы ленточного фундамента и длину подошвы отдельно стоящего фундамента, добиваясь выполнения указанных выше условий.