Исходя из каких условий определяют отметку обреза фундамента мелкого заложения

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 pR ; 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 N 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 Nf , а также вес грунта на его обрезах Ng 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 = R .

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

ηb 2 (R – d) – N = 0 ,

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 ( db = 0). Отношение L/H = 1,5. Глубина заложения фундамента d = 2 м. Нагрузка на фундамент на уровне планировки n = 900 кН/м. Грунт — глина с характеристиками, полученными при непосредственных испытаниях: φII = 18°, cII = 40 кПа, γII = γ´II = 18 кН/м 3 , IL = 0,45.

Решение. по табл. 5.10 имеем: γс1 = 1,2 и γс2 = 1,1; по табл. 5.11 при φII = 18°; Мγ = 0,43; Мq = 2,73; Мc = 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 ( γс2 = 1). Соотношение сторон фундамента η = l/b = 1,5, нагрузка на него составляет: N = 4 МН = 4000 кН. Грунтовые условия и глубина заложения те же, что и в предыдущем примере.

aη = 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 ( σz = σzp + σzg ) 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 φII = 38°, сII = 0, γII = γ´II = 18 кН/м 3 , E = 40 МПа; для суглинков φII = 19°, сII = 11 кПа, γII = 17 кН/м 3 , E = 17 МПа. Здание — с гибкой конструктивной схемой без подвала ( db = 0). Вертикальная нагрузка на фундамент на уровне поверхности грунта N = 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 = N/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 γc1 = γc2 = k = 1 расчетное сопротивление суглинков по формуле (5.29) будет:

Rz = 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 > Rz = 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:
http://xn--h1aleim.xn--p1ai/sorochan/g5-5-3.html

Выбор отметки обреза фундамента

2.1.2 Выбор отметки обреза фундамента

Обрез фундамента принимаем на 0.5м ниже горизонта самых низких вод

2.2 Определение площади подошвы фундамента и расчетного сопротивления основания

Размеры обреза фундамента в плане принимаю больше размеров надфундаментной части опоры на величину с=0.2м в каждую сторону для компенсации возможных отклонений положения и размеров фундамента при разбивке и производстве работ (рис.1).

Минимальная площадь подошвы фундамента рассчитывается по формуле

где А и В — ширина и длина надфундаментной части опоры в плоскости обреза фундамента, принимается по заданию.

Amin=(10.4 + 2∙0.15)(1.5 + 2∙0.15) = 19.26м²

Далее по формуле (1) приложения 24 [2] определяется расчётное сопротивление грунта основания (МПа) при ширине подошвы фундамента b= (В+2с)

где R = 343 кПа— условное сопротивление грунта, МПа; b = 2м — ширина подошвы фундамента, м; d = 5.7м — глубина заложения фундамента, принимается от поверхности грунта до подошвы фундамента; γ — осредненное по слоям расчётное значение удельного веса грунта, расположенного выше подошвы фундамента, вычисленное без учёта взвешивающего действия воды, МН/м³, по формуле:

где γi — удельный вес отдельных слоев грунта, лежащих выше подошвы фундамента, кН/м 3 ; hi — толщина отдельных слоев грунта выше подошвы фундамента, м; k1 и k2 -коэффициенты, принимаемые по таблице 4, прил. 24 [2].

2.3 Проверка принятых размеров фундамента

Расчёт преследует цель определить средние, максимальные и минимальные давления под подошвой фундамента и сравнить их с расчётным сопротивлением грунта:

pmax=N1/A + M1 /W ≤ γcR/γn ,

pmin=N1/A — M1 /W ≥0 ,

где p, pmax и pmin — соответственно среднее, максимальное и минимальное давления подошвы фундамента на основание, кПа; N1 — расчётная вертикальная нагрузка на основание с учётом гидростатического давления воды, если оно имеет место, кН; М1 — расчётный момент относительно оси, проходящей через центр тяжести подошвы фундамента, кН∙м; A — площадь подошвы, м 2 ; W- момент сопротивления по подошве фундамента, м 3 ;

где l- длина подошвы фундамента, м; b — ширина подошвы фундамента, м; R -расчётное сопротивление грунта под подошвой фундамента, кПа; γс=1,2 — коэффициент надёжности по назначению сооружения; γп=1,4 — коэффициент условий работы.

Определяем нормальную N1 и моментную нагрузки М1 , действующие на основание

где Рф и Рг — соответственно нагрузки от веса фундамента и грунта на его уступах (с учётом взвешивающего действия воды, при УПВ выше подошвы фундамента), кН; Н — высота опоры моста, м; hф — высота конструкции фундамента, м. Расчётные величины Ро, Рп, Ртр, Т даны в таблице 2.

Путем последовательных подборов размеров фундамента и глубины заложения подошвы, принимаем:

d = 5.7 м – глубина заложения фундамента

hф =6.2 м – высота фундамента

a=11 м – длина подошвы фундамента

b= 2 м – ширина фундамента

A = a∙b = 11∙2= 22 м² — площадь подошвы фундамента

N1 = 1.2(373.5кН + 1350кН + 2750кН) + 1.13 ∙ 6075кН = 12232.95 кН

М1 = 1.2 ∙ 750кН(10.5м + 6.8м) =15570 кН∙м

W = 4 ∙ 13²/6 = 112.6 м³

Определяем давления под подошвой фундамента:

p=12232.95кН /22м² = 556.04 кПа≤ γcR/γn=1.2∙274.02/1.4 =234.9 кПа pmax=12232.95кН/22м² + 15570кН∙м/20.5м³= 1315.5кПа≤ γcR/γn=234.9 кПа

Выбранные глубина заложения подошвы и размеры фундамента не удовлетворяют условию по первой группе предельных состояний.

Увеличиваем размеры подошвы фундамента:

d = 5.7 м – глубина заложения фундамента

hф =6.2 м – высота фундамента

a=13 м – длина подошвы фундамента

b= 4 м – ширина фундамента

A = a∙b = 13∙4= 52 м² — площадь подошвы фундамента

N1 = 1.2(373.5кН + 6500кН + 2750кН) + 1.13 ∙ 6075кН = 16732.95 кН

Читайте также  Виды фундаментов в малоэтажном строительстве

М1 = 1.2 ∙ 750кН(10.5м + 6.8м) =15570 кН∙м

W = 4 ∙ 13²/6 = 112.6 м³

Определяем давления под подошвой фундамента:

p=16732.95кН /52м² = 321.8 кПа≤ γcR/γn=1.2∙973.74/1.4 =834.6 кПа pmax=16732.95кН/52м² + 15570кН∙м/112.7м³= 1315.5кПа≤ γcR/γn=834.6 кПа

Слишком большой запас прочности уменьшим размеры подошвы фундамента принимаем:

d = 5.7 м – глубина заложения фундамента

hф =6.2 м – высота фундамента

a=12.7 м – длина подошвы фундамента

b= 3.7 м – ширина фундамента

A = a∙b = 12∙3.7= 44.4 м² — площадь подошвы фундамента

N1 = 1.2(373.5кН + 1350кН + 5550кН) + 1.13 ∙ 6075кН =15592.95 кН

М1 = 1.2 ∙ 750кН(10.5м + 6.8м) =15570 кН∙м

W = 3.7 ∙ 12.7²/6 = 99.5 м³

Определяем давления под подошвой фундамента:

p=15592.95кН /44.4м² =351.2кПа ≤ γcR/γn=1.2∙956.25/1.4=819.6кПа pmax=15592.95кН/44.4м² + 15570кН∙м/99.5м³= 507.7кПа≤ γcR/γn=819.6 кПа pmin=15592.95кН/44.4м ² — 15570кН∙м/99.5м³= 194.7кПа >0

Выбранные глубина заложения подошвы и размеры фундамента удовлетворяют условию по первой группе предельных состояний.

Принимаем размеры поперечного сечения подошвы фундамента:

Источник:
http://www.kazedu.kz/referat/174951/2

Проектирование фундамента мелкого заложения

Основанием называют толщу природных напластований горных пород, которые воспринимают нагрузку от вышележащих конструкций и взаимодействуют с ними. Основания называют естественными, если они сложены природными грунтами или скальными породами в условиях естественного залегания. Основания из предварительно уплотненных или укрепленных тем или иным способом грунтов называют искусственными.

Если основание состоит из одного слоя грунта, его называют однородным, если из нескольких слоев — неоднородным. Слой грунта, на который опирается фундамент, называется несущим слоем, а нижележащие слои — подстилающими.

Фундаментом называют часть опоры, находящуюся ниже поверхности грунта (на суше) или ниже самого низкого (меженного) уровня воды в водотоке (водоеме) и предназначенную для передачи нагрузок на основание. Различают массивные фундаменты, состоящие из одного несущего элемента (рис. 6.1, а) и немассивные, состоящие из группы (куста) свай разных видов (в том числе забивных и буровых), объединенных в единую конструкцию плитой, называемой ростверком (рис. 6.1, б).

Рис. 6.1. Фундаменты опор моста:

а — из одного несущего элемента; б — из куста несущих элементов;

  • 1 — надфундаментная часть опоры; 2 — фундамент; 3 — поверхность грунта (дно водотока); 4 — уровень размыва; 5 — несущий слой грунта;
  • 6 — условный контур основания; 7 — подошва фундамента; 8 — боковая грань фундамента; 9 — уступ; 10 — обрез фундамента; 11 — ростверк;
  • 12 — тампонажный слой бетона; 13 — несущие элементы; 14 — подошва тампонажного слоя; 15 — боковая поверхность ростверка

Независимо от типа фундаментов и особенностей их конструкции обрезом фундамента принято называть плоскость его соприкасания с надфундаментной частью опоры; подошвой фундамента — нижнюю плоскость его соприкасания с грунтом основания; высотой фундамента h — расстояние от его подошвы или конца (низа) несущих элементов до обреза; глубиной заложения фундамента d — расстояние от поверхности грунта или уровня воды в водоеме до подошвы фундамента или низа несущих элементов.

Под воздействием на фундамент вертикальных нагрузок, равномерно сжимающих грунты основания, происходят перемещения фундамента, называемые осадкой. При действии на фундаменты неравномерных сжимающих нагрузок и изгибающих моментов наблюдаются наклоны, называемые кренами. Воздействие значительных горизонтальных нагрузок на фундаменты приводит к их смещениям, называемым сдвигами.

При выборе глубины заложения фундаментов решается вопрос о несущем слое грунта и о типе основания. На выбор глубины заложения фундаментов влияют три фактора: инженерно-геологические условия площадки; климатические особенности местности и их воздействие на верхние слои грунта; конструктивные особенности сооружения.

Конструкция фундамента мелкого заложения определяется, главным образом, глубиной его заложения и размерами в уровне обреза и подошвы.

Глубину заложения назначают с учетом гидрогеологических условий. Наименьшая глубина заложения зависит от глубины промерзания грунтов и их размыва поверхностными водами. По промерзанию грунты подразделяются на пучинистые и непучинистые. В пучини- стых грунтах, к которым относятся все грунты, кроме скальных, крупнообломочных с песчаным заполнением, песков гравелистых, крупных и средней крупности, глубина заложения фундаментов искусственных сооружений должна быть больше расчетной глубины промерзания на 0,25 м.

Расчетная глубина промерзания грунтов:

где kfo — коэффициент, учитывающий влияние теплового режима эксплуатации сооружения, для неотапливаемых сооружений,

d0 — величина, принимаемая равной, м, 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;

Mt — безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе строительства, принимаемых по СНиП по строительной климатологии и геофизике.

Недопустимо фундаменты опор мостов опирать на просадочные и заторфованные грунты, а также на глины и суглинки с показателем текучести IL > 0,5. Такие грунты необходимо проходить, опирая подошву фундаментов на нижерасположенные, более прочные грунты с заложением в них подошвы фундамента.

В непучинистых грунтах, кроме скальных, глубина заложения фундаментов должна быть не менее 1 м, считая от дневной поверхности грунта или от дна водотока. В скальные породы фундамент заглубляют в прочные слои, способные воспринимать давления от сооружения, не менее чем на 0,1 м. При возможности размыва фундаменты должны быть заглублены ниже дна реки после размыва у данной опоры не менее чем на 2,5 м. Обрез фундаментов на поймах рек располагают на уровне дневной поверхности грунта (после размыва), а в руслах рек — на 0,5 м ниже низкого уровня меженных вод и не выше нижней поверхности льда в реке плюс 0,25 м; в судоходных пролетах должны быть обеспечены глубины для прохода судов у опор.

В несущий слой грунта подошва фундамента должна быть заглублена не менее чем на 0,5 м. Для опор, возводимых на суше, обрез фундамента назначают на 0,2-0,4 м ниже поверхности грунта.

Размеры фундамента в уровне его подошвы определяют в зависимости от величины передаваемых нагрузок и физико-механических свойств грунтов основания.

После назначения глубины заложения подошвы фундамента и отметки его обреза конструктивную площадь фундамента определяют по формуле

где /оп, Ьоп — соответственно, длина и ширина опоры по обрезу фундамента, м;

/п, Ьп — соответственно, длина и ширина подошвы фундамента, м;

/*ф — высота фундамента, м;

а — угол развития фундамента.

Для того чтобы в теле фундамента возникали преимущественно сжимающие напряжения, угол а принимают в пределах 25-35°.

Фундаменты под массивные опоры мостов обычно сооружают ступенчатыми, причем высоту ступени /гст назначают в пределах 0,7-2,5 м, ширину ступени 6СТ — 0,4—1 м.

Класс бетона для монолитных фундаментов — не ниже В20, для сборных — В25, при этом используется гидротехнический бетон.

Задавшись высотами ступеней фундамента /гст так, чтобы в высоте фундамента Дф укладывалось целое число ступеней (высота ступени может быть одинаковой или различной), можно определить ширину каждой ступени по формуле

Число ступеней в фундаменте принимают равным 2-Л. Окончательно из конструктивных соображений размеры площади подошвы фундамента мелкого заложения можно определить по формулам:

где п — число ступеней в фундаменте;

bci,i — фактическая ширина ступени фундамента (с учетом ее округления кратна 100 мм).

Полученная из конструктивных соображений для данного сооружения площадь подошвы фундамента мостовой опоры должна быть проверена расчетом. Площадь подошвы фундамента, необходимую по расчету, определяют по формуле центрального сжатия, исходя из условия обеспечения несущей способности основания под подошвой фундамента:

где Р — среднее давление подошвы фундамента на основание, кПа;

R — расчетное сопротивление основания осевому сжатию, кПа; у„ = 1,4 — коэффициент надежности по назначению сооружения. Площадь подошвы фундамента, необходимую по расчету при назначенной глубине заложения, определенной из конструктивных соображений площади подошвы фундамента и найденному значению R, определяют по формуле

где — наибольшее значение расчетной внешней нагрузки,

действующей на фундамент, учитывающее вес пролетных строений, опоры и подферменника, кН;

ут = 20 кН/м 3 — усредненный вес фундамента и грунта на его уступах; df— глубина заложения подошвы фундамента, м; yw = 10 кН/м 3 — удельный вес грунтовой воды; hw—превышение уровня грунтовых вод над подошвой фундамента, м. Величина ywhw учитывает гидростатическое давление грунтовой воды на фундамент. Если горизонт грунтовых вод расположен ниже подошвы фундамента, то hw = 0. Гидростатическое давление грунтовых вод не учитывается, если фундамент заглублен в водонепроницаемый грунт.

В большинстве случаев фундаменты мелкого заложения являются внецентренно нагруженными, т.е. наряду с вертикальными нагрузками на них действуют изгибающие моменты и горизонтальные усилия, поэтому расчетную площадь, вычисленную по формуле (6.14) для таких фундаментов в ряде случаев дополнительно увеличивают на 10-15%.

Расчетное сопротивление основания из нескального грунта осевому сжатию R, кПа (тс/м 2 ) под подошвой фундамента мелкого заложения следует определять по формуле

где R0 — условное сопротивление грунта, кПа (тс/м ), принимаемое по табл. 6.2-6.4;

Условное сопротивление R0 пылевато-глинистых (непросадочных) грунтов основания, кПа (тс/м 2 ), в зависимости от показателя текучести IL

Источник:
http://studref.com/435702/stroitelstvo/proektirovanie_fundamenta_melkogo_zalozheniya

Назначение основных отметок и размеров фундамента

Мелкого заложения.

Для того, чтобы приступить к проектированию фундамента мелкого заложения необходимо подготовить исходные данные. Надфундаментная конструкция оказывает силовое воздействие на фундамент, передающееся через ее сечение в уровне обреза фундамента. Следовательно, необходимо иметь форму и размеры сечения надфундаментной конструкции в уровне обреза фундамента, а также сочетания расчетных нагрузок, действующих на фундамент.

Положение обреза фундамента назначают с учетом следующих рекомендаций [9, 12]. Если опора моста расположена в пределах водотока, то отметку обреза фундамента принимают на 0,5 м ниже уровня меженних вод. Если, к тому же, имеется ледовое покрытие, то отметку обреза фундамента принимают глубже нижней кромки льда на 0,25 м. Это позволяет избежать непосредственного давления льда на фундамент, имеющий, как правило, размеры сечения большие, чем размеры опоры. При возведении транспортного сооружения на суходоле отметку обреза назначают на 0,25 м ниже уровня планировки. Следует заметить, что указанные рекомендации относительно положения обреза фундамента не имеют обязательного характера и при необходимости и соответствующем обосновании отметка обреза может назначаться отличной от приведенных выше значений.

Нагрузки, действующие на транспортное сооружение, приводят к центру сечения надземной конструкции в уровне обреза фундамента и оформляют в виде расчетных сочетаний нагрузок — равнодействующих вертикальной Fv, горизонтальной Fh сил и момента M, относительно оси, перпендикулярной к плоскости действия сил и проходящей через центр обреза фундамента. Сочетания нагрузок составляют, как правило, отдельно для сил, действующих в плоскости моста (вдоль моста) и в плоскости опоры (поперек моста).

Особое внимание должно уделяться анализу геологических и гидрогеологических условий основания сооружения. Приступая к проектированию фундамента мелкого заложения, необходимо располагать надежными данными о прочности и сжимаемости грунтов основания. Кроме того, качественное проектирование предполагает выполнения прогноза развития неблагоприятных инженерно-геологических процессов, таких как просадочные явления в грунтах, морозное пучение грунтов, развитие оползневых процессов на крутых береговых склонах и многих других.

Для принятия решения о конструкции фундамента мелкого заложения необходимо назначить глубину заложения фундамента от уровня планировки (на суходоле) или уровня размыва (в пределах водотока), а также размеры его подошвы. Приступая к этой, наиболее ответственной части проектирования, следует учесть ряд рекомендаций.

При расположении фундамента мелкого заложения на суходоле существует опасность развития процесса морозного пучения грунтов. В пучинистых грунтах глубина заложения фундамента должна быть более расчетной глубины промерзания грунта, считая от уровня планировки, на 0,25 м. Расчетная глубина сезонного промерзания грунта d определяется формулой [9]:

, (3.1)
где dfn — нормативная глубина сезонного промерзания грунтов в районе строительства; kh — коэффициент, учитывающий тепловое влияние сооружения и его фундаментов на глубину промерзания грунтов.

Нормативную глубину сезонного промерзания грунтов dfn принимают равной средней из ежегодных максимальных глубин сезонного промерзания, установленных по данным многолетних наблюдений (не менее 10 лет) за фактическим промерзанием грунтов в районе строительства под открытой, оголенной от снега поверхностью, чем учитываются самые благоприятные условия для промерзания.

При отсутствии многолетних наблюдений за сезонным промерзанием грунтов для районов, где глубина промерзания не превышает 2,5 м, ее нормативное значение определяют по формуле:

, (3.2)
где d — величина, принимаемая равной, м, для суглинков и глин 0,23; для супесей, песков мелких и пылеватых 0,28; для песков гравелистых, крупных и средней крупности 0,30; для крупнообломочных грунтов 0,34; Mt — безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, град.

Значения коэффициента kh для фундаментов неотапливаемых сооружений принимают равным 1,1. Для районов с отрицательной среднегодовой температурой, где глубина сезонного промерзания грунтов превышает 2,5 м, dfn и df устанавливают на основе теплотехнических расчетов.

Для непучинистых оснований минимально допустимая глубина заложения фундамента составляет 1,0 м от уровня планировки.

В пределах водотока регулирующим фактором при назначении глубины заложения фундамента является величина местного размыва грунта у опоры. В этом случае подошва фундамента мелкого заложения должна располагаться глубже уровня местного размыва не менее чем на 2,5 м.

В отношении размеров подошвы фундамента следует иметь в виду следующее.

1. Размеры подошвы должны быть достаточными, для обеспечения прочности грунта основания и развития осадок и кренов фундамента не более допустимых. Выполнение этих условий, в принципе, возможно и для минимально допустимой глубины заложения фундамента.

2. Конструкция фундамента должна быть экономически целесообразной. Поэтому, минимальная глубина заложения фундамента может привести к необходимости конструирования гибкого фундамента мелкого заложения, т.е. с углом развития фундамента более 30°. Такой вариант фундамента, как правило, не является рациональным. Поэтому глубина заложения фундамента и размеры его подошвы подбираются такими, чтобы обеспечить работу фундаментной конструкции как жесткого тела.

Указанные требования приводят к необходимости выбирать в качестве несущего слоя грунт, обладающий наибольшей прочностью, а также глубину заложения фундамента, позволяющую выполнить конструкцию жесткого фундамента мелкого заложения. В то же время, при соответствующем экономическом обосновании, не исключается возможность применения в качестве фундамента мелкого заложения и гибкой конструкции.

В заключение приведем пример оформления фундаментной части промежуточной опоры моста. Рассмотрим случай массивного жесткого фундамента. Располагая принятыми геометрическими параметрами, конструктивное решение фундамента выполняется в соответствии с рис. 3.5.

Источник:
http://infopedia.su/17xdbba.html

Что такое фундамент мелкого заложения

Существует множество разновидностей фундаментов, позволяющих реализовать различные архитектурные проекты даже при максимально негативных условиях грунта. И первое, с чем приходится бороться застройщикам, это – повышенная пучинистость почвы, на которой будут проводиться работы. Фундаменты мелкого заложения в данном случае являются оптимальным решением для частного строительства на мелких песках, супесях, суглинках и глинистых грунтах.

Основное понятие

Главная проблема сложных грунтов – пучнистость во время промерзания, что заставляет их значительно увеличиваться в объеме. Этот фактор приводит к постепенному разрушению фундамента и всей постройки. Этого можно избежать уравновешиванием выталкивающей силы повышением нагрузки на фундамент, то есть – весом здания, но частные дома и дачи относятся к легким постройкам, поэтому глубокие типы фундаментов, в том числе – и свайные, здесь не подходят. Решением проблемы является фундамент мелкого заложения.

Само название конструкции уже дает понять, что такое фундаменты мелкого заложения (ФМЗ). Глубина его заложения составляет от 40 до 50 см, что значительно уменьшает воздействие грунта во время пучения на боковую площадь стенок строения.

Минимальная глубина фундамента способствует снижению финансовых затрат и времени на его укладку минимум в 2 раза.

В данном случае требуется значительно меньше бетона, щебня или песка для выполнения подложки и материала для сооружения опалубки. Составляющими конструкции являются:

  • обрез – это верхняя часть, принимающая нагрузку от дома;
  • нижняя часть, передающая нагрузку;
  • боковые части, то есть стены.

Такие фундаменты не строятся непосредственно на грунте, их монтируют на подушке из песка, мелкозернистого щебня или шлака, предварительно качественно утрамбованного.

Примерная схема с заложением подушки из песка

В каких случаях используются фундаменты мелкого заложения

Данный вид строительной основы является достаточно универсальным, использовать его можно при сооружении следующих конструкций:

  • деревянных домов;
  • домов из легких материалов, например, пенобетона;
  • небольших кирпичных построек;
  • домов с небольшим количеством этажей;
  • подвалов.

ФМЗ используются при низком уровне грунтовых вод, не приводящих к вспучиванию грунта.

Разновидности фундаментов классифицируются пор способу заложения:

  • монолитные с арматурой, устанавливаемой лишь на плитной его части;
  • колонные;
  • сборные с использованием отдельных бетонных блоков;
  • сборно-монолитные: бетон заливается в промежутки между плитами.

Также их разделяют по виду материалов:

  • дерево;
  • камень;
  • бетон;
  • армированный бетон.

Как выглядит ФМЗ ленточного типа

Ленточный тип фундамента

Самыми видами конструкций мелкого заложения являются ленточные фундаменты. В качестве оптимальной основы для их строительства можно выделить материковый, то есть – естественный грунт. Такая основа станет актуальной для дальнейшего возведения сооружения из таких материалов, как саман, кирпич, небольшие бетонные блоки, шлакоблок.

Ленточный фундамент мелкого заложения отличается простотой сооружения и минимальным сроком работ. На «отдых» конструкции также требуется от нескольких дней до месяца.

В качестве материала для их возведения используется:

Наиболее трудоемким является вариант из бута, где небольшие камни соединяются между собой при помощи бетонного раствора. Для бутобетонной основы следует выстраивать опалубку, бут и колотый кирпич закладываются в нее и впоследствии заливаются бетоном.

При необходимости конструкция армируется изнутри для повышения прочности.

Этапы возведения ленточного фундамента мелкого заложения

Несмотря на всю простоту строительства ФМЗ, он требует правильного выполнения всех работ. В противном случае вместо того, чтобы устранить недостатки мучнистого грунта, он попросту деформируется от веса здания. Процесс строительства предполагает следующие действия:

  1. Подготовительные работы, включающие в себя очистку и выравнивание территории.
  2. Разметка внутренних и внешних углов.
  3. Рытье котлована и выравнивание его дна. При необходимости стенки фундамента дополнительно укрепляются закладным или шпунтовым методом.
  4. Закладка подушки, назначение которой выравнивание дна. Для определения ее материала желательно сделать анализ почвы на наличие грунтовых вод.
  5. Утрамбовка подушки.
  6. Монтаж деревянной опалубки. На ее внутреннюю поверхность можно нанести слой смолы или уложить гидроизоляционный материал.
  7. Монтаж каркаса из арматуры. Он выполняется из прутьев сечением 1,2 см, их стыки соединяются при помощи хомутов или путем сварки. Углы стыков можно соединять металлическими стержнями для увеличения прочности конструкции. Для бутового или кирпичного фундамента применяется слой засыпки.
  8. Заливка опалубки бетоном.

При заливке опалубки используется бетон маркой не менее 200. Для увеличения прочности фундамента следует поэтапно делать слои толщиной 15-20 см. Перед заливкой опалубку необходимо смачивать.

ФМЗ ленточного типа на завершительной стадии работ

Особенности возведения плитного фундамента мелкого заложения

Плитный фундамент является более надежным и долговечным по сравнению с ленточным, потому его часто применяют в строительстве на сложных грунтах с высоким уровнем вод. Затраты на него более существенны, но они оправдываются отсутствием необходимости выполнения дополнительных земляных работ.

Строительство основания данного типа включает в себя проведение следующих работ:

  1. Выравнивание поверхности, обозначение разметки.
  2. Снятие верхнего слоя грунта по всей площади фундамента. В месте пролегания более плотного слоя, дно рва выравнивается и трамбуется.
  3. При повышенной влажности почвы на дно траншеи укладываются пластиковые трубы и покрываются геотекстилем. Предотвращение промерзаний исключит утепление фундамента со всех сторон.
  4. Установка подушки под плиты. Ее толщина должна составлять 15-20 см. Материал – песок или щебень, который в процессе закладки тщательно трамбуется и поливается водой.
  5. Укладка гидроизоляции и пенополистирола либо пенопласта поверх подушки.
  6. Монтаж опалубки, она, как правило, выполняется из бруса, ширина которого будет равняться толщина фундамента.
  7. Монтаж двух слоев решетки из арматуры.
  8. Опалубка заливается бетоном марки не ниже 200. Делать это лучше в несколько слоев, поливая их водой для предотвращения быстрого высыхания материала и появления трещин.

Основная особенность плиточного фундамента – цельная, монолитная конструкция. Это – плита под домом. Его поверхность выполняет функцию пола для будущего сооружения, что полностью устраняет возможность деформации основы здания.

Установка столбчатого фундамента мелкого заложения

Этот тип основания подходит для бань и небольших деревянных домов, а также сооружений из легких строительных материалов, например – летние домики из гипсокартона или ДСП. Основное преимущество такого фундамента – быстрое возведение и минимальные затраты на строительство. Оно включает в себя такие этапы:

  1. Проектирование и расчет фундамента. Специалисты рекомендуют провести лабораторный анализ грунта для того, чтобы определить точную глубину столбов в зависимости от глубины его промерзания.
  2. Расчет расстояния между столбами (для монолитных изделий это – 100-120 см).
  3. Выполнение разметки.
  4. Выкапывание ямы по периметру фундамента, ее толщина должна соответствовать сечению столбов.
  5. Яма засыпается щебнем толщиной до 20 см, он тщательно трамбуется.
  6. Выполнение армированной конструкции. Сначала устанавливаются прутья на ширине фундамента, затем к ним присоединяются продольные детали. Решетку можно монтировать как в самой яме, так на отдельной территории с последующим погружением конструкции в траншею.
  7. Заливка бетоном марки 250.
  8. Выполнение короба из длинных обрезных досок, он не должен иметь дна.
  9. прикрепление опалубки к заранее возведенным конструкциям из арматуры.
  10. Выполнение заливки опалубок цементным раствором той же марки.
  11. Изготовление забирки и битумного слоя, защищающего ее от попадания влаги.

Для максимально долговечного использования данного вида фундамента стоит придерживаться нескольких простых правил:

  • правильный расчет фундамента;
  • равномерная нагрузка не его общую площадь и отдельные элементы;
  • выбор исключительно высококачественных материалов как при заливке фундамента, так и при возведении опалубок;
  • выполнение всех работ должно проводиться летом или в начале зимы.

Столбчатые элементы должны простоять от двух недель до месяца до полного затвердевания бетона.

В предоставленном ниже видео можно понять основы того, как выполняется ФМЗ:

Если придерживаться всех перечисленных выше правил, фундамент мелкого заложения станет весьма экономичным и удобным вариантом для создания основы под частное здание. Применять его следует в частном строительстве и в определенных условиях грунта.

Источник:
http://kakfundament.ru/ustrojstvo/fundamenty-melkogo-zalozheniya

Проектирование фундамента мелкого заложения

Основанием называют толщу природных напластований горных пород, которые воспринимают нагрузку от вышележащих конструкций и взаимодействуют с ними. Основания называют естественными, если они сложены природными грунтами или скальными породами в условиях естественного залегания. Основания из предварительно уплотненных или укрепленных тем или иным способом грунтов называют искусственными.

Если основание состоит из одного слоя грунта, его называют однородным, если из нескольких слоев — неоднородным. Слой грунта, на который опирается фундамент, называется несущим слоем, а нижележащие слои — подстилающими.

Фундаментом называют часть опоры, находящуюся ниже поверхности грунта (на суше) или ниже самого низкого (меженного) уровня воды в водотоке (водоеме) и предназначенную для передачи нагрузок на основание. Различают массивные фундаменты, состоящие из одного несущего элемента (рис. 6.1, а) и немассивные, состоящие из группы (куста) свай разных видов (в том числе забивных и буровых), объединенных в единую конструкцию плитой, называемой ростверком (рис. 6.1, б).

Рис. 6.1. Фундаменты опор моста:

а — из одного несущего элемента; б — из куста несущих элементов;

  • 1 — надфундаментная часть опоры; 2 — фундамент; 3 — поверхность грунта (дно водотока); 4 — уровень размыва; 5 — несущий слой грунта;
  • 6 — условный контур основания; 7 — подошва фундамента; 8 — боковая грань фундамента; 9 — уступ; 10 — обрез фундамента; 11 — ростверк;
  • 12 — тампонажный слой бетона; 13 — несущие элементы; 14 — подошва тампонажного слоя; 15 — боковая поверхность ростверка

Независимо от типа фундаментов и особенностей их конструкции обрезом фундамента принято называть плоскость его соприкасания с надфундаментной частью опоры; подошвой фундамента — нижнюю плоскость его соприкасания с грунтом основания; высотой фундамента h — расстояние от его подошвы или конца (низа) несущих элементов до обреза; глубиной заложения фундамента d — расстояние от поверхности грунта или уровня воды в водоеме до подошвы фундамента или низа несущих элементов.

Под воздействием на фундамент вертикальных нагрузок, равномерно сжимающих грунты основания, происходят перемещения фундамента, называемые осадкой. При действии на фундаменты неравномерных сжимающих нагрузок и изгибающих моментов наблюдаются наклоны, называемые кренами. Воздействие значительных горизонтальных нагрузок на фундаменты приводит к их смещениям, называемым сдвигами.

При выборе глубины заложения фундаментов решается вопрос о несущем слое грунта и о типе основания. На выбор глубины заложения фундаментов влияют три фактора: инженерно-геологические условия площадки; климатические особенности местности и их воздействие на верхние слои грунта; конструктивные особенности сооружения.

Конструкция фундамента мелкого заложения определяется, главным образом, глубиной его заложения и размерами в уровне обреза и подошвы.

Глубину заложения назначают с учетом гидрогеологических условий. Наименьшая глубина заложения зависит от глубины промерзания грунтов и их размыва поверхностными водами. По промерзанию грунты подразделяются на пучинистые и непучинистые. В пучини- стых грунтах, к которым относятся все грунты, кроме скальных, крупнообломочных с песчаным заполнением, песков гравелистых, крупных и средней крупности, глубина заложения фундаментов искусственных сооружений должна быть больше расчетной глубины промерзания на 0,25 м.

Расчетная глубина промерзания грунтов:

где kfo — коэффициент, учитывающий влияние теплового режима эксплуатации сооружения, для неотапливаемых сооружений,

d0 — величина, принимаемая равной, м, 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;

Mt — безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе строительства, принимаемых по СНиП по строительной климатологии и геофизике.

Недопустимо фундаменты опор мостов опирать на просадочные и заторфованные грунты, а также на глины и суглинки с показателем текучести IL > 0,5. Такие грунты необходимо проходить, опирая подошву фундаментов на нижерасположенные, более прочные грунты с заложением в них подошвы фундамента.

В непучинистых грунтах, кроме скальных, глубина заложения фундаментов должна быть не менее 1 м, считая от дневной поверхности грунта или от дна водотока. В скальные породы фундамент заглубляют в прочные слои, способные воспринимать давления от сооружения, не менее чем на 0,1 м. При возможности размыва фундаменты должны быть заглублены ниже дна реки после размыва у данной опоры не менее чем на 2,5 м. Обрез фундаментов на поймах рек располагают на уровне дневной поверхности грунта (после размыва), а в руслах рек — на 0,5 м ниже низкого уровня меженных вод и не выше нижней поверхности льда в реке плюс 0,25 м; в судоходных пролетах должны быть обеспечены глубины для прохода судов у опор.

В несущий слой грунта подошва фундамента должна быть заглублена не менее чем на 0,5 м. Для опор, возводимых на суше, обрез фундамента назначают на 0,2-0,4 м ниже поверхности грунта.

Размеры фундамента в уровне его подошвы определяют в зависимости от величины передаваемых нагрузок и физико-механических свойств грунтов основания.

После назначения глубины заложения подошвы фундамента и отметки его обреза конструктивную площадь фундамента определяют по формуле

где /оп, Ьоп — соответственно, длина и ширина опоры по обрезу фундамента, м;

/п, Ьп — соответственно, длина и ширина подошвы фундамента, м;

/*ф — высота фундамента, м;

а — угол развития фундамента.

Для того чтобы в теле фундамента возникали преимущественно сжимающие напряжения, угол а принимают в пределах 25-35°.

Фундаменты под массивные опоры мостов обычно сооружают ступенчатыми, причем высоту ступени /гст назначают в пределах 0,7-2,5 м, ширину ступени 6СТ — 0,4—1 м.

Класс бетона для монолитных фундаментов — не ниже В20, для сборных — В25, при этом используется гидротехнический бетон.

Задавшись высотами ступеней фундамента /гст так, чтобы в высоте фундамента Дф укладывалось целое число ступеней (высота ступени может быть одинаковой или различной), можно определить ширину каждой ступени по формуле

Число ступеней в фундаменте принимают равным 2-Л. Окончательно из конструктивных соображений размеры площади подошвы фундамента мелкого заложения можно определить по формулам:

где п — число ступеней в фундаменте;

bci,i — фактическая ширина ступени фундамента (с учетом ее округления кратна 100 мм).

Полученная из конструктивных соображений для данного сооружения площадь подошвы фундамента мостовой опоры должна быть проверена расчетом. Площадь подошвы фундамента, необходимую по расчету, определяют по формуле центрального сжатия, исходя из условия обеспечения несущей способности основания под подошвой фундамента:

где Р — среднее давление подошвы фундамента на основание, кПа;

R — расчетное сопротивление основания осевому сжатию, кПа; у„ = 1,4 — коэффициент надежности по назначению сооружения. Площадь подошвы фундамента, необходимую по расчету при назначенной глубине заложения, определенной из конструктивных соображений площади подошвы фундамента и найденному значению R, определяют по формуле

где — наибольшее значение расчетной внешней нагрузки,

действующей на фундамент, учитывающее вес пролетных строений, опоры и подферменника, кН;

ут = 20 кН/м 3 — усредненный вес фундамента и грунта на его уступах; df— глубина заложения подошвы фундамента, м; yw = 10 кН/м 3 — удельный вес грунтовой воды; hw—превышение уровня грунтовых вод над подошвой фундамента, м. Величина ywhw учитывает гидростатическое давление грунтовой воды на фундамент. Если горизонт грунтовых вод расположен ниже подошвы фундамента, то hw = 0. Гидростатическое давление грунтовых вод не учитывается, если фундамент заглублен в водонепроницаемый грунт.

В большинстве случаев фундаменты мелкого заложения являются внецентренно нагруженными, т.е. наряду с вертикальными нагрузками на них действуют изгибающие моменты и горизонтальные усилия, поэтому расчетную площадь, вычисленную по формуле (6.14) для таких фундаментов в ряде случаев дополнительно увеличивают на 10-15%.

Расчетное сопротивление основания из нескального грунта осевому сжатию R, кПа (тс/м 2 ) под подошвой фундамента мелкого заложения следует определять по формуле

где R0 — условное сопротивление грунта, кПа (тс/м ), принимаемое по табл. 6.2-6.4;

Условное сопротивление R0 пылевато-глинистых (непросадочных) грунтов основания, кПа (тс/м 2 ), в зависимости от показателя текучести IL

Источник:
http://studref.com/435702/stroitelstvo/proektirovanie_fundamenta_melkogo_zalozheniya