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 F_v, горизонтальной F_h 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 d_fn - нормативная глубина сезонного промерзания грунтов в районе строительства; k_h - коэффициент, учитывающий тепловое влияние сооружения и его фундаментов на глубину промерзания грунтов.

Нормативную глубину сезонного промерзания грунтов d_fn 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 ₀ - 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; M_t - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, град.

Значения коэффициента k_h для фундаментов неотапливаемых сооружений принимают равным 1,1. Для районов с отрицательной среднегодовой температурой, где глубина сезонного промерзания грунтов превышает 2,5 м, d_fn и d_f 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.

Рис. 3.5. Пример конструирования ФМЗ.