Основные типы конструкций фундаментов мелкого заложения (ФМЗ). Материалы, применяемые для фундаментов.

 К фундаментам мелкого заложения (ФМЗ), как правило, относятся фундаменты, имеющие отношение высоты к ширине подошвы, не превышающее 4, и передающие нагрузку на грунты основания преимущественно через подошву.

Рис. 1 Схема фундамента мелкого заложения:

1 – фундамент; 2 – колонна; 3 – обрез

 

Подошвой фундамента называется его нижняя плоскость, соприкасающаяся с основанием; верхняя плоскость фундамента, на которую опираются наземные конструкции, называется обрезом. За ширину фундамента принимается минимальный размер подошвы b, а за длину наибольший ее размер l. Высота фундамента hf есть расстояние от подошвы до обреза, а расстояние от поверхности планировки до подошвы d называется глубиной заложения фундамента.

По условиям изготовления ФМЗ делятся на монолитные, возводимые непосредственно в котлованах, и сборные, монтируемые из элементов заводского изготовления.

В качестве материалов фундаментов применяются железобетон, бетон, бутобетон и каменные материалы.

Фундаменты мелкого заложения делятся на отдельно стоящие, ленточные, сплошные.

Отдельно стоящие фундаменты устраивают под колонны, опоры балок, ферм и других элементов промышленных и гражданских зданий и сооружений и представляют собой кирпичные, каменные, бетонные или железобетонные столбы с уширенной опорной частью.

Ленточные фундаменты используют для передачи нагрузки на основание от протяженных элементов строительных конструкций, например, стен зданий, или ряда колонн.

Сплошные фундаменты, иногда называемые плитными, устраивают под всем зданием в виде железобетонных плит. Сплошные фундаменты способствуют уменьшению неравномерности осадки сооружения.

44. Определение глубины заложения ФМЗ по инженерно-геологическим, конструктивным и расчетным требованиям.

Расчет ФМЗ начинают с предварительного выбора его конструкции и основных размеров, к которым относятся глубина заложения фундамента, размеры и форма подошвы. Затем для принятых размеров фундамента производят расчеты основания по предельным состояниям.

Очевидно, что чем меньше глубина заложения фундамента, тем меньше объем затрачиваемого материала и ниже стоимость его возведения, поэтому естественно стремление принять глубину заложения как можно меньшей. Однако при выборе глубины заложения фундамента приходится руководствоваться целым рядом факторов, основными из которых являются инженерно-геологические и гидрогеологические условия строительной площадки, глубина сезонного промерзания грунтов и конструктивные особенности возводимого сооружения.

Инженерно-геологические условия строительной площадки. Учет инженерно-геологических условий строительной площадки заключается главным образом в выборе несущего слоя грунта, который может служить естественным основанием для фундаментов. Все многообразие напластований грунтов можно представить в виде 3 схем, показанных на рис.1.

 

Рис. 1. Схемы напластований грунтов с вариантами устройства фундаментов:

1 - прочный грунт; 2 - более прочный грунт; 3 - слабый грунт;

4 - песчаная подушка; 5 – зона закрепления грунта

Схема I. Площадка сложена одним или несколькими слоями прочных грунтов, причем строительные свойства каждого последующего слоя не хуже свойств предыдущего. В этом случае глубина заложения фундамента принимается минимальной, с учетом сезонного промерзания грунтов и конструктивных особенностей сооружения (рис.1,а). Иногда за несущий принимают слой более плотного грунта, залегающий на некоторой глубине, если это решение экономичнее (рис. 1,б).

Схема II. С поверхности площадка сложена одним или несколькими слоями слабых грунтов, ниже которых располагается толща прочных грунтов. Здесь возможны следующие решения. Можно прорезать слабые грунты и опереть фундамент на прочные, как это показано на рис.1, в. С другой стороны, может оказаться более выгодным прибегнуть к укреплению слабых грунтов или замене их песчаной подушкой (рис.1, г). Если же мощность слабого слоя окажется чрезмерно большой, то рекомендуется перейти на свайные фундаменты (рис. 1, д).

 

Схема III. С поверхности площадки залегают прочные грунты, а на некоторой глубине встречаются слои слабого грунта. В данной ситуации возможно принять решение по схеме II. Но т.к. при этом придется прорезать толщу прочных грунтов, то более выгодным может оказаться или использование прочного грунта в качестве распределительной подушки при обязательной проверке прочности слабого подстилающего слоя (рис.1,е), или закрепление слоя слабого грунта (рис.1,ж), что позволит существенно уменьшить размер подошвы фундамента.

Глубина сезонного промерзания грунтов. Проблема состоит в том, что промерзание водонасыщенных грунтов сопровождается образованием в них прослоек льда, толщина которых увеличивается по мере миграции воды из слоев, расположенных ниже уровня подземных вод это приводит к возникновению сил пучения по подошве фундамента, которые могут вызвать подъем сооружения. Последующее оттаивание таких грунтов приводит к резкому снижению их несущей способности и просадкам сооружения.

Наибольшему пучению подвержены грунты, содержащие пылеватые и глинистые

частицы. Крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем, пески гравелистые, крупные и средней крупности относятся к непучинистым грунтам, глубина заложения фундаментов в них не зависит от глубины промерзании в любых условиях.

Нормативная глубина сезонного промерзания грунта dfn устанавливается по данным многолетних наблюдений (не менее 10 лет) за фактическим промерзанием грунтов в районе предполагаемого строительства под открытой, лишенной снега поверхностью. При отсутствии таких данных нормативную глубину сезонного промерзании грунтов определяют в соответствии с рекомендациями СП 22.13330.2011.

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта определяется как

Df = khDfn

где kh – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемый для наружных фундаментов отапливаемых сооружений по СП 22.13330.2011, а для наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых сооружений – равным 1,1.

Конструктивные особенности сооружения. Основными конструктивными особенностями возводимого сооружения, влияющими на глубину заложения его фундамента, являются: размеры подвальных помещений и приямков; глубина заложения фундаментов примыкающих сооружений; глубина прокладки подземных коммуникаций и конструкций самого фундамента.

Фундаменты проектируемого сооружения, непосредственно примыкающие к фундаментам существующего, рекомендуется закладывать на одном уровне. При выполнении данного условия исключается ослабление основания соседнего фундамента и опирание нового фундамента на насыпной грунт ранее засыпанного котлована. Если это невозможно, необходимо проведение специальных мероприятий.