Выбор типа и глубины заложения подошвы фундаментов

Конструктивные мероприятия по уменьшению влияния неравномерных осадок на сооружения

К мероприятиям по уменьшению влияния неравномерности осадок относятся: выравнивание ожидаемых неравномерностей осадок вследствие распределительной способности грунтовых оснований фундаментов; устройство деформационных и осадочных швов; увеличение прочности материала надфундаментной конструкции. Добиться радикального снижения неравномерности осадок можно посредством использования сплошных фундаментов.

Однако. использование мероприятий, направленных на снижение чувствительности несущих конструкций ЗиС к неравномерным осадкам, часто оказывается экономически более выгодным, чем устройство специальных фундаментов, приводящих к уменьшению неравномерности осадок.

С учетом вышеизложенного необходимо комплексно рассматривать три основных фактора: что строиться (насколько чувствительны конструкции к неравномерным осадкам), на чем возводится сооружение (каковы ИГУ строительной площадки) и как строится (какие меры принимаются для сохранения природной структуры грунтов основания).

Выбор типа и глубины заложения фундамента является первым этапом в процессе проектирования оснований и фундаментов. Задача этого этапа состоит в решении вопроса о несущем слое грунта, который совместно с подстилающими слоями обеспечивал бы при деформации грунтов развитие неравномерности осадки в пределах допустимых значений. Решая эти вопросы, учитывают три основных фактора: ИГУ площадки строительства; климатические воздействия на верхние слои грунта; особенности возводимых и соседних сооружений.

ИГУ площадки строительства. Для схематизации все грунты делят на две условные категории – слабые и надежные (хорошие).

Слабыми называют грунты, если использование их в качестве основания и устройстве фундаментов не может обеспечить надежной эксплуатации проектируемого сооружения.

Надежными называют грунты, которые обеспечивают требуемое существование проектируемого сооружения.

При указанном делении грунтов все многообразие их напластований можно представить в виде трех схем.

Схема I. С поверхности на большую глубину залегают надежные грунты.

Схема II. С поверхности на некоторую глубину залегают один или несколько пластов слабых грунтов, ниже которых располагается толща надежных грунтов.

Схема III. На некоторой глубине слоистой толщи залегают пласты слабых грунтов.

Климатические факторы. Под влиянием ежегодного промерзания и оттаивания грунт может менять свой объем. Многие грунты при промерзании испытывают пучение. К пучинистым грунтам относятся все пылевато-глинистые грунты, а также пылеватые и мелкие пески. Непучинистые грунты – пески средней крупности, крупные и гравелистые, крупнообломочные и скальные. Нормативная глубина промерзания грунтов d _f.n определяется по карте СНиП 2.01.01-82, либо вычисляется по формуле

d _f.n =d _OÖ M _t,

где M _t – безразмерный коэффициент, равный сумме абсолютных среднемесячных отрицательных температур за зимний период в районе строительства;

d _O – глубина промерзания при M _t =1, принимаемая равной 23 см для глин и суглинков, 28 см для супесей и песков пылеватых и мелких, 30 см для песков средней крупности крупных и гравелистых, 34 см для крупнообломочных грунтов.

Расчетная глубина промерзания определяется по формуле

d _f =k _hg_C d _f.n,

где k _h – коэффициент влияния теплового режима здания на промерзание грунта у наружных стен;

g_C – коэффициент условий работы, учитывающий изменнчивость климата в районе строительства.

Глубина заложения назначается с учетом глубины промерзания с учетом положения уровня подземных вод.

Особенности сооружений. К особенностям сооружений, влияющих на выбор глубины заложения подошвы грунта относятся: наличие подвальных помещений, приямков, глубоких фундаментов под оборудование, примыкание к фундаментам ранее построенных или будущих сооружений, а также конструкции самого фундамента. Переход от подошвы существующих фундаментов к более глубокому вновь устраиваемому котловану должен выполняться на величину

Dh£a(tgj_I+c_I/p_I),

где а – расстояние в чистоте от существующего фундамента до основания откоса котлована;

j_I и c_I – расчетные, соответственно угол внутреннего трения и удельного сцепления грунта;

p_I – среднее давление под подошвой существующего фундамента от расчетных нагрузок.

Указанное требование может не соблюдаться, если более глубокие котлованы ограждают металлическим шпунтом, имеющим крепление, исключающее горизонтальные его перемещения.

К особенностям сооружений относятся также нагрузки, передаваемые на основание, чувствительность конструкций к неравномерным осадкам, планируемая долговечность сооружений и их уникальность.

Конструктивными требованиями установлена минимальная глубина заложения не менее 0,5 м от спланированной поверхности земли.

Лекция №3. Проектирование естественных оснований

Проектирование оснований по второй группе
предельных состояний (по деформациям)

В большинстве грунтов фундаменты достигают предельно допустимых осадок раньше, чем происходит потеря несущей способности основания. Поэтому расчет оснований выполняют прежде всего по деформациям, т.е. по второй группе предельных состояний.

Расчет оснований по деформациям требует выполнения следующего условия

S£S_u,

где S – деформация основания, определяемая по результатам совместной работы основания и сооружения;

S_u – предельное значение совместной деформации основания и сооружения, устанавливаемое нормами или заданием на проектирование.

В настоящее время при определении деформаций оснований используют расчетные методы, основанные на линейных зависимостях между деформациями и напряжениями.

Многочисленными наблюдениями за осадками построенных сооружений было установлено, что если допустить под подошвой центрально-нагруженного фундамента шириной b предельного равновесия (течения грунта) на глубину z_max=b, то несущая способность основания остается обеспеченной. При этом осадки во времени затухают и стремятся к конечной величине, а зависимость s=f(p) все еще оказывается достаточно близкой к линейной. Следовательно при этих условиях для расчетов деформаций основания можно использовать формулы теории линейного деформирования грунтов. Давление под подошвой фундаментов при котором зоны предельного равновесия достигают глубины b – называется нормативным сопротивлением грунта основания R (введено в НиТУ 127-55 в 1955г.).

Таким образом линейная зависимость s=f(p) будет соблюдаться при условии

р£R,

где р – среднее давление под подошвой фундамента от нагрузок при расчете по второй группе предельных состояний.

Расчетное сопротивление грунта основания под подошвой фундамента определяется по формуле

R=[M_gk_zbg_II+M_qd₁g^’_II+(M_q-1)d_bg^’_II+M_cc_II],

где g_с1 – коэффициент условий работы грунтов основания;

g_с2 – то же, сооружения во взаимодействии с грунтами основания, принимаемые по СНиПу; k – коэффициент, принимаемый равным k=1, если характеристики j_II и с_II определяются по данным непосредственных испытаний образцов грунта, и k=1,1, если они принимались по табличным данным СНиПа; M_g, M_q, M_c – безразмерные коэффициенты, принимаемые по табличным данным СниПа в зависимости от угла внутреннего трения j_II; k_z – коэффициент, принимаемый равным k_z=1 при b<10 м, k_z=z₀/b+0,2 при b³10 м (z₀=8 м); b – ширина подошвы фундамента; g_II – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, расположенных ниже подошвы фундамента в пределах слоя толщиной z_R=0,5b при b<10 м и z_R=t+0,1b при b³10 м (t=4 м) (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды)

g_II=(g_II1h₁+g_II2h₂+…+g_IInh_n)/(h₁+h₂+…+h_n);

g^’_II – то же, залегающих выше подошвы; d₁ – глубина заложения фундаментов от уровня планировки для бесподвальных зданий или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала

d₁=h_s+h_cfg_cf/g^’_II;

h_s – высота слоя фундамента от подошвы фундамента до низа конструкций подвала; h_cf – толщина пола в подвале; g_cf – расчетный удельный вес пола подвала; d_b – глубина подвала – расстояние от пола подвала до уровня планировки (для сооружений, имеющих ширину подвала B£20 м и глубину более 2 м, d_b=2 м, при ширине подвала B>20 м d_b=0); с_II – расчетное значение удельного сцепления грунта несущего слоя, залегающего ниже подошвы фундамента.

Если для подвальной части здания в результате расчета окажется, что приведенная глубина заложения фундамента от пола подвала больше, чем глубина заложения фундамента до уровня планировки, т.е. d₁>d (d – глубина заложения фундамента от уровня планировки), то в формуле определения R принимается d₁=d, а d_b=0.

Формулу определения R допускается применять для фундаментов, имеющих любую форму в плане. Для подошвы фундамента в форме правильного многоугольника или круга b=ÖA.

При определенных условиях СНиП допускает увеличение расчетного значения R.

Расчет деформаций основания разрешается не производить при выполнении условия р£R, если:

1. Степень изменчивости сжимаемости оснований меньше предельной. Степень изменчивости a_E определяется отношением наибольшего значения приведенного по глубине модуля деформаций в пределах плана сооружения к его наименьшему значению, причем значение приведенного модуля получают как средневзвешенное (осредненное) с учетом изменения сжимаемости грунтов по глубине.

2. Инженерно-геологические условия района строительства отвечают требованиям типового проекта.

3. Грунтовые условия района строительства ЗиС относятся к одному из шести вариантов, указанных в СНиП.

При наличии в сжимаемой толще основания слабого грунта, прочность которого значительно меньше прочности вышележащих слоев, размер фундамента назначают таким, чтобы в слабом слое выполнялось условие

s_zp+s_zg£R_z,

где s_zp – дополнительное вертикальное напряжение на глубине z от нагрузки на фундамент s_zp=a(p-s_zg0) (s_zg0 – напряжения от собственного веса грунта в уровне подошвы фундамента); s_zg – вертикальное напряжение на глубине z от подошвы фундамента от собственного веса грунта; R_z – расчетное сопротивление слабого грунта на глубине z, определяемое для условного фундамента ABCD шириной b_z.

Ширину подошвы условного фундамента находят из выражения

b_z=Ö(A_z+a²)-a;

A_z=N/s_zp; a=(L-b)/2,

где N – вертикальная нагрузка на фундамент на уровне подошвы; L и b – соответственно длина и ширина фундамента.

Для ленточного фундамента b_z=A_z/1.

При использовании ленточных прерывистых фундаментов R допускается увеличивать с учетом коэффициента k_d, принимаемого по данным таблицы СНиПа.

Дата добавления: 2013-12-13