Определение нагрузок, действующих на основание

Пример 1.3. Определить нагрузки на фундаменты 6-этажного жилого дома коридорного типа с неполным поперечным каркасом (рис. 1.4). Стены выполнены из кирпичной кладки удельным весом =18 кН/м³, толщина наружных стен 51 см. Внутренний попереч­ный каркас из сборных железобетонных колонн сечением 40X40 см и ригелей сечением 54X30 см. Междуэтажные перекрытия из круп­норазмерного железобетонного настила. Вес 1 м² настила 2,8 кН. Пол из линолеума. Межкомнатные перегородки выполнены из гипсобетонных панелей толщиной 8 см, межквартирные - из двух пане­лей толщиной по 8 см каждая с воздушной прослойкой 4 см. Кров­ля плоская, вентилируемая и совмещенная. Карниз сборный железо­бетонный, вес 1 м — 2,8 кН. Утеплитель — керамзит с удельным ве­сом = 6 кН/м³. Между осями 1-3 расположен подвал, под осталь­ной частью здания подвал отсутствует, отметка пола в подвале - 5,6 м. Полы в бесподвальной части здания устраиваются по утеп­ленному цокольному перекрытию. Район строительства - г. Горький.

Решение. Определяем нагрузки на наружную стену в осях А—2. Грузовая площадь А = 3,0х2,8 = 8,4 м², здесь 3 м — расстояние между осями оконных проемов, а 2,8 м — половина расстояния в чистоте между стеной и колонной. Возможность неодновременного загружеиия всех шести

Рис. 1.4. К примеру 1.3

этажей временной нагрузкой учитыва­ем, вводя понижающий коэф­фициент, вычисленный по фор­муле (1.29):

= 0,3 +0,6 = 0,545.

Находим нормативную и расчетную нагрузки на уровне спланированной отметки земли на 3 м длины фундамента под наружную стену здания (табл. 1.3).

Нормативные нагрузки на 1 м стены:

постоянная

N_п = 703,8:3 = 234,6 кН;

временная

N_в = 53,8:3= 17,9 кН;

суммарная

N = 234,6+ 17,9 = = 252,5 кН = 0,253 МН.

Расчетные нагрузки на I м стены:

постоянная

N^p_п = 780,3:3 = 280,1 кН;

временная

N^p_в = 75,3:3=* 25,1 кН;

суммарная

N^p = 280,1 + 25,1 = 305,2 кН = 0,305 МН.

Определяем нагрузки на фундамент колонны поперечного кар­каса в осях Б-2 на уровне спланированной поверхности земли (табл. 1.4). Грузовая площадь А = (2,8+2,8) (2,8+ 1,3) =22,96 м³ (по длине здания — половина расстояния в чистоте между наружной поперечной несущей стеной и колонной; то же, и двумя несущими колоннами; по ширине — половина расстояния в чистоте между про­дольной несущей стеной и колонной и колонной во втором пролете).

Нормативные нагрузки: постоянная

N_п = 925,2 кН;

временная

N_в = 147 кН;

суммарная

N = 1072,2 = 1,072 МН.

Таблица 1.3. Нормативная и расчетная нагрузки на фундамент под наружную стену

Нагрузки	Нормативная наг­рузка	Коэффи­циент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, кН
на едини­цу площа­ди, КН/м2	от грузо­вой пло­щади, кН
Постоянная нагрузка
От защитного слоя гравия, втопленного в битумную масти­ку	0,3	2,5	3,1	3,2
От 3-слойного гидроизоляционного ковра	0,15	1,3	1,3	1,6
От утеплителя (керамзита)		16,8	1,3	21,8
От пароизоляции	0,06	0,5	1,3	0,7
От железобетонного карниза (2,8-3)	-	8,4	1,1	9,2
От плит междуэтажных перекрытий	2,8	164,6	1,1	181,1
От сборного ригеля перекрытий (0,54-0,3-2.8-25-7)	-	79,4	1,1	87,3
От перегородок из гипсобетонных панелей на шести этажах	1,5 0,2	75,6 10,1	1,1 1,3	83,2 13,1
От пола из линолеума на шести этажах
От стен шести этажей за вычетом оконных проемов [0,51 х	303,3	303,3	1,1	333,6
х (3,0-2,8—1,82-1,59)18-6]
От кирпичной кладки до карниза (0,51-0,5-3-18)	-	13,8	1,1	15,2
Вес цокольной части стены (0,51-3-1,0-18)	-	27,5	1,1	30,3
Итого	-	703,8	-	780,3
Временные нагрузки
От снега	1,5	12,6	1,4	17,6
От шести междуэтажных перекрытий с учетом понижаю­щего коэффициента	1,5	41,2	1,4	57,7
Итого	1 -	53,8	1 -	1 75,3

Расчетные нагрузки: постоянная

N^p_п = 1034,9 кН;

временная

N^p_в = 205,8 кН;

суммарная

N^p = 1240,7кН= 1,241 МН.

Таблица 1.4. Нормативная и расчетная нагрузки на фундамент колонны

Нагрузки	Нормативная наг­рузка	Коэффи­циент надежности по наг­рузке	Расчетная нагрузка, кН
на едини­цу площа­ди, кН/м*	от грузо­вой пло­щади, кН
Постоянные нагрузки
От защитного слоя гравия, втопленного в битумную мастику	0,3	6,9	1,3	9,0
От 3-слойного гидроизоляционного ковра	0,15	3,4	1,3	4,5
От утеплителя (керамзита)		45,9	1,3	59,7
От пароизоляции	0,06	1,4	1,3	1,8
От плит междуэтажных перекрытий	2,8		1,1
От сборного ригеля перекрытий [(0,54.0,3-2,8-25+0,54х0,3 1,3-25)7]	—	116,2	1,1	127,9
От перегородок из гипсобетонных панелей на шести этажах	1,5	206,6	1,1	227,3
От пола из линолеума на шести этажах	0,2	27,6	1,3	35,8
От железобетонных колонн на шести этажах (0,4-0,4-2,8-25 х6)	—	67,2	1,1	73,9
Итого:	—	925,2	—	1034,9
Временные нагрузки
От снега	1,5	34,4	1,4	48,2
От шести междуэтажных перекрытий с учетом понижающего коэффициента	1,5	112,6	1,4	157,6
Итого	—			205,8

Рис. 2.П. К примеру 2.3

1.5. Последовательность проектирования оснований и фундаментов

Проектирование оснований и фундаментов выполняется на основании действующих норм проектирования [7, 8] и включает ряд операций, которые, согласно [9], обычно выполняются в указанной ниже последовательности.

1. Оценка результатов инженерно-геологических, инженерно-геодезических и инженерно-гидрометеорологических изысканий для строи­тельства. Состав этих данных определяется соответствующими нормами и инструкциями и рассматривается в курсе инженерной геологии. От качества и полноты материалов изысканий во многом зависят надежность и эконо­мичность принимаемых в проекте решений оснований и фундаментов.

В общем случае результаты изысканий должны содержать сведения о расположении площадки строительства (ее климатических и сейсмических условиях), инженерно-геологическом строении толщи грунтов и наблюдае­мых неблагоприятных факторах. Особое внимание уделяется сведениям о наличии в горизонтах подземных вод, колебаниях их уровней, агрессивности по отношению к материалам фундаментов и подземных частей зданий.

Результаты детальных исследований, проводимых на площадке строи­тельства, должны содержать сведения о стратиграфической последователь­ности напластования грунтов, формах залегания, размерах в плане и по глу­бине, происхождении, составе и состоянии всех инженерно-геологических элементов, о подземных водах. Данные представляются в виде инженерно-геологических колонок по отдельным выработкам (скважинам, шурфам и т. д.) и разрезов, построенных по этим выработкам, а также соответствующих текстовых материалов и таблиц. На инженерно-геологических документах обязательно приводятся места отбора проб для лабораторных определений характеристик физико-механических свойств грунтов, пункты проведения полевых опытов, включая статическое и динамическое зондирование.

Количество выработок, назначаемых для изысканий, определяется сложностью инженерно-геологических условий площадки и чувствительно­стью проектируемого сооружения к неравномерным осадкам. Так, для инже­нерно-геологических условий III категории сложности минимальное число выработок в пределах контура сооружения составляет 3...5, а максимальное расстояние между ними - 20...30 м. Глубина выработок должна не менее чем на 1...2 м превышать нижнюю границу сжимаемой толщи основания, а в случае слабых грунтов полностью прорезать их толщу.

Результаты изысканий должны содержать все необходимые данные о физико-механических свойствах грунтов основания, сведения о методах их определения, прогноз возможных изменений показателей этих свойств. В особо сложных инженерно-геологических условиях и для сооружений повы­шенной ответственности требуется проводить исследования грунтов по спе­циальной программе.

2. Анализ проектируемого здания и сооружения. В соответствии с за­данием на проектирование определяются плановые и высотные размеры со­оружения, устанавливаются его конструктивная и расчетная схемы, материа­лы элементов конструкций, способы передачи нагрузок на основание. Исходя из конструктивных и эксплуатационно-технологических требований опреде­ляется чувствительность сооружения или отдельных его частей к неравно­мерным осадкам, назначаются предельные значения деформаций основания.

Важным этапом является определение нагрузок, действующих на со­оружение (ветровых, снеговых, особых и т. п.), а также нагрузок от несущих конструкций сооружения, перекрытий, различного рода оборудования и экс­плуатационных условий, передающихся на фундаменты. Равнодействующие всех нагрузок в зависимости от расчетной схемы сооружения прикладываются в уровне верхнего обреза или подошвы фундамента.

Следует обращать внимание на возможное влияние технологических процессов в проектируемых сооружениях на изменение физико-механических свойств грунтов основания. Необходимо, особенно при строи­тельстве на слабых грунтах, принимать во внимание взаимодействие проек­тируемого сооружения с окружающей средой (соседние здания и сооруже­ния, установки и оборудование в проектируемом сооружении, прокладка коммуникаций, сохранность прилегающей территории, дорог и т.п.).

3. Выбор типа основания и конструкций фундаментов. Имея приве­денные выше данные, осуществляют привязку проектируемого сооружения к строительной площадке, т.е. совмещение осей сооружения с инженерно-геологическими разрезами и выбор глубины заложения подошвы фундамен­тов. С этого, собственно, и начинается проектирование оснований и фунда­ментов.

Уже на этой стадии проектирования следует стремиться так размес­тить сооружение на площади застройки, чтобы по возможности избежать влияния на сооружение источников вредных воздействий: линз слабых грун­тов, карстовых полостей, старых горных выработок, посторонних комму­никаций и т.п.

Важно отметить, что при всем разнообразии природно-климатических и инженерно-геологических условий площадок строительства на территории нашей страны, многообразии конструкций различных зданий и сооружений в массовом строительстве обычно применяются два класса фундаментов: мел­кого заложения и свайные. Более сложные конструкции (сваи-оболочки, опу­скные колодцы, кессоны и т.д.) используются для специальных сооружений или в сложных инженерно-геологических условиях.

Конечно, и в массовом строительстве в каждом конкретном случае имеется большое количество различных вариантов решений, позволяющих проявить искусство проектировщика. Основные положения такого подхода будут рассмотрены в следующих главах. Здесь же ограничимся лишь общи­ми соображениями.

Обычно уже сама схема сооружения, величина и характер нагрузок, передаваемых на основание (моментные, безмоментные и т.п.), а также дан­ные об основании (характер залегания, несущая способность, деформируе­мость грунтов, наличие и уровень залегания подземных вод и т.д.) позволяют наметить несколько вариантов конструкций фундаментов, наиболее подхо­дящих для конкретных условий строительства. Под схемой сооружения по­нимают конструктивное решение здания: каркасное; бескаркасное; много­этажное; одноэтажное; наличие или отсутствие подвальных помещений и т.д.

В случае применения фундаментов мелкого заложения иногда рас­сматриваются альтернативные варианты использования основания без про­ведения дополнительных работ по его укреплению (естественное основание) или с проведением таких работ (искусственное основание). Следует также учитывать материально-технические возможности индустриальной базы рай­она строительства (наличие и мощности заводов железобетонных изделий при проектировании сборных фундаментов и забивных свай; бесперебойная поставка бетона для монолитных фундаментов; обеспеченность транспортным, сваебойным оборудованием и т. п.), дальность перевозок строительных материалов, а также производственный опыт строящей организации.

Заканчивается этот этап выбором типа основания и нескольких (обычно не менее трех) конструктивных типов фундаментов проектируемого сооружения, намеченных для дальнейшего, более детального анализа. По­скольку в качестве проектного решения будет принят один из этих вариан­тов, значение рассматриваемого этапа в общей цепочке проектирования очень велико.

4. Расчеты оснований по предельным состояниям, технико-экономический анализ вариантов и принятие окончательного решения. Для одного или нескольких сечений сооружения в зависимости от его конфигу­рации, нагрузок, сложности напластования фунтов проводятся расчеты вы­бранных вариантов фундаментов по предельным состояниям. Определяются окончательные размеры фундаментов в плане, количество и расположение свай, проектируются фундаменты для каждого варианта. Оцениваются все виды работ по возведению фундаментов и, если нужно, по устройству искус­ственных оснований и других мероприятий, направленных на уменьшение неравномерных деформаций основания. Проводится технико-экономическое сравнение рассматриваемых вариантов и по минимуму приведенных затрат устанавливается оптимальное проектное решение.

2. ФУНДАМЕНТЫ МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ В ОТКРЫТЫХ КОТЛОВАНАХ НА ЕСТЕСТВЕННОМ ОСНОВАНИИ

2.1. Основные положения и порядок проектирования

Как уже отмечалось, фундаментами мелкого заложения являются фун­даменты, у которых соотношение высоты и ширины Ь не превышает 4. Такие фундаменты устраивают в основном в открытых котлованах и они мо­гут быть использованы для любых сооружений при любых инженерно-геологических условиях.

Фундаменты могут выполняться в монолитном варианте непосредст­венно в котловане или в сборном, варианте из заранее изготовленных на заво­де элементов. Материалы фундаментов выбираются в соответствии с мате­риалами основных конструкций сооружения. Кроме прочности, материал фундамента должен обладать необходимой морозостойкостью. В качестве материала фундаментов применяются железобетон, бетон, каменные мате­риалы (кирпич, бут, каменные блоки). В отдельных случаях возможно ис­пользование облегченных и легких бетонов, либо цементогрунта. Сборные элементы изготавливаются из железобетона и бетона, в том числе и на сили­катных вяжущих материалах. Применение дерева и металла допустимо при устройстве фундаментов временных зданий и сооружений.

В железобетонных фундаментах нижняя, плоская или ступенчатая часть называется плитной, а верхняя - фундаментной стеной либо подколон­ником. Пространство в верхней части подколонников, служащее для уста­новки колонны, называют стаканом. В отдельных случаях надземная стена или колонна сооружения могут опираться непосредственно на плитную часть. Ширина фундаментов по обрезу принимается, как правило, больше ширины стены или колонны, а ширина подошвы определяется расчетом. Фундаменты могут быть жесткими, в нижней части которых не возникает растягивающих напряжений, и гибкими, в плитной части которых возникают деформации изгиба, что требует применения арматуры.

По способу передачи нагрузки на фунты основания можно выделить три типа фундаментов мелкого заложения - столбчатые, ленточные и плит­ные, схемы различных типов фундаментов представлены на рис. 2.1.

Столбчатые фундаменты или отдельные являются основным типом фундаментов, устраиваемых под колонны (рис. 2.1, а), однако в случае не­значительных нагрузок и при хороших грунтовых условиях (грунты основа­ния имеют высокие прочностные и деформационные характеристики) они могут использоваться и для передачи нагрузок от стен здания, при этом фун­даменты располагают на расстоянии 3...6 м один от другого, в углах здания и в местах пересечения стен (рис. 2.1, б).

Ленточные фундаменты в основном используют для передачи на­грузки от стен (рис. 2.1, в), реже - от колонн (рис. 2.1, г), когда применение столбчатых фундаментов невозможно по расчетам. Следует отметить, что в некоторых случаях, при хороших грунтовых условиях, с целью экономии ма­териала в фундаментных плитах ленточных фундаментов устраивают разры­вы либо делают уступы (вырезы), таким образом получаются прерывистые ленточные фундаменты и ленточные фундаменты с угловыми вырезами (рис. 2.1, д, е).

Плитные фундаменты устраивают в виде сплошной плиты под всей площадью зданий и сооружений, на которую опираются все надземные кон­струкции - стены, колонны (рис. 2.1, ж). Плитные фундаменты применяют в случае значительных нагрузок от конструкций надземной части здания, когда основанием служат грунты с низкими прочностными и деформационными характеристиками, когда применение столбчатых либо ленточных фундамен­тов недопустимо. Альтернативой плитных фундаментов являются отдельные и ленточные фундаменты на искусственно улучшенном основании либо свайные фундаменты.

Тип фундамента, его конструктивное решение определяется на основе технико-экономического сравнения вариантов с учетом инженерно-геологических условий площадки, вида сооружения, размера и характера на­грузок и возможностей строительной организации.

Проектирование фундаментов мелкого заложения осуществляется на основе расчета оснований и фундаментов по двум группам предельных со­стояний (по несущей способности и прочности), при этом можно выделить следующие этапы проектирования:

1. Сбор исходных данных для проектирования, включая инженерно-геологические, гидрогеологические и климатические условия площадки строительства, конструктивные особенности здания или сооружения, способ передачи и величины нагрузок, а также характеристики материалов фунда­ментов.

2. Определение глубины заложения фундамента, которая назначается по конструктивным соображениям, а также исходя из условий промерзания или напластования грунта с учетом расположения уровня грунтовых вод.

3. Определение размеров подошвы для столбчатых и ленточных фун­даментов из расчета по деформациям основания.

4. Расчет и конструирование элементов фундамента - плитной части, подколонника либо фундаментной стены.

Рис. 2.1. Конструктивные решения фундаментов мелкого заложения: а - столбчатый фундамент под колонны; б - столбчатый фундамент под стены; в - ленточ­ный фундамент под стены; г - ленточный фундамент под колонны; д - прерывистый лен­точный фундамент; е - ленточный фундамент из блоков с угловыми вырезам; ж - плитный фундамент

2.2. Выбор глубины заложения

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 в силу того, что верхние слои грунта не всегда обладают необходимой несущей способностью или же конструктивные особенности сооружения требуют его заглубления, 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;

- конструктивные особенности возводимого сооружения, включая глу­бину прокладки подземных коммуникаций, наличие и глубину заложения со­седних фундаментов.

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. Этот выбор производится на основе предварительной оценки прочности и сжимаемости грунтов по геологиче­ским разрезам. Несмотря на то, что каждая площадка обладает сугубо инди­видуальным геологическим строением, все многообразие напластований можно, следуя Б. И. Далматову, представить в виде трех схем, показанных на рис. 2.2.

Схема I. Площадка сложена одним или несколькими слоями прочных грунтов, при этом строительные свойства каждого последующего слоя не хуже свойств предыдущего. В этом случае глубина заложения фундамента принимается минимальной, допускаемой при учете сезонного промерзания грунтов и конструктивных особенностей сооружения (рис. 2.2, а). Иногда за несущий принимают слой более плотного грунта, залегающий на некоторой глубине, если это решение экономичнее (рис. 2.2, б).

а) б) в) г) д) е) ж)

I II III

Рис. 2.2. 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 П. 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 прочный несущий слой (как показано на рис. 2.2, в). С другой стороны, при такой схеме напластования грунтов может оказаться более выгодным прибегнуть к укреплению слабых грунтов или замене их песчаной подушкой (рис. 2.2, г). Если же мощность слабого слоя окажется чрезмерно большой, то рекомендуется перейти на свайные фундаменты (рис. 2.2, д).

Схема III. С поверхности площадки залегают прочные грунты, а на некоторой глубине встречается один или несколько слоев слабого грунта. В данной ситуации возможно принять решение по схеме II, но так как 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), как это показано на рис. 2.2, е, или закрепление слоя слабого грунта, как это показано на рис. 2.2, ж, что позволит существенно уменьшить размер по­дошвы фундамента.

При выборе типа и глубины заложения фундамента по любой из рас­смотренных схем придерживаются следующих общих правил:

- минимальная глубина заложения фундаментов принимается не ме­нее 0,5 м от спланированной поверхности территории;

- глубина заложения фундамента в несущий слой грунта должна быть не менее 10...15 см;

- по возможности закладывать фундаменты выше уровня подземных вод для исключения необходимости применения водопонижения при произ­водстве работ;

- в слоистых основаниях все фундаменты предпочтительно возводить на одном грунте или на грунтах с близкой прочностью и сжимаемостью. Ес­ли это условие невыполнимо (основания с вклинивающимися или несогласно залегающими пластами), то размеры фундаментов выбираются, главным об­разом, из условия выравнивания их осадок.

Глубина сезонного промерзания грунтов. Глубина заложения фунда­мента из условия промерзания грунтов назначается в зависимости от их вида, состояния, начальной влажности и уровня подземных вод в период промер­зания. 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 про­мерзания в любых условиях.

Практикой установлено, что, если уровень подземных вод во время промерзания находится от спланированной отметки земли на глубине, рав­ной расчетной глубине промерзания плюс 2 м, в песках мелких и пылеватых с любой влажностью и в супесях твердой консистенции глубина заложения фундаментов, наружных стен и колонн назначается без учета промерзания грунта. Это связано с высотой капиллярного поднятия подземных вод. Во всех остальных грунтовых условиях глубина заложения наружных фунда­ментов назначается не менее расчетной глубины промерзания. Исключение составляют площадки, сложенные суглинками, глинами, а также крупнооб­ломочными грунтами с глинистым заполнителем при показателе текучести глинистого грунта или заполнителя

I_l< 0,25. В этих условиях глубину зало­жения фундаментов можно назначать не менее 0,5 расчетной глубины про­мерзания от спланированной отметки земли.

Для удобства практического использования изложенные сведения представлены в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Глубина заложения фундамента d в зависимости

от расчетной глубины промерзания

Грунты под подошвой фундамента	Глубина заложения фундамента при глубине поверхности подземных вод dw, м
	dw df+2	dw df+2
Скальные крупнообломочные с песча­ным заполнителем, пески гравелистые, крупные и средней крупности	Не зависит от df	Не зависит от df
Пески мелкие и пылеватые	Не менее df	То же
Супеси с показателем текучести Il <0	То же	-«-
То же при 1ь >0	-«-	Не менее df
Суглинки, глины, а также крупнообло­мочные грунты с пылевато-глинистым заполнителем при показателе текучести грунта или заполнителя Il >0, 25	-«-	То же
То же при Il < 0, 25	-«-	Не менее 0,5 df

Глубина заложения внутренних фундаментов отапливаемых зданий назначается независимо от глубины промерзания, если во время строительст­ва и эксплуатации возле фундаментов исключено промерзание грунтов. В неотапливаемых зданиях глубина заложения фундаментов для пучинистых грунтов принимается не менее расчетной глубины промерзания.

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта

d_w= d_fnk_h,

где k_h — коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооруже­ния, принимаемый для наружных фундаментов отапливаемых сооружений по табл. 2.2, а для наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых со­оружений - равным 1.1, кроме районов с отрицательной среднегодовой тем­пературой, для которых расчетная глубина промерзания грунта определяется по теплотехническим расчетам; d_fn — нормативная глубина сезонного промерзания грунта, м.

Нормативная глубина сезонного промерзания грунта устанавливается по данным многолетних наблюдений (не менее 10 лет) за фактическим про­мерзанием грунтов в районе предполагаемого строительства под открытой, лишенной снега поверхностью. За d_fn принимают среднюю из ежегодных максимальных глубин сезонного промерзания. При отсутствии данных мно­голетних наблюдений нормативную глубину сезонного промерзания грунтов определяют на основе теплотехнических расчетов или в соответствии с ре­комендациями СНиП [5] (рис. 2.3).

Таблица 2.2

Значения коэффициента k_n

Особенности сооружения	Коэффициент kn при расчетной среднемесячной температуре воздуха в помещении, примыкающем к наружным фундаментам,°С
				20 и более
Без подвала с полами, устраиваемыми по грунту на лагах по грунту по утепленному цокольному перекрытию	0,9 1,0 1,0	0.8 0,9 1,0	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

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

Рис. 2.3. Карта глубины промерзания глинистых и суглинистых грунтов

В зданиях с подвалом и полуподвалом, а также около приямков или каналов, примыкающих к фундаментам, глубина заложения фундамента при­нимается на 0,2...0,5 м ниже отметки пола в этих помещениях, что преду­сматривает запас на высоту фундаментного блока или конструкции приямка (рис. 2.4, а).

Фундаменты сооружения или его отсека стремятся закладывать на од­ном уровне. При необходимости заложения смежных отсеков на разных от­метках требуется выполнение следующего условия. Разность отметок зало­жения расположенных рядом отдельных фундаментов (или отдельного и ленточного) при расстоянии в свету а между наиболее близкими точками не должна превышать величину h (рис. 2.4, а):

h< а (tg _l + с _l /р), (2.1)

где _l — расчетное значение угла внутреннего трения грунта, град; с _l - рас­четная удельная сила сцепления фунта, кПа; р - среднее давление под по­дошвой расположенного выше фундамента. кПа.

При выполнении условия (2.1) исключается ослабление основания соседнего фундамента и опирание нового фундамента на насыпной грунт ранее засыпанного котлована. Это же условие распространяется и на случай опре­деления допустимой разности отметок заложения фундаментов сооружения и рядом расположенных каналов, тоннелей и пр.

Рис. 2.4. Выбор глубины заложения фундамента в зависимости от конструктивных особенностей сооружения: а - здание с подвалом в разных уровнях и приямком; б - изме­нение глубины заложения ленточного фундамента; 1- фундаментные плиты; 2 - приямок; 3 - трубопровод; 4 - стена здания; 5 - подвал; 6 - ввод трубопровода; 7 - стеновые блоки

Фундаменты проектируемого сооружения, непосредственно примы­кающие к фундаментам существующего, рекомендуется закладывать на од­ном уровне. При переходе на большую глубину заложения должно выпол­няться условие (2.1). Если же оно не выполняется, необходимо проведение специальных мероприятий, которые рассматриваются в спецкурсе.

При наличии коммуникаций (трубы водопровода, канализации и т.д.) подошва фундамента должна быть заложена ниже их ввода. При этом усло­вии трубы не будут подвержены дополнительному давлению от фундамента, а фундаменты не опираются на насыпной грунт траншей, вырытых для прокладки труб. Кроме того, в случае аварии уменьшается зона замачивания грунта, а при необходимости замены труб не будут нарушены грунты осно­вания.

Переход от одной отметки заложения ленточного фундамента к дру­гой осуществляется ступенями. Высота уступа в случае сборного фундамента принимается равной высоте стенового блока (рис. 2.4, б). При устройстве монолитного ленточного фундамента соотношение высоты ступени к ее дли­не должно быть: для связных грунтов - 1:2, для несвязных - 1:3, при этом вы­сота уступа (ступени) не должна превышать 0,5...0,6 м.

Наряду с выполнением рассмотренных требований в ряде случаев при выборе глубины заложения фундаментов учитывается возможность даль­нейшей реконструкции проектируемого сооружения (устройство новых ком­муникаций, подвальных помещений, фундаментов под оборудование и пр.).