Оценка грунтов основания при проектировании фундаментов

Исходными данными для оценки грунтов основания служат материалы инженерно-геологических изысканий: топографический план строительной площадки с расположением скважин и других горных выработок; геолого-литологические колонки выработок и инженерно-геологические разрезы по различным сечениям строительной площадки; геологические характеристики грунтов, залегающих в основании сооружения; сведения о развитии геологических процессов в районе строительства; результаты полевых и лабораторных определений физических и механических характеристик грунтов; сведения о подземных водах.

Оценку грунтов основания выполняем послойно сверху вниз, используя сводную геолого-литологическую колонку, построенную по оси проектируемого фундамента, на которой указаны средние мощности слоев грунта.

 

Выбор отметки обреза и глубины заложения фундамента. Зависимость глубины заложения от геологического строения и свойств грунтов основания, глубины промерзания пучинистых грунтов, конструктивных особенностей сооружения.

Верхняя плоскость фундамента, на ко­торой располагаются надземные части здания, называют поверхностью фунда­мента или обрезом, а нижнюю его пло­скость, непосредственно соприкасающую­ся с основанием, — подошвой фундамен­та.
Расстояние от спланированной поверх­ности грунта до уровня подошвы назы­вают глубиной заложения фундамента, которая должна соответствовать глубине залегания слоя основания. При этом не­обходимо учитывать глубину промерза­ния грунта (рис, 4.4).

Глубина заложения фундамента из условия промерзания грунтов назначается в зависимости от их вида, состояния, начальной влажности и уровня подземных вод в период промерзания. 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 IL < 0,25. В этих условиях глубину заложения фундаментов можно назначать не менее 0,5 расчетной глубины промерзания от спланированной отметки земли.

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.

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.

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. Фундаменты сооружения или его отсека стремятся закладывать на одном уровне. При необходимости заложения смежных отсеков на разных отметках требуется выполнение следующего условия.

Фундаменты проектируемого сооружения, непосредственно примыкающие к фундаментам существующего, рекомендуется закладывать на одном уровне. 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. 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.

Рис. 4.4. Определение глубины заложения фундаментов:
а — схема:1 — подошва фундамента. 2 — тело фун­дамента, 3 — отметка глубины заложения фундамен­та, 4 — отметка глубины промерзания грунта, 5 — отметка уровня грунтовых вод, 6 — планировочная отметка, 7 — стена, 8 — уровень пола 1 этажа, 9 — обрез фундамента. h_ф — глубина заложения фунда­мента, b — ширина подошвы фундамента, б — карта нормативных глубин промерзания суглинистых грунтов по СП 22.13330.2011

. Взаимное расположение фундаментов с различной глубиной заливки

 

 

7.Определение размеров подошв фундаментов мелкого заложения расчетами по 2-ой группе предельных состояний \ по деформациям \. Общие положения.

Основной целью расчета оснований по второй группе предельных состояний (по деформациям) является ограничение перемещений фундаментов такими предельными значениями, которые гapaнтируют нормальную эксплуатацию и требуемую долговечность зданий и сооружений, исключая возможность, проявления значительных неравномерностей осадок связанных с появлением кренов, изменения проектных отметок и положений конструкций и их соединений.

Расчет оснований по деформациям предполагает, что прочность и трещиностойкость самих фундаментов и фундаментных конструкций должны быть проверены по результатам дополнительных рас­четов.

Так как проектирование оснований начинают с назначения глубины заложения фундамента, то ограничение осадки последнего производят, назначением определенных размеров подошвы, то ограничение возможных неравномерностей осадок часто, добиваются за счет варьирования размерами подошвы, тем самым уменьшая или увеличивая давление в грунте основания, что позволяет регулировать осадки отдельных фундаментов.

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта:

d_f = k_h d_{f n}

где k_h - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемый для наружных фундаментов отапливаемых сооружений по табл. 10.2, 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.

При расчетах фундаментов мелкого заложения по второму предельному состоянию (по деформациям) площадь подошвы предварительно может быть определена из условия

P_II=<R

Где P_II — среднее давление по подошве фундамента от основного сочетания расчетных нагрузок при расчете по деформациям; R — расчетное сопротивление грунта основания.

Рассчитав площадь подошвы фундамента, находят его ширину b Ширину ленточного фундамента, для которого нагрузки определяют на 1 м длины, находят как b=А/1. У фундаментов с прямоугольной подошвой задаются отношением сторон п=1/Ь, тогда ширина подошвы , для фундаментов с круглой подошвой D=2

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. Предельно допустимые деформации определяются в основном эксплуатационными требованиями, предъявляемыми к сооружению. По СП 22.13330.2011 рекомендуется ограничивать давление по подошве фундамента расчетным сопротивлением грунта основания: p≤R.

Расчетное сопротивление грунта основания под подошвой фундамента определяется по формуле Пузыревского:

γ_c1, γ_c1- коэффициенты, зависящие от инженерно-геологических условий

с_II- удельное сцепление грунта

γ_II- удельный вес грунта над подошвой фундамента

γ^, _II- удельный вес грунта под подошвой фундамента

М_q, М_γ М_с- коэффициенты принимаемые от угла внутреннего трения

d₁- глубина заложения подошвы фундамента.