Описание фундамента мелкого заложения

Фундамент мелкого заложения — это тип фундамента, который располагается на глубине менее 1,5 метров от уровня грунта. Он используется для легких конструкций, таких как одно- и двухэтажные здания, где не требуется значительного углубления для обеспечения устойчивости. Этот вид фундамента позволяет сократить затраты на строительство и облегчить процесс монтажа.

Устройство фундамента мелкого заложения включает в себя подушку из песка или щебня, на которую укладываются бетонные элементы. Это помогает равномерно распределить нагрузку от здания на грунт, предотвращая его осадку. Такой фундамент особенно эффективен на устойчивых грунтах, что делает его популярным выбором в строительстве частных домов и дач.

ОБЗОР ФУНДАМЕНТОВ МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Сафарян В. С., Бай В. Ф., Еренчинов С. А

Статья является обзорной и посвящена фундаментам мелкого заложения. Авторы классифицирует существующие фундаменты с неглубоким заложения по различным критериям; рассматривают нестандартные фундаменты с «нетипичной», редко используемой в строительстве конструкцией; подчеркивают преимущества и недостатки тех или иных решений, их особенности.

REVIEW OF SHALLOW FOUNDATIONS

The article is an overview and is devoted to shallow foundations. The authors classify existing shallow foundations according to various criteria; consider non-standard foundations with an "atypical" structure that is rarely used in construction; emphasize the advantages and disadvantages of certain solutions, their features.

Текст научной работы на тему «ОБЗОР ФУНДАМЕНТОВ МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ»

Обзор фундаментов мелкого заложения

В.Ф. Бай, В.С. Сафарян, С.А. Еренчинов Тюменский индустриальный университет

Аннотация: Статья является обзорной и посвящена фундаментам мелкого заложения. Авторы классифицируют существующие фундаменты с неглубоким заложением по различным критериям; рассматривают нестандартные фундаменты с «нетипичной», редко используемой в строительстве конструкцией; подчеркивают преимущества и недостатки тех или иных решений, их особенности.

Ключевые слова: фундамент, строительство, фундамент мелкого заложения, ленточный фундамент, столбчатый фундамент, строительные конструкции.

Фундаменты мелкого заложения (далее ФМЗ) — фундаменты, отношение высоты к ширине которых не превышает 4. Такие фундаменты передают нагрузку на основание в большей степени через подошву.

Характерные особенности ФМЗ:

— передача нагрузки преимущественно через подошву фундамента;

— нижняя отметка фундамента не ниже 5 м относительно природного рельефа, но ниже глубины промерзания грунта;

— производство работ по устройству ФМЗ происходит в открытых котлованах.

Фундаменты мелкого заложения, как правило, используют в геологических условиях, когда расчетное сопротивление подстилающего слоя колеблется в диапазоне Ro=150^250 кПа, а модуль деформации Е10^15 Мпа. ФМЗ можно устраивать и на искусственном основании, созданном поверхностным или глубинным уплотнением, или посредством замены слабого грунтового основания на подушку из песчаного грунта, или минеральных отходов производств, таких как шлак и других.

1. По технологии изготовления:

— монолитные, возводятся непосредственно на строительной площадке в котловане;

М Инженерный вестник Дона, №6 (2021) ivdon.ru/ru/magazine/arcliive/n6y2021/7021

— сборные, на стройплощадку привозятся готовые заводские элементы, которые остается только смонтировать.

2. По конструктивным решениям:

— отдельно стоящие фундаменты (строения с полным или неполным каркасом);

— ленточные фундаменты (в бескаркасных зданиях);

— сплошные (плитные) фундаменты, представляют из себя железобетонную плиту, устроенную под всей площадью здания или сооружения, как правило, монолитная конструкция, устраиваемая для тяжелых объектов, в плане плита разделяется осадочными швами для уменьшения неравномерности осадок фундамента;

компактного железобетонного массива под небольшие в плане тяжелые сооружения (башни, мачты, дымовые трубы, доменные печи, устои мостов и т.п.).

Основные виды фундаментов мелкого заложения представлены на рисунках 1, 2, 3, 4, 5:

массивные фундаменты, выполняются в виде жесткого

Основные типы фундаментов мелкого заложения: а — отдельный фундамент под колонну; 6 — отдельные фундаменты под стену; в -ленточный фундамент под стену; г-то же, под колонны; а — то же, под сетку колони; е -сплошной (плиты6) фундамент.

Рис. 1. Основные типы ФМЗ.

Рис. 2. Отдельные фундаменты.

Ленточные фундаменты: а — монолитный; б — сборный сплошной; в — сборный прерывистый; I — армированная лента, 2 — фундаментная стена; 3 — стена здании; 4 — фундаментная поду шка; 5 — стеновой блок.

Конструкции фундаментных плит: а — сплошная; б — ребристая; в — с угловыми выре зами.

Рис. 3. Ленточные фундаменты.

Сплошные фундаменты: а — гладкая плита со сборными стаканами; б — гладкая плита с .монолитными стаканами; в ребристая шита; г — плита коробчатого сечения.

Рис. 4. Сплошные фундаменты.

Массивный фундамент с пустообразователят: 1 — фундамент; 2 — пустообразователи.

Рис. 5. Массивный фундамент.

В современном фундаментостроении актуальными остаются такие вопросы, как: вопрос повышения эффективности фундаментов за счет корректировки расчетных схем основания; изменение геометрии традиционных фундаментов; разработка облегченных конструкций фундаментов и новых методов их расчетов взамен старых.

Основные принципы конструкционного развития традиционных фундаментов, в том числе и ФМЗ [1,2]:

1. Минимальная ресурсоемкость — за счет этого достигается экономический эффект экономии, как на материалах, так и на трудоемкости, а также, это уменьшает собственный вес конструкции, что при прочих равных делает его более эффективным в конструктивном плане.

Главным в строительстве является экономический критерий, а ресурсоемкость один из основных показателей, из которых складывается общая стоимость устройства фундамента. Таким образом, этот принцип является одним из основополагающих для вариантного проектирования.

2. Увеличение прочностных свойств используемых материалов, или наиболее эффективное использование существующих материалов -разработка такой геометрии, чтобы неработающая или плохо работающая часть в сечении материала была минимальна, чтобы возникаемые

неблагоприятные внутренние усилия (растяжение, изгибающий момент, крутящий момент) воспринимались рационально.

3. Принципы решения технических (системных) противоречий, например, принцип "сфероидальности", заключающийся в переходе от плоских или угловатых поверхностей к сферическим и криволинейным, так куб или параллелепипед следует приводить к форме шара или эллипсоида

4. Вовлечение в работу максимального объема грунта. Разработка и использование возможностей регулирования осадок отдельных частей или здания в целом.

Рис. 6. Схема классификации ФМЗ.

Много трудов современных ученых посвящены работе плитного фундамента. Это во многом связано с их универсальностью, для таких фундаментов почти нет ограничений по геологическим условиям, их можно использовать в наиболее неблагоприятных условиях, будь то просадочные, пучинистые или просто очень слабые грунты. Еще одним важным свойством

таких фундаментов является меньшая разность осадков относительно других фундаментов.

В современном строительстве достаточно широко распространены ленточные фундаменты. Их основные достоинства — это простота и быстрота устройства. Ленточные фундаменты можно использовать под колонны, что позволит выровнять осадки отдельных колонн, а в случае необходимости выровнять осадку всего здания целиком, можно использовать принцип перекрестных лент [4].

Основная область применения отдельно стоящих фундаментов -каркасные здания и специальные сооружения. Этот тип фундаментов не увеличивает жёсткость здания и используется в тех случаях, когда неравномерные осадки не превышают нормируемых значений и не несут критический характер.

В последнее десятилетие наибольшее внимание в изучении эффективных конструкций фундаментов на естественном основании уделяется щелевым фундаментам и фундаментам с эффективной формой [5].

В свою очередь, поиск эффективных форм фундамента можно разделить на два подхода:

1. Поиск эффективной формы тела фундамента;

2. Поиск эффективной формы подошвы фундамента.

Тело фундамента (башмак для многоблочных фундаментов) передает и распределяет нагрузки от колонны на фундаментную плиту или непосредственно на грунт. Есть разные технологии его устройства, наиболее известные сегодня: сплошное, ребристое, пустотелое (ри^ 7).

а) сплошной б) ребристый в) пустотелый

Рис. 7. Типы тела отдельных фундаментов под колонну.

Самыми разнообразными считаются пустотелые фундаменты. Чаще всего они представляют собой плиту с опирающейся на нее оболочкой, расширяющейся книзу.

При разработке эффективных форм тела фундамента можно выделить следующие задачи:

а) Разработка решений тела отдельно стоящих фундаментов для наиболее равномерной передачи нагрузки от вышележащих конструкций на опорную плиту и грунт впоследствии. Некоторые из решений представлены на рисунке 8.

Тело-оболочки используют, когда необходимо передать нагрузку от вышележащей конструкции на опорную плиту максимально равномерно. Такая конструкция фундамента может быть как «с окнами» (рис. 8а), так и сплошной (рис. 8 а,б)

Фундамент на рисунке 8а состоит из опорной плиты, сквозной оболочки и стакана. Оболочка «окнами» в теле, это делает ее конструкцию существенно легче. Такое решение способствует равномерной передачи нагрузок на опорную плиту [6].

На рисунке 8в фундамент, состоящий из опорной плиты, нескольких уровней оболочек и стакана. Такое решение тем равномернее передает нагрузки от вышележащих конструкций, чем больше уровней оболочек в конструкции фундамента. Нагрузка от вышележащих конструкций

передается через опорный стержень, а также распределяется на два или более контуров от оболочек, передающих нагрузку на плиту основания [7].

а) пример отдельно б) пример отдельно в) пример отдельно

стоящего фундамента — стоящего фундамента — стоящего фундамента -оболочки оболочки оболочки (В.И. Редькин,

(В.И. Редькин, П.Н. Тыква) (О.П. Краковский) П.Н. Тыква)

Рис. 8. Примеры фундаментов в виде пустотелых оболочек на опорной

б) Варьирования конструктивного решения тела фундамента и опорной плиты для обеспечения работы оболочек преимущественно на сжатие. Варианты таких фундаментов представлены на рисунке 9.

На рисунке 9а фундамент с комбинированным подходом — здесь и изменение формы подошвы, и изменение тела фундамента. Как видно из рисунка, этот фундамент имеет криволинейную подошву и симметричный подошве верх тела фундамента, еще одной особенностью данной конструкции является наличие стяжного кольца по периметру фундамента. Основная идея такой формы в том, что отдельные элементы работают на один вид усилия. Так, опорная плита и оболочка данного фундамента работают на сжатие, а стяжное кольцо — на растяжение. Материалоемкость при таком решении уменьшается примерно на 75% в бетоне и 25% в металле [8].

На рис. 9б еще один пример фундамента с комбинированным подходом. На грунт нагрузку передает расширяющаяся кверху

криволинейная оболочка со стаканом под колонну в центральной части. Верх фундамента — сквозная плита. Между плитой и оболочкой полость. Такая форма, во-первых, благодаря своей полой структуре менее материалоёмка, выигрыш до 20%; во-вторых, благодаря криволинейной подошве имеет большую площадь опирания на грунт, что значит: несущая способность такого фундамента — больше [9].

Фундаменты на рис. 9, возможно, одни из наиболее эффективных отдельно стоящих фундаментов, однако их изготовление на строительной площадке очень трудоемко, фактические работы зачастую неверные и далеко не всегда экономически обоснованы.

а) Оболочка и опорная плита выполнены в виде симметричных сферических сегментов (В.И. Редькин, А.Н. Тетиор, Д.М. Москаленко)

б) Оболочка с опорным горизонтальным участком, расширяющаяся кверху, и снабженная горизонтальной кольцевой плитой (А.Н. Тетиор, В.И. Редькин)

Рис. 9. Варианты пустотелых фундаментов в виде оболочек с выпуклой формой

опирания на грунт.

Развивая идеи пустотелых фундаментов оболочек, стоит рассмотреть фундаменты без опорных плит. Идея заключается в том, что оболочка опирается на основание самостоятельно, а ее полости заполняются материалом, отличающимся прочностными характеристиками от материалов самой оболочки. Такие фундаменты тоже работают преимущественно на сжатие.

Фундамент на рис. 10а представляет собой секционную конструкцию с переменной прочностью заполнителя. Чем выше секция — тем выше прочность заполнителя. Данное решение позволяет сэкономить на материалах устройства тела фундамента [10].

(С.В. Ланчиков, В.И. Феклин) Рис.10. Варианты пустотелых фундаментов в виде оболочки.

Фундамент на рисунке 10б имеет тот же принцип, что и 10а, однако его секции с разными прочностными характеристиками расположены как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении. Данное решение является еще менее материалоемким, однако имеет сложную технологию изготовления.

В современных условиях постоянно увеличивающейся доли каркасного домостроения разработка эффективных решений отдельно стоящих фундаментов является неиспользованным большим резервом экономии ресурсов в строительстве, который необходимо освоить. Альтернативой отдельным фундаментам могут служить плитные или ленточные. Однако в случае плитных сложно говорить о какой-либо экономии ресурсов, а ленточные не всегда применимы и целесообразны. В частности, для некоторых сооружений, таких, как объекты сельскохозяйственного назначения или здания производственного назначения, столбчатые

а) Секционный фундамент, с горизонтальными секциями (В.И. Феклин)

б) Конический фундамент с горизонтальными и вертикальными секциями

фундаменты являются наиболее экономически и технологически обоснованными.

1. Тетиор А. Н. Фундаменты. М.: Издательский центр «Академия», 2010. 400 с.

2. Грицук М.С. Рациональные конструкции плит для ленточных фундаментов. Основания и фундаменты. Диссертация на соискание ученной степени д.т.н.: Спец. 05.23.02.

Брест: Брестский политехнический институт, 1998. 283 с.

3. Крутов В.И., Сорочан Е.А., Ковалев В.А. Фундаменты мелкого заложения. М.: Издательство АСВ, 2008. 232 с.

4. Герсеванов Н.М., Польшин Д.Е. Теоретические основы механики грунтов. М.:Госстройиздат, 1948. 68 с.

5. Бородачев Н. М. Об управлении распределением реактивных давлений под подошвой фундамента // Сопротивление материалов и теория сооружений. Вып. 18. Киев: Будивельник, 1972. С. 8-11.

6. Горбунов-Посадов М.И., Ильичев В.А., Крутов В.И. Основания, фундаменты и подземные сооружения. Под общей редакцией д.т.н., проф. Сорочана Е.А. и Трофименкова Ю.Г. М.: Стройиздат, 1985. 480 с.

7. Сафарян В.С., Бай В.Ф., Еренчинов С.А., Эффективные фундаменты мелкого заложения // Инженерный вестник Дона, 2021, №2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/ n2y2021/6825

8. Чмшкян А.В., Фундаменты с неплоской подошвой на неоднородном лессовом основании // Инженерный вестник Дона, 2017, №2. URL: ivdon .ru/ru/ archive/N2y2017/4180

9. Maltseva T.V., Nabokov A., Chernikh A., Reinforced sandy piles for low-rise buildings. Procedia Engineering. 2015. V. 117. рр. 239-245.

10. Maltseva T., Nabokov A., Novikov Y., Sokolov V., The method of calculating the settlement of weak ground strengthened with the reinforced sandy piles. Matec Web of Conferences. 2016. V. 73. pp. 01015.

1. Tetior A. N. Fundamenty [Foundations]. M.: Izdatel’skij centr «Akademiya», 2010. 400 p.

2. Gricuk M.S. Racional’nye konstrukcii plit dlya lentochnyh fundamentov. Osnovaniya i fundamenty. Dissertaciya na soiskanie uchennoj stepeni d.t.n. : Spec. 05.23.02 [Rational slab designs for strip foundations. Foundation engineering.

Dissertation for the degree of Doctor of Technical Sciences]. Brest: Brestskij politekhnicheskij institut, 1998. 283 p.

3. Krutov V.I., Sorochan E.A., Kovalev V.A. Fundamenty melkogo zalozheniya [Shallow foundations]. M.: Izdatel’stvo ASV, 2008. 232 p.

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

4. Gersevanov N.M., Pol’shin D.E. Teoreticheskie osnovy mekhaniki

gruntov [Theoretical Foundations of Soil Mechanics]. M.: Gosstrojizdat, 1948. 68 p.

5. Borodachev N. M., Soprotivlenie materialov i teoriya sooruzhenij. Vyp. 18. Kiev: Budivel’nik, 1972. pp. 8-11.

6. Gorbunov-Posadov M.I., Il’ichev V.A., Krutov V.I. Osnovaniya, fundamenty i podzemnye sooruzheniya [Base, foundations and underground structures]. Pod obshchej redakciej d.t.n., prof. Sorochana E.A. i Trofimenkova YU.G. M.: Strojizdat, 1985. 480 p.

7. Safaryan V.S., Baj V.F., Erenchinov S.A., Inzhenernyj vestnik Dona, 2021, №2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/ n2y2021/6825

8. CHmshkyan A.V., Inzhenernyj vestnik Dona, 2017, №2. URL: ivdon.ru/ru/ archive/N2y2017/4180

9. Maltseva T.V., Nabokov A., Chernikh A., Reinforced sandy piles for low-rise buildings. Procedia Engineering. 2015. V. 117. pp. 239-245.

Фундаменты мелкого заложения

Конструкции фундаментов мелкого заложения должны выбираться на основе технико-экономического анализа, с учетом инженерно-геологических условий площадки строительства, а также с учетом производственных возможностей и опыта строительной организации.

При проектировании фундаментов мелкого заложения учитываются требования заказчика, сформулированные в техническом задании и в строительных нормах и правилах.

Конструкции фундаментов должны характеризоваться минимальными затратами на производство, материалоемкости, трудоемкости, энергоемкости и технологичности производства.

Фундаменты мелкого заложения — фундаменты с отношением высоты к ширине подошвы не более 4. Эти фундаменты передают нагрузку от конструкций на грунты основания через подошву.

Фундаменты мелкого заложения возвод ятся или в открытых к отлованах или в отдельных выемках.

В качестве материалов фундаментов применяется:

железобетон;
бетон;
бутобетон;
каменные материалы;

По форме эти фундаменты разделяются на следующие виды: отдельные, ленточные, сплошные и массивные.

Отдельные фундаменты

Отдельные фундаменты выполняют под отдельные опоры и колонны зданий и сооружений с каркасной конструктивной схемой. Под стены отдельные фундаменты устраивают только при наличии прочных грунтов, когда неравномерность осадок не превышает допустимых значений, т.к. отдельные фундаменты не увеличивают жесткости сооружения.

Отдельные фундаменты могут выполняться в монолитном или сборном варианте.

Фундаменты из бутовой кладки или бетона рассматриваются как жесткие. Они имеют наклонные боковые грани или уступы, расширяясь к подошве фундамента.

При устройстве отдельных фундаментов из железобетона (монолитные, сборные) они проектируются с учетом совместной работы конструкций здания и грунтов основания. Размеры сечений таких фундаментов, количество, площадь и класс арматуры проектируются с учетом требований предъявляемых к железобетонным конструкциям.

С целью оптимизации конструкций фундаментов по стоимости и трудоемкости разработаны различные типы отдельно стоящих фундаментов — буробетонные, щелевые, анкерные фундаменты и пр..

Ленточные фундаменты

Ленточные фундаменты как разновидность фундаментов мелкого заложения применяются для восприятия нагрузок от протяженных элементов конструкций зданий и передачи нагрузок на грунты основания. Ленточные фундаменты могут располагаться независимо друг от друга или взаимоувязаны в перекрестной системе. Перекрестные ленты, как правило, используют для восприятия нагрузок от колонн здания.

В случае расположения прочных грунтов в основании здания возможно устройство прерывистых ленточных фундаментов.

Для устройства сборных фундаментов используют железобетонные плиты (фундаментные подушки) и бетонные блоки.

При необходимости выравнивания осадок или в качестве антисейсмических мероприятий фундаменты усиливают железобетонными поясами расположенными поверх сборных железобетонных блоков.

Сплошные фундаменты

Эти фундаменты также, называют плитными. Их устраивают под всем зданием в виде монолитной железобетонной плиты. При необходимости плитные фундаменты подлежат рассечению системой деформационных швов.

Фундаментные плиты обеспечивают совместную работу надземной и подземной частей сооружения. Эти фундаменты способствуют снижению неравномерных осадок, являются практически водонепроницаемыми, обеспечивают высокую экономическую эффективность за счет технологичности устройства и относительно малых размеров сечений конструкций.

Возможно устройство плитных фундаментов коробчатого сечения, с целью снижения расхода материалов.

Сечения плитных фундаментов рассчитывают исходя из действия изгибающих моментов в двух взаимно перпендикулярных направлениях, а также с учетом продавливающих нагрузок (в зоне опирания колонн).

Массивные фундаменты

Массивные фундаменты устраивают в виде жесткого массива под небольшие в плане сооружения (устои мостов, дымовые трубы, мачты и пр.).

Как правило эти фундаменты выполняют в железобетонном исполнении. Часто, для экономии материалов, при бетонировании, закладывают пустотообразователи. Возможно комбинированное решение с устройством анкеров — используется для восприятия значительных опрокидывающих нагрузок.

Расчет фундаментов мелкого заложения

Нагрузки и воздействия

Все расчеты фундаментов производятся на расчетные значения нагрузок. Нагрузки и воздействия определяются расчетом исходя из совместной работы сооружения и основания. Пример из практики описания и расчета нагрузок и воздействий на фундаменты.

Характеристики грунтов оснований

К основным характеристикам грунтов оснований используемых в расчетах относят прочностные и деформационные характеристики:

угол внутреннего трения;
удельное сцепление грунта;
предел прочности на одноосное сжатие скального грунта;
модуль деформации;
коэффициент поперечной деформации;

Возможно использование других характеристик:

удельные силы пучения;
коэффициент жесткости основания и пр..

Характеристики грунтов оснований определяются в процессе инженерно-геологических изысканий по результатам полевых и лабораторных испытаний грунтов.

Все расчеты производятся на расчетные значения прочностных и деформационных характеристик.

Подземные воды

В расчетах фундаментов мелкого заложения в обязательном порядке учитываются гидрогеологические условия площадки строительства:

сезонные и многолетние колебания уровня грунтовых вод;
изменения уровня грунтовых вод в силу техногенного воздействия;
значения высоты капиллярного подъема грунтовых вод;
агрессивное воздействие грунтовых вод по отношению к конструкциям фундаментов.

В процессе проектирования фундаментов также, производится оценка влияния строительства на гидрогеологические условия площадки.

Глубина заложения фундамента

От глубины заложения фундамента зависят многие факторы строительства сооружения — технология производства, экономическая эффективность строительства, величина осадок или подъема (в силу морозного пучения) фундаментов, долговечность конструкций и пр.

На глубину заложения фундамента в значительной мере влияют инженерно-геологические условия площадки, а именно прочность и сжимаемость грунтов.

При определении глубины заложения фундамента обычно придерживаются общих правил:

минимальная глубина заложения фундамента принимается не менее 0.5м от спланированной поверхности территории;
врезка фундамента в несущий слой должна быть не менее 15см.;
подошва заложения по возможности, должна быть выше уровня грунтовых вод;
все фундаменты здания или сооружения по возможности, необходимо закладывать на одном типе грунта или на грунтах с близкой прочностью и сжимаемостью.

Часто глубина заложения фундамента определяется по условию сезонного промерзания грунтов, которая зависит от типа, вида и разновидности грунта, и определяется в зависимости от нормативной глубины сезонного промерзания. Нормативная глубина сезонного промерзания приводится в нормативной документации и устанавливается по результатам многолетних наблюдений за фактическим промерзанием.

При определении глубины заложения фундаментов также, учитывают конструктивные особенности сооружения: наличие подвальных и цокольных этажей, наличие приямков под технологическое оборудование, глубину расположения подземных коммуникаций, глубину расположения фундаментов близстоящих зданий и сооружение и пр..

Фундаменты здания или сооружения, как правило, закладывают на одном уровне с фундаментами существующих строений. Если это требование не удается соблюсти в процессе проектирования, то необходимо разрабатывать дополнительные инженерно-технические мероприятия.

Подземные коммуникации должны быть (по возможности) расположены выше отметки заложения фундаментов. Это позволяет избежать увеличения давления на конструкции коммуникаций, опирания фундаментов на насыпной грунт траншей прокладки коммуникаций, замены и ослабления грунтов основания в случае необходимости замены подземных коммуникаций.

Часто при определеннии глубины заложения фундаментов приходиться учитывать другие требования участников строительства, например, возможность изменения объемно-планировочного решения подземной части здания в процессе его эксплуатации.

Проектирование фундамента мелкого заложения

В процессе разработки проекта фундамента мелкого заложения в том числе, приходится устанавливать форму фундамента.

Форма фундамента часто, определяется геометрической конфигурацией здания или сооружения (круглая, кольцевая, квадратная и пр.).

Предварительные размеры фундамента рассчитывают из условия при котором среднее давление под подошвой фундамента не должно превышать расчетное сопротивление грунта. Где давление под подошвой является функцией действующих нагрузок на фундамент и площадью фундамента. Расчетное сопротивление грунта зависит от геометрических размеров фундамента, от механических характеристик грунтов основания и от глубины заложения фундамента.

Подобрав предварительно форму и размер фундамента выполняют расчет осадок фундаментов здания. Осадка основания фундамента не должна превышать предельных значений осадки указанных в нормативных документах.

При этом совместная деформация основания и сооружения может характеризоваться:

осадкой или подъемом основания фундамента;
средней осадкой;
относительной разностью осадок;
креном фундамента;
относительным прогибом или выгибом;
кривизной изгибаемого участка;
относительным углом закручивания;
горизонтальным перемещением фундамента.

В расчете осадок фундаментов аналитическим методом, наиболее популярны метод послойного суммирования и метод эквивалентного слоя.

По методу послойного суммирования полную осадку основания определяют как сумму осадок отдельных слоев грунта, в пределах сжимаемой толщи.

Метод эквивалентного слоя учитывает такие составляющие как жесткость и форма фундамента, нормальные напряжения в толще линейно деформируемого грунта по основным направлениям.

Наиболее достоверные результаты расчетов напряжений и деформаций оснований и фундаментов получаются на основе численных решений конечно-элементных моделей, с учетом физической и геометрической нелинейности.

Накопленные и проанализированные данные в процессе проектирования, а также принятые технические решения отражаются в проекте фундамента.

Классификация фундаментов мелкого заложения

Технологии современного строительства предусматривают применение различных типов фундаментов. В зависимости от глубины заложения (расстояния от подошвы до поверхности почвы) они бывают глубокого (ФГЗ) и мелкого заложения (ФМЗ)

Виды и особенности плывунов

В основе даннной особой разновидности почвы – вода и мелкозернистый песок, эта плавучая масса (что и обуславливает название) не приспособлена для больших нагрузок. Если неправильно спроектировать фундамент, дом может изрядно просесть. Встречаются плывуны истинные и ложные.

Истинного происхождения

Такой грунт состоит из суглинка, глинистого песка, супесей, он проявляет высокие гидрофобные свойства. Почва быстро и обильно впитывает воду, частицы характеризуются молекулярным взаимодействием. Плывуны можно узнать по специфической пленке, имеющей минимальную степень очистки. Для определения сущности почвы можно использовать внешние признаки: на дне скважины появляется «цементное молочко», когда оттуда извлекают пробу, последняя моментально расплывается. Чтобы в точности удостовериться в наличии на участке подобной почвы, пробу необходимо исследовать в лаборатории.

Как выглядит плывун

Яма, вырытая на такой территории, быстро заполнится водой, притом жидкость будет иметь красноватый оттенок. По мере высыхания в ней образуется плотная, тягучая масса. Подобная плавающая прослойка может стать причиной усложнения монтажных работ, так как в процессе строительства почва способна проникнуть в любые углубления. В таких условиях труднее сформировать закрытый контур.

Ложного происхождения

Основным компонентом в данном случае служит гравиевый песок. Образования не столь опасны, как в предыдущем случае, так как в составе не присутствуют крепкие молекулярные связи. Жидкость, появляющаяся на дне, обычно светлая, она быстро испаряется, в результате формируется рыхловатая масса.

Основные типы

Существует следующая классификация фундаментов по нескольким основным параметрам:

По конструкции (конструктивный тип): ленточный, столбчатый, свайный, плиный (монолитный), комбинированный.
По заглублению: неглубокого заложения (мелкозаглубленные) и глубокого заложения.
По применяемым материалам: бетонный (железобетонный), каменный (из природного или искусственного камня), кирпичный, блочный.
По назначению: несущий, комбинированный и специальный (плавающий, сейсмостойкий и т.д.).

Выбор разновидности фундамента осуществляется с учетом структуры и свойств грунта, залегания подземных вод и увлажнения грунта, глубины промерзания, нагрузки от здания и климатических особенностей региона. Конструкция фундамента зависит от назначения, размеров и веса сооружения.

Конструктивные решения фундаментов

10.3.1. Устройство фундаментов под резервуары рекомендуется выполнять с применением следующих конструктивных решений:

– грунтовая подушка (рис. 10.2);

– кольцевой железобетонный фундамент (рис. 10.3);

– сплошная железобетонная плита (рис. 10.4).

10.3.2. Для устройства грунтовой подушки используются чистые и прочные сыпучие материалы – песок и щебень.

Рис. 10.2. Грунтовая подушка

Формирование подушки осуществляется слоями толщиной около 150 мм с утрамбовкой слоев катками массой от 5 до 10 тонн. Высота подушки должна составлять не менее 0,5 м.

По верху подушки устраивается гидрофобный слой из битумно-песчаной смеси толщиной не менее 50 мм, состоящей из формованной в горячем состоянии смеси следующих компонентов: 9 % битума, растворенного в чистом керосине, 10 % портландцемента и 81 % чистого песка.

Дренаж грунтовой подушки и контроль протечек через возможные повреждения днища обеспечивается путем установки по периметру фундамента на расстоянии не более 5 м друг от друга радиальных дренажных трубок диаметром 75 мм, закрытых с торцов пластиковой сеткой 10 × 10 мм.

Рис. 10.3. Кольцевой железобетонный фундамент

10.3.3. Кольцевой железобетонный фундамент используется при наличии значительных контурных нагрузок по периметру стенки или при необходимости установки анкеров.

Ширина кольцевого фундамента должна быть не менее 0,8 м для резервуаров объемом до 3000 м3 и не менее 1,0 для резервуаров объемом свыше 3000 м3. Толщина железобетонного кольца принимается не менее 0,3 м. При строительстве резервуаров в сейсмических районах наличие кольцевого железобетонного фундамента является обязательным. Ширина кольца должна быть не менее 1.5 м, а толщина не менее 0,4 м.

Рис. 10.4. Сплошная железобетонная плита

10.3.4. Фундамент в виде сплошной железобетонной плиты рекомендуется для резервуаров диаметром не более 15 м на немерзлых грунтах, для всех резервуаров на мерзлых грунтах, а также для всех резервуаров при хранении в них этилированных бензинов, реактивного топлива или иных ядовитых продуктов. Для обнаружения возможных протечек продукта железобетонная плита должна иметь уклон не менее 1 % от центра к периметру, а также радиально расположенные дренажные канавки.

Классификация и требования к фундаментам

важнейший конструктивный элемент, воспринимающий все нагрузки от вышестоящих элементов здания и передающих их грунтам основания.

По конструктивной схеме фундаменты делят на:

– под всей длиной стен либо в виде сплошных лент под рядами колон;

– под лёгкие стены при глубине залегания подходящего грунта основания ниже 2м. имеют вид отдельных опор под стены, колонны или столбы;

– особенно актуальны при необходимости передать на слабый грунт значительные нагрузки, при высоком уровне стояния грунтовых вод. Отдельные, погруженные в грунт сваи, через которые происходит передача на грунт нагрузок от здания, по верху сваи объединяются бетонной или ж/б плитой, либо балкой – ростверк; висячие и сваи-стойки

– монолитные плиты под всей площадью здания (применяются при особо больших нагрузках, слабых неоднородных грунтах основания, для создания водонепроницаемой защиты подвалов, во влажных грунтах с высоким уровнем стояния грунтовых вод).

Материалы применяемые для фундаментов:

* тяжёлый бетон марки 50 и выше

* железобетон (монолитный или сборный, изделия из них);

* металл, асбоцементные трубы (для свайных фундаментов);

* обожжённый красный кирпич (прочной марки 1 00 и более);

* антисептированная древесина (для деревянных зданий);

* редкий для средней полосы естественный камень из тяжёлых природных пород марки 200 и выше.

материал которых работает на сжатие) в теле этих фундаментов не возникает деформаций изгиба. Для их устройства применяют: кладка из природного камня, бутобетон, бетон

(работают на изгиб)

По способу устройства:

o сборные (заводское изготовление)

o монолитные (опалубка под стены, заливают бетон, 24 суток…)

По глубине заложения:

? глубокого (больше 1м)

* грунтов. Глубина заложения фундаментов.

Глубина заложение фундамента

– расстояние от планировочной отметки грунта до подошвы фундамента.

Глубина заложения фундаментов зависит от ряда условий:

-вида сооружения (дом, баня, гараж, хозяйственные постройки) и его конструктивных особенностей (наличия цокольного, подвального этажа и т.д.);

-величины и характера нагрузок, действующих на фундамент;

-геологических условий площадки (физико-механические параметры грунта);

– гидрогеологических условий площадки (и их изменений в процессе строительства и эксплуатации)

Основные виды фундаментов мелкого заложения

ФМЗ имеют глубину заложения, не превышающую их учетверенной ширины. Они могут обеспечить прочную основу сооружения на достаточно сложных грунтах, включая пучинистые. При этом требуют существенно меньших затрат на строительство, чем ФГЗ.

Что такое фундамент мелкого заложения: полное описание и особенности