Отметка подошвы фундамента – это уровень, на котором фундамент будет укладываться, и она определяется в зависимости от грунтовых условий и требований проектирования. Правильная отметка позволяет избежать проблем с оседанием и обеспечит долговечность строения. Для определения глубины заложения фундамента необходимо учитывать характеристики грунта, уровень грунтовых вод и тип здания. Это поможет создать надежную основу, способную выдержать нагрузки и воздействия окружающей среды.
Глубина заложения фундамента должна быть достаточной для предотвращения воздействия промерзания грунта в холодные месяцы, а также обеспечивать стабильность конструкции. При этом важно проводить инженерные изыскания для определения оптимальных решений для конкретного участка. В результате правильный расчет отметки и глубины заложения фундамента гарантирует успешное строительство и долговечность сооружения.
Фундаменты, требования к ним, классификация
Фундамент — основа дома, и чем он сильнее, тем долговечнее сооружение. Поэтому к выбору фундамента дома надо подойти очень ответственно. Основные геометрические параметры фундаментов: hф — глубина заложения, то есть расстояние от подошвы фундамента до поверхности планирования; b — ширина подошвы фундамента (рис. 1).
Глубина заложения зависит от назначения здания, наличия подвала, геологических условий, особенностей залегания грунтов, глубины промерзания, уровня грунтовых вод. Глубина заложения фундаментов под внутренние стены отапливаемых зданий меньше чем у неотапливаемых зданий, это связано с тем, что теплоотдача от теплого здания уменьшает глубину промерзания грунта вокруг фундамента.
Рис. 1. Определение глубины заложения фундаментов: 1 — подошва фундамента; 2 — тело фундамента; 3 — отметка глубины заложения фундамента; 4 — отметка уровня грунтовых вод; 5 — обрез фундамента; 6 — планировочная отметка; 7 — стена; 8 — уровень пола первого этажа; hф — глубина заложения фундамента; b — ширина подошвы фундамента
Фундаменты классифицируют по следующим признакам:
а) по материалам (выбора материала фундамента следует уделять большое внимание, поскольку это определяет долговечность существования сооружения):
— из природных материалов: деревянные (допускаются только для временных сооружений), бутовые;
— из искусственных материалов: бутобетонные, кирпичные, бетонные, железобетонные, силикатобетонных;
б) по характеру работы: «жесткие», работающих на сжатие, и «гибкие», которые работают на сжатие и изгиб. К гибким фундаментам относятся железобетонные фундаменты.
в) по величине углубление в грунт: мелкозаглубленные (до 1 м); мелкого заложения (менее 5 м); глубокого заложения (более 5 м);
г) по методу изготовления:
— фундаменты, сооружаемые с выемкой грунта: в открытых котлованах с последующим засыпанием (ленточные, отдельные, перекрестные, в виде сплошных плит),
— с выемкой грунта бурением (буровые фундаменты, глубокие опоры, колодцы, сваи-оболочки, кессоны и т.д.);
— путем замены грунтов (грунтовые и песчаные подушки, основания и покрытия дорог, аэродромов, стоянок),
— фундаменты строящихся без выемки грунта: углублением в грунт сборных элементов (сваи), образованием в грунте полости с последующим заполнением ее сборными или монолитными конструкциями враспор (фундаменты в пробитых скважинах, и др.);
— искусственные основания, устроены углублением в грунт раздробленного материала;
— искусственные основания, устраиваются с помощью физико-химических процессов;
д) по конструктивной схеме (рис. 2):
— ленточные, расположенные по всей длине стен, под рядами колонн в виде сплошной ленты;
— столбчатые, устраиваемые под отдельные опоры фундамента (колонны, столбы), а в ряде случаев под стены;
— сплошные, представляющие собой монолитную плиту под всей площадью здания,
— свайные — в виде заглубленных в грунт стержней.
Рис. 2. Конструктивные схемы фундаментов: а — ленточный под стены; б -столбчатый под стены; в — столбчатых под отдельные опоры; г — сплошной; д -свайный; 1 — фундаментная плита; 2 — армированный шов 3 — бетонный блок фундамента; 4 — армированный пояс; 5 — стена; 6 — столбчатые фундаменты; 7 -столбчатых блок под отдельные опоры; 8 — плита; 9 — свая; 10 – ростверк.
Определение глубины заложения подошвы фундамента и ее размеров
Целью определения глубины заложения подошвы фундамента является выбор рабочего слоя, расположенного непосредственно под подошвой фундамента. Мощность его не должна быть меньше 1 м.
На глубину заложения подошвы фундаментов влияют в основном два фактора: а) климатический, б) конструктивный.
Климатический фактор – это глубина промерзания в районе строительства. Согласно п. 2.25 [1] отметка подошвы фундамента не должна быть расположена выше расчетной глубины промерзания, т. е. d = df, где df — расчетная глубина промерзания, d – глубина заложения фундамента, считая от планировочной отметки DL.
где dfn – нормативная глубина промерзания, взятая по карте глубин промерзания, для Волгограда dfn = 1,2 м;
kh – температурный коэффициент, принимаемый по табл.1 [1], в зависимости от внутренней температуры здания. Для жилого здания с техподпольем kh = 0,7.
Согласно климатическому фактору принимаем d = 0,85 м.
б) Конструктивный фактор, т.е. минимальная глубина заложения подошвы фундамента в зависимости от конструкции самого фундамента.
Сечение 1 – 1 (под колонну), где обозначены:
| 0.00 0,2 d hg hс hf с hn b Рис. 5. Вертикальные размеры фундамента | Отметка пола техподполья – 1,70. Конструкция пола техподполья – 0,3 м hg = 0,6 м – минимальная глубина заделки колонны в стакан фундамента; с = 0,2 м – минимальное расстояние до плитной части фундамента; hn = 0,3 м – минимальная высота плитной части фундамента. |
Таким образом, d = 0,3+0,6+0,2+0,3=1,4 м, что больше df .
Поэтому глубину заложения фундамента под колонну принимаем d = 1,4 м, а высоту фундамента hf =1,35 м. Таким образом, отметка подошвы фундамента FL = – 3,4 м, считая от нулевой отметки здания (пол первого этажа).
Сечение 2 – 2 (под наружную стену), где обозначены:
| -0.20 0.00 DL 0,2 0,2 ФС 0,6 d hf FL ФЛ 0,3 Рис. 6. Вертикальные размеры фундамента | Высота ФС – 0,6 м. [4, 5]. Высота ФЛ – 0,3 м. [4, 5]. d = 0,2+0,6+0,3=1,1 м, что больше df = 0,85 м. hn = 0,3 м – минимальная высота плитной части фундамента. Таким образом, d = 0,2 + 0,6 + 0,3 = = 1,1 м, что больше df = 0,85 м. Принимаем d = 1,1 м, а высоту фундамента hf = 0,9 м. FL = – 3,3 м. |
Расчет площади подошвы фундаментов
Сечение 1 – 1 (под колонну).
Исходные данные: N = 1003,9кН.
Таким образом, рабочим слоем будет являться глина коричневая с характеристиками: с = 32 кН/м 2 , φ = 11º, R 0 = 172,4 т/м 2 , γ = 15,3 кН/м 3 , IL = 0,276.
Основное условие при расчете площади подошвы фундаментов (А),
где Р ср – среднее давление под подошвой фундамента от передаваемой
нагрузки (N), определяется по формуле
где – средневзвешенное значение удельного веса грунта и материала
фундамента, = 20,15 кН/м 2 .
d – глубина заложения подошвы фундамента (d= 1,4 м для сечения 1 – 1);
() – удельный вес 1 м 2 фундамента.
R – расчетное сопротивление грунта (допустимое давление на грунт), определяется по формуле 7 [1] (без подвала)
где – зависит от грунта, на который опирается фундамент, определяется
по табл. 3 [1], так как IL = 0,276, =1,2, =1, k = 1,0;
М g; Мq; М c – зависят от j и определяются по табл. 4 [1] для j=10°
g – удельный вес грунта, в котором находится фундамент g = 15,3 кН/м 3
(см. исходные данные).
b ф – ширина будущего фундамента;
Для того чтобы определить b фнеобходимо найти условную площадь фундамента А ус.ф по формуле
А ус.ф = b ус.ф × l ус.ф, где b ус.ф и l ус.ф – стороны подошвы фундамента, = 20 кН/м 3 – средневзвешенное значение удельного веса грунта и материала фундамента.
Так как фундамент загружен центральной нагрузкой, то стороны фундамента принимают одинаковыми, тогда м.
Определяем R по формуле 7 [1]:
Проверяем условие Р ср £ R
кН/м 2 , а R = 220,6 кН/м 2 .
принимаем А .ф = 2,63*2,63 м 2 .
Расчет площади подошвы фундамента. Сечение 2 — 2
Исходные данные: N = 270,6 кН (на 1 пог. м), М = 7,2 кН·м. Грунтовые условия такие же, как для фундамента под колонну, но d = 1,1 м.
Фундамент под стену обычно делается ленточный, состоящий из отдельных фундаментных плит.
Расчет площади подошвы ленточного фундамента, загруженного внецентренно, производится по формуле
где W – момент сопротивления подошвы фундамента, .
b – ширина фундамента (пока не известна);
l – длина фундамента, l = 1 пог. м.
Условие для правильного подбора А ф
Определяем условную площадь подошвы фундамента:
А ус.ф = b ус.ф ×1 пог.м, отсюда b ус.ф = 1,8 м.
Определяем R по формуле 7 [1]:
кН/м 2 ; кН/м 2 . Условие выполнено.
кН/м 2 > 0. Условие выполнено.
Принимаем фундаментную подушку ФЛ-16,24.
Расчет осадки
Расчет осадки грунта под подошвой фундамента является основным условием проектирования
где S ф – фактическая осадка под фундаментом;
Su – допустимая осадка по СНиП [1] согласно прил. 4 [1] Su =10 см. Для предлагаемой к расчету конструктивной схемы здания
где Si – осадка элементарного слоя грунта под подошвой фундамента
где – среднее дополнительное напряжение под подошвой фундамента в элементарном слое hi (от сооружения);
Еi – модуль деформации слоев грунта, в которых происходит осадка.
где – ордината напряжений от дополнительного давления, возникающего
