Фундаменты мелкого заложения

Общее описание

Выбор конструкции фундаментов с неглубоким заложением требует проведения технико-экономического анализа, учитывая инженерно-геологические особенности стройплощадки, а также уделяя внимание возможностям и опыту строительной компании.

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 возводятся или в открытых котлованах 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;

Также 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.

Видео. Проектирование фундаментов в Lira Sapr Урок 15 Фундамент мелкого заложения под колонну. Часть 3

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.

< Проектирование фундаментов

Как правильно рассчитать размеры фундамента?

Расчет размеров фундамента зависит от нескольких факторов, включая тип грунта, размеры здания, вес конструкции и условия эксплуатации здания. Вот некоторые общие шаги, которые могут помочь вам рассчитать размеры фундамента:

1. Определите тип грунта: тип грунта определяет необходимость усиления фундамента. Если грунт плотный и крепкий, то фундамент может быть более легким, чем если грунт мягкий и неустойчивый.

2. Определите размеры здания: размеры здания определяют необходимость создания необходимой опорной площади для конструкции. Чем больше здание, тем шире должен быть фундамент.

3. Определите вес конструкции: вес конструкции должен быть распределен на фундаменте таким образом, чтобы он не был перегружен. Это может потребовать использования дополнительных подпорных элементов или усиления фундамента.

4. Определите условия эксплуатации здания: условия эксплуатации могут потребовать усиления фундамента, например, если здание будет использоваться для промышленных целей или если оно будет расположено в зоне с высокой сейсмической активностью.

5. Рассчитайте необходимую ширину фундамента: ширина фундамента должна быть достаточной, чтобы обеспечить необходимую опорную площадь для конструкции. Обычно ширина фундамента составляет не менее 40-50 см для одноэтажных зданий и не менее 80-100 см для многоэтажных зданий.

6. Рассчитайте необходимую глубину фундамента: глубина фундамента должна быть достаточной, чтобы обеспечить надежную опору и предотвратить деформацию здания под воздействием грунтовых нагрузок. Глубина фундамента определяется типом грунта и должна быть не менее 50-60 см для одноэтажных зданий и не менее 100-150 см для многоэтажных зданий.

Рассчитать размеры фундамента лучше всего с помощью специальных программ или обратиться к профессиональным инженерам-строителям. Они могут оценить все факторы и помочь выбрать наиболее опт

2. Определите необходимую глубину заложения фундамента, учитывая грунтовые и климатические условия региона. Также учтите вес будущей постройки, количество этажей, материал стен и крыши и другие факторы.

3. Рассчитайте площадь будущей постройки и на ее основе определите необходимый размер фундамента. Для этого нужно умножить площадь на коэффициент, который зависит от типа фундамента. Например, для ленточного фундамента коэффициент может быть 0,4-0,5, для свайного фундамента — 1,5-2,5, для монолитного — 1,2-1,5.

4. Разработайте проект фундамента, учитывая выбранный тип, глубину заложения и размеры. Для этого можно обратиться к профессиональному архитектору или инженеру-строителю, которые помогут рассчитать оптимальный вариант.

5. Не забудьте учесть необходимость установки дренажной системы, которая предотвратит залегание воды под фундаментом и сохранит его целостность на протяжении долгого времени.

6. Наконец, для строительства фундамента нужны соответствующие материалы и инструменты. В зависимости от типа фундамента это могут быть: кирпичи, бетонные блоки, железобетонные конструкции, сваи, грунтовые анкеры и т.д. Также понадобятся специальные инструменты, такие как отвес, шнурок-натяжитель, лопата, кирка, мешки для смеси, бетономешалка и т.д.

Следуя этим шагам и обращаясь за помощью к профессионалам, вы сможете правильно рассчитать размеры фундамента и построить его с соблюдением всех требований к качеству и безопасности.

Видео. Проектирование фундаментов в Lira Sapr Урок 13 Фундамент мелкого заложения под колонну. Часть 1