Глубина заложения фундаментов.

Глубина заложения фундамента определяется от поверхности планировки или пола подвала до подошвы и является одним из основных факторов, обеспечивающих необходимую несущую способность его по грунту и допустимую величину деформаций системы основание - сооружение. Обрез фундамента в большинстве случаев назначается вблизи поверхности грунта или пола подвала ( ).

На выбор глубины заложения влияют следующие факторы:

- Климатические условия района строительства (глубина сезонного промерзания грунтов и способность их к пучению);

- Конструктивные особенности возводимых и рядом расположенных зданий (наличие подвалов, подземных коммуникаций, более глубоких фундаментов, вид несущих конструкций, условия опирания их на фундаменте и др.);

- Инженерно-геологические условия строительной площадки (характер напластований грунтов, прочностные и деформационные свойства грунтов, характер залегания отдельных слоев и др.);

- Гидрогеологические условия (уровень грунтовых вод, водопроницаемость грунтов, степень агрессивности к материалу фундаментов, особенности производства работ ниже уровня грунтовых вод и др.);

- Величина и характер действующих на фундамент нагрузок (возможность компоновки и размещения тела жесткого фундамента в грунте.);

- Существующий и проектируемый рельеф застраиваемой площади;

- Условия производства работ (обеспеченность строительных организаций машинами, механизмами, конструкциями, материалами, влияние различных воздействий от строительных машин и процессов на состояние грунта, возможность промерзания грунта ниже дна котлована, изменение его прочностных свойств и др.).

Рассмотрим особенности учета приведенных факторов при выборе глубины заложения фундамента:

а) Расчетная глубина сезонного промерзания грунта d_f определяется по СП “Основания и фундаменты” и по рис. 5.1 в зависимости от принятого решения по обратной засыпке пазух фундаментов, периода строительства или периода эксплуатации.

,

где нормативная глубина сезонного промерзания определяется для суглинков и глин по карте нормативных глубин промерзания (приложение 1), для песчаных грунтов глубина промерзания увеличивается , для супесей и пылеватых песков , с учетом прогнозируемого изменения положения уровня грунтовых вод;

k_h - температурный коэффициент принимаемый по табл. на рис. 5.1 в зависимости от температурного режима в помещениях здания влияющих на состояние опорного слоя в основании на период эксплуатации и на период строительства.

В пучинистых грунтах глубина заложения фундаментов принимается ниже нормативной глубины промерзания из условий снижения влияния процессов морозного пучения на прочностные характеристики грунта.

б) Конструктивные особенности здания:

- влияние соседних фундаментов.

Фундаменты сооружения или его отсека должны устраиваться на одном уровне. Разность отметок заложения фундаментов рядом расположенных не должна превышать величины ∆h, определяемой из условий предельного сопротивления грунтов сдвигу (рис.5.2)

Р_I - расчётное давление под подошвой выше расположенного фундамента для расчета по первой группе предельных состояний.

При устройстве фундаментов с разной глубиной заложения под одной стеной здания, перепад высот положения плит ( ) и размеры плит а_i должны удовлетворять приведённому условию: .

Рис. 5.1 Схема к определению глубины сезонного промерзания грунта вокруг фундамента: а) на период строительства; б) на период эксплуатации; - нормативная глубина сезонного промерзания суглинков и глин; - нормативная глубина промерзания в природных условиях, определена разделе 2; - нормативная глубина сезонного промерзания грунта обратной засыпки фундамента вокруг здания;

- глубина сезонного промерзания грунта в не отапливаемом техподполье или подвале определяется с учётом термосопротивления перекрытия, заделки проёмов в стенах и перекрытиях, а также времени охлаждения грунта через открытые проёмы при производстве работ и времени от начала холодного периода до окончания работ по возведению нулевого цикла здания.

, где - коэффициент влияния теплового режима, в не отапливаемых помещениях подвала определяется в зависимости от показателя R_у – условного расчётного термосопротивления перекрытия или стен подвала при заделанных проёмах:

; R – фактическая величина термосопротивления перекрытия или стен подвала (меньшая); t – продолжительность охлаждения подвала или подполья в долях от продолжительности зимнего периода.

Значение коэффициентов

		0,1	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0
	1,0	0,88	0,77	0,61	0,48	0,37	0,30

- расчётная глубина промерзания грунта с учётом влияния температуры воздуха в помещениях подвала. Значение коэффициентов tв, C0 0,85 0,75 0,65 0,55 0,45 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,95 0,85 0,75 0,65 0,55 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60

Рис. 5.2 Схема к определению допустимого перепада высот ( ) при устройстве фундаментов с разной глубиной заложения (d_i)

a) Для случая перепада глубины заложения по длине ленточного фундамента;

б) Для случая перепада глубины заложения рядом расположенных фундаментов.

Рис. 5.3 Схема к определению глубины заложения фундаментов для зданий с подвалами

а) Ленточные фундаменты под стеной (планировка выполнена срезкой грунта)

б) Столбчатые фундаменты под железобетонными колоннами каркаса (планировка выполнена заблаговременной подсыпкой грунта)

Рис. 5.4 Определение глубины заложения из условий опирания ж/б колонн

а) Для колонн сплошного сечения ;

б) Для двухветвевых колонн

- Влияние заглубленных помещений.

При наличии заглубленных помещений глубина заложения фундаментов принимается (Рис. 5.3) ниже пола подвала .

При холодных подвалах при (Рис. 5.1) на период строительства должно предусматриваться утепление основания или увеличение глубины .

Для не отапливаемых зданий должна приниматься с учётом промерзания грунта на период строительства и эксплуатации (Рис. 5.1; 5.3).

- Влияние условий сопряжения надфундаментных конструкций с фундаментами.

Для обеспечения опирания железобетонных колонн на фундамент (ростверк) по условиям заделки (h_з) и продавливания дна стакана глубина заложения принимается (рис.5.3; 5.4)

Для обеспечения опирания металлических колонн на фундамент (рис.5.5) учитывается требуемая длина заделки анкерных болтов в теле фундамента , высота выступающей части болтов (Н_о) и высота базы колонны (h_б). Показатели анкерных болтов приведены в табл.5.1.

Таблица 5.1

Усилие затяжки болтов:

- коэффициент трения стали по бетону;

- величины горизонтальной и вертикальной нагрузок на обрез фундамента;

- площадь сечения болта нетто; - сопротивление материала болта

При натяжении анкерных устройств на плиту базы металлической колонны, глубина заложения подошвы фундамента – ростверка может быть принята по условию (рис. 5.5):

При натяжении анкерных устройств на верхнюю часть базы колонны глубина заложения подошвы фундамента (ростверка) должна удовлетворять условиям (рис. 5.5):

Рис.5.5 Схема к определению глубины заложения фундамента под металлическую колонну.

1- Крепление ветви колонны через опорную плиту к фундаменту;

2- Крепление ветви колонны через базу к фундаменту.

в) При выборе глубины заложения фундаментов по инженерно-геологическим условиям рекомендуется (рис. 5.6):

- выбирать в качестве несущего слоя более прочный (см. раздел 2), что позволит применить фундаменты с меньшими размерами в плане;

- предусматривать заглубление фундамента в несущий слой грунта в зависимости от состояния границы перехода на 10- 50 см;

- фундаменты здания или его отсека должны устанавливаться на одном уровне, с опиранием на один слой грунта. При необходимости, из условия залегания достаточно сжимаемых грунтов с поверхности на крутопадающем более прочном подстилающем слое, возможно устройство фундаментов в разных уровнях в пределах одного здания для обеспечения примерно одинаковых осадок различных его частей. Кроме того, такое решение может применяться при необходимости устройства сильно заглубленных технологических помещений, под частью здания.

Допускаемая разность отметок фундаментов с различной глубиной заложения должна удовлетворить требованию (см. рис.5.6б).

б)

Рис.5.6 Схемы к определению глубины заложения фундаментов из условий залегания грунтов в основании

а) – при малых уклонах поверхности подстилающего слоя

б) – при ощутимых уклонах поверхности ниже лежащего слоя z_i=const.

Из-за разности ширины конструкций фундаментов в месте перепада высот возможно нарушение структуры грунта и его частичное выпирание из под выше расположенного фундамента. Для предотвращения таких явлений необходимо разрабатывать специальные конструктивные мероприятия. А во время производства работ в связных грунтах необходимо обеспечить строго ступенчатую поверхность дна котлована под фундаментом (90^о), в сыпучих грунтах угол откоса в зоне перепада глубины заложения принять , образующееся ослабление под фундаментной плитой заполнить щебнем или бетоном.

г) Фундаменты в котлованах для сохранения естественной структуры грунта при производстве работ, должны устраиваться с добором, вручную на глубину . Под фундаментом должна устраиваться подготовка, которая обеспечивает выравнивание грунта, производство работ по устройству фундаментов из монолитного бетона и дренирование грунтовых вод при обжатии водонасыщенного опорного слоя нагрузками от здания. При заложении фундаментов ниже уровня грунтовых вод необходимо обеспечить сохранение природной его структуры.

Применение водоотлива совместно с вибрационным воздействием строительных машин и механизмов может приводить к возникновению явлений суффозии, разрыхлению скелета грунта и уменьшение его прочности, а также разжижению песчаных грунтов, их оплыванию и полной потере на некоторое время несущей способности, которая после перекладки и уплотнения грунтов восстанавливается не в полной мере.

д) Влияние глубины заложения на устройство жёстких фундаментов требуемых размеров определяется в разделе 6. Глубина заложения при этом может быть изменена в сторону увеличения.

е) Глубина заложения подошвы фундамента, принимаемая к расчету, должна определяться с учетом принятых уклонов планировочной поверхности, требований по времени выполнения насыпи.

При планировке срезкой глубина заложения фундамента принимается от поверхности планировки (DL). Для зданий с подвалом шириной более 20 м глубина заложения исчисляется от пола подвала, при этом глубина от низа пола подвала до подошвы фундамента должна быть не менее 0,5м.

При планировке подсыпкой расчетная глубина заложения принимается от поверхности планировки (DL), если она была выполнена заблаговременно (t 2лет). Если подсыпка выполняется в процессе или после строительства то она считается как дополнительная нагрузка на основание, а глубина заложения для расчета R принимается от уровня природной поверхности грунта (NL). Фундамент не должен устанавливаться на слой грунта подвергающегося сезонному промораживанию.

Планировка поверхности, как правило, осуществляется с уклоном для обеспечения стока поверхностных вод. При этом фундаменты здания, устроенные на одном уровне, будут иметь различную глубину заложения от планировочной поверхности, к расчету принимаются фундаменты имеющие меньшую глубину заложения.

Глубина заложения фундамента принимается на основании выше рассмотренных условий как наибольшая величина при отсчете от поверхности грунта.