Теория и практика проектирования фундаментов зданий и сооружений

       

Расчет глубины заложения фундамента


Согласно нормам [20, 24] глубина заложения фундаментов должна приниматься с учетом глубины сезонного промерзания грунтов.

Нормативная глубина сезонного промерзания грунта d¦n принимается равной средней из ежегодных максимальных глубин промерзания грунтов (по данным наблюдений за период не менее 10 лет) на открытой, оголенной от снега горизонтальной площадке при уровне подземных вод, расположенном ниже глубины сезонного промерзания грунтов. При отсутствии данных многолетних наблюдений глубина промерзания определяется на основе теплотехнических расчетов. Для районов, где глубина промерзания не превышает 2,5 м, ее нормативное значение допускается определять по формуле:

,

(3.1)

где Mt – безразмерный коэффициент, числено равный сумме абсолютных значений среднемесячных температур за зиму в данном районе (принимается по [25], а при отсутствии данных для конкретного пункта или района строительства – по результатам наблюдений гидрометеорологической станции, находящейся в аналогичных условиях с районом строительства); do – величина, принимаемая равной для суглинков и глин 0,23 м; супесей, песков мелких и пылеватых 0,28 м; песков гравелистых, крупных и средней крупности

0,3 м; крупнообломочных грунтов 0,34 м (do

для грунтов неоднородного сложения определяется как средневзвешенное в пределах глубины промерзания).

Для района г. Хабаровска нормативное значение глубины промерзания, согласно формуле (3.1), изменяется от 2,0 м (для суглинков и глин) до 2,5 м (для крупнообломочных грунтов).

Следует отметить, что при назначении глубины заложения фундаментов глубина промерзания грунтов определяется не по глубине проникновения в грунт температуры 0 оС, а уровнем, где грунт переходит из пластичномерзлого состояния в твердомерзлое.

Так для района г. Хабаровска глубина проникновения нулевой изотермы составляет 2,68 м.

Для районов, где глубина промерзания превышает 2,5 м, ее нормативное значение определяется теплотехническим расчетом, изложенным в [24].

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта d¦ , м, определяется по формуле




,

                                                               
(3.2)

где kh – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения (принимается согласно [20] или [21]; d¦n – нормативная глубина промерзания.

Как правило, глубина заложения фундаментов на пучинистых грунтах должна приниматься из условия недопущения промерзания основания согласно [20, табл. 2].

Например, для фундаментов под наружные стены отапливаемых сооружений глубина заложения d от уровня планировки должна быть не менее расчетной глубины сезонного промерзания
, (рис. 3.2,а).

Глубина заложения фундаментов под внутренние стены отапливаемых сооружений не зависит от глубины промерзания.

Глубина заложения фундаментов под наружные и внутренние стены неотапливаемых зданий назначается не менее глубины промерзания
. В случае наличия подвала или технического подполья глубина заложения и промерзания исчисляется от пола подвала или технического подполья по типу
(рис. 3.2,б). При определении расчетного значения глубины промерзания коэффициент влияния теплового режима сооружения
принимается равным 1.1 (кроме районов с отрицательной среднегодовой температурой, где расчетная глубина промерзания определяется теплотехническим расчетом согласно [24]).

Глубина заложения фундаментов под наружные и внутренние стены отапливаемых сооружений с холодными подвалами, как и для неотапливаемых сооружений, принимается не менее расчетной глубины промерзания и считается от пола подвала (технического подполья). Только в этом случае коэффициент
равен 1.0 и при расчете
учитывается среднезимняя температура воздуха в подвале. Глубина заложения фундаментов под наружные стены принимается наибольшей из сопоставления глубины промерзания от пола подвала
и от уровня планировки
(см.


рис. 3.2,б).



Рис. 3.2. Назначение глубины заложения фундаментов под наружные стены: а) для отапливаемых сооружений; б) для отапливаемых сооружений с холодными подвалами или техническими подпольями.

Глубина заложения подошвы ростверка кустовых свайных фундаментов, как правило, принимается ниже глубины промерзания. Для ленточных свайных фундаментов допускается принимать глубину заложения ростверка независимо от глубины промерзания, устраивая в этом случае воздушный зазор или подушку из непучинистого грунта под подошвой ростверка.

Назначение глубины заложения фундамента ниже расчетной глубины промерзания не гарантирует обеспечения его устойчивости на действие касательных сил пучения и нормальных условий эксплуатации всего сооружения в целом. В условиях глубокого сезонного промерзания и обводнения территории, характерных для Дальневосточного региона, пучение грунтов оснований часто является причиной деформаций сооружений.

Для малонагруженных зданий и сооружений проверка устойчивости на действие касательных сил пучения удовлетворяется при значительной глубине заложения фундаментов. Небольшие нагрузки на фундамент обусловливают повышенную чувствительность зданий к силам морозного пучения. Все это приводит к значительному расходу материальных и трудовых ресурсов, а следовательно к удорожанию стоимости строительства.

Поэтому для определенных условий (малонагруженные сооружения, глубокое промерзание и обводнение территории) рекомендуется принимать малозаглубленные и незаглубленные фундаменты, то есть фундаменты с глубиной заложения выше расчетной глубины промерзания. Применение таких фундаментов позволяет значительно снизить трудозатраты и уменьшить стоимость их возведения. В сложных инженерно-геологических условиях Дальнего Востока для малоэтажных легких зданий и сооружений предпочтение следует отдавать незаглубленным фундаментам, так как это, во-первых, уменьшает неравномерность воздействия нормальных сил пучения, потому что не нарушается природная структура грунта, во-вторых, полностью исключает касательные силы пучения, в-третьих сокращает до минимума земляные работы.





3.4. Принципы расчета фундаментов



После выбора типа и глубины заложения фундамента по [24–26] определяют его размеры и выполняют поверочные расчеты по деформациям и по несущей способности. При строительстве на пучинистых грунтах для фундаментов на непромороженном основании (d і d¦ ) дополнительно выполняется проверка их устойчивости и прочности на воздействие касательных сил морозного пучения, действующих вдоль боковой поверхности фундамента. Расчеты выполняются согласно [20] или [21], положения расчетов изложены в разд. 4.

Проверка фундамента на действие касательных сил морозного пучения грунтов должна производиться как для законченного, так и для незавершенного к началу зимнего периода строительства сооружения. Если при этой проверке сила пучения окажется более удерживающей силы анкера (для фундаментов с опорно-анкерными плитами), массы фундамента и возведенной части сооружения, то в проекте должны быть предусмотрены мероприятия по предохранению грунта от промерзания и по уменьшению касательных сил пучения. Краткое описание мероприятий приведено в разд. 6.

Расчет малозаглубленных и незаглубленных фундаментов на промерзающих основаниях
выполняется по рекомендациям [22, 23] и включает следующие проверки:



расчет основания по деформациям морозного пучения грунта, промерзающего ниже подошвы фундамента, который приведен в разд. 4;



расчет на прочность и эксплуатационную надежность фундаментов и надфундаментных конструкций с учетом деформаций морозного пучения [22];



проверка устойчивости фундамента на действие касательных сил морозного пучения вдоль его боковой поверхности, см. подразд. 3.

При устройстве малозаглубленных и незаглубленных фундаментов предусматриваются преимущественно расчетно-конструктивные мероприятия, направленные не на преодоление сил морозного пучения, а на восприятие деформаций пучения, которые не должны превышать предельно допустимые значения для данного конструктивного типа зданий. Основной принцип конструирования таких фундаментов заключается в создании жесткой горизонтальной или вертикальной рамы (каркаса), объединяющей фундаменты всех стен здания.




Содержание раздела