Що таке глибина закладення фундаменту визначення. Глибина закладення фундаменту. Визначення глибини закладання фундаменту. Відео – Глибина закладення фундаменту

Будь-яка споруда потребує якісної, надійної, правильно спроектованої та облаштованої підстави – фундаменту. Він є опорним майданчиком, що приймає на себе та забезпечує розподіл як навантажень, створюваних будівлею, так і сил впливу ґрунту, атмосферних явищ та інших зовнішніх факторів.

Одним із найважливіших етапів проектування опорної конструкції, незалежно від її різновиду, є визначення необхідної глибини закладання. Багато забудовників помилково вважають (і численні інструкції, складені некваліфікованими авторами, лише посилюють стан справ), що глибину закладення фундаменту потрібно визначати, орієнтуючись виключно на рівень промерзання ґрунту. Так, це один із найбільш значущих показників, але насправді факторів, що вимагають обліку та аналізу, набагато більше: особливості будівництва, інженерно-геологічні умови, рельєф майданчика, рівень проходження підземних вод тощо.

Способи закладання фундаменту

Знання методики визначення необхідної глибини закладання опори дозволить вам спроектувати та отримати в результаті максимально надійну конструкцію, здатну служити десятки років без жодних проблем та нарікань. Навіть якщо ви плануєте доручити облаштування опори стороннім фахівцям, розібравшись у нюансах розрахункового розрахунку, ви зможете проконтролювати правильність дій, що виконуються ними, т.к. невірний вибір глибини закладення у майбутньому призведе до катастрофічних наслідків – почнуться процеси деформації та подальшої руйнації опори, а разом з нею і вищої будівлі.

Наслідуючи елементарну логіку, можна дійти приблизно такого висновку: чим глибше закладеш фундамент, тим краще він протистоятиме різним впливам, і тим довше прослужить. Насправді ситуація інакше. Далі вам пропонується ознайомитися з найпопулярнішими міфами про глибину закладення фундаменту та дізнатися, як потрібно робити правильно.

Глибше будуєш – довше служить

Навіть досвідчені трудівники сфери будівництва нерідко помиляються, вважаючи, що велика глибина закладення за будь-яких обставин є гарантією надійності та довговічності конструкції. У деяких ситуаціях це спрацьовує, але не варто думати, що велика глибина закладення основи буде 100% запорукою високої міцності опори.

На практиці обов'язково виконується кваліфікований і досить об'ємний розрахунок, що передбачає попереднє проведення інженерно-геологічних досліджень, визначення типу ґрунту на ділянці, знаходження рівня проходження ґрунтових вод тощо. Багато залежить і від конструктивних особливостей будівлі (матеріал, число поверхів, надбудови і т.п.). Наприклад, до фундаменту для лазні за інших рівних умов будуть пред'являтися менш суворі вимоги, ніж до опори, розрахованої на використання в комплексі з житловим будинком, але до визначення оптимальної глибини закладення потрібно однаково відповідально і грамотно підходити в обох випадках.

Корисна порада! Вищеперелічені моменти цікавою та зрозумілою простому обивателю мовою докладно викладені у книзі «Не заривайте фундаменти вглиб» під авторством В.С. Сажина. Рекомендуємо до ознайомлення.

Файл для завантаження – В.С. Сажин "Не заривайте фундаменти вглиб". Розрахунки, таблиці, конструкція фундаментів, правила вибору опорних конструкцій, правила армування

Одна лише глибина важлива?

Як зазначалося, фундамент не в усіх ситуаціях повинен бути заглибленим, навіть якщо будівництво ведеться на не спокійному грунті - існують будівельні технології, що дозволяють збільшити твердість і щільність практично будь-якого ґрунту. Зважаючи на це, якщо заплановано будівництво компактної приватної лазні, а не величезного житлового будинку, у «закопуванні грошей у землю» не буде жодного сенсу.

Поряд з цим повинні враховуватися характерні особливості будівельного майданчика. Наприклад, поширеною проблемою є високе проходження ґрунтових вод. У разі зведення лазні це питання можна вирішити за допомогою облаштування ефективного дренажу навколо опорної конструкції, а не за рахунок заглиблення фундаменту.

Ще однією поширеною проблемою є зсуви. Наявність таких може призвести до катастрофічних наслідків у вигляді провисання, деформації та руйнування опорної конструкції. В даному випадку доцільніше буде зайнятися зміцненням ґрунту, а не фундаменту.

Наприклад, у випадку з піщаними ґрунтами добре проявляє себе технологія силікатизації, що передбачає обробку ґрунту навколо опорної конструкції за допомогою суміші, що включає рівні частки води та рідкого скла. Зволожений таким складом пісок ретельно утрамбовується. В результаті ґрунт стає більш міцним.

Ще один ефективний спосіб передбачає використання спеціальних хімічних реагентів. В даному випадку на будівельному майданчику пробурюються невеликі свердловини, через отримані заглиблення в землю вливаються смоляні склади, що призводить до ефективного зміцнення слабкого ґрунту з мінімальними фінансовими витратами.

Нормативно-технічні положення

Положення щодо оптимальної глибини закладання опорних конструкцій закріплені відповідною нормативною документацією. В даному випадку це СНіП за номером 2.02.01-83.

Файл для завантаження. СНіП 2.02.01-83. СП 22.13330.2011. ПІДСТАВИ БУДІВЕЛЬ І СПОРУД.

Від чого залежить глибина закладання опорних конструкцій?

На цьому етапі проектування увага приділяється наступним моментам:

• призначенню та габаритам споруди, яка зводитиметься на опорі;
• рівнем навантажень, створюваних будовою;
• глибині облаштування опорних конструкцій найближчих та прилеглих будівель;
• рівнем проходження інженерних комунікацій;
• особливостям рельєфу місцевості;
• Значні інженерно-геологічним особливостям будівельного майданчика. Сюди входять: властивості ґрунту, особливості наявних напластувань тощо;
• гідрогеологічним особливостям місцевості та характеру їх потенційних змін під час проведення будівельних робіт та в ході подальшої експлуатації конструкції;
• ймовірності розмиву ґрунту біля опорних конструкцій, що зводяться неподалік водойм;
• показнику рівня сезонних промерзань ґрунту.

При визначенні цього значення використовується усереднений показник максимальних щорічних глибин промерзання. Для правильного проведення розрахунку потрібно брати відомості, отримані протягом мінімум 10-річного спостереження. Безпосередньо для спостережень вибирається рівний незасніжений майданчик. Рівень ґрунтових вод, при цьому, повинен бути нижчим по відношенню до показника сезонного промерзання ґрунту.

Якщо результати багаторічних спостережень відсутні (а саме так часто й трапляється), виконуються відповідні теплотехнічні розрахунки. Для регіонів, на території яких ґрунт не промерзає більше ніж на 250 см, допустиме використання наступної формули визначення нормативного показника глибини промерзання.

Коефіцієнт Mt у наведеній вище формулі вказує на сумарне значення абсолютних середньомісячних мінусових температур взимку для конкретного регіону. Цю інформацію слід уточнити індивідуально, звернувшись у найближчу гідрометеорологічну станцію або ознайомившись із відповідною довідковою інформацією.

Коефіцієнт d0 визначається за типом ґрунту на ділянці. Залежність наступна:

• глинисті та суглинисті ґрунти – 0,23 м;
• пилуваті, дрібнопіщанисті та супісні грунти – 0,28 м;
• середні, великі, а також гравілисті піски – 0,3 м;
• великоуламкові - 0,34 м.

Що таке розрахункова глибина промерзання?

Для її знаходження використовується така формула.

Коефіцієнт dfn тут свідчить про нормативну глибину промерзання (посібник із визначення цього показника наводилося вище).

Показник kh є коефіцієнтом, що відсилає до дії теплового режиму будови. У разі зовнішніх опорних конструкцій опалювальних будівель цей параметр береться з наступної таблиці.

При облаштуванні підстав неопалюваних будівель даний коефіцієнт приймається рівним 1,1.

Визначення показника розрахункової глибини промерзання здійснюється відповідно до теплотехнічного розрахунку і в тих ситуаціях, коли опорна конструкція укомплектовується постійною теплоізоляцією. Також це становище актуально для ситуацій, коли особливості температурної експлуатації споруди можуть надавати значний вплив на температурні показники грунту, наприклад, у випадку з лазнями.

Показник глибини закладення, актуальний для конструкцій, що опалюються, також приймається у разі зведення зовнішніх і внутрішніх підстав. У другий випадок розрахунковий показник промерзання до уваги береться.

Розрахункове значення також може не враховуватися, якщо:

• основа облаштовується на дрібнопіщанистому ґрунті і в ході досліджень було підтверджено факт відсутності пучинистості, а також у ситуаціях, коли попередні дослідження та подальші розрахункові заходи дозволили встановити, що деформаційні процеси, що виникають у ході промерзання-відтавання ґрунту, не надають негативного впливу на експлуатаційну придатність. ;
• заплановано проведення відповідних заходів, спрямованих на виключення промерзання ґрунту.

Для знаходження глибини облаштування опорних конструкцій опалювальних будівель, планування яких включає непідігрівні підпілля та підвальні приміщення, використовуйте наступну таблицю. Вважайте від підлоги першого поверху до підвалу.

Від теорії до практики

Раніше ви мали можливість ознайомитися з переліком факторів, що беруться до уваги у процесі проектування фундаменту, а також отримали теоретичне уявлення про основні розрахункові заходи на етапі планування основи. Тепер вам пропонується дізнатися, як проводиться визначення оптимальної глибини закладення практично.

На що звертаємо увагу?

Раніше наводився досить великий перелік факторів, що визначають оптимальну глибину закладання фундаменту. Насправді забудовники звертають увагу лише деякі з них. Про це у таблиці.

Таблиця. Чинники, що визначають глибину закладення

Чинники	Пояснення
	У ході вивчення інженерно-геологічних умов визначається шар ґрунту, здатний взяти на себе функції природної несучої основи для опорної конструкції. Насправді щодо глибини закладення дотримуються нижеперечисленных правил: Глибина закладання – від 50-70 см; Заглиблення опорної конструкції в природний шар, що несе, – від 10-20 см; По можливості опорна основа закладається нижче по відношенню до ґрунтових вод. Дотримуючись цього правила, забудовник позбавляє себе необхідності спорудження водовідливу. При цьому відсутні порушення природної структури ґрунту. Якщо можливість заглибитися нижче рівня грунтових вод через будь-які обставини відсутні, вдаються до облаштування водовідливу, кріплення шпунтованого стінок ями, в результаті чого величина сумарних витрат на проведення необхідних земляних робіт істотно зростає.
	Серед значних кліматичних факторів, що мають найбільше значення при встановленні глибини закладення опорних конструкцій різного призначення, виділяють, по-перше, глибину промерзання ґрунту на ділянці, по-друге, особливості відтавання ґрунту, пов'язані насамперед з рівнем проходження підземних вод. Деякі типи ґрунтів у процесі промерзання піддаються пученню, тобто. збільшують свій обсяг. У подібних умовах фундамент будови має бути закладений строго нижче від точки глибини промерзання. До появи згаданого морозного пучення призводить переважно переміщення вологи, що міститься в грунтових шарах, що нижчележать, до фронту промерзання. Зважаючи на це, велике значення щодо оптимальної глибини облаштування опорної конструкції має приділятися показнику рівня проходження підземних вод у холодний період року. До категорії пучинистих відносяться пилувато-глинисті ґрунти та різновиди ґрунтів, що складаються з дрібного та пилуватого піску. При виконанні будівельних робіт на таких ґрунтах глибину облаштування опори визначають за показником рівня промерзання, якщо підземні води проходять менш ніж на 200 см нижче точки промерзання.
	Серед значних конструктивних особливостей споруди, що впливають на підсумкове значення глибини закладення основи, виділяють: Наявність цокольних/підвальних приміщень та їх габарити; Наявність приямків та його розмірні характеристики; Наявність та габарити опорних конструкцій для різного обладнання, наприклад, банної печі; Наявність підземних комунікацій та його габаритні характеристики; Характер навантажень, що надходять на опорну конструкцію, та їх величину. Зазвичай, за наявності підземних приміщень опорні конструкції заглиблюють на 50 див нижче підлоги таких. У разі облаштування опорної стовпчастої конструкції, згаданий показник може збільшуватися до 150 см.

Важливо! Після визначення оптимальної глибини закладення за всіма значимими факторами, вибирається найбільший знайдений показник, і саме він використовується як розрахунковий.

Існує досить багато різновидів опорних конструкцій, серед яких найбільшого поширення у приватному будівництві набули стрічковий, стовпчастий та плитний фундаменти. Далі вам пропонується ознайомитись з рекомендаціями щодо оптимальної глибини закладення кожного з них.

Стрічкові опори

Фундамент стрічкового типу займає перше місце за популярністю серед приватних забудовників. Такі конструкції характеризуються легшим зведенням та меншими фінансовими витратами, якщо порівнювати з монолітними плитними опорами.

Конструкція стрічкової основи є армованою бетонною смугою, що облаштовується під стінами і перегородками будівлі. Основа приймає навантаження, створювані вищою будовою, і забезпечує їх рівномірний розподіл на ґрунт.

Важливо! Показник несучої здатності ґрунту на ділянці повинен перевищувати навантаження, що передаються фундаментною конструкцією від будівлі. Відомості щодо необхідних докладно освячувалися у відповідній публікації.

Основа стрічкового типу підходить для використання на однорідних ґрунтах з відсутньою або слабовираженою пучинистістю. Краще, щоб ґрунтові води проходили якнайнижче. Не рекомендується облаштовувати бетонні стрічки на територіях, що підтоплюються.

Розглянутий фундамент заборонено використовувати на торф'яних та інших біогенних органічних грунтах. Також від застосування такої конструкції слід утримуватися, якщо будівельна ділянка розташовується на неоднорідному грунті або на стику типів ґрунтів, що різняться. Не рекомендується використовувати стрічковий фундамент на водонасиченому пилуватому піщаному ґрунті та водонасичених глинистих ґрунтах.

При визначенні конфігурації та геометричних параметрів опорної основи потрібно враховувати перелічені нижче фактори:

• навантаження, створювані вищим будинком;
• характеристики ґрунту (пучинистість, показники несучої здатності);
• клімат біля;
• характеристики будівельних матеріалів.

Мінімально допустиму глибину облаштування стрічкової опорної конструкції визначають за рівнем промерзання ґрунту, висотою залягання підземних вод, а також особливостями пучинистості ґрунту. Залежність наступна: що глибше промерзає грунт і що ближче вода проходить до поверхні, то сильніше пучинистість грунту, і більше виражене вплив виявляється на опору знизу. Під впливом цих сил основа стискатиметься і виштовхуватиметься вгору. Для зменшення інтенсивності цих впливів і здійснюється заглиблення фундаменту.

Корисна порада! Крім заглиблення опорної конструкції, виразність показників морозного пучення ґрунту може регулюватися за допомогою забезпечення теплоізоляції опори, монтажу незнімної теплозахищеної опалубки на етапі облаштування фундаменту, а також шляхом забезпечення водовідведення та організації дренажу, ущільнення ґрунту, його часткової або повної заміни.

Відповідно до актуальних будівельних норм, найменше допустиме заглиблення стрічкової бетонної опори на всіх малопучинистих і непучинистих ґрунтах (за винятком глинистого та скельного ґрунтів) становить 450 мм. При роботі на скельному ґрунті, зважаючи на фізичну неможливість забезпечення значного заглиблення, допускається облаштування опорної конструкції безпосередньо на поверхні ґрунту. При облаштуванні стрічкової опорної конструкції на глинистих ґрунтах та інших ґрунтах пучинистого типу, основа заглиблюється мінімум на 750 мм (в середньому витримують 90-100-сантиметровий показник).

Якщо грунт надмірно м'який і присутня ймовірність його рухливості (до цієї групи входять водонасичені ґрунти, супіски, піски), а також при низьких показниках несучої здатності поверхневих ґрунтових шарів, стрічковий фундамент може бути заглиблений до рівня розташування куль ґрунту, що характеризуються стабільними властивостями і більш високою. несучою здатністю.

Як орієнтири можна використовувати значення, наведені в наступній таблиці.

Розрахункова глибина промерзання умовно непучинистого ґрунту	Розрахункова глибина промерзання слабо пучинистого ґрунту твердої та напівтвердої консистенції
до 2 метрів	до 1 метра	0,5 м
до 3 метрів	до 1,5 метрів	0,75 м
більше 3 метрів	від 1,5 до 2,5 метрів	1 м
	від 2,5 до 3,5 метрів	1,5 м

Корисна порада! Незалежно від умов на місцевості, максимальним допустимим показником заглиблення в економічному та в цілому розумному плані є 250 см.

Якщо фундамент облаштовується на піщаному непучинистому ґрунті, на показник глибини промерзання можна не звертати уваги. Також позбутися залежності з глибиною промерзання можна за умови забезпечення вертикального утеплення фундаменту та горизонтальної теплоізоляції ґрунту.

Наведені вище значення можуть змінюватися, якщо грунтові води розташовуються відносно близько до поверхні. За таких обставин фундамент доведеться заглиблювати на більший рівень. Можете орієнтуватися на значення, наведені у таблиці.

Власникам ділянок, розташованих на пучинистих ґрунтах з високими ґрунтовими водами, слід подумати над використанням іншої опорної конструкції, наприклад, пальово-ростверкової. Такій підставі не страшні ґрунтові води та морозні пучення.

Показники нормативної глибини промерзання представлені таблиці.

В основі цієї конструкції - опорні стовпи, що облаштовуються в кутах будови та на перетинах стін та перегородок. При необхідності додаткові опори споруджуються під важкими простінками, масивними балками та інших ділянках, що характеризуються збільшеним навантаженням.

З метою забезпечення рівномірності розподілу навантажень, створюваних вищою будовою, а також організації роботи стовпів в якості цільної опорної конструкції і для збільшення стійкості фундаменту до сил, що впливають на нього, облаштовується ростверк, представлений обв'язувальними балками, що з'єднують елементи опорної конструкції.

• при зведенні будов, що не мають підвальних приміщень;
• при будівництві будівель з легкими стінами, виконаними за каркасною, щитовою та подібними технологіями;
• при зведенні цегляних стін за необхідності забезпечення глибокого закладання;
• при більш високій стійкості стовпчастого фундаменту до осадових процесів у ґрунті (порівняно з іншими різновидами фундаментів);
• при необхідності максимального мінімізування виразності сил морозного пучення (стовпи меншою мірою схильні до згаданого явища порівняно з стрічковими та плитними конструкціями);
• за інших умов, коли використання стрічкового фундаменту є економічно невигідним або недоцільним через будь-які обставини.

Стовпчаста опорна конструкція має низку переваг.

По-перше, на її облаштування зазвичай витрачається не більше 20% витрат на весь будинок (для порівняння, у випадку з фундаментами інших типів цей показник може зростати до 30% і більше).

По-друге, через окремі опори відбувається більш ефективний розподіл навантажень, ніж за допомогою суцільної стрічкової основи. Стовпи забезпечують рівнозначні показники тиску на ґрунт, внаслідок чого відзначається зменшення виразності опади порівняно з раніше розглянутими стрічковими конструкціями. Завдяки цьому з'являється можливість зменшення сумарної площі основи.

Опорно-стовпчаста конструкція – фото

При визначенні оптимального показника глибини закладення стовпів звертають увагу на такі фактори:

• глибину промерзання ґрунту. Цей параметр залишається значущим під час проектування будь-якого фундаменту. В ідеалі стовпи мають бути заглиблені на 20-30 см нижче за згадану позначку, але необхідність у цьому виникає не завжди. Виняткові випадки будуть розглянуті окремо;
• тип ґрунту та особливості його складу. Кращий варіант – піщаний ґрунт. Вода практично миттєво проходить через такий ґрунт, плюс його несуча здатність зберігається на дуже високому рівні. Від будівництва на торфовищах і мулистих ґрунтах слід утримуватися. Єдиний можливий варіант у цьому випадку зводиться до часткової (ще краще – повної) заміни наявного ґрунту пісковиком;
• глибину залягання підземних вод. Цей момент визначається під час відповідних попередніх досліджень. Практично 100%-м підтвердженням високого рівня ґрунтових вод може бути наявність поблизу будь-якої природної водойми. В даному випадку вдаються до організації систем дренажу або влаштування гідроізоляції.

Крім природних факторів, проектувальник повинен звертати увагу на такі положення:

• передбачувана вага готової будови;
• вага опорних стовпів;
• вага предметів внутрішнього облаштування будівлі та людей, що перебувають у ній;
• тимчасові навантаження, наприклад, сніг.

Найбільш виражений негативний вплив на опорні конструкції надають сили морозного пучення. Зважаючи на це, будівництву практично будь-якого фундаменту передує оцінка ступеня пучинистості ґрунту. Більшість забудовників дотримується принципу, відповідно до якого при роботі на ґрунтах пучинистого типу фундаменти закладаються в середньому на 200-300 мм нижче за розрахунковий показник глибини промерзання в холодну пору року. Поруч із, зведення малонавантажених будівель, наприклад, як приватна лазня, має виняткові особливості.

Фундаменти подібних будов піддаються силам здирства, в більшості випадків перевершує загальні навантаження, створювані вище будовою. Через таку різницю за підсумком і відбуваються різноманітні деформації опори.

Зважаючи на це, плануючи будівництво лазні або будь-якої іншої будівлі без підвального приміщення на ґрунті, схильному до сезонного пучення, краще віддавати перевагу незаглибленому або дрібнозаглибленому різновиду опорної конструкції.

Дрібнозаглибленими називають опори, глибина закладення яких становить 50-70% від нормативного показника промерзання ґрунту. Наприклад, відповідно до нормативного показника грунт промерзає на 150 см. У цьому випадку дрібнозаглиблений фундамент треба заглиблювати мінімум на 75 см.

Якщо грунт є пучинистим і глибоко промерзає, доведеться робити заглиблену опорну конструкцію, яка облаштовується, як уже зазначалося, в середньому на 20-30 см нижче точки промерзання. За таких обставин добре себе показують збірні та монолітні стовпи з армованого бетону. Подібні конструкції незначною мірою схильні до впливу сил пучення.

Якщо для облаштування опор застосовуються камені, неармований бетон, дрібні блоки, цегла, стіни фундаменту повинні звужуватися догори – завдяки цьому буде, по-перше, забезпечено рівномірний розподіл навантажень, створюваних будовою, по-друге, зменшено витрату будівельних матеріалів.

Серед додаткових заходів, що сприяють зменшенню виразності сил морозного пучення, слід зазначити такі положення:

• покриття боковин стовпів матеріалами, що сприяють зменшенню тертя ґрунту. До таких матеріалів відносяться різноманітні пластичні мастила, полімерні плівки, епоксидні смоли, бітумні мастики і т.д.;
• утеплення верхньої кулі ґрунту навколо опорної конструкції. Прекрасним варіантом є спорудження утепленого вимощення.

Є низка обмежень, наявність яких є прямим протипоказанням до застосування стовпчастих опор.

1. По-перше, стовпчастий фундамент не можна використовувати на слабких ґрунтах, а також ґрунтах, схильних до горизонтальних зрушень, т.к. стовпи характеризуються малою стійкістю до перекидань. Щоб нівелювати бічні зрушення, облаштовується жорсткий армований ростверк. У разі застосування витрат на зведення стовпчастого фундаменту практично рівняються з витратами на заливку армованої стрічки.

   

2. По-друге, стовпи краще не облаштовувати на ділянках, розташованих на слабонесучих (торф'яних, водонасичених глинистих тощо) ґрунтах, особливо у разі зведення важких будинків (з використанням залізобетонних плит перекриття, з цегляними стінами завтовшки від 50 см і т.п.) .д.).

   

3. По-третє, краще не будувати нічого на стовпчастих опорах, якщо ділянка розташована в місцевості із суттєвими перепадами висот (понад 200 см).

   

   На ділянках зі складним рельєфом стовпчаста основа – не найкращий варіант

Плитні опори

Монолітна плитна опорна конструкція характеризується високими показниками надійності, міцності та довговічності, але й потребує відповідних трудових та матеріальних вкладень на облаштування. Застосування таких опор є доцільним під час роботи на слабких різновидах грунтів, наприклад, грунтах із високим вмістом органіки.

У разі використання плити відзначається зменшення тиску на ґрунт. Відбувається це з тієї причини, що плита спирається на основу всією поверхнею, завдяки чому забезпечується рівномірний розподіл навантажень, створюваних вище будовою.

На плитному фундаменті можна будувати будинки з будь-яких матеріалів. Особливо часто подібні опори вибираються до застосування у комплексі з кам'яними конструкціями, тобто. будовами, зведеними з блоків, цегли тощо.

Як і у випадку з вищерозглянутими різновидами основ, глибину закладення визначають відповідно до характерних особливостей ґрунту та навантажень, створюваних будовою: чим вони вищі, тим товщі робиться плита і тим глибше вона закладається.

Плитні фундаментні конструкції не заглиблюють до рівня промерзання. Незаглиблені опори взагалі зводять на рівні грунту. У будівельній практиці набула популярності т.зв. «Плаваюча плита» - такий фундамент заглиблюється максимум до 1 м, а силами нижчого утрамбованого піщано-гравійного шару забезпечується видимість «залізобетонної плити, що плаває». Така конструкція характеризується більшою стійкістю до деформаційних впливів із боку ґрунту.

Найбільшою ж популярністю користується дрібнозаглиблений різновид плитного фундаменту, що закладається на глибину 200-500 мм. Під плитою облаштовується ущільнена «подушка» з піску та щебеню сумарною товщиною близько 30 см. Плита армується по всій площі. Подібна конструкція характеризується високою стійкістю до змінних навантажень, що виникають при перепадах температури і призводять до обдимання грунту.

Дрібнозаглиблена
різновид плитного фундаменту

Таким чином, плитні фундаменти підходять для використання на проблемних ґрунтах: рухомих, просадних, пучинистих і т.п.

Серед недоліків такої конструкції слід відзначити великий обсяг земляних робіт, а також підвищені витрати на придбання високоякісних армуючих елементів та бетону. Матеріали, що використовуються, повинні відповідати наступним мінімальним вимогам:

• марка бетону – від М200;
• арматура - сталева, діаметром не менше 1,2 см.

Таким чином, монолітна армована бетонна плита добре підходить для використання на ґрунтах з високими підземними водами, а також на слабких та різнорідних ґрунтах. За таких обставин витрати на облаштування плитної конструкції будуть виправданими та доцільними. В іншому випадку фахівці рекомендують звертати увагу на більш економічно вигідні рішення у вигляді вищерозглянутих стовпчастих та стрічкових підстав.

Додатково вам пропонується ознайомитися з таблицями, що характеризують різні типи ґрунтів, а також відображають залежність показника глибини закладення опорної конструкції від характеристик ґрунту та висоти проходження підземних вод.

Вдалої роботи!

Відео – Глибина закладення фундаменту

Незважаючи на те, що глибина пристрою стрічкового фундаменту не є єдиним показником надійності та довговічності, вона відіграє величезну роль у цілісності всього будинку у процесі його експлуатації. Залізобетонна стрічка будь-яких розмірів та марки бетону може з часом луснути, якщо вона буде неправильно розміщена в ґрунті, не враховуючи його особливості.

Для того, щоб не заплутатися у всіх типах фундаментів та ґрунтах, спробуємо розібратися у всьому по порядку. Спочатку розберемо типи монолітних стрічок, та був безпосередньо кожному за типу стрічкового фундаменту визначимося з глибиною закладення.

Чинники, що впливають на глибину закладення стрічкових фундаментів

Напевно, варто почати з того, що самі стрічкові фундаменти поділяються на три основні типи:

1. Незаглиблені
2. Дрібнозаглиблені
3. Заглиблені

Кожен із цих типів закладається на певну глибину, яка залежить від кількох основних факторів:

• Глибина промерзання ґрунту
• Тип ґрунту
• Рівень ґрунтових вод

Варто відмітити що глибина закладення стрічкового фундаменту- це відстань від поверхні ґрунту до підошви фундаменту, а не та глибина, на яку копається траншея. У траншеї, крім фундаменту може бути подушка.

Тепер давайте розберемося, як ці фактори впливають на кожен тип стрічкового фундаменту окремо.

Незаглиблений стрічковий фундамент

Незаглиблений стрічковий фундамент застосовується у будівництві приватних будинків дуже рідко, тому що він є дуже слабкою опорою для майбутньої будови. Як правило, він весь розташовується поверх ґрунту, а всередині знаходиться тільки піщана, або піщано-гравійна подушка.

Багато писати про незаглиблений стрічковий фундамент я не буду, тим більше йому вже була присвячена ціла стаття раніше. Та й взагалі, саме поняття глибини закладення такого фундаменту відсутнє.

Розрахунок глибини закладення стрічкових дрібнозаглиблених фундаментів

Це найпримхливіший, у плані глибини закладення фундамент. По-перше, він не такий надійний, як заглиблений, ну а по-друге – для того, щоб такий стрічковий фундамент витримав навантаження будови, а також стримував усі сили здирання, що передаються від ґрунту, до його розрахунку необхідно підійти з особливою відповідальністю.

Як залити я вже докладно описував в одній із попередніх статей. Тому в подробиці вникати не будемо.

Такий стрічковий фундамент закладається на глибину, яка значно вища за глибину промерзання ґрунту, тому і називається дрібнозаглиблений. На нього, на відміну від заглибленого, можуть значною мірою діяти сили обдимання ґрунту.

Також важливою відмінністю дрібнозаглиблених фундаментів є те, що його необхідно робити монолітним не тільки нижче рівня грунту, але й відразу, виставивши опалубку, залити надземну частину фундаменту - цоколь. Це значно посилить весь стрічковий фундамент.

Глибина закладання дрібнозаглибленого фундаменту безпосередньо залежить від усіх трьох факторів, описаних вище. Щоб не заплутатися, давайте розглянемо таблицю.

Таблиця №1: Глибина закладення стрічкового дрібнозаглибленого фундаменту (мінімальна), залежно від типу та глибини промерзання ґрунту

Глибина промерзання ґрунту, м		Глибина закладення фундаменту, м
Грунт слабопучинистий	Грунт непучинистий, тверді породи
більше 2,5	-	1,5
1,5 - 2,5	3,0 і більше	1,0
1,0 - 1,5	2,0 - 3,0	0,8
менше 1,0	менше 2,0	0,5
Примітка:Для того, щоб дізнатися, яка глибина промерзання ґрунту у Вашому регіоні, подивіться нижче на таблицю №2, де наведено значення для деяких міст, з урахуванням типу ґрунту. Клацніть по таблиці, щоб збільшити.

Таблиця №2: Глибина промерзання ґрунту в деяких регіонах

Примітка:Крім того, що на глибину закладення стрічкового фундаменту впливає глибина промерзання та тип ґрунту, так само не варто відкидати ще один дуже важливий фактор – рівень ґрунтових вод, про який і поговоримо далі.

Залежність глибини закладення стрічкового фундаменту від рівня ґрунтових вод (УГВ)

Існує два варіанти розташування ґрунтових вод – коли вони розташовані нижче за глибину промерзання ґрунту, і коли – вище.

Рівень ґрунтових вод нижче глибини промерзання ґрунту

Це можна вважати хорошим показником, і в цьому випадку ґрунтові води в більшості типів ґрунтів не надають особливого впливу на глибину пристрою монолітної залізобетонної стрічки.

Єдиним обмеженням, в даному випадку, є те, що в таких ґрунтах, як суглинки, глини та подібних до них, стрічку необхідно закладати мінімум на половину глибини промерзання такого ґрунту. В інших, «хороших» ґрунтах, цей фактор на закладення фундаменту – не впливає.

Іншими словами, якщо глибина промерзання у Вашому регіоні, допустимо – 1,5 метра, то стрічковий дрібнозаглиблений фундамент необхідно влаштовувати щонайменше на 0,75 метрів.

Рівень ґрунтових вод вище глибини промерзання ґрунту

Якщо грунтові води розташовані високо, то глибина копки траншеї для стрічкового фундаментуне залежить від їхнього рівня тільки на скелястих ґрунтах, піщаних крупнозернистих, гравійних та подібних до них.

На будь-яких інших типах ґрунтах, з високим УГВ, монолітну стрічку доведеться заглиблювати нижче за глибину промерзання на 10-20см (таблиця №2). І тут вона стане заглибленим фундаментом.

Заглиблений стрічковий фундамент

Заглиблений стрічковий фундамент вважається найбільш надійним зі всіх стрічок. Він закладається нижче глибини промерзання ґрунту на 10-20 см. Ще однією умовою його пристрою є те, що ґрунт під його підошвою повинен бути більш менш твердим.

У разі болотистих ґрунтів, торфовищ і подібних до них, стрічковий фундамент закладається на глибину, яка нижче цих шарів. У деяких випадках достатньо прокопати траншею до твердих порід ґрунту, а потім влаштувати піщану або піщано-гравійну подушку до рівня, який трохи нижче за глибину промерзання ґрунту у Вашому регіоні.

Коли на будівельній ділянці ґрунт зовсім поганий для закладення стрічкового фундаменту, або його пристрій потребує величезних витрат, можна спробувати розрахувати інший тип фундаменту, наприклад плитний. Можливо, це буде як дешевше, так і надійніше.

Як зменшити глибину закладення стрічкового фундаменту

Після проведення всіх розрахунків по глибині закладення стрічкового фундаменту, часто буває отже з урахуванням грунту та регіону, його потрібно закласти дуже глибоко. Від сюди постає питання про те, як скоротити витрати та зменшити глибину.

Існує кілька способів зменшення глибини закладення стрічкових фундаментів, всі вони засновані на тому, щоб зменшити значення основних факторів, що впливають на фундамент.

Зменшення глибини промерзання ґрунту

Змінити клімат у регіоні ми, звичайно ж, не зможемо, але зможемо змінити глибину промерзання, безпосередньо під підошвою фундаменту, утепливши сам фундамент та грунт, що прилягає до нього із зовнішнього боку.

Таким чином, ми зможемо зменшити глибину закладення фундаменту, а також скоротити витрати на нього.

Відведення ґрунтових вод від стрічкового фундаменту

Ще один діючий спосіб зменшення глибини закладення стрічкового фундаменту – відведення води від нього.

Робиться це за допомогою пристрою хорошої дренажної системи, яка відведе значну частину води від фундаменту та не дасть їй згубно впливати на нього.

Піщана або піщано-гравійна подушка під фундаментом

У випадку, коли на ділянці пучинисті шари ґрунту залягають досить глибоко, стрічковий фундаменттакож доведеться закладати на велику глибину. Зменшити її можна, замінивши пучинистий ґрунт піщаною або піщано-гравійною подушкою.

Іншими словами, необхідно викопати глибоку траншею до твердих ґрунтових порід, а після цього влаштувати там масивну піщано-гравійну подушку, яка розподілить навантаження від фундаменту та будинку на ґрунт рівномірно і не дасть силам здирання згубно впливати на фундамент.

Подушку бажано робити не лише під підошвою фундаменту, а й поруч із ним, як показано на схемі.

Варто зазначити, що найнадійнішим способом зменшення глибини закладення стрічкового фундаменту, є комбінований метод, тобто. і пристрій подушки, і утеплення, і навіть пристрій дренажу, якщо це знадобиться.

Приклад 2.4.Визначити глибину закладення фундаменту для опалювальної будівлі без підвалу, з підлогами, що влаштовуються на лагах по ґрунту. Район будівництва – м. Куйбишев. Середньодобова температура у приміщеннях усередині будівлі 20 °С. Ширина фундаменту 1,4 м, товщина стіни 51 см. Грунт основи - супісок з показником плинності I L=0,34. Рівень ґрунтових вод знаходиться на глибині 5 м від поверхні землі.

Рішення.По карті, що показана на рис. III.1 (додаток III) визначаємо нормативну глибину промерзання d fn=1,6 м. На карті наведено значення нормативної глибини промерзання для глин і суглинків, для супісків, пилуватих і дрібних десків їх збільшують у 1,2 рази. Тому для супіску збільшуємо глибину промерзання в 1,2 рази, отримуємо d fn= 1,2 х1,6 = 1,92 в.

Визначаємо виліт зовнішнього ребра фундаменту від зовнішньої грані стіни: а f=(1,4-0,51)/2 = 0,445<0,5 м. По табл. III.1 для зда­ния с полами на лагах по грунту и а f <0,5 м находим значение ко­эффициента влияния теплового режима здания k h=0,6. За формулою (2.1) визначаємо розрахункову глибину промерзання ґрунту: d f= 0,6 x1, 92 = 1,152 м.

Так як глибина закладення підошви фундаменту повинна призначатися не менше розрахункової глибини промерзання, округляючи у велику сторону, остаточно призначаємо глибину закладення фундаменту d f=1,2 м. Знайдемо величину d f+ 2 м = 1,2 + 2 = 3,2 м.

Для цього випадку d w=5 м > d f+2 м = 3,2 м. За табл. III.2 для супісків з показником плинності I L 0 та d w >d f+2 м глибина закладення підошви фундаменту повинна призначатися не меншою за розрахункову глибину промерзання. Отже, остаточно приймаємо глибину закладення фундаменту d f= 1,2 м-коду.

приклад 2.5.Визначити глибину закладення фундаменту під зовнішню колону багатоповерхової промислової будівлі, яка зводиться в районі м. Кургана. Підлоги першого поверху будівлі влаштовують за утепленим цокольним перекриттям. Будівля не має підвалу. Температура повітря у приміщенні 20°С. Перетин колони першого поверху 0,4X0,4 м, розмір черевика під колону 0,78X0,78 м. Розмір фундаменту 2,2x2,2 м. Грунт основи - суглинок з показником плинності I L= 0,2. Рівень ґрунтових вод знаходиться на глибині 5,5 м-коду.

Рішення.По карті на рис. II 1.1 визначаємо нормативну глибину промерзання d fn= 2 м.

Знаходимо виліт зовнішнього ребра підошви фундаменту a f= (2,2-0,78) 12 = 0,71 м > 0,5 м. Для будівлі без підвалу з підлогами за утепленим цокольним перекриттям відповідно до табл. III.1 при вильоті зовнішнього ребра a f <0,5 м значение коэффициента влия­ния теплового режима составляет k h= 0,7 при вильоті зовнішнього ребра фундаменту a f=1,5 м значення k hнеобхідно підвищити на 0,1, тобто при a f=1,5 м k h= 0,8. У цьому випадку a f= 0,71 м, тому значення k hзнайдемо за допомогою лінійної інтерполяції k h =0.721.

Визначимо розрахункову глибину промерзання за формулою (2.1) d f= 0.721x2=1,442 м. Округлюючи у велику сторону, отримаємо d f= 1,5 м-коду.

Знайдемо величну d f+2 м = 1,5 + 2 = 3,5 м. У нашому випадку d w= 5,5 м<d f+2 = 3,5 м. Відповідно до табл. 1П.2 для суглинку з показником плинності I L<0,25 при d w>d f+ 2 глибина закладення фундаменту має призначатися не менше 0,5 d f. Отже, остаточно призначаємо глибину закладення підошви фундаменту d f = 0,5d f= 0,5 х1, 5 = 0,75 м.

приклад 2.6.Визначити глибину закладення фундаментів під зовнішні стіни будівлі, показаної на рис. 2.11. Температура повітря у приміщеннях будівлі 20°С. Орієнтовна ширина фундаменту під зовнішню стіну, що несе 1,4 м. Будівля зводиться в Горьківській обл. Ґрунтові умови наведено у прикладі 2.1.

Рішення.По карті (див. рис. 111.1) d fn=1,6 м. Визначимо виліт зовнішньої грані підошви фундаменту a f= (1,4-0,6) / 2 = 6,4 м< 0,5. Найдем по табл. III.1 значения коэффициентов влияния теплового режима: для сек­ций здания с подвалом k h= 0,4, для безпідвальної частини k h= 0,7. Визначимо розрахункову глибину промерзання за формулою (2.1): для частини будівлі з підвалом d f 1 == 0,4 x1, 6 = 0,64 м; для безпідвальної частини d f 2=0,7x1,6= 1,12 м. Округлюючи у велику сторону, отримаємо d f 1= 0,7 та d f 2= 1,2 м.

Знайдемо величини d f 1+2 м = 0,7 +2 = 2,7 м d f 2+ 2=1,2+2 = =3,2 м. У першому і другому випадках рівень ґрунтових вод знаходиться на глибині 5,9 м (як випливає з рис. 2.9), тобто для випадку, що розглядається d w< d f+2. З аналізу ґрунтових умов будівельного майданчика (див. приклад 2.1) відомо, що ґрунт першого шару - пісок пилуватий, тому на підставі табл. III.2 при

Мал. 2.12. Наприклад 2.3

d w >d f+ 2 глибина закладення підошви фундаменту залежить від розрахункової глибини промерзання і визначатиметься лише конструктивними міркуваннями.

У безпідвальній частині будівлі глибину закладення підошви фундаменту призначимо рівною d f= 0,3 + 0,58 + 0,02 = 0,9 м (що більше 0,5 м, як потрібно у п. 2 приміток до табл. 111.2), тут 0,3 м - висота фундаментної плити марки Ф14; 0,58 м - висота фундаментного стінового блоку марки ФС6 та 0,02 м - висота двох швів цементного розчину.

У підвальній частині будівлі глибина закладення фундаменту визначається з конструктивних міркувань відповідно до глибини закладення підлоги у підвалі (рис. 2.12). Як випливає з цього малюнка, глибина закладення підошви фундаменту від спланованої позначки землі d= 0,3 + 0,1 +0,1 + (5,6-3,85) = 2,25 м, тут 0,3 м – висота фундаментного блоку марки Ф14; 0,1 м - висота шару ґрунту між підлогою будівлі та подушкою фундаменту; 0,1 м - висота конструкції підлоги у підвалі; (5,6-3,85) - різниця відміток підлоги та планування. Стіну підвалу приймемо із трьох стінових блоків марки ФС6 та одного зниженого блоку марки ФСН6 загальною висотою h = 0,3 + 3x0.58 + 0,28 + 004 = 2,36 м.

2.3. Визначення розмірів підошви, розрахунок за деформаціями

Форма підошви фундаменту багато в чому визначається конфігурацією в плані споруджуваної надземної конструкції і можливо:

Круглою, кільцевою, багатокутною (під димові труби, водонапірні та силосні вежі),

Квадратної, прямокутної, стрічкової (під колони, стовпи, стіни),

Таврова, хрестоподібна (під стіни з пілястрами, окремі опори),

Більш складного обрису в обмежених умовах.

У збірних фундаментах їх форму визначають розміри та форма складових елементів та блоків.

При розрахунках фундаментів дрібного закладення за другим граничним станом (за деформаціями) площа підошви попередньо може бути визначена за умови

р II

де р II – середній тиск по підошві фундаменту від основного поєднання розрахункових навантажень при розрахунку за деформаціями; R - розрахунковий опір ґрунту основи.

В даний час відповідно до СНиП 2.02.01-83 розрахунковий опір фунтів основи визначається за формулою

R=у с, у с2 /к [М k z b II + М q d 1 II "+ (М q -1) d b II "+ М c з II ]. (2.3)

де у с 1, у с2 - коефіцієнти умов роботи, що приймаються за табл. 2.4; k -коефіцієнт надійності, прийнятий рівним 1, якщо характеристики міцності фунта II і з II визначалися безпосередніми випробуваннями, і рівним 1,1, якщо вони прийняті за довідковими таблицями; М , М q , М с - Коефіцієнти, що залежать від розрахункового кута внутрішнього тертя несучого шару грунту, що приймаються за табл. 2.3; k z - коефіцієнт, що приймається рівним 1 при ширині підошви фундаменту b<10 м, при b 10 м k z = z o / b + 0,2 (здесь z o = 8 м); b - ширина подошвы фундамента, м; II - осредненный расчетный удельный вес фунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, кН/м" (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия во­ды); II " - то же, залегающих выше подошвы фундамента; d 1 - приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала,

d 1 = h s + h cff cf / II".

тут h s - товщина шару ґрунту вище підошви фундаменту з боку підвалу, м; h cf - товщина підлоги підвалу, м; cf - розрахункова питома вага матеріалу підлоги підвалу, кН/м 3; d b - глибина підвалу, що дорівнює відстані від рівня планування до підлоги підвалу, м (для споруд з підвалом шириною<20 м и глубиной более 2 м принимается d b =2 м» при ширине подвала В>20 м приймається d b =0); з II = розрахункове питоме зчеплення несучого шару ґрунту, кПа.

Виконання умови (2.2) ускладнюється тим, що обидві частини нерівності

Таблиця 2.3

Значення коефіцієнтів М у, М„, М а

II, град.	М	М q	М з	II, град.	М	М q	М з
		1,00	3,14		0,72	3,87	6,45
	0.03	1,12	3,32		0.84	4,37	6,90
	0,06	1,25	3,51		0,98	4,93	7,40
	0,10	1,39	3,71		1,15	5,59	7,95
	0,14	1,55	3,93		1.34	6,34	8.55
	0.18	1,73	4,17		1,55	7,22	9,22
	0,23	1,94	4,42		1,81	8,24	9,97 1
	0,29	2,17	4,69		2,11	9,44	10.80
	0,36	2,43	4,99		2.46	10,85	11.73
	0.43	2,73	5,31		2,88	12,51	12.79
	0.51	3,06	5,66		3.38	14.50	13.98
	0.61	3,44	6,04		3,66	15.64	14.64

Таблиця 2.4

Коефіцієнти умов роботи

Грунти	З 1	2 для будівель з жорсткою конструктивною схемою при відношенні довжини споруд (відсіку) до його висоті L/Н, що дорівнює
4 і більше	1.5 і менше
Крупноуламкові з піщаним заповнювачем	1.4	1,2	1.4
і піщані, крім дрібних та пилуватих
Піски дрібні	1.3	1,1	1.3
Піски пилуваті:
- маловологі та вологі	1.25	1,0	1,2
- насичені водою	1.1	1,0	1.2
- пилувато-глинисті, а також великоуламкові
з пилувато-глинистим заповнювачем
з показником плинності ґрунту або заповнювача:
I L< 0.25	1.25	1.0	1,1
0,25 < I L < 0,5	1.2	1,0	1,1
I L > 0,5	1.1	1,0	1,0

Примітки: 1. До споруд із твердою конструктивною схемою відносяться споруди, конструкції яких спеціально пристосовані до сприйняття зусиль від деформацій основи. 2. Для будівель з гнучкою конструктивною схемою 2 =1.3. При проміжних значеннях L/Н коефіцієнт визначається інтерполяцією.

Центрально навантажений фундамент. Центрально навантаженим вважають фундамент, у якого рівнодіюча зовнішніх навантажень проходить через центр площі його підошви. Реактивний тиск ґрунту по підошві жорсткого центрально навантаженого фундаменту приймається рівномірно розподіленою інтенсивністю.

р II = (N 0 II + G fII + G gII) / А, (2.4)

де N 0 II - розрахункове вертикальне навантаження на рівні обрізу фундаменту;

G fII та G gII - розрахункові значення ваги фундаменту та ґрунту на його уступах (рис. 2.5); А – площа підошви фундаменту.

У попередніх розрахунках вага ґрунту та фундаменту в обсязі паралелепіпеда АВСD, в основі якого лежить невідома площа підошви А, визначається приблизно з виразу

G fII + G gII = m Ad,

де m - середнє значення питомої ваги фундаменту та ґрунту на його уступах, прийняте зазвичай рівним 20 кН/м 3 ; d – глибина закладення фундаменту, м.м.

Мал. 2.5. Розрахункова схема до розрахунку центрально навантаженого фундаменту

Прийнявши р II = R і врахувавши рівність (2.3),

рівняння (2.4) отримаємо формулу для визначення необхідної площі підошви фундаменту:

А = N 0 II / (R-m d).

Розрахувавши площу підошви фундаменту, знаходять його ширину b, ширину стрічкового фундаменту, для якого навантаження визначають на 1 м довжини, знаходять як b = А/l. У фундаментів з прямокутною підошвою задаються відношенням сторін п = l/b, тоді ширина підошви b = для фундаментів з круглою підошвою D = 2 .

Оскільки значення R у формулі (2.3) також невідомо, шукану величину b знаходять із спільного рішення рівнянь (2.3) та (2.4) аналітичним чи графічним методом.

Після обчислення значення b приймають розміри фундаменту з урахуванням модульності та уніфікації конструкцій та перевіряють тиск за його підошвою за формулою (2.4). Знайдена величина повинна як задовольняти умові (2.2), а й бути наскільки можна близькою до значення розрахункового опору грунту До. Найбільш економічне рішення буде у разі їх рівності.

Нецентровано навантажений фундамент. Нецентровано навантаженим вважають фундамент, у якого рівнодіюча зовнішніх навантажень не проходить через центр ваги площі його підошви. Таке навантаження фундаменту є наслідком передачі на нього моменту або горизонтальної складової навантаження або результатом одностороннього тиску ґрунту на його бічну поверхню, як, наприклад, фундамент під зовнішню стіну заглибленого приміщення.

При розрахунку тиск по підошві позацентрово навантаженого фундаменту приймають таким, що змінюється за лінійним законом, а його крайові значення при дії моменту сил щодо однієї з головних осей визначають за формулою

=(N II /А) (1 6е/b), (2.5)

де N II - сумарне вертикальне навантаження на основу, включаючи вагу фундаменту та ґрунту на його уступах; А – площа підошви фундаменту; е - ексцентриситет рівнодіючої щодо центру тяжкості підошви; b- розмір підошви фундаменту в площині моменту.

Епюра тиску ґрунту, розрахована за формулою (2.5), може бути однозначною та двозначною, як це показано на рис. 2.6. Зазвичай, розміри підошви фундаменту намагаються підібрати в такий спосіб, щоб епюра була однозначної, тобто. щоб не було відриву підошви фундаменту від основи. В іншому випадку в зазор між підошвою та ґрунтом може проникнути вода, що небажано, оскільки це може призвести до погіршення властивостей ґрунтів основи. Виняток допускається для фундаментів у стиснених умовах, коли відсутня можливість розвинути їх у потрібному напрямку, і для фундаментів, навантажених знакозмінними моментами, коли не можна підібрати розміри та форму підошви, за якою діяли б тільки стискаючі напруги. Оскільки при позацентровому навантаженні щодо однієї з центральних осей максимальний тиск на основу діє лише під краєм фундаменту, то при доборі розмірів підошви фундаменту його допускається приймати на 20% більше розрахункового опору ґрунту, тобто основу.

Рmax 1,2R. (2.6)

Одночасно середній тиск по підошві фундаменту, що визначається р II = N II /A, має задовольняти умові (2.2).

Мал. 2.6. Схема для розрахунку позацентрово навантаженого фундаменту

Насправді завдання підбору розмірів підошви позацентрово навантаженого фундаменту вирішують так. Спочатку приймають, що діюче навантаження прикладене центрально, підбирають відповідні розміри підошви з умови (2.2), а потім уточнюють їх розрахунком на позацентрове навантаження, дотримуючись викладених вище вимог та домагаючись задоволення умови (2.6). При цьому іноді зміщують підошву фундаменту у бік ексцентриситету так, щоб точка докладання рівнодіє всіх сил збігалася з центром ваги підошви фундаменту.

Перевіряє тиск на підстилаючі шари слабкого грунту. За наявності в межах стисканої товщі основи слабких ґрунтів або ґрунтів з розрахунковим опором меншим, ніж тиск на шар, що несе, необхідно перевірити тиск на них, щоб уточнити можливість застосування при розрахунку основи теорії лінійної деформованості ґрунтів. Останнє вимагає, щоб повний тиск на покрівлю підстилаючого шару вбирається у його розрахункового опору, тобто.

Гр + zg< R z , (2.7)

де гр і zg - вертикальні напруги в ґрунті на глибині z від підошви фундаменту (відповідно додаткове від навантаження на фундамент та від власної ваги ґрунту); R z – розрахунковий опір ґрунту на глибині покрівлі слабкого шару.

Величину R z визначають за формулою (2.3) як умовного фундаменту шириною b і глибиною закладення d z . Коефіцієнти умов роботи c 1 і c 2 надійності k, а також коефіцієнти М М d і М з знаходять стосовно шару слабкого грунту.

Ширину умовного фундаменту b z призначають з урахуванням розсіювання напруги в межах шару товщиною z. Якщо прийняти, що тиск zp діє по підошві умовного фундаменту АВ, то площа його підошви повинна становити

A z = N 0 II / zp,

Знаючи А z знайдемо ширину умовного прямокутного фундаменту за формулою

де а = (l-b)/2 (l і b - довжина та ширина підошви проектованого фундаменту). Для стрічкових фундаментів bz = Аz/l.

Якщо умова (2.7) у своїй не задовольняється, необхідно прийняти великі розміри підошви, у яких вона задовольнятися.

Як вже говорилося, розміри підошви фундаменту за наведеними вище методиками є попередніми, остаточні розміри можуть бути призначені після розрахунку фундаментів за деформаціями.

Метою розрахунків підстав за деформаціями є обмеження абсолютних або відносних переміщень фундаментів і надфундаментних конструкцій такими межами, при яких гарантується нормальна експлуатація споруди і не знижується її довговічність внаслідок появи неприпустимих осадів, підйомів, кренів, зміни проектних рівнів і положень конструкцій, розладів їх. .п. При цьому мається на увазі, що міцність та тріщиностійкість фундаментів та надфундаментних конструкцій перевірені розрахунком, що враховує зусилля, що виникають при взаємодії споруди та основи.

Розрахунки підстав з деформацій виробляють виходячи з умови

де S - спільна деформація основи та споруди, різні форми якої були показані раніше, S u - граничне значення спільної деформації основи та споруди, яке встановлюється нормами або завданням на проектування.

Деформації підстав можуть викликатися різними причинами і поділяються такі види.

Опади - деформації, що відбуваються внаслідок ущільнення ґрунтів основи під впливом зовнішніх навантажень, включаючи діючі поблизу споруди, та власної ваги ґрунтів основи. Опади розвиваються без докорінної зміни структури ґрунтів.

Просадки - деформації, що відбуваються в результаті ущільнення та докорінної зміни структури ґрунтів основи під впливом як зовнішніх навантажень та власної ваги ґрунтів, так і прояви додаткових факторів (замочування посадкових ґрунтів, відтавання льодових прошарків у мерзлих ґрунтах тощо).

Підйом або усадка поверхні основи - деформації, пов'язані зі зміною обсягу деяких видів ґрунтів при фізичних та хімічних впливах (морозне пучення при промерзанні, набухання при збільшенні вологості тощо, усадка при зменшенні вологості ґрунтів тощо).

Осідання – деформації земної поверхні, що викликаються підземними роботами (розробка корисних копалин, неякісне зведення підземних споруд тощо), а також різкою зміною гідрогеологічних умов території (зниження рівня підземних вод, карстово-суффозійні процеси тощо).

Горизонтальні переміщення - деформації, що викликаються дією горизонтальних навантажень та складових загального навантаження (підпірні стінки, фундаменти розпірних систем тощо), а також пов'язані з великими вертикальними переміщеннями поверхні при осіданнях, просіданнях тощо.

Через неоднорідність ґрунтів у межах плями забудови та різних навантажень на окремі фундаменти споруди зазвичай виникають нерівномірні деформації основи, що викликають також нерівномірні деформації у конструкціях споруди. На рис. 2.7 представлені характерні форми спільних деформацій споруди та основи.

Абсолютне осідання основи окремого фундаменту S визначається як середнє вертикальне переміщення підошви фундаменту. Знаючи величини S для різних фундаментів, можна оцінити нерівномірність деформації основи та конструкції споруди.

Середнє осаду основи споруди S = ​​S i A i / A i ,

де S i - Абсолютна осадка i-го фундаменту з площею підошви А i.

При відомих значеннях S i і S можна оцінити необхідність і намітити заходи щодо зменшення осаду основи або пристосування конструкцій фундаменту до нерівномірних осадів.

Відносна нерівномірність осадів двох фундаментів S/L, де S = S i ,+S i +1 - різниця абсолютних осадів, сусідніх фундаментів, L - відстань між осями цих фундаментів, яка є найважливішою характеристикою для оцінки додаткових зусиль, що виникають у конструкціях при нерівномірній деформації основ.

Нахил фундаменту (споруди) i визначається як відношення різниці осад крайніх точок підошви фундаменту до відстані між ними. Крім урахування додаткових зусиль у конструкціях при виникненні крену окремих фундаментів, знання цієї величини важливе для оцінки можливого порушення технологічного процесу в спорудженні, що проектується (рис. 2.7, а).

Відносний прогин або вигин споруди (рис. 2.7, б) - це відношення стріли прогину або вигину до довжини ділянки ділянки споруди, що однозначно згинається. Знаючи відносний прогин (вигин) споруди або окремих його ділянок, можна визначити кривизну ділянки, що згинається - величину, зворотну радіусу викривлення. Цей показник використовується при розробці типових проектів будівель та споруд та дозволяє встановлювати для них значення граничних деформацій основ за умовами міцності та тріщиностійкості конструкцій.

Відносний кут закручування споруди характеризує просторову роботу споруди і дозволяє встановити додаткові зусилля у несучих конструкціях, а й у перекриттях. Закручування споруди виникає за нерівномірних опадів по його торцях, що мають різний напрямок (рис. 2.7, г).

Горизонтальне переміщення фундаменту чи споруди загалом визначається відповідно до схеми рис. 2.7, д при дії горизонтальних складових навантажень. Часто потужні споруди у своїй відчувають і деформації крену.

Характерні форми спільної деформації основи та споруди (відповідно до показаних на рис. 2.7) легко можуть бути визначені при відомих значеннях абсолютних осадів фундаментів. У свою чергу, величини абсолютних осадів фундаментів встановлюються розрахунком з використанням декількох методів. Таким чином, ліва частина виразу (2.8) може бути визначена. При цьому необхідно мати на увазі, що максимальне значення абсолютного осідання фундаменту завжди відповідатиме стабілізованому стану основи. Однак у певних інженерно-геологічних умовах максимальна нерівномірність осад фундаментів може виникнути як після завершення процесу консолідації підстави, а й у період розвитку осад. Тому в необхідних випадках розрахунки слід проводити з урахуванням тривалості процесу та прогнозу часу консолідації основи.

Мал. 2.7. Характерні форми спільних деформацій споруди та основи: а - розрахункова схема; б – схема нерівномірних осад фундаментів; в - схема нахилу жорсткої споруди; г - схема деформацій, що призводять до закручування споруди; д - схема зсуву жорсткої споруди нерівномірності осад

Граничні значення спільної деформації основи та споруди (права частина виразу (2.8)) встановлюються виходячи з необхідності дотримання:

а) архітектурних вимог (неприпустимість неприємних вражень від деформації споруди загалом, обмеження взаємних зсувів окремих елементів конструкцій та архітектурних деталей, забезпечення нормальних експлуатаційно-побутових умов: обмеження ухилів підлоги, перекосів стін, дверних та віконних отворів тощо);

б) технологічних вимог (умови експлуатації ліфтів, підйомників та кранового обладнання, вводів та випусків інженерних комунікацій тощо);

в) вимог до міцності, стійкості та тріщиностійкості конструкцій споруди, включаючи її загальну стійкість.

Значення граничних деформацій встановлюються відповідними нормами проектування, правилами експлуатації устаткування чи завданням проектування споруди. Як приклад у табл. 2.5 наведено рекомендовані значення граничних деформацій основи деяких типів споруд. Більш повні дані містяться в СИіП 2.02.01.83.

При розрахунках основ за деформаціями, виходячи з умови (2.8), необхідно враховувати можливість зміни як розрахункових з, так і граничних [б] значень деформацій основи за рахунок застосування будівельних заходів щодо зменшення стисливості та неоднорідності ґрунтів основи, а також конструктивних заходів, спрямованих на зниження чутливості споруд до деформацій основ.

Для розрахунку кінцевих (стабілізованих) осад фундаментів дрібного закладення найбільшого поширення набули метод пошарового підсумовування та метод еквівалентного шару.

Таблиця 2.5

Граничні деформації основи

Тип споруди	Граничні деформації основи
Відносна різниця осад	Крен	Середня осадка (у дужках вказана максимальна осадка) 8і см
1. Виробничі та цивільні будівлі з повним каркасом: залізобетонним металевим	0,002 0,004	- -	(8) (12)
2. Гнучкі будівлі та споруди, у конструкціях яких не виникають зусилля від нерівномірних осад	0,006	-	(15)
3. Багатоповерхові безкаркасні будівлі з несучими стінами з: - великих панелей - великих блоків або цегляної кладки без армування - те ж із влаштуванням залізобетонних поясів або армуванням	0,0016 0,002 0,024	0,005 0,005 0,005
4. Жорсткі споруди висотою до 100 м (крім елеваторів та димових труб)	-	0,004

Метод пошарового підсумовування. У найбільш простій постановці осаду знаходиться тільки від однієї вертикальної напруги, що діє в основі по осі, що проходить через середину фундаменту.

Після визначення розмірів підошви фундаменту та перевірки умови (2.2) вісь фундаменту поєднують з літологічною колонкою ґрунту та будують епюру природного тиску zg . Епюра будується по осі фундаменту, починаючи з поверхні природного рельєфу.

Потім, знаючи природний тиск на рівні підошви фундаменту zg 0 визначають додатковий вертикальний тиск (понад природного) на грунт р , яке іноді називають осадовим тиском, маючи на увазі, що істотне осадження грунту відбудеться тільки від дії додаткового тиску:

Р 0 = Р II - zg 0 (2.9)

де Р II – повний тиск по підошві фундаменту.

Встановивши величину р 0 будують епюру додаткових вертикальних напруг в грунті z р. Епюру будують по точках, для чого товщину ґрунту нижче за підошву фундаменту ділять на елементарні шари. Напруга на межі кожного шару визначають за формулою

де - коефіцієнт, який визначається залежно від співвідношень n=l/b/ - довжина, b - ширина підошви фундаменту) і т=2z/b (z - відстань від підошви фундаменту до точки на осі z, в якій визначається напруга

За нормами товщина елементарних шарів не повинна перевищувати 0,4 ширини або діаметра підошви фундаменту, що, з одного боку, підвищує точність побудови епюри zp , а з іншого - дозволяє розглядати епюру розподілу напруг в межах кожного шару як прямокутну і проводити розрахунок його опади формулі одновісного стиску:

Si = zg h i E i.

Обмеживши стискну товщу глибиною, нижче якої стиском грунту можна знехтувати (глибина, де додатковий тиск становить 0,2 природного тиску або 0,1 у разі слабких ґрунтів), повне осадження основи визначають як суму осад елементарних шарів у межах товщини, що стискається, за формулою

S = S i. (2.10)

Метод еквівалентного шару. У цьому методі просторове завдання розрахунку осад зводиться до одномірної еквівалентної. Осаду визначається з урахуванням жорсткості та форми підошви фундаменту та трьох складових нормальних напруг (z у х) у припущенні, що основа є лінійно деформованим тілом.

Максимальну та середню опади гнучкого та осаду твердого фундаменту визначають за формулою

S = р 0 h ет. (2.11)

Потужність еквівалентного шару h е, що входить до формули (2.11), розраховують за формулою;

де А w - коефіцієнт еквівалентного шару, який визначається за таблицею СНиП залежно від коефіцієнта Пуассона для різних ґрунтів, жорсткості та співвідношення сторін завантаженої площі п = l/b; тут b – ширина фундаменту, м.м.

Осаду шаруватої основи методом еквівалентного шару обчислюють приблизно, вводячи до уваги середньозважене значення відносного коефіцієнта стисливості ґрунту т», в межах товщини, що стискається.

Метод еквівалентного шару значно полегшує розрахунок осад фундаментів. Практика показала, що найбільш доцільно його застосовувати у розрахунках фундаментів площею до 20...30 м 2 при однорідних або шаруватих напластуваннях, у яких стисливість окремих шарів мало відрізняється один від одного, а також у разі слабких ґрунтів.

2.4. Розрахунок конструкцій залізобетонних фундаментів

Розміри підошви та глибина закладення фундаментів визначаються розрахунком основи, що наведено вище. Розрахунок конструкції фундаменту (плитної частини та підколонника) проводиться за міцністю та розкриття тріщин і включає: перевірку на продавлювання та розколювання, визначення перерізів арматури та ширини розкриття тріщин, а також розрахунок міцності поперечного перерізу підколонника.

Вихідними для розрахунку є: розміри підошви плитної частини; глибина закладення та висота фундаменту; площа перерізу підколонника чи ширина фундаментної стіни; поєднання розрахункових та нормативних навантажень від колони на рівні обрізу фундаменту.

Розрахунок фундаментів по міцності та розкриття тріщин проводиться на основне та особливе поєднання навантажень. При розрахунку фундаменту за міцністю розрахункові зусилля та моменти приймаються з коефіцієнтом надійності за навантаженням за вказівками діючих СНиП, а при розрахунку по розкриттю тріщин - з коефіцієнтом надійності за навантаженням, рівним одиниці.

При перевірці міцності плитної частини фундаменту на зворотний момент необхідно враховувати навантаження від матеріалу, що складується на підлозі, та обладнання.

При розрахунку фундаментів за міцністю і розкриття тріщин зусилля, що виникають в них, від температурних і їм подібних деформацій приймаються такими, що змінюються по вертикалі від повного їх значення на рівні обрізу фундаменту до половинного значення на рівні підошви фундаменту.

2.4.1. Розрахунок фундаментів на продавлювання

Розрахунок на продавлювання проводиться з умови, щоб діючі зусилля були сприйняті бетонним перерізом фундаменту без встановлення поперечної арматури. При розрахунку фундаменту продавлювання визначається мінімальна висота плитної частини Н і призначаються число і розміри її ступенів або перевіряється несуча здатність плитної частини при заданій її конфігурації.

При розрахунку продавлювання від верху плитної частини передбачається, що продавлювання відбувається по граням, які нахилені під кутом 45° до горизонталі і обмежені зверху гранями жорстких елементів, знизу - підошвою фундаменту (рис. 2.8). Слід зазначити, що продавлювання плитної частини не відбувається, якщо в будь-якому перерізі фундаменту площини, проведені від меж зміни жорсткості плитної частини під кутом 45° до горизонталі, не перетинають підошву; такі фундаменти називають твердими (рис. 2.8). На рис. 2.9 наведено найбільш типові схеми руйнування під час продавлювання.

Мал. 2.8. Схема твердого фундаменту

Мал. 2.9. Схеми руйнування плитної частини фундаментів від продавлювання: а – центрально навантаженого квадратного фундаменту; б – позацентрово навантаженого квадратного фундаменту; в - центрально та позацентрово навантаженого прямокутного фундаменту, г - центрально та позацентрово навантаженого стрічкового фундаменту

Умову продавлювання може бути отримано при розгляді рівноваги зовнішніх (р - реактивний тиск ґрунту) та внутрішніх сил (b -опір бетону), що діють на заштриховані ділянки (рис.2.9), при досягненні внутрішніми силами критичного значення b = R і. Таким чином, зі сказаного випливає, що рівнодіюча весняна сила не повинна перевищувати проекції рівнодіючої внутрішніх сил на вертикальну вісь. Звідси розрахункових схем, представлених на рис. 2.9, отримані такі вирази:

а) для центрально навантаженого квадратного фундаменту

А 0 р R і b a h 0 (2.12)

де А 0 р - рівнодіюча зовнішніх сил; R і b a h 0 - проекція внутрішніх сил на вертикальну вісь; А 0 =A-A p - площа заштрихованої ділянки; тут

А – площа підошви фундаменту; А р = (b До +2h 0) 2 - площа нижньої основи піраміди продавлювання; R і - розрахунковий опір бетону на розтяг; h 0 - відстань від верху Плитної частини до середини арматури; b 0 =4(b k +h 0) середньоарифметичне значення верхньої та нижньої основ піраміди продавлювання;

б) для позацентрово навантаженого квадратного фундаменту

А 0 р max R і b a h 0 (2.13)

де А 0 р max - рівнодіюча зовнішніх сил; R і b a h 0 - проекція внутрішніх сил на вертикальну вісь; А 0 =(b+b До +2h 0)c/2=(b 2 -(b до +2h а) 2)/4 - площа заштрихованої ділянки; R і - розрахунковий опір бетону на розтяг; h 0 - відстань від верху плитної частини до середини арматури; bа = b До +h 0 - середньоарифметичне довжин верхньої та нижньої основ грані, по якій відбувається продавлювання;

в) для центрально та позацентрово навантаженого прямокутного фундаменту

А 0 р n R і b a h 0 (2.14)

де А 0 р n – рівнодіюча зовнішніх сил; р n = р при центральному навантаженні; р n = р тах при позацентровому; R і b a h 0 - проекція внутрішніх сил на вертикальну вісь; А а = 0,5 b (l - l до - 2h 0) - 0,25 (b - b До - 2h 0 ) - площа заштрихованої ділянки; R і - розрахунковий опір бетону на розтяг; h 0 відстань від верху плитної частини до середини арматури; b 0 =b до +h 0 -середньоарифметичне довжин верхньої та нижньої основ грані, по якій відбувається продавлювання;

г) для центрально та позацентрово навантаженого стрічкового фундаменту

А 0 р n R ы h 0 , (2-15)

де А 0 р n – рівнодіюча зовнішніх сил; р n = р при центральному навантаженні; р n = р тах при позацентровому; R і h 0 – проекція внутрішніх сил на вертикальну вісь; А 0 = с = 0,5 (b-b k -2h 0) - Площа заштрихованої ділянки; R і - розрахунковий опір бетону на розтяг; h 0 - Відстань від верху плитної частини до середини арматури.

За допомогою виразів (2.12)-(2.15) можна визначити повну необхідну висоту плитної частини Н , яка остаточно приймається кратною 150 мм, але не менше ніж 300 мм. При значній потрібній висоті Н плитну частину слід виконувати дво- або триступінчастою з висотами h i , рівними 300, 450, 600 мм.

Число і висота сходів призначаються в залежності від повної висоти плитної частини Н відповідно до врахування модульних розмірів. Спочатку визначається винос і висота нижнього ступеня фундаменту і перевіряється умова продавлювання її верхніми щаблями по одній з формул (2.12)-(2.15).

Мінімальні розміри інших щаблів фундаменту у плані визначаються після встановлення виносу нижнього ступеня з 1 перетинами лінії АВ з лініями, що обмежують висоти щаблів (рис. 2.10). Для двоступінчастих і триступінчастих фундаментів ці розміри повинні бути не меншими:

l 2 (l-2c 1 -l k)h 3 /(h 2 +h 3)+l c;

b 2 ml 2 +l k ,

тут т - відношення меншої сторони фундаменту до більшої, що дорівнює 0,6 - 0,85.

де , - Коефіцієнт тертя бетону по бетону, рівний 0,7; з - коефіцієнт умов роботи фундаменту в ґрунті, що дорівнює 1,3; Аь Аь-площі вертикальних перерізів фундаменту в площинах, що проходять по осях колони паралельно сторонам l і b підошви фундаменту, за вирахуванням площі перерізу склянки.

При b c /l c< А ь,/А t расчет ведется по формуле (2.16), при b c /l c < А ь,/А t - по формуле (2.17). При определении N по формуле (2.16) отношение b c /l c долж­но приниматься более 0,4, а по формуле (2.17) - не менее 2,5.

Після проведення розрахунків на продавлювання та розколювання приймається більше значення несучої здатності фундаменту.

2.4.3. Визначення площі перерізів арматури плитної частини

Площа перерізів робочої арматури А s в обох напрямках визначається з розрахунку на вигин консольного виступу плитної частини фундаменту в перерізах на межі колони (підколонника) та пограням ступенів від дії тиску ґрунту, згідно з розрахунковою схемою наведеною на рис. 2.11.

Площа перерізу арматури на всю ширину фундаменту визначається за формулою

А s = М 1 / (0,9 h t R s),

де М 1 - згинальний момент у розглянутому перерізі консольного виступу (за межею колони або за межами ступенів); h t - робоча висота аналізованого перерізу від верху щаблі до центру арматури; R s- Розрахунковий опір арматури.

Згинальні моменти М 1у розрахункових перерізах визначаються за тиском ґрунту р, обчисленим від розрахункових значень нормальної сили N 1 докладеної пообрізу фундаменту і згинального моменту М на рівні підошви, що діє в площині визначається моменту М i .

Згинальний момент М i у перерізі i, що визначається в напрямку l (більшого розміру підошви),

M xi = (2Р max + p i)

та у напрямку b (меншого розміру підошви)

M yi = (2Р max + p i)

де з i – довжина консолі від краю фундаменту до розрахункового перерізу (рис. 2.11); Р max - максимальний крайовий тиск на ґрунт, що визначається за формулою (2.5); р i - тиск на ґрунт у розрахунковому перерізі,

р i =N/A+ до" t М/W,

тут до" t = 1-2с 1 / l.

Мал. 2.11. До визначення площі перерізу арматури

2.4.4. Розрахунок міцності поперечних перерізів підколінка

Розрахунок поздовжньої арматури залізобетонного підколонника проводиться на позацентрове стиск у двох перерізах по висоті (рис. 2.12): прямокутному на рівні плитної частини (перетин 1-1) та коробчастій склянці на рівні замурованого торця колони (перетин П-1Г).

При розрахунку прямокутних перерізів 1-1 приймаються розрахункові зусилля: нормальна сила Nпо обрізу фундаменту та згинальні моменти М хта М уна рівні аналізованого перерізу.

Мал. 2.12. Розрахункові перерізи підколінка

Для коробчатого перерізу III-III або скляної частини підколонника площу перерізу поперечної арматури (рис. 2.13) допускається визначати від дії умовних згинальних моментів і М kx щодо осі, що проходить через точку до () без урахування нормальної сили:

У площині х(Вздовж сторони l)

при е 0х 1 з/ 2

М kx = 0,8 (М х + Q x h Q -Ni c / 2),

При l з/2>е 0х > l з/6

М kx = М х + Q x h Q -0,7 N е 0х);

- у площині у (вздовж сторони b)

при е 0у >b / 2

М k у =0,8 (М у + Q у h Q -Nbк c /2) ,

при b з/2>е 0у > b з/6

М k у = М у + Q у h Q -0,7N е 0у),

де N, М х, .

Поперечне армування підколонника при дії нормальної сили в межах ядра перерізу (e 0 призначається конструктивно. Якщо це необхідно за розрахунком, то допускається збільшувати діаметр стрижнів двох верхніх сіток порівняно з діаметром стрижнів інших сіток, який призначається відповідно до розрахунку.

При заглибленні склянки плитну частину фундаменту площа перерізу поперечної робочої арматури сіток також визначається за формулами (2.17), (2.18), а сітки поперечного армування встановлюються в межах підколонника.

Стінки склянки допускається не армувати в таких випадках: при їх товщині поверху понад 200 мм і більше 0,75 висоти верхнього ступеня (при глибині склянки більшої, ніж висота підколонника); при їх товщині поверху понад 200 мм і більше 0,75 глибини склянки (при глибині склянки меншою, ніж висота підколонника). Перевірка міцності дна склянки підколонника провадиться розрахунком на місцеве зминання від торця колони.

2.4 .5. Розрахунок фундаменту по другій групі граничних станів (розкриття тріщин)

Для позацентрово стиснутих підколонників і плитної частини, що згинається, ширина розкриття тріщин розраховується наступним чином:

Якщо М t /М s >2/3,то перевіряється тривале розкриття тріщин від дії моменту М t,

Якщо М t /М s >1/3,то перевіряється короткочасне розкриття тріщин від

дії моменту М s (де М t - момент від постійних та тривалих навантажень; M s - сумарний момент, що включає і короткочасні навантаження).

Перевірка ширини розкриття тріщин при однорядному армуванні не проводиться у таких випадках:

Якщо коефіцієнт армування перевищує 0,02 для арматури класів А-П та А-Ш;

Якщо при будь-якому діаметрі арматури не перевищує 22 мм для класу А-П і 8 мм для класу А-Ш.

де - коефіцієнт, що приймається рівним 1; - Коефіцієнт при тривалій дії постійних і тимчасових навантажень, що приймається 1,6-15; -Коефіцієнт при використанні стрижневої арматури періодичного профілю, що приймається рівним 1; ц-А 5 1ЬІ^- коефіцієнт армування, що приймається не більше 0,02; =М I А $ 2 - напруга в розтягнутій арматурі в перерізі з тріщиною, тут 2 = /2) - плече внутрішньої пари сил (тут

| = 1/1,8 + (1 + 5Ь^0^а, Ь=М/К Ь „ЬІ 0, а = Е, !Е Ь); 4 – діаметр стрижневої арматури, мм).

Ширина розкриття тріщин порівнюється з максимально допустимою за умовою

®сгс - **сгс,і з

де а СГС - гранично допустима ширина розкриття тріщин у фундаменті,

а сгс,і ~ 0,2лш - для фундаментів, що знаходяться нижче рівня грунтових вод;

а СГС - 0,3лш - для фундаментів, що знаходяться вище рівня грунтових вод.

При невиконанні цієї умови необхідно або змінити конструкцію фундаменту, або збільшити проектний клас бетону та посилити армування фундаменту з подальшим коригуванням всіх розрахунків.

3.СВАЙНІ ФУНДАМЕНТИ

3.1. Загальні відомості про пальові фундаменти

Палями називають занурювані або сформовані в ґрунті у вертикальному або похилому положенні відносно довгі елементи, що передають навантаження на шари грунту, що нижчележать, основи.

Фундаменти з паль часто застосовують за наявності у верхній зоні ґрунтів основи слабких ґрунтів, коли виникає необхідність передачі навантаження від споруди на щільніші ґрунти, що залягають у даному випадку на деякій, іноді значній глибині.

У разі сучасного будівництва пальові фундаменти використовують дуже широко. Більшість житлових та громадських будівель з кількістю поверхів понад дев'ять зводять на пальових фундаментах. Це пояснюється підвищеною несучою здатністю пальових фундаментів у порівнянні з фундаментами, що зводяться у відкритих котлованах, а також порівняно меншою трудомісткістю земляних робіт.

Пальовим фундаментом вважають групу паль, об'єднаних зверху спеціальною конструкцією у вигляді плит або балок, які називають ростверками, які призначені для передачі та рівномірного розподілу навантаження на палі. Ростверки, будучи конструкціями, що несуть, служать для спирання надземних конструкцій будівель на палі.

Мал. 3.1. Схеми пальових ростверків: а - низький ростверк; б - проміжний ростверк;

в - високий ростверк

Розрізняють пальові фундаменти з низьким ростверком, проміжним та високим.

Низький ростверк (рис. 3.1 а) розташований нижче спланованої поверхні землі. Будучи частиною пальового фундаменту та взаємодіючи з ґрунтом основи, він здатний передавати частину вертикального тиску на основу за своєю підошвою та сприймати горизонт.

При закладці основи будівлі враховується тип та поверховість будинку, його вага, особливості рельєфу місцевості, всі характеристики ґрунту. За цими факторами визначається вид та глибина закладення фундаменту. Останній параметр розраховується згідно з СНіП 2.02.01-83 Підстави будівель та споруд.

Класифікація фундаменту за глибиною закладення

У нормативній будівельній базі фундаменти в залежності від заглиблення поділяють на три типи:

1. Заглиблені. Є міцною основою для важких будівель всіх видів грунту.
2. Дрібнозаглиблені. Глибина закладення дрібнозаглибленого фундаменту не доходить до місця, де вже промерз грунт. Їх використовують на міцних ґрунтах, при високому рівні ґрунтових вод, при будівництві споруд, що не мають підвалів та цокольних поверхів.
3. Незаглиблені. Використовують при будівництві легких конструкцій на пучнистих і ґрунтах з підвищеною пучнистістю, ґрунтах зі слабким просіданням, а також при зведенні важких будівель на скельних ґрунтах.

Чинники, що визначають який глибини має бути фундамент:

• висота підняття та загальний рівень підземних вод;
• Показники клімату території, показники гідрогеологічних досліджень;
• місце організації майданчика будівництва;
• конструкція будівлі, характер навантажень, що надають на основу.

Якщо поряд з будинком розташовуються інші споруди, при виконанні розрахунку глибини закладення фундаменту враховую технічні характеристики їх основи.

Існує загальне правило: фундамент закладається так, щоб максимальний рівень підняття ґрунтових вод був нижчим за основу. Тоді значно скорочуються терміни та вартість будівництва.

Глибина залягання фундаменту в залежності від геологічних характеристик визначається за двома факторами:

1. Наявність вологи у ґрунті.
2. Рівень підземних вод та його вплив на морозне пучення ґрунту у цьому регіоні.

Стрічковий фундамент заливають на висоті не менше 0,5 м вище, ніж пролягають ґрунтові води.

При великій вологості грунту, матеріал фундаменту намокатиме і вже від цього поступово руйнуватиметься. Якщо взяти до уваги, що основний матеріал для формування фундаментів – бетон, то руйнівна дія вологи при невеликих морозах зростає у кілька разів.

Облік концентрації вологи при проектуванні має відмінності в залежності від типу основи під фундаментом будівлі:

1. Грунти скельні, піщані великих і середніх фракцій, гравілисті, крупноуламкові, що мають як заповнювач пісок. Вони мають обмежень по глибині фундаменту з погляду рівня грунтових вод.
2. Фундамент у глині, суглинці, у ґрунті, що складається з великих уламків, заповнених пило-глинистими фракціями, завжди проектують нижче рівня промерзання ґрунту незалежно від того, на якому рівні розташовуються підземні води.
3. Для дрібного піску і пилуватого ґрунту важливе розташування ґрунтової води по відношенню до рівня промерзання ґрунту. Якщо води проходять на рівні 2 метри вниз від промерзання, тоді не важливо, якою має бути глибина фундаменту.

Як впливає клімат на розрахунок глибини фундаменту

Кліматичні умови регіону, де йдуть будівельні роботи, впливають на глибину промерзання ґрунту. З певною часткою наближення це значення можна визначити за картами "Кордони глибин промерзання грунту". Точніші розрахунки можна зробити у прив'язці до вузької будівельної ділянки.

Розрахунок нормативного показника

Для місцевості, де ґрунт промерзає більш ніж на 2,5 м, обчислюється нормативний показник глибини промерзання за формулою:

де M t – сумована кількість абсолютних середньомісячних негативних температур для даного регіону, d 0 – коефіцієнт, що залежить від типу ґрунту.

Для розрахунку Mt дані беруться у службі статистики. Коефіцієнт d 0 дорівнює 0,34 для великоуламкових ґрунтів, для суглинку та глини – 0,23, для великих, середніх та гравілистих пісків – 0,3, для дрібнопіщаних та пилових ґрунтів – 0,28.

Як врахувати тепловіддачу будівлі

Щоб у реальних умовах визначити глибину промерзання конструкції використовують формулу:

У цьому вираженні коефіцієнтk hбереться з урахуванням двох факторів:

1. Будівля опалювальна і грунт додатково прогріватиметься, тому k h буде знижуючим. Він береться у спеціальних таблицях, де градація за наявністю підвалу, цокольного поверху та середньодобовою температурою повітря у приміщеннях, які суміжні з фундаментом.
2. За відсутності опалення. І тут k h – запас міцності, рівний 1,1 всім типів будівель.

Вивчаємо особливості ґрунтів

Перед тим як розрахувати глибину закладення фундаменту, визначається тип ґрунту. Цю послугу можна замовити у спеціалістів або виконати самостійно.

На родючому шарі ґрунту ніякі фундаменти не заливаються. Він повністю видаляється.

Під родючим шаром знаходиться один або кілька шарів, що підходять для будівництва ґрунтів:

1. Не вимагає заглиблення стрічкового та монолітного фундаменту скелястий ґрунт. Він у зимовий час не витріщається, волога в ньому не накопичується, осідання не піддається.
2. Гравій, каміння, щебінь, великофракційний пісок створюють надійну основу, на якій глибина закладення фундаменту від 0,5 м.
3. Глинистий ґрунт промерзає до рівня 0,5-1 м, рухливий при намоканні, має нерівномірну усадку. Але якщо опадів у регіоні небагато, а ґрунтові води залягають дуже глибоко, фундамент закладають на глибині не менше 0,75 м-коду.
4. Дрібнофракційний пісок має підвищену рухливість і втрачає стійкість при сильному зволоженні. При глибокому заляганні ґрунтових вод рекомендується заглиблюватися до стійкішої основи. Глибина промерзання піщаного ґрунту, в якому є глинисті частинки, становить від 0,6 до 2 м.
5. Ненадійний тип ґрунту торфовищ використовується для будівництва на стовпчастому фундаменті.

При самостійному визначенні типу ґрунту необхідно врахувати таке:

• глина щільна, її важко копати, при скочуванні у валик не розсипається;
• супісок складатиметься з піску з фракціями глини, а скатаний джгутик розсиплеться;
• суглинок має в основі глину та вкраплення піску (будь-яка фігурка з такої суміші буде розламуватися).

Знання виду ґрунту вже дозволяє перейти до визначення типу фундаменту та глибини його закладання.

Особливості будівлі та глибина закладення фундаменту

Перше, що враховується, це вага всієї будови. Будівлі більшої маси вимагають заглибленого фундаменту. Також враховується і здатність грунту, що несе.

При будівництві каркасної одноповерхової будівлі на пучинистих ґрунтах фундамент заглиблюють на 0,5 м, а для 2-3 поверхового цей показник буде не менше 1,5 м. При заміні бруса на цеглу збільшиться і глибина закладення фундаменту.

Для обліку несучої здатності грунту розраховують вагу всієї будівлі, фундаменту, комунікації та внутрішнього обладнання, що припадає на одиницю площі. Якщо нормативний показник відповідає розрахунковому, змінюють параметри фундаменту.

При проектуванні фундаменту враховують конструктивні особливості будови та її розташування:

• фундамент знаходиться нижче підлоги підвалу не менше ніж на 0,4 м;
• рівень фундаменту вирівнюється по фундаменту всіх будівель, що впритул дотикаються до споруджуваної конструкції;
• магістральні комунікації бажано обходити будівництвом, але якщо це не виходить, фундамент прокладається під трубами.

Рівень заглиблення стрічкової опори

Фундамент стрічкового типу простий у монтажі та проектуванні, підходить під більшість видів будівельних конструкцій. Рекомендований до використання на ґрунті із слабовираженою пучинистістю, не рекомендують там, де водонасичення ґрунту високе.

Глибину стрічкового фундаменту визначають параметри:

• рівень промерзання ґрунту;
• висота протікання ґрунтових вод;
• вираженість пучинистості ґрунту.

З'єднання цих факторів призводить до того, що пучинистість ґрунту підвищуватиметься зі збільшенням глибини промерзання ґрунту та близькості підземних вод. Такий грунт здавлюватиме знизу фундамент і виштовхуватиме його вгору. Глибоке розташування фундаменту зменшує інтенсивність таких процесів.

Нормативи визначають мінімальні показники заглиблення:

• 0,45 м у малопучинистих ґрунтах;
• 0 м на скельному ґрунті;
• 0,75 м у пучинистих ґрунтах;
• на рівні залягання стабільного ґрунту при водонасичених та рухомих верхніх шарах ґрунту.

Максимальна глибина заглиблення – 2,5 м для всіх видів ґрунту.

Щоб не вирішувати від чого залежить глибина закладення фундаменту, можна облаштувати теплоізоляцію ґрунту та утеплення фундаменту, змонтувати.

Інші види фундаменту

Стовпчасту основу використовують під легкі будинки. Ефективний такий фундамент там, де сильно промерзає ґрунт. Його опускають у ґрунт нижче точки промерзання на 10-25 см.

Для закладки паль та вибору їх типу визначають властивості ґрунту. Виготовляють таку основу в основному з бетону. Палеві фундаменти глибокого закладання опускаються на глибину 1 м і більше, що залежить від здатності конструкції, що несе.

Найстійкіший варіант основи будівлі – плитна або суцільна. Формується із залізобетонних плит. Його заглиблюють униз до 50 см у будь-який ґрунт.

Визначення глибини для закладання фундаменту є комплексним завданням, вирішувати яке потрібно ще на етапі проектування будівельної конструкції.

На що звернути увагу при облаштуванні фундаментів — відео

На стадії проектування фундаменту під парну найскладніший момент – це правильний розрахунок та закладання фундаменту. Але, якщо з його типом і конструкцією ще абияк розібратися можна і самостійно, виходячи з можливостей бюджету та популярності того чи іншого виду в певній місцевості, то яка правильна глибина закладення фундаменту – це ще питання.

Навіщо фундаменти взагалі закопують у землю? Та тому, що на основу будь-якого будинку завжди діють відразу кілька сил: сила тяжкості самої будови, невидимі для ока рухи ґрунтів, зсуви та атмосферні опади. Ось чому так важливо поставити лазню на дійсно міцну і тверду основу, передавши йому таким чином усі розрахункові навантаження. Як правильно розрахувати цю глибину, розповість стаття.

Глибина фундаменту: розвіюємо міфи

Так, найпростішим рішенням здається - закопати ту ж лазню глибше, і вона прослужить усі сто років. Насправді це не так, і міфів серед будівельників щодо того, якою має бути глибина фундамент, сьогодні чимало.

Чим глибше, тим краще?

Навіть серед досить досвідчених архітекторів поширений міф, чим глибший фундамент – тим він міцніший. Звичайно, зрозуміти прагнення замовника заощадити кошти можна, як і виконроба, який намагається донести тому, що з фундаментом «на авось» – не минеться. Але закопати глибше – не означає, що вийде міцніше.

Так, глибина закладення нульового рівня визначається багатьма параметрами – і краще це питання довірити фахівцям. Робляться інженерно-геологічні дослідження, досліджується тип ґрунту, вимірюється рівень ґрунтових вод та їх промерзання. Багато що вирішує і конструктивна особливість будівлі: кількість поверхів, надбудови, матеріал стін – і лазня в цьому параметрі менш вимоглива до потужності основи, ніж житловий будинок. Більш детально про визначення глибини закладення фундаменту можна прочитати у невеликій цікавій книзі В.С.Сажина «Не заривайте фундаменти вглиб».

Чи завжди «рятує» глибина?

Але далеко не завжди потрібно прагнути зробити фундамент глибшим, якщо ґрунт неспокійний – насправді є свої методи, як ущільнити і зробити твердішим будь-який ґрунт. А тому якщо баня будуватиметься зовсім не масивна, немає сенсу, як люблять висловлюватися будівельники, «закопувати гроші в землю».

Отже, спочатку слід добре вивчити проблему. Наприклад, якщо воду часто видно на поверхні або поблизу неї, врятує грамотний дренаж навколо фундаменту. Адже посилювати фундамент у цьому випадку збільшенням опори безглуздо – нульовий рівень і далі «гулятиме», а коштів на такий метод піде чимало. Тут справді не обійтися без глибини.

А от якщо по периметру спостерігаються зсуви ґрунту, фундамент підмивається і навіть десь уже починає провисати – зміцнювати потрібно не його, а грунт. Так, для піщаного ґрунту хороша силікатизація – ґрунт навколо фундаменту поливають сумішшю рідкого скла з водою, один до одного, і отриманий вологий пісок добре утрамбовують. Або застосовують хімічні реагенти: буряться свердловини невеликого діаметру і в них закачують спеціальні смоляні склади. Довговічно і недорого, і для слабких ґрунтів – те, що треба.

Визначаємо глибину за формулою

Ось стандартна формула, за якою можна розрахувати глибину закладення фундаменту:

Hp = mtmHн,де:

• Hн - глибина промерзання ґрунту,
• mt – 0,7-1, коефіцієнт впливу тепла будівлі на промерзання ґрунту біля зовнішніх стін,
• m - 1,1, коефіцієнт умов роботи.

Тип ґрунту, температура та інші параметри

Отже, як правильно обчислити глибину, яку слід закладати баню?

Середня температура регіону

Багато хто сьогодні, звичайно, покладається на середньостатистичні розрахунки і заливає фундаменти на 90 см глибиною, але досвідчені будівельники завжди підстраховуються на випадок холодної зими і досягають позначки 1,10 м і не менше! Тим більше що морози в Росії – точно, що не рідкість. Чому і ще з радянських часів фундамент закладають на глибину 110 см – так навіть у морозні зими пучення грунту не може нічого порушити.

Чи опалюємо підвал?

Неопалювані конструкції закладаються на 10% глибше за рівень глибини промерзання грунту, а опалювальні – на 20-30% вище. Ще один момент: під внутрішніми стінами лазні фундамент можна поглиблювати менше – дозволено будівельними нормами. Але не менше ніж 40 см – це важливо!

Глибина промерзання ґрунту

Отже, у всіх місцевостях – свої особливості ґрунту, його щільності та водонасиченості. Поцікавтеся такими характеристиками у власників сусідніх будівель. Але зверніть увагу: якщо неподалік є водоймище, то зимове здуття грунту може виявитися значно більшим, ніж очікувалося. Як дізнатися нормативну глибину промерзання ґрунту у вашій місцевості? Скористайтеся ось цією карткою:

Властивості ґрунту

Що таке сезонне пучення ґрунту? Це вода під землею, яка в зимовий час замерзає, збільшується в обсязі (згадуємо шкільну фізику) та виштовхує те, що в цьому ґрунті знаходиться. Весною вона тане і знову опускає ґрунт.

Наприклад, згідно з офіційною інформацією, на території Московської області 80% ґрунтів – пучинисті. Це глини, суглинки та супіски, і все це чимало вирує по сезонах. На торф'яному грунті взагалі говорити про глибину не доводиться: єдино можливий фундамент - це плаваюча плита.

Не менше значення для визначення необхідної глибини закладення стрічкового та будь-якого іншого фундаменту відіграє водонасиченість: якщо це глина і вона безодня, то заглиблення фундаменту доведеться робити значним. В крайньому випадку краще використовувати плиту - для невеликої лазні те, що треба.

А взагалі ідеальна умова для будь-якого фундаменту – коли грунтові води знаходяться вище глибини промерзання грунту. Адже при їх перетині підземні води замерзають і «здувають» грунт, причому нерівномірно, що призводить до перекосу фундаменту. А це тріщини і ще гірше. Тому що сила сезонного спучування ґрунту – 10-15 т/м2, нехило, правда?

Дрібнозаглиблені фундаменти – вигода чи грамотний розрахунок?

І, нарешті, з глибиною закладення фундаменту, потрібно звертати орієнтуватися не скільки на тип ґрунту, скільки на масив стін та їх матеріал. Так, профільований брус та колоди, з яких російська лазня будується найчастіше, це – гнучкий та еластичний матеріал. Адже дерево – структура волокниста, а потім чудово працює на деформацію, і цілком легко переживає будь-які рухи фундаменту. Ось чому будувати парну із зрубу рекомендується на стрічковому дрібнозаглибленому фундаменті глибиною всього 50 см – цього достатньо. Така ж основа може мати і каркасна лазня – адже всі її елементи пов'язані куточками, а тому теж можна не турбуватися про тріщини та деформації.

Звичайно, малозаглиблені фундаменти найчастіше зводяться з метою заощадити кошти на будівництво лазні: земляних робіт мало, а крупнозернистий пісок, що використовується, замінює грунт і допомагає зменшити ступінь деформацій. Такі фундаменти можуть непомітно для ока переміщатися, але потужні будинки від цього здатні повністю зруйнуватися. Адже такий матеріал стін, як цегла та камінь, коливань та розтягувань не перенесуть. І камінь, і цегла – тендітні, а тому, незалежно від ваги такої лазні, фундамент для неї необхідний, як кажуть, непорушний – такий, який би не нахилився ні на міліметр. Інакше стіни в перший же рік «потішать» аж ніяк не маленькими тріщинами, що швидко розростаються.

І навіть після такої інформації важко правильно обчислити, на яку ж глибину потрібно копати фундамент для своєї лазні? Ласкаво просимо до розділу « »!