2.2 Выбор типа фундамента и определение глубины заложения

При проектировании оснований и фундаментов необходимо учитывать следующие положения:

-обеспечение прочности и эксплуатационных требований зданий и сооружений (общие и неравномерные деформации сооружения не должны превышать допустимые);

-максимальное использование прочности материала фундаментов;

-максимальное использование прочностных и деформационных свойств грунтов;

-достижение минимальной стоимости, материалоемкости и трудоемкости.

Выбор типа оснований или конструктивных решений фундаментов выполняется на основании сравнений технико-экономических показателей, получаемых с помощью вариантного проектирования.

К техническим показателям относятся тип оснований и конструкции фундаментов, расчетные данные о деформируемости и прочности грунтов основания (ожидаемые осадки, перемещения, крены и т.п.), данные об использовании прочности материала фундамента, материалоемкость.

Рассмотрим два типа фундамента для проектируемого здания.

Ленточный фундамент.

Заглубленный ленточный фундамент является более прочным и устойчивым, благодаря тому, что низ его находится ниже уровня промерзания грунтовых вод и он не подвержен деформациям.

В жилом доме сборный железобетонный ленточный фундамент. Ширина блоков под наружные стены принята 700 мм, под внутренние - 600 и 400 мм.

Определим глубину заложения фундаментов, учитывая климатические и грунтовые условия на строительной площадке. Для этого по карте находим, что нормативная глубина промерзания глинистых и суглинистых грунтов для Вологды d_fn = 1,5 м. Глубина заложения фундаментов отапливаемых сооружений по условиям недопущения морозного пучения грунтов основания должна назначаться для внутренних фундаментов - независимо от расчетной глубины промерзания грунтов.

Определим отметку низа фундаментов исходя из конструктивных особенностей. Пол подвала имеет отметку -2,150 м, толщину пола в подвале принимаем h_сf =0,1 м, высота фундаментной подушки равна 0,3-0,5 м, фундаментных блоков - 0,6 м. Минимальное заглубление подошвы фундамента от низа пола подвала hs для ленточного фундамента составляет 0,3 или 0,5 м.

d = h_п + h_сf+ h_s

где h_п - отметка пола подвала;

d =2150+100+500=2750 мм.

Определим глубину заложения фундаментов, учитывая грунтовые условия на строительной площадке Т.к. на глубине от 1,2 м до 4,5 метров залегает слой тиксотропных грунтов (см. геологические условия рисунок 2.2, 2,3), то ленточный фундамент закладываем минимум на 0,5 метра ниже подошвы слабого грунта.

d =4,5+0,5=5,500 м. Принимаем глубину заложения подошвы фундамента 4,2 м от планировочной отметки.

Рисунок 2.4 - Схема для определения глубины заложения фундамента

Выполняем расчет фундамента под наиболее нагруженным участком внутренней несущей сены - по оси В между осями 2 и 3.

При расчетах фундаментов мелкого заложения по второму предельному состоянию (по деформациям) площадь подошвы предварительно может быть определена из условия:

p _II =(N_оII+--GfII +--GgII )/A

где p_II -- среднее давление по подошве фундамента от основного сочетания расчетных нагрузок при расчете по деформациям.

Определяем ориентировочную площадь по-дошвы фундамента:

A = N_оII /(R0-gmd), м²

где N_оII - полная нагрузка на обрез фундамента, (см. табл. 2.1-2.4 расчет свайного фундамента)

Нагрузка от перекрытий:

расчетное значение: N=566,08 кН/м2

Нагрузка от конструкции стены:

расчетное значение: N=409,29 кН/м2

Нагрузка от фундаментных блоков

расчетное значение: Н_{ср.фср.ффf n} =0,66,0241,1=95,04 кН/м

N=566,08+409,29+95,04=1070,41 кН/м

d - глубина заложения фундамента от пола подвала, d =3,95 м;

g_m - среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его уступах, принимаемое обычно равным 20 кН/м3;

R0- условные сопротивления глинистых грунтов (по табл. В.3 [22]).

Несущим слоем грунта является суглинок с I_L=0,57. Для суглинка с показателем текучести I_L=0,57 R0=293,0 кПа

А =1070,41/(293,0-20•3,95)= 5,0 м².

Поскольку в рассматриваемом случае рассчитывается ленточный фун-дамент, площадь которого равна А=b•l м², получаем требуемую ширину по-дошвы фундамента длинной 1 м b = 5,0 м. По каталогу сборных железобетонных изделий максимальная ширина фундаментной подушки 3,2 м. Отсюда можно сделать вывод, что при данных грунтовых условиях устройство ленточного фундамента невозможно.

1) Свайный фундамент.

Поскольку в основании фундамента залегают сильно сжимаемые грунты, то в случае устройства свайного фундамента несущая способность свай будет определяться в основном сопротивлением грунта по боковой поверхности и в незначительной степени сопротивлением грунта под ее острием. В случае большой расчетной нагрузки, действующей на фундамент, и исходя из конкретных условий строительной площадки, характеризуемых материалами инженерных изысканий, будет целесообразно устройство свайного фундамента.

Т.к с глубины 1,2 м до 4,5 м от поверхности земли залегают тиксотропные грунты, то применение забивных свай невозможно. Поэтому целесообразнее будет применение фундамента из буронабивных свай. По результатам инженерно-геологических изысканий наиболее надежным основанием будет 8 слой суглинок тугопластичный со следующими физико-механическими характеристиками:

- угол внутреннего трения ц=21,2⁰;

- плотность г=19,12 кН/м³;

- удельное сцепление С=24 кПа;

- модуль деформации Е=15 МПа.