2.4 Глубина заложения фундамент

Подошва фундамента заглубляется в грунт на определенную расчетом глубину, которую называют глубиной заложения фундамента.

Как правило, подошва фундамента заглубляется в грунт на такую глубину, где физические и механические свойства грунтов более благоприятные для того, чтобы служить основанием под сооружение. При определении глубины заложения подошвы фундамента необходимо учитывать:

1. Что верхний слой грунта обычно не пригоден для основания фундамента, т.к. состоит из растительной почвы или поврежден атмосферными осадками, морозом, червями или землероями;

2. наличие в верхней зоне такого грунта, который может и и не иметь характеристик, указанных в пункте «-1», но по своим механическим свойствам не может служить основанием, т.е. воспринять передаваемое на него давление.

3. геологическое и гидрогеологическое условие строительной площадки (физико-механические свойства грунтов, уровень грунтовых вод и колебание его в период строительства и эксплуатации здании);

4. величину и характер нагрузок, действующих на основание;

5. возможность пучения грунтов при промерзании;

6. глубину заложения фундаментов примыкающих зданий и сооружений. Глубина заложения фундаментов под наружные стены и колонны зданий,

возводимых на всех грунтах, за исключением скальных, должна быть не менее 0,5м от поверхности планировки. В условиях где возможна пучение грунтов при промерзании, глубина заложения фундаментов назначается по расчетам.

Пример. Определение глубины заложения фундамента.

I. Исходные данные:

•Наименование района строительства - Астана

•Характеристика грунтов площадки - суглинки

•Уровень грунтовых вод — на глубине 3,0 м. от поверхности земли

II. Определить на основе теплотехнических расчетов глубину заложения фундамента в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-87 («Основания зданий и сооружений»).

1. Нормативная глубина промерзания (d _fn) определяется по формуле:

d_{fn =}d_{0 ,} (2.1)

где, M_t - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, принимаемый по СНиП РК 2.04-01-2004. (Строительная климатология) или по результатам наблюдений гидрометеорологических станций данного района;

d₀ - величина, принимаемая равной для:

• суглинков и глин 0,23 м.

• супесей, песков мелких и пылевидных 0,28 м.

• песков гравелистых, крупных и средней крупности............................0,30 м.

• крупнообломочных грунтов 0,34 м.

Для города Астаны значение М_t = 35 определенно в результате подсчета пониже приведенной табл. 2.1.

Таблица 2.1

месяц	XI	XII	I	II	III
Среднемесячная температура	-2,20	-7,60	-10,20	-9,66	-4,70

для суглинков d₀=0,23м., d_fn=0,23 =1,36м.

Кроме того, d_fn – приблизительно определяется и по карте мощности мерзлого слоя грунтов по рис.2.11.

2. Расчетная глубина сезонного промерзания определяется по формуле:

d_f =K_h ·d_fn , (2.2)

где, k_h - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения по табл.2.2. СНиП 2.02.01-87.

Данный коэффициент учитывает, как среднесуточную температуру воздуха помещении примыкающем к наружным фундаментам, так и конструктивные особенности цокольного перекрытия. Коэффициент k_h - принимается по табл. 2.2, K_h=0,6

тогда- .

Рисунок 2.11 Карта нормативных глубин промерзания суглинистых грунтов.

Таблица 2.2

Коэффициент теплового режима

Конструктивные особенности здания	Коэффициент kh при расчетной температуре воздуха в помещении
	5°С	10°С	15°С	20°С и более
Здания и сооружения без подвалов с полами:
на грунте	0,8	0,7	0,6	0,5
на лагах по грунту	0,9	0,8	0,7	0,6
по утепленному цокольному перекрытию	1,0	0,9	0,8	0,7
Здания с подвалами или техническим подпольем	0,7	0,6	0,5	0,4

3.Глубина заложения фундаментов под наружные стены отапливаемых зданий должна назначаться в зависимости от отметки уровня грунтовых вод, чтобы не допустить морозного пучения грунтов оснований.

Это условие ограничивается таблицей 2 СНиП 2.02.01-87 . Условия таблицы наглядно представлены на рис.2.12. отражающая зависимость глубины заложения фундамента от отметки уровня грунтовых вод и характеристики грунтов

Рисунок 2.12 Схематические изобретения расчетных параметров: d_f- глубина заложения фундаментов; d_fn- нормативная глубина сезонного промерзания; d_ГВ - уровень грунтовых вод; d - расстояние между глубиной промерзания и уровнем грунтовых вод.

Назначение глубины заложения фундамента в зависимости от уровня грунтовых вод.

1. глины, суглинки d_f > d_fn,

2. пески (мелкие), супеси при d>2,0м d_f< d_fn

3.пески (крупные), гравий скалистый d_f не зависит от d_fn

Глубину заложения фундамента в приведенном примере (при суглинистом основании) следует назначать ниже уровня промерзания (см. расчет пункт 1, где d_fn=l,36м). Поэтому назначаем глубину заложения фундамента равной 1,40м.

Определение размеров фундамента начинают с определения глубины заложения его подошвы. Глубина заложения подошвы для фундаментов неотапливаемых зданий и сооружений под наружные стены, а также колонн отапливаемых зданий принимается равной не менее глубины промерзания грунта. Глубина заложения внутренних стен и колонн отапливаемых зданий не зависит от глубины промерзания грунта и назначается по конструктивным требованиям.

При выборе глубины заложения подошвы фундамента следует учитывать конструктивные требования: наличие подвала, обеспечения глубины заделки колонны и арматуры колонны. Глубина заложения подошвы фундаментов должна быть больше толщины почвенного слоя и не менее 0,5 м от поверхности планировки или низа пола. назначение высоты фундамента, размеров его ступеней и глубины заделки производиться в соответствии с требованиями СНиП.

Наиболее рационально выполнять монолитные фундаменты из бетона с применением инвентарной щитовой опалубки. Уширение фундамента к подошве для уменьшения давления на грунт осуществляется уступами шириной 150-250мм. Высота уступа зависит от материала фундамента: -350-600мм (бутовый при двух рядах кладки) и 300 мм (бутобетонный).

Эффективность применения того или иного типа фундаментов зависит от объема, стоимости, трудоемкости и расхода материалов (табл.2.3).

Свайные фундаменты экономичнее ленточных на 32-34% по стоимости, на 40% по объему земляных работ. Такая экономия позволяет снизить стоимость здания в целом на 1-1,5%, затрат – на 2%, расход бетона – 3-5%. Однако затраты стали увеличиваться – 1-3 кг на 1м². свайные фундаменты дают значительную экономию объемов земляных работ и затрат бетона по сравнению с ленточными.

Сравнительные технико-экономические показатели различных видов фундаментов, %

Таблица 2.3.

Фундаменты	Стоимость	Объем фундамента	Трудоемкость	Расход стали	Расход цемента
Бутовые Бутобетонные Сборные бетонные блоки	100 68 85	100 52 52	100 58 55	0 100 100	100 120 150