Работа ступеней фундамента под воздействием давления грунта снизу
Обновлено: 16.05.2024
Активное давление грунта на стенку подвала
При возведении конструкции, в котором планируется обустройство подвала, проектировщики сталкиваются с таким вопросом, как влияние грунта на подпорные стенки. Иными словами, на стены подвала и фундамент со стороны почвы создается дополнительное давление. Если не учитывать эту проблему и оставить без должного внимания, то дальнейшая эксплуатация сооружения может быть небезопасной. В результате появятся трещины в основании, что приведет к постепенному разрушению всего сооружения. Для устранения проблемы существует несколько методов, например, применение специальных стройматериалов с математическим расчетом величины давления.
Технические характеристики материалов при строительстве стен фундамента
Какой именно материал применить для сооружения подвального помещения или цоколя? При возведении здания используются надежные и долговечные материалы. К таким относятся:
Очень прочный материал, который широко применяется для всех видов строительной конструкции: основания, стен, перекрытия. Выполняет сразу несколько функций, его используют для заполнения пустот, наносят в качестве изоляции. При использовании материала нужно следить за тем, чтобы в его состав не попадала грязь или земля, иначе бетон потеряет свою прочность.
Экологически чистый, долговечный, водостойкий, кроме того, обладает привлекательным внешним видом. Однако, камень трудно обрабатывать, для создания конструкций понадобится помощь хорошего специалиста. Высокая цена материала зачастую отпугивает потенциальных покупателей. Камень удачно сочетается с другими строительными материалами.
Применяется при возведении зданий любой формы. Легкий, прочный и надежный. С помощью кирпича подчеркивают индивидуальность сооружения, выкладывая незамысловатые узоры. Однако, кирпич со временем подвергается негативному влиянию окружающей среды, например, сырость и влага. Поэтому наружные стены из кирпича нужно защитить путем нанесения краски, штукатурки. В местах, которые находятся непосредственно в земле, необходимо обустроить гидроизоляцию.
Конструкции из такого материала наиболее прочные. Сочетание металлических элементов и бетона делают здание долговечным. Недостатком ЖБК является их большой вес. Поэтому, при работе с плитами и блоками необходимо быть особенно внимательными, чтобы не травмироваться.
Возведение фундаментов
Фундаменты являются опорной частью здания и предназначены для передачи нагрузки от вышерасположенных конструкций на основание.
Фундаменты здания должны удовлетворять следующим основным требованиям: обладать достаточной прочностью и устойчивостью на Опрокидывание и скольжение в плоскости подошвы, сопротивляться влиянию атмосферных факторов (морозостойкость), а также влиянию грунтовых и агрессивных вод, соответствовать по долговечности сроку службы здания, быть экономичными и индустриальными в изготовлении.
Разбив место под фундамент здания, приступают к выемке грунта. Возведение фундамента рекомендуется проводить сразу после выемки грунта. Высыхая, земля в траншее осыпается и приходится затрачивать много времени на ее удаление.
По конструкции фундаменты бывают: сплошные, ленточные, столбчатые и свайные.
Сплошные фундаменты
Представляют собой сплошную безблочную или ребристую железобетонную плиту "под всей площадью здания. Сплошные фундаменты устраивают в случаях когда нагрузка, передаваемая на фундамент, значительна, а грунт основания слабый. Эта конструкция особенно целесообразна, когда необходимо защитить подвал от проникновения грунтовых вод при высоком их уровне, если пол подвала подвергается снизу большому гидростатическому давлению.
Рис. 1 Сплошной безбалочный фундамент:
1 — железобетонная фундаментная плита
Существуют конструкции фундаментов в виде железобетонных монолитных плит, которые бывают безбалочные и ребристые.
Рис. 2. Сплошная железобетонная фундаментная плита:
а — безбалочная; б — ребристая
Устраивают под стены здания или под ряд отдельных опор. В первом случае фундаменты имеют вид непрерывных подземных стен (рис. 3 а), во втором — железобетонных перекрестных балок (рис. 3 б).
По своему очертанию в профиле ленточный фундамент под.каменную стену представляет собой в простейшем случае прямоугольник (рис. 4д). Прямоугольное сечение фундамента по высоте допустимо лишь при небольших нагрузках на фундамент и достаточно высокой несущей способности грунта.
В большинстве случаев для передачи на основание давления, не превышающего нормативного давления на грунт, приходится расширять подошву фундамента. Теоретической формой сечения фундамента с расширенной подошвой является трапеция (рис. 46). Расширение подошвы не должно быть слишком большим во избежание появления растягивающих и скалывающих напряжений в выступающих частях фундамента и появления в них трещин.
Рис. 3. Конструкции фундаментов:
а — фундамент в виде непрерывных подземных стен: 1 —ленточный фундамент; 2—стена; б—в виде перекрестных железобетонных балок: I — ленточный фундамент под колонны; 2 — железобетонная колонна
На основе опыта установлены углы наклона теоретической боковой грани фундамента к вертикали, по которой не возникает опасных растягивающих и скалывающих напряжений. Предельный угол, называемый условно углом распределения давления в материале фундамента, составляет для бетона 45°, кладки на цементном растворе состава 1:4 — 33° 30', для бутовой кладкцна сложном растворе состава 1:1:9 — 26° 30?.
В зданиях с подвалами сечение фундамента в пределах подвала устраивают прямоугольной формы с расширением ниже пола подвала, называемом подушкой (рис. 5 а). Часто фундаменты делают ступенчатого сечения (рис. 5 б).
Глубина заложения фундамента должна соответствовать глубине залегания того слоя грунта, который по своим качествам можно принять для данного здания за естественное основание. При определении глубины заложения фундамента необходимо учитывать глубину промерзания грунта. Закладывать фундаменты рекомендуется ниже глубины промерзания. Если основание состоит из влажного мелкозернистого грунта (пылеватого или мелкого песка, супеси, суглинка, глины), то подошву фундамента располагают не выше уровня промерзания грунта.
Уровень промерзания грунта принимают на глубине» где зимой наблюдается температура 0° С, за исключением глинистых и суглинистых грунтов, для которых уровень промерзания принимается на меньшей глубине, где возникает температура около -1° С.
Нормативная глубина промерзания суглинистых и глинистых грунтов указана в СНиПе 2.02.01-83 на схематической карте, в которой нанесены линии одинаковых нормативных глубин промерзания, выраженных в сантиметрах. Нормативную глубину промерзания пылеватых и мелких песков, супесей, пылеватых глин и суглинков принимают также по карте, но с коэффициентом 1,2.
Рис 4. Ленточные фундаменты:
а —- прямоугольный; б — трапецеидальный: 1 — обрез
Рис 5. Ленточные фундаменты:
а - прямоугольный с подушкой; б — ступенчатый с подушкой (1)
Исследованиями установлено, что грунт под фундаментами наружных стен регулярно отапливаемых зданий с температурой помещений не ниже +10° С промерзает на меньшую глубину, чем на открытой площадке. Поэтому расчетную глубину промерзания под фундаментами отапливаемого здания уменьшают против нормативного значения на 30% при полах на грунте; если полы по грунту на лагах — на 20%; полы, уложенные на балках — на 10%.
Глубина заложения фундамента под внутренние стены отапливаемых зданий не зависит от глубины промерзания грунта, ее назначают не менее 0,5 м от пола подвала или уровня земли.
Глубина заложения фундаментов стен зданий, имеющих неотапливаемые подвалы, назначается от пола подвала, она равна половине расчетной глубины промерзания. Предположение, что чем глубже заложен фундамент, тем больше его устойчивость и надежность работы, является неверным.
При расположении подошвы фундамента ниже уровня промерзания грунта вертикальные силы морозного пучения перестают на нее действовать снизу, но действующие на боковые поверхности касательные силы морозного пучения могут вытащить фундамент вместе с промерзшим грунтом, и оторвать его под легкими зданиями при устройстве фундаментов из кирпича и мелких блоков.
Поэтому, для успешной эксплуатации фундамента, чтобы не допустить его деформацию на пучинистых местах необходимо не только расположить подошву ниже уровня промерзания грунтов, что избавит от непосредственного давления мерзлого грунта снизу, но и нейтрализовать действующие на боковые поверхности фундамента касательные силы морозного пучения. Внутри фундамента на всю его высоту закладывают арматурный каркас, жестко связывающий верхние и нижние части фундамента, основание делают расширенным в виде опорной площадки—анкера, не позволяющей вытащить фундамент из земли при морозном пучении грунта. Данное конструктивное решение возможно при использований железобетона.
При возведении фундамента из кирпича или мелких блоков, без внутреннего вертикального армирования, стены выполняют наклонными—сужающимися кверху Приведенный способ устройства фундаментных столбов и стен при тщательном выравнивании их поверхностей значительно ослабляет боковое вертикальное воздействие пучинистых грунтов на фундамент. Влияние сил морозного пучения уменьшают: покрытием боковых поверхностей фундамента скользящим слоем полиэтиленовой пленки; отработанным машинным маслом; утепление поверхностного слоя грунта/вокруг фундамента шлаком» пенопластом, керамзитом, при котором уменьшается местная глубина промерзания грунта. Последнее применимо также для мелкозаглубленных фундаментов, построенных ранее и нуждающихся в защите от морозного пучения.
На крупнопадающем рельефе, при строительстве здания необходимо учитывать боковое давление грунта и его вероятный сдвиг. Жестко связанные в продольном и поперечном направлении ленточные фундаменты работают в этих условиях более надежно. Столбчатые фундаменты необходимо жестко объединить поверху железобетонным поясом — ростверком, для более эффективной совместной работы всех конструктивных элементов. В гравелистых, песках крупных и средней крупности, а также в крупнообломочных грунтах глубина заложения фундамента не зависит от глубины промерзания, но она должна быть не менее 0,5 м, считая от природного уровня грунта (планировочной отметки при планировке срезкой и подсыпкой).
В современном строительстве наиболее индустриальны сборные бетонные и железобетонные фундаменты из крупных фундаментных блоков. Применение сборных фундаментов позволяет значительно сократить сроки строительства и уменьшить трудоемкость работ. Сборный фундамент (рис.6) состоит из двух элементов: подушки из железобетонных блоков прямоугольной или трапецеидальной формы (рис. 7)t укладываемой на тщательно утрамбованную песчаную подготовку толщиной 150 мм, и вертикальной стенки из блоков в виде бетонных прямоугольных параллелепипедов.
Рис. 6. Сборный ленточный фундамент из бетонных блоков под стены дома с подвалом и техническим подпольем:
I— фундаментная плита; 2 — бетонные стеновые блоки; 3 — окраска горячий
битумом; 4 — цементно-песчаный раствор; 5 — отмостка; б — два слоя толя иди
гидронзола на битумной мастике; 7 — цокольное перекрытие
Рис. 7. Фундаментный блок-подушка
При строительстве на слабых сильносжимаемых грунтах, в сборных фундаментах, для повышения сопротивления растягивающим усилиям и жесткости устраивают железобетонные пояса толщиной 100—150 мм или армированные швы толщиной 30—50 мм, размещая их между подушкой и нижним рядом фундаментных блоков, а также на уровне верхнего обреза фундамента.
Стены фундаментов, монтируемые из крупных блоков, несмотря на их большую прочность, иногда устраивают толще надземной части стен. В результате прочность материала используется всего на 15—20%. Расчеты показывают, что толщину стен сборных фундаментов допустимо принимать равной толщине надземных стен, но не менее 300 мм.
Экономии строительных материалов можно добиться с помощью устройства прерывистых фундаментов, состоящих из железобетонных блоков-подушек, уложенных не вплотную, как это предусмотрено в ленточных фундаментах, а на некотором расстоянии один от другого, примерно от 0,2 до 0,9 м. Промежутки между блоками засыпают грунтом.
Столбчатые фундаменты
Имеют вид отдельных опор, устраиваемых под стены, столбы или колонны. При незначительных нагрузках на фундамент, когда давление на грунт меньше нормативного, непрерывные ленточные фундаменты под стены малоэтажных домов целесообразно заменять столбчатыми. Фундаментные столбы из бетона или железобетона перекрывают железобетонными фундаментными балками, на которых возводится стена. Чтобы устранить возможность выпирания фундаментной балки вследствие вспучивания расположенного под ней грунта, под ней устраивают песчаную или шлаковую подушку толщиной 0,5 м.
Расстояние между осями фундаментных столбов принимают равным 2,5—3 м. Столбы располагают обязательно под углами здания, в местах пересечения и примыкания стен и под простенками.
Столбчатые фундаменты под стены возводят также в зданиях большой этажности при значительной глубине заложения фундамента — 4—5 м, когда устройство ленточного непрерывного фундамента невыгодно вследствие большого его объема и, следовательно, большего расхода материалов. Столбы перекрывают сборными железобетонными балками, на которых возводят стены. Столбчатые одиночные фундаменты устраивают также под отдельные опоры зданий. На рисунке 8а изображен сборный фундамент под кирпичный столб, выполненный из железобетонных блоков-подушек. Более экономичным вариантом является укладка под кирпичные столбы железобетонных блоков-плит (рис. 8 б). Сборные фундаменты под железобетонные колонны каркасных здании могут состоять из одного железобетонного башмака стаканного типа (рис, 8в) или из железобетонных блока-стакана и опорной плиты под ним (рис. 8г).
Свайные фундаменты
Состоят из отдельных свай, объединенных сверху бетонной или Железобетонной плитой или балкой, называемой ростверком (рис. 9). Свайные фундаменты устраивают в случаях, когда необходимо передать на слабый грунт значительные нагрузки.
Рис 8. Сборные фундаменты под отдельные опоры:
а — под кирпичные столбы из блоков ленточных фундаментов; б — то же, из специальных железобетонных плит; в —под железобетонную колонну из башмака стаканного типа; г — то же, из блока-стакана и опорной плиты
Сваи дифференцируют по материалу, методу изготовления и погружения в грунт, характеру работы в грунте. По материалу сваи бывают деревянные, бетонные, железобетонные, стальные и комбинированные. По методу изготовления и погружения в грунт сваи бывают забивные, погружаемые в грунт в готовом виде, и набивные, изготовляемые непосредственно в грунте. В зависимости от характера работы в грунте различают два вида свай: сваи - стойки и висячие. Сваи-стойки своими концами опираются на прочный грунт, например, скальную породу и передают на него нагрузку (рис. 10). Их применяют, когда глубина залегания прочного грунта не превышает возможной длины сваи. Свайные фундаменты на сваях-стойках практически не дают осадки.
Если прочный грунт находится на значительной глубине применяют висячие сваи, несущая способность которых определяется суммой сопротивления сил трения по боковой поверхности и грунта под острием сваи (рис. 11).
Рис. 9. Виды свай в грунте:
а — висячие сваи; б— сваи-стойки: 1 — плотный известняк; 2 — суглинок илистый пластичный; 3 —.ил; 4 — илистый песок; 5 — торф; 6 — растительный слой
Деревянные сваи дешевы, но поскольку они быстро загнивают, если находятся в грунте с переменной влажностью, головы деревянных свай следует располагать ниже самого низкого уровня грунтовых вод. Однако на местности с высоким уровнем грунтовых вод деревянные сваи стоят очень долго, если постоянно находятся в воде. В мировой практике известны примеры четырехсотлетних зданий на деревянных сваях, по сей день находящихся в хорошем техническом состоянии.
Железобетонные сваи долговечны, дороже деревянных, но способны выдерживать значительные нагрузки. Значительно расширена область их применения ввиду того, что проектная отметка голов железобетонных свай не зависит от уровня грунтовых вод. Расстояние между осями свай определяется расчетным способом. В пределах наиболее часто встречающихся глубин погружения свай — от 5 до 20 м эти расстояния для обычных диаметров свай составляют от 3. 8d, где d — диаметр сваи.
Рис 10. Забивная свая-стойка фундамента:
I — гидроизоляция; 2 — поверхность земли; 3 — железобетонная балка ростверка; 4 — забивная свая прямоугольного сечения; 5 — плотный грунт
Рис. 11. Набивная висячая свая фундамента:
1 — гидроизоляция; 2 — железобетонная балка ростверка; 3 — набивная свая; 4 — наконечник обсадной трубы; 5—слабые грунты
Свайные фундаменты, по сравнению с блочными, дают меньшую осадку, благодаря чему снижается вероятность неравномерных деформаций грунта.
При подготовке основания иногда в грунте обнаруживают старые засыпанные колодцы, ямы, случайные слабые прослойки грунта. Во избежание неравномерной осадки фундаментов эти места необходимо расчистить и заполнить кладкой, тощим бетоном или утрамбованным песком, а при возведении фундаментов над этими местами следует наложить армированные швы.
Фундаменты подвергаются увлажнению просачивающейся через грунт атмосферной влагой или грунтовой водой. Вследствие капиллярности влага по фундаменту поднимается вверх и в стенах первого этажа появляется сырость. Чтобы преградить проникновение влаги в стены, в их нижней части устраивают изоляционный слой, чаще всего из двух слоев битумных рулонных материалов (рубероида и др.), склеенных между собой водонепроницаемой битумной мастикой.
В процессе эксплуатации фундаментов необходимо следить за осадкой основания и возможными деформациями.
Подвалы
Одним из важных условий сохранности и целостности дома является гидроизоляция подвала. Стены и полы подвалов, независимо от расположения грунтовых вод, необходимо изолировать от просачивающихся через грунт поверхностных вод, а также от капиллярной грунтовой вла-rHj поднимающейся вверх. В подвальных помещениях, при расположении уровня грунтовых вод ниже пола подвала, достаточной гидроизоляцией пола служит его бетонная подготовка и выполненный по ней водонепроницаемый пол, а гидроизоляцией стен — покрытие поверхности, соприкасающейся с грунтом, двумя слоями горячего битума. Если уровень грунтовых вод находится выше пола подвала, в этом случае создается напор воды тем больший, чем больше разность уровней пола и грунтовых вод. В связи с этим для гидроизоляции стен и пола подвала необходимо создать оболочку, которая могла бы сопротивляться воздействию гидростатического давления.
Эффективным мероприятием по борьбе с проникновением в подвал грунтовых вод является устройство дренажа. Сущность устройства дренажа заключается в следующем. Вокруг здания на расстоянии 2—3 м от фундамента устраивают канавы с уклоном 0,002-—0,006 в сторону сборной отводящей канавы. По дну канав с уклоном прокладывают трубки (бетонные* керамические или другие). В стенках трубок имеются отверстия, через которые проникает вода.
Канавы с трубами засыпают слоем крупного гравия, затем слоем крупного песка и сверху— открытым грунтом. По уложенным в канавах трубам вода стекает в низину (кювету, овраг, реку и др.). В результате устройства дренажа уровень грунтовых вод понижается.
Когда уровень грунтовых вод расположен не выше 0,2 м от пола подвала, гадроизоляцию пола и стен подвала устраивают так. После обмазки стен битумом устраивают глиняный замок, то есть до отсыпки траншеи забивают вплотную к наружной стене подвала мятую жирную глину. Бетонную подготовку пола также укладывают по слою мятой жирной глины.
При высоте уровня грунтовых вод от 0,2 до 0,5 м применяют оклеечную гидроизоляцию из двух слоев рубероида на битумной мастике (рис.12). Изоляцию укладывают по бетонной подготовке пола, поверхность которой выравнивают слоем цементного раствора или асфальта.
Поскольку конструкция пола должна выдерживать достаточно большое гидростатическое давление снизу, поверх изоляции укладывают нагрузочный слой бетона, который своим весом уравновешивает давление воды. С внешней стороны стен наклеивают изоляцию на битумной мастике и защищают кладкой из кирпича-железняка в 1/2 кирпича на цементном растворе и слоем мятой жирной глины толщиной 250 мм.
Оклеечную изоляцию наружных стен подвала располагают на 0,5 м выше уровня грунтовых вод, учитывая его возможное колебание.
Рис 12. Гидроизоляция ленточного фундамента в здании с подвалом:
1 — слой нагрузочного бетона; 2 — бетонная подготовка; 3 - рулонная гидроизоляция; 4 — мятая жирная глина 250 мм; 5 — кладка из кирпича-железняка на цементном растворе 120 мм; 6 — двойной слой битума
Рис. 13. Гидроизоляция ленточного фундамента в здании с подвалом:
1 —бетонная подготовка; 2—железобетонная плита; 3—рулонная гидроизоляция;
4 — мятая жирная глина 250 мм; 5 — кладка из кирпича-железняка на цементном
растворе 120 мм; б — двойной слой битума
Если уровень грунтовых вод расположен выше пола подвала более чем на 0,5 м, то поверх гидроизоляции пола, выполняемой из трех слоев рубероида или гидроизола, устраивают железобетонную плиту (рис. 13). Плиту заделывают в стену подвала, которая, работая на изгиб, воспринимает гидростатическое давление грунтовых вод.
При высоком уровне грунтовых вод устройство наружной гидроизоляции иногда вызывает затруднения. В таких случаях ее выполняют по внутренней поверхности стен подвала <рис.14). Гидростатический напор воспринимается специальной железобетонной конструкцией — кессоном.
Рис. 14. Гидроизоляция подвала при больших напорах грунтовых вод;
1 — рулонная изоляция; 2 — бетонная подготовка; 3 — цементный слой; 4 — цементная стяжка; 5 — железобетонная коробчатая конструкция; 6 — чистый пол; 7 — цементная штукатурка по битумной обмазке; 8 — гидроизоляция
Необходимые особенности, которые учитываются при строительстве фундаментов и возведении цоколей
При закладке фундаментов любого типа необходимо соблюдать следующие правила:
В большинстве фундаментных конструкций применяется бетон. Бетон обладает свойством "созревания", 28 - 30 дней. После заложения бетонной конструкции ее надо выдерживать в течение данного времени без нагрузок и желательно закрыть либо рубероидом, либо другим подручным материалом от пересыхания верхнего слоя. В период схватывания бетона периодически поливать фундамент водой, чтобы не допустить его неравномерного высыхания. Так что постройка дома на только что возведенном фундаменте таит в себе опасность, дефекты не заставят ждать.
Гидроизоляция фундамента имеет важное значение. Она заключается в обмазке горячим битумом всей поверхности, соприкасающейся с грунтом. Изолируют также и стены. Для этого прокладывают два слоя рубероида (1-й слой - между цоколем и нулевым уровнем; 2-й слой - между цоколем и основной стеной дома). Это предохраняет стены дома и цоколь от сырости.
Защита наружной стороны цоколя от атмосферных влияний. Это достигается штукатуркой или облицовкой плиткой. Для затирки фундамента в смесь добавляют резиносодержащие компоненты (золу от сгоревших автомобильных покрышек). Получается "шуба" для цоколя. Она красива и надежна.
При возведении цоколя предусматриваются вентиляционные отверстия. Летом они служат для проветривания подпола, а зимой их закрывают, чтобы сырость не попала в дом.
Отмостка необходима для защиты фундамента от воздействия поверхностных вод. Ширина отмостки от 0,75 до I метра с наклоном от стены цоколя. В качестве материалов используются: железобетон, асфальт, бетон или хорошо утрамбованная глина.
Устройство слива дождевой воды с крыш также влияет на прочность фундамента. Дождевая вода с крыши попадает на отмостку, разбивает ее и цоколь постепенно, неравномерно увлажняет грунт вблизи фундамента. Это сказывается на несущей способности фундамента и способствует проседанию фундамента.
Реактивное давление грунта под фундамент
Ширина раскрытия вертикальных трещин в несущей плите от усилий, вызванных внешней-статической нагрузкой ( реактивным давлением грунта ), определяется как для изгибаемых железобетонных элементов, в соответствии с указаниями пп. [33]
Давление грунта зависит от сдвига, ускорения смещения стенки, от массы стенки и физических постоянных, характеризующих реактивное давление грунта по поверхностям контакта стенки с грунтом. В теории Кулона и вообще в теории предельного равновесия эта зависимость полностью игнорируется. [34]
Величина / V распределяется между банкеткой ( горизонтальной частью) и скошенной частью ножа пропорционально площадям частей эпюры реактивных давлений грунта . Эту эпюру принимают в виде трапеции. [35]
Если, сооружение гибкое, то осадки разных его частей могут быть различными, причем закон их изменения будет определяться эпюрой реактивного давления грунта ( см. гл. [37]
Для гибких фундаментных балок и плит, на которые опираются группы стоек и колонн ( рис. 3.5), а также для сплошных плит под сооружениями ( рис. 3.6) учет линейной эпюры реактивных давлений грунта может привести к значительным ошибкам в определении размеров сечения и армировании фундаментов. Для таких фундаментов вид эпюр реактивных давлений грунта должен быть уточнен на основе теории расчета балок и плит на упругом основании. [42]
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Реактивное давление грунта на лицевую консоль ртах всегда больше давления i и плита изгибается вверх, а на тыловую консоль отпор грунта ртт меньшс нагрузки ( 72, что приводит к ее изгибу вниз. Для обеих плит определяют максимальный момент и поперечную силу в корне консолей от распределенной по трапеции нагрузки. Предварительное назначение толщин плит в зависимости от нагрузок и расчет сечений производят как в вертикальной плите. [2]
Реактивное давление грунта под подошвой этих фундаментов допускается до 0 3 МПа. В том случае, если давление от здания больше, башмаки устанавливаются на монолитные фундаментные плиты индивидуального проектирования. [3]
Эпюра реактивного давления грунта параболическая. [4]
Кроме реактивного давления грунта по передней грани стенки Е, которое будем определять, пользуясь винклеровой моделью, вводим силу сопротивления Dlt зависящую от трения и скорости поворота стенки. Для упрощения в кинематике явления полагаем стойку высотой Н шарнирно опертой нижним концом в точке О. Перемещение жесткой стенки определяем углом поворота ф ее оси. [5]
Эпюра реактивного давления грунта параболическая. [6]
Кроме реактивного давления грунта по передней грани стенки Е, которое будем определять, пользуясь винклеровой моделью, вводим силу сопротивления DE, зависящую от трения и скорости поворота стенки. Для упрощения в кинематике явления полагаем стойку высотой Я шарнирно опертой нижним концом в точке О. Перемещение жесткой стенки определяем углом поворота ф ее оси. [7]
Под действием реактивного давления грунта сплошной фундамент работает подобно перевернутому железобетонному перекрытию, в котором колонны выполняют роль опор, а элементы конструкции фундамента испытывают изгиб под действием давления грунта снизу. [8]
Под действием реактивного давления грунта сплошной фундамент работает подобно перевернутому желе-зобетонному перекрытию, в котором колонны выполняют роль опор, а элементы конструкции фундамента испытывают изгиб под действием давления грунта снизу. [10]
Под действием реактивного давления грунта ступени фундамента работают на изгиб как консоли, защемленные в теле фундамента. [12]
Части фундамента под действием реактивного давления грунта работают как консоли, заделанные в массиве фундамента. [13]
Допущение о линейном распределении реактивных давлений грунта по подовше указанных типов фундаментов не вносит существенной погрешности в определение высоты фундамента и подбор арматуры. [14]
реактивный отпор грунта и его сопротивление
Расчетное сопротивление основания должно сравниваться с
средним давление под плитой, а не с реактивным отпором.
См. СНиП ОиФ
2.41. При расчете деформаций основания с использованием расчетных схем, указанных в п. 2.40, среднее давление под подошвой фундамента p не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания R, кПа (тс/м2), определяемого по формуле.
Пусть каждый этаж весит 2т/м2, пусть фундамент весит 2т/м2
Тогда 2*4=8т/м2, что меньше 20т/м2
Подозреваю, что на краю фунд плиты стоит колонна, которая и создает местную концентрацию нарпяжений. Для ликвидации проблемы надо расширить ФП
Спасибо за ответы. В принципе почти разобрался. В Горбунове-Посадове вычитал что краевые давления под подошвой плиты насом деле могут быть неправдоподобно большими, поэтому нужно еще раз пересмотреть расчетную схему с целью увеличения элементов КЭ с края плиты.
Да там на самом деле стоит колонна, но под ней и свая стоит. Предполагаю что проблема не только в этом, хотя над расширением плиты на данном участке на самом деле стоит подумать
Распределение давления в грунтах основания
Грунты основания испытывают два вида давления:
- бытовое sб, возникающее в грунтах под влиянием веса вышележащих слоев;
- дополнительное s, возникающее под влиянием нагрузок от фундаментов.
Бытовое давление увеличивается с увеличением глубины залегания и определяется по формуле:
где z – глубина точки в которой определяется бытовое давление.
Дополнительное же давление, как показали исследования, уменьшается по мере удаления от подошвы фундаментов вглубь грунтов. Схема распределения давления в толще грунтов (по оси фундамента) показана на рис. 1.
Рисунок 1. Схема распределения давления в толще грунтов (по оси фундамента)
Ординаты эпюр давления на любой глубине hi от подошвы отложены от вертикальной оси фундамента. Слева от оси показана эпюра давления sб, справа от оси — эпюра давления s. Глубину h, где давление sh составляет 20 % от бытового sб, принято считать нижней границей сжимаемой толщи грунтов основания (глубиной активного слоя основания).
Давление от фундаментов s непосредственно под подошвой передается неравномерно (рис. 2). Однако при большой жесткости фундамента когда его собственные деформации несоизмеримо малы по сравнению с осадкой основания можно не учитывать криволинейного характера эпюры реактивных давлений, так как это оказывает малое влияние на размеры фундамента, но очень усложняет расчет. Поэтому в строительной практике принято для упрощения пренебрегать упругостью основания и считать, что давления от фундаментов на грунты основания распределяются по линейному закону. При этом условно принимают, что эпюра давления непосредственно под подошвой фундамента в зависимости от величины эксцентриситета е имеет при центральном сжатии форму прямоугольника (рис. 2, а и б), при внецентренном — форму трапеции (рис. 2, в) или треугольника (рис. 3, г и д).
Рисунок 2. Эпюры давления грунтов под подошвой: а–при глинистых грунтах; б–при песчаных грунтах; в–при внецентренной нагрузке, когда е b/6.
В общем случае ординаты эпюры давления под подошвой жесткого фундамента, при действии вертикальной нагрузки, определяются по формуле:
где P – результирующая вертикальной нагрузки на фундамент; F – площадь подошвы фундамента; Ix, Iy – соответственно, моменты инерции подошвы фундамента относительно осей x и y (см. рис 3).
Рисунок 3. Схема к расчету давлений под подошвой жестких фундаментов
Если на фундамент действует, кроме вертикальной, горизонтальная нагрузка или опрокидывающий момент, то в этом случае находят опрокидывающий момент, создаваемый горизонтальной нагрузкой, а формула запишется в виде:
где Mx, My – опрокидывающие моменты относительно осей, соответственно, x и y.
Гибкие же фундаменты, величина собственных деформаций которых одного порядка с величиной осадки, следует рассчитывать с учетом упругих свойств грунтов основания. Если не учитывать упругих свойств грунта при сосредоточенной нагрузке, то это может привести к значительным ошибкам и не всегда в запас прочности.
Кроме давления непосредственно под подошвой, проектировщику необходимо также знать закон распределения давления от фундаментов в толще грунтов на глубине двух- или трехкратной ширины подошвы (в пределах сжимаемой толщи). Эти действующие в грунтах давления нужны при определении осадки здания и при проверке прочности подстилающего слоя грунта, если последний слабее слоя, залегающего непосредственно под подошвой фундамента. Как было указано выше, давление s распределяется в глубину и по ширине основания, причем неравномерно как по горизонтальным, так и по вертикальным сечениям. На рис. 4 показаны эпюры давления s в сжимаемой толще грунтов по горизонтальным сечениям на разных глубинах (h1=0,50b; h2=1,0b; h3 =1,5b и так далее), выраженных в единицах ширины подошвы фундаментов b. Ординаты эпюр зависят от давления s под подошвой. Они даны справа и для ленточного фундамента соответственно равны.
Рисунок 4. Эпюры распределения давления в грунте и изобары
Таким образом, зная среднее давление s под подошвой и отношение глубины заложения рассматриваемой горизонтальной площадки к ширине подошвы hi/b, можно легко определить давление в грунтах на любой глубине h, по формуле:
где a – коэффициент, принимаемый по таблице 1.
На том же рис. 5 показаны изобары — точки в грунте основания, испытывающие одинаковое по величине давление.
Исследования показали, что вид грунта оказывает малое влияние на характер распределения давления в толще грунтов. Размеры и форма фундаментов в плане существенно влияют на распределение давления в грунтах. Так, давление на глубине h=b ниже подошвы при квадратном в плане фундаменте равно 34 %, а при ленточном — 55 % от давления s под подошвой (табл. 4).
Устройство ступенчатого ленточного фундамента на склоне
Очень часто здания могут возводиться на территориях с неспокойным рельефом: гористые местности, холмы, овраги. В таких случаях приходится тщательно изучать геологию участка, чтобы подобрать надёжный и устойчивый фундамент. Ленточный фундамент на склоне не отличается особой сложностью, при соблюдении технологии строительных работ, его можно возвести своими руками на проблемных участках.
Фундамент на склоне: разновидности
Фундаментное основание под здание на участке с уклоном должно удовлетворять следующим требованиям:
- Обеспечивать устойчивость, прочность, надежность и долговечность здания.
- Иметь защиту от возникновения возможных оползней.
- Противостоять пагубному воздействию грунтовых и паводковых вод, если такая опасность существует на участке застройки.
Для возведения усиленных фундаментов наиболее подходящими являются следующие типы фундаментных оснований:
- Ленточный фундамент (прямой конфигурации) – классический вариант опорного основания под здание, которое отличает большее усиление конструктивных узлов и элементов. Возведение этого типа фундамента на склоне повлечет значительные материальные и трудовые затраты.
- Ленточный ступенчатый фундамент – выполняется в зависимости от рельефа участка в трех вариантах, каждый из которых имеет свои плюсы и минусы. Более подробно о технологии выполнения ступенчатых опор под здание поговорим ниже.
- Столбчатое фундаментное основание – устраивается из отдельных столбов, установленных в заранее подготовленных шурфах. Отдельные столбы заглубляются до уровня устойчивого грунта, поэтому опору можно считать надежной. Между столбами устраивается цокольная обвязка, которая несет нагрузку как подпорная стенка.
- Свайное поле из винтовых свай – самый доступный и надёжный фундамент под дом или баню на склоне. Свайный фундамент из винтовых опор легко устанавливается вручную, при этом завинчиваемые сваи можно наращивать до значительной длины. Этот вариант свайного основания не подходит для домов с глубоким подвалом.
Технология возведения ступенчатого фундамента
На участках с уклоном и сложным рельефом, постройки располагают с учетом направления склона, не учитывая расположения сторон света и обеспечения наилучшего естественного освещения.
В данной ситуации в приоритетном порядке обеспечивается устойчивость и стабильность опорного основания.
Выкопать котлован на участке со склоном достаточно непросто, очень важно выбрать правильный угол наклона откосов.
При выполнении земляных работ по подготовке котлована необходимо предупредить возникновение осыпания и сползания грунта.
Обычно принимаются следующие нормативы:
Особенностью подготовки котлована под ступенчатый фундамент является необходимость возводить каждую отдельную ступень фундамента с опорой на материковый грунт, поэтому вынимается достаточно большой объем грунта, чтобы формирование ступеней не вызвало определенных затруднений.
Земляные работы и устройство опалубки
Начинают земляные работы по рытью котлована под фундамент со снятия верхней части грунта на участке со скосом. При выполнении работ обязательно соблюдают угол наклона, грунт снимают выше отметки заложения опорного основания.
При строительстве дома с подвальным помещением придется выкопать котлован под устройство фундамента. Для дома без подвала достаточно подготовки отдельных узких траншей, соответствующих по размерам отдельным ступеням.
Начать земляные работы удобнее всего с самой нижней отметки, продвигаясь по уклону вверх.
Очень важно предусмотреть траншею под устройство ступеней несколько шире, чем основание фундамента.
Высоту и длину отдельных ступеней отмеряют в соответствии с проектными чертежами. Опалубка устанавливается сразу во время подготовки ступеней, таким образом, удается избежать осыпания грунта на уступах. Установленные щиты редко убираются после окончания заливки фундамента, обычно опалубка предусматривается несъемной.
Подготовленные траншеи выравнивают по низу, утрамбовывая грунт на дне. Установленная опалубка выстилается слоем защитной гидроизоляции. Опалубка для ступенчатого фундамента, ее изготовление и установка являются достаточно трудоемким и сложным процессом, ведь часто фундамент располагается на большой глубине, что требует дополнительных работ по устройству надёжного дренажа.
Для устройства фундамента на склоне опалубка изготавливается из деревянных материалов, при этом важно следить, чтобы щиты не имели значительных зазоров.
Армирование фундамента для дома на склоне
Армирование фундаментного основания для дома на склоне – очень ответственная работа, требующая внимания. Предусматривая уступ из бетона, очень важно помнить, что его высота не должна превышать 0,3 м.
Армирование ленточного фундамента выполняется с помощью пространственного арматурного каркаса, связанного (или сваренного) из арматуры диаметром 10-20 мм. Опалубка должна быть выше установленного в нее каркаса из арматуры, чтобы при бетонировании на поверхности залитого фундамента не остались арматурные стрежни.
Усиленное армирование ступени предусматривается при подвижном или слабом грунте. В редких случаях возможно применение ступеней высотой более 0,3 м.
В этом случае применяются железобетонные изделия с дополнительным армированием продольными и поперечными арматурными стержнями. При необходимости уступ укрепляют анкерами, это делается в случае, если на участке наблюдается значительный наклон поверхности (более 18 градусов).
Бетонирование и уход за фундаментом
Бетонную смесь для заливки фундаментного основания придется готовить на строительном участке, ведь проехать на участок со сложным рельефом для тяжелых бетоновозов достаточно затруднительно. Залить фундаментную конструкцию желательно за один день, чтобы не допускать образования подсохших слоев бетонной смеси.
При укладке бетона в опалубку следует выполнять уплотнение смеси, чтобы избежать возникновения пустот внутри конструкции. Обычно такие «карманы» образуются в местах пересечения арматурного каркаса. Опалубка должна быть заполнена бетоном до надлежащих отметок, поверхность смеси тщательно выравнивается.
Монолитная конструкция из бетона будет набирать прочность до 28 суток, в это время опалубка не должна нарушаться. Допускается снять щиты с фундаментного основания через 2 недели, когда конструкция наберет до 70% прочности от проектных показателей. Несъемная опалубка должна оставаться в теле фундаментных опор.
После набора прочности ступенчатых опорных конструкций, можно приступать к возведению стен.
Читайте также: