Слой грунта на который непосредственно опирается подошва фундамента называется
Обновлено: 17.05.2024
Подошва для фундамента: что это, особенности устройства и расчетов конструкций
Важным и неотъемлемым конструктивным элементом любого объекта капитального строительства является фундамент. От его надежности напрямую зависит безопасность и продолжительность эксплуатационного срока сооружения. Чтобы нагрузочное воздействие конструкции равномерно распределялось на почву устраивается подошва под фундамент, особенно важно создание ее при возведении здания на слабом почвенном составе.
Что такое подошва фундамента
Основание или подошва фундамента – это горизонтальная плоскость, которой конструкция опирается на грунтовую основу. Подошва принимает на себя не только нагрузку от возведенного объекта, но также от бокового давления грунта, защищая при этом здание от разрушения. В зависимости от типа фундамента и особенностей грунтовой породы подошва обустраивается по-разному, но в любом случае ширина подошвы фундамента должна быть вдвое больше от самой фундаментальной конструкции, а высота как правило не превышает 30 сантиметров.
Особенности устройства подошв фундамента
Строительство любого объекта всегда начинают с закладки фундамента. Чтобы повысить прочность и надежность фундаментальной основы выполняют устройство подошвы фундамента.
По классификации фундаментных конструкций выделяют разные виды подошв фундаментов, которые отличаются между собой конструктивными особенностями и обустраиваются по определенным технологиям.
Ленточные фундаменты
Подошва ленточного фундамента укладывается вдоль периметра стен здания в виде замкнутой железобетонной полосы. Такое основание равномерно распределяет нагрузку, предотвращает перекосы и просадку строения, отлично справляется с силами пучения.
Для ленточных фундаментов подошвы могут быть:
- естественными, когда непосредственно на грунтовую породу передается нагрузка;
- свайными – первоначально нагрузка оказывается на сваи, а потом на грунт.
Чтобы подошва не разрушалась от воздействия грунтовых вод, для защиты ее обустраивают гравийно-песчаную подушку.
Монолитные ленточные фундаменты отличаются расположенной максимально близко к поверхности широким основанием, образующим надежную опору. Как правило такие конструкции выполняют в условиях высоко залегающих подземных вод или при слабом грунте.
Столбчатые фундаменты
Подошва столбчатого фундамента являет собой плитную поверхность с небольшими размерами. Для более прочного и надежного соединения от фундамента в тело подошвы заводятся арматурные стержни.
При использовании естественной основы подошва устраивается на утрамбованной и залитой бетонной смесью площадке. Если основание свайное, то подошва монтируется в виде верхнего сегмента, который распределяет нагрузку на созданную из объединенных ростверком балок поверхность.
Свайные фундаменты
Подошва выполняемого на уходящих в землю сваях фундамента монтируется из бетона и может быть монолитной или кольцевой. Основание подошвы фундамента монолитного типа выступает разновидностью опирающейся на заглубленные сваи плитной фундаментной конструкции.
Кольцевая подошва по конструктивным особенностям напоминает ленточный фундамент, который может находиться на уровне почвы, быть заглубленным в землю на определенную глубину или приподнятым вверх. При этом высота подошвы фундамента составляет 20-30 сантиметров.
Плитные фундаменты
При устройстве плитного фундамента лента подошвы может заливаться одновременно с плитой или же для нее делается отдельная опалубка и заливка бетонной смеси осуществляется перед созданием фундаментной конструкции. В обеих случаях подошва должна создаваться только на материнском твердом грунте и ни в коем случае не на насыпном. Глубина и структура подошвенного основания определяется по характеристикам грунтовой породы.
Плюсы и минусы подошв под фундаменты
Устройство фундамента на опорной подошве сопровождается рядом преимуществ:
- усиление прочности и долговечности строительного объекта;
- нагрузка на подошву в разы повышает несущие возможности фундамента;
- минимум ограничений по типу возводимого здания;
- возможность проводить строительные работы в любое время года;
- возможность выполнять строительство в местах с разными видами грунтовых пород, учитывая и слабые грунты.
В числе минусов создания фундаментов на подошвах отмечают:
- для грунтов с сильным вспучиванием или с глубоким уровнем промерзания подошвы не подходят;
- в случае с бетонным монолитом устройство подошв требует значительных трудозатрат и сам процесс занимает много времени, что в свою очередь увеличивает сроки строительства объекта;
- создание подошвенного основания существенно повышает расход материалов, в частности арматурных прутьев, опалубных досок и бетонного раствора;
- при возведении фундаментов заглубленных разновидностей устройство подошв требует наличия специализированной строительной техники и оборудования;
- фундаменты с опорной подошвой обходятся дороже в сравнении с обычными.
Наряду с относительно большим перечнем недостатков выполненный на опорном основании фундамент гарантирует сооружению надежность и долговечность, и пользуется высокой популярностью среди большинства застройщиков.
Расчет подошвы фундамента
При проектировании фундамента с опорным основанием обязательным этапом является расчет подошвы фундамента. Основная цель такого расчета состоит в точном определении ширины, глубины и площади основания, при которых оказываемое весом здания удельное давление будет меньше нежели сопротивление грунта подошве фундамента.
Предварительно площадь подошвы фундамента можно установить по условию:
PII ≤ R, в котором
- РII – это среднее давление под подошвой фундамента в отношении к основному сочетанию нагрузок при вычислениях по деформациям;
- R – это расчетное сопротивление грунта основания. Показатель вычисляется по формуле СНиП.
На рисунке ниже подробно представлена расчетная схема центрально нагруженной фундаментальной подошвы.
При расчете фундаментов с повышенной жесткостью реактивная эпюра грунта принимается прямоугольной. Уравнение равновесия в этом случае выглядит так:
В данном уравнении есть определенная сложность. Дело в том, что в обеих его частях содержатся искомые геометрические размеры фундамента. Но при выполнении предварительных вычислений вес грунта и самого фундамента в АВСD заменяют на:
- Ɣm – средний показатель удельного веса фундаментальной конструкции и грунтовой породы на ее уступах. Как правило Ɣm составляет 20кН/м³;
- d – это глубина заложения подошвы фундамента, вычисляется в метрах.
По указанной ниже формуле определяется необходимая площадь фундаментальной подошвы:
При этом расчет ширины подошвы фундамента (b) выполняется:
Когда завершено предварительное определение ширины подошвы b = f(Ro) нужно уточнить расчетную сопротивляемость грунтового основания: R = f (b, φ, c, d, γ).
Рассчитав точную сопротивляемость опять нужно вычислить ширину. Повторять действия необходимо до тех пор, пока оба показателя не будут одинаковыми.
Когда с учетом унификации и модульности конструкций размер фундамента подобран, то необходимо проверить фактическое давление на грунт и напряжение под подошвой фундамента.
Чем меньшая разница будет между величинами РII и R, тем экономичнее получится проектное решение.
Данным способом поверяется достоверность расчета по линейной теории деформации грунта. Когда же условие не соблюдается, то для вычислений применять следует нелинейную теорию, а это существенно осложняет расчетные мероприятия.
В зависимости от жесткости и схемы нагружения фундаментов, типа сопряжения их со зданиями возможны пространственные перемещения из-за перераспределения усилий в бетоне и арматуре. Поэтому при выполнении расчетов следует учитывать допустимый отрыв подошвы фундамента, который не окажет негативного воздействия на строительный объект.
Используемые при устройстве подошвы материалы
При обустройстве фундаментальной подошвы потребуются следующие материалы и инструменты:
- совковые и штыковые лопаты, необходимы для выполнения земляных работ ручным методом;
- вязальная проволока и арматурные стержни, с помощью которых осуществляется армирование подошвы фундамента дома;
- гвозди и молоток;
- крючок, которым выполняется вязка металлического каркаса;
- шнур для разметки;
- доски для монтажа опалубки;
- скобы монтажные;
- материалы для подошвы: песок, гравий, бетонный раствор.
Для проведения съемки местности потребуется также нивелир, который поможет с точностью установить уровень подошвы фундамента.
Технология устройства фундаментальной подошвы
Вне зависимости от того, устраиваются подошвы фундаментов мелкого заложения, ленточных, столбчатых или других типов конструкций, работы по их монтажу проводятся поэтапно:
- подготовительный этап состоит в рытье котлована. На его дне выполняется разметка, с точностью определяющая расположение будущей конструкции;
- устройство опалубки. Здесь обязательно учитывается толщина подошвы фундамента. Выставляется опалубка таким образом, чтобы по центру подошвы распределялись фундаментальные стенки. для формирования наружных углов пара досок соединяется между собой под прямым углом и выносится на расстояние 17,5 см от разметочного шнура. При наличии слабых участков опалубки их нужно подсыпать снаружи грунтовой смесью для предотвращения протечки бетона. Если строительство предстоит на участке в повышенным уровнем грунтовых вод, то в целях безопасности выполняется гидроизоляция подошвы фундамента;
- следующий этап – армирование. Металлические прутья обеспечивают усиление подошвы фундамента и соответственно повышают прочностные свойства всей строительной конструкции;
- заливка бетона. После расположения арматуры выполняется бетонирование подошвы. При этом должна контролироваться расчетная отметка основания. Для более прочного сцепления фундамента с подошвой на ней прорезается шпоночная канавка по центральной оси кромки. После застывания бетона выполняется затирка поверхности.
Если несущая способность грунтов в месте строительства недостаточная, то для достижения нужных эксплуатационных показателей выполняется уширение подошвы фундамента путем устройства двусторонних или односторонних банкет.
Заключение
В любом капитальном объекте, вне зависимости от его назначения, основой является фундамент. Именно он испытывает все оказываемые зданием нагрузки и передает их на грунт. Правильно выполненная подошва фундамента перераспределяет нагрузки на грунт, предотвращает его проседание, придает фундаментальному основанию надежности и выносливости. Бесспорно, устройство подошвы сопровождается дополнительными затратами, но они полностью окупаются долговечностью и безопасностью эксплуатации строительных объектов.
Слой грунта на который непосредственно опирается подошва фундамента называется
Дисперсный грунт – это:
грунт, состоящий из отдельных минеральных частиц (зерен) разного размера, слабосвязанных друг с другом
Явления просадки в основном характерны для:
лёссовых грунтов
Скальный грунт – это:
грунт, состоящий из кристаллитов одного или нескольких минералов, имеющих жесткие структурные связи кристаллизационного типа
Поперечный размер глинистых твердых частиц составляет:
< 0,005 мм
Слой грунта, на который непосредственно опирается подошва фундамента, называется
Несущим
Разновидность скальных грунтов по прочности устанавливается:
по пределу прочности на одноосное растяжение
Общие деформации грунта рассматривает:
теория фильтрационной консолидации
Полускальный грунт – это:
грунт, состоящий из одного или нескольких минералов, имеющих жесткие структурные связи цементационного типа
Виды воды, содержащейся в грунте:
химически связанная, физически связанная, свободная
Структурно-неустойчивые грунты – это:
грунты, способные изменять свои структурные свойства под влиянием внешних воздействий
Для общих расчетов устойчивости оснований, откосов и склонов, определения давление грунта на ограждения используется модель теории:
предельного напряженного состояния грунта
Газовая составляющая грунта может быть представлена:
атмосферным воздухом
Разделение напряжений, возникающих в грунте, на напряжения в скелете грунта и поровое давление характерно для теории:
фильтрационной консолидации
Грунт состоит из:
твердых частиц, воды, газа
Поперечный размер песчаных твердых частиц составляет:
0,05 - 2 мм
Грунт – это:
рыхлые горные породы – несвязные и связные, прочность связей которых во много раз меньше прочности самих частиц
Основание – это:
область грунта, воспринимающая давление от сооружения
Фундамент – это:
подземная часть сооружения, предназначенная для передачи нагрузки от сооружения грунту
Автором первой фундаментальной работы по механике грунтов считается:
Кулон (Франция, 1773)
Насыпной грунт – это:
техногенный грунт, перемещение и укладка которого осуществляются с использованием транспортных средств, взрыва
Текстура грунта может быть:
слоистая, порфировидная, слитная
Структура грунта может быть:
зернистая, сотообразная, хлопьевидная
МОДУЛЬ 2
Какие параметры грунта необходимо знать для определения расчетного сопротивления глинистых грунтов?
показатель текучести и коэффициент пористости
Наиболее пригодны для целей строительства грунты с коэффициентом пористости e:
0,4 - 0,6
Как определяется влажность грунта на границе раскатывания?
по содержанию влаги в грунте, который не выдерживает раскатывания в жгуты тоньше 3мм
Для нахождения среднего значения показателей в математической статистике принято считать достаточным:
шесть результатов определения параметров
Степень влажности грунта определяется по формуле:
Sr = (ρs / ρw)∙(W/e)
Ошибки в результатах определения параметров, связанные с применением плохой аппаратуры, называются:
Систематическими
По какой из формул определяется удельный вес сухого грунта?
γd = γ / (1+W)
Грунт относится к глинам, если:
Ip > 17
Показатель текучести определяется по формуле:
IL = (W – Wp) / Ip
Влажность грунта определяют высушиванием при температуре и времени:
(105±2)оС, 8 часов для глинистых, 4 часа для песчаных
По какой из формул определяется консистенция грунта?
Wn = Wt – Wp
Крупнообломочные и песчаные грунты являются насыщенными водой при степени влажности Sr
Sr > 0,8
Метод квартования используют для:
подготовки проб грунта к исследованию
Что называется объемным весом грунта?
вес единицы объема грунта естественной влажности
Удельный вес грунта – это:
отношение веса твердых частиц грунта к их объему
По числу пластичности устанавливают:
вид глинистого грунта
Песчаные грунты находятся в рыхлом состоянии при плотности сложения D:
0 ≤ D ≤ 1/3
Монолит грунта – это:
уплотненный грунт с созданием монолитной структуры
Физические характеристики грунта делятся на:
основные, производные и классификационные
По показателю текучести устанавливают:
состояние глинистого грунта
Коэффициент пористости определяется по формуле:
= (ρs – ρd) / ρd = ρs / ρd – 1
Оптимальная влажность при уплотнении – это:
влажность, при которой достигается наибольшая плотность скелета грунта
Число пластичности определяется по формуле:
Ip = WL – Wp
МОДУЛЬ 3
Модуль деформации грунта можно определить
в лабораторных условиях по компрессионной кривой
в полевых условиях с помощью штампов
по таблицам СНиП 2.02.01–83*
При изучении водонепроницаемости фильтрацией называют:
движение свободной воды в порах грунта
Что выражает компрессионная кривая?
относительное изменение коэффициента пористости от приложенного давления
Для оценки фильтрационных свойств грунтов используются:
Кф – коэффициент фильтрации, i – гидравлический градиент
Грунт относится к среднесжимаемым при коэффициенте сжимаемости m0
m0 = 0,005 - 0,05
Для учета бокового расширения грунта используется коэффициент:
Пуассона
Лучшими строительными свойствами обладает грунт с характеристиками:
φ = 28° e = 0,45 E = 25 МПа
Закон уплотнения грунта описывается зависимостью:
de = – m0 ∙dp
Деформации грунта вызываются
действующими в грунте напряжениями
Грунтовые воды называются агрессивными, если они:
способны разрушать цементные растворы и бетоны
Грунтовые воды – это:
воды первого от поверхности постоянного водоносного горизонта, залегающие на выдержанном водоупорном горизонте
Для оценки прочностных свойств грунтов используются:
φ – угол внутреннего трения, с – коэффициент сцепления
Основными закономерностями, рассматриваемыми в механических свойствах грунтов, являются:
закон уплотнения, закон сопротивления сдвигу, закон фильтрации
Как определяется сцепление глинистого грунта?
по графику зависимости сдвиговых напряжений от уплотняющей нагрузки
Сдвиг грунта – это:
процесс изменения расположения частиц грунта под действием внешних сил
Для оценки деформативных свойств грунта используются:
m0 – коэффициент сжимаемости; E0 – модуль деформации
МОДУЛЬ 4
Распределение напряжений в грунтовом массиве рассматривается в фазе:
Уплотнения
Фаза сдвигов характеризуется:
уровнем напряжений, не намного превышающих структурную прочность грунта
Дополнительное уплотнение для недоуплотненных и разуплотнение для переуплотненных грунтов называется:
Дилатансией
Напряжения при действии любой распределенной нагрузки определяются по методу:
элементарного суммирования
Грунт находящийся ниже уровня грунтовых вод испытывает:
Все ответы верны
Удельный вес грунта, залегающего ниже уровня грунтовых вод, определяется по формуле:
γsb=(γs – γw)/(1+e)
Расчетная модель линейно-деформируемой среды характеризуется:
модулем деформации при нагрузке и модулем упругости при разгрузке
Фаза упругих деформаций характеризуется:
уровнем напряжений, не превышающих структурной прочности грунта
При использовании решений теории упругости применительно к грунту принимают следующее:
грунт является сплошным линейно-деформированным телом, испытывающим одноразовое загружение
При определенных допущениях решения теории упругости применимы в фазе:
упругих деформаций и выпора
Модуль деформации грунта учитывает:
упругие и остаточные деформации грунта
Бытовыми давлениями называются:
вертикальные напряжения от собственного веса грунта
Решение задачи Буссинеска основано на следующей гипотезе:
нормальные напряжения, лежащие в вертикальной плоскости, на площадках, нормальных к сферической поверхности с центром в точке приложения силы, равны нулю
нормальные напряжения на площадках, касательных к сферической поверхности с центром в точке приложения силы, прямо пропорциональны косинусу угла видимости и обратно пропорциональны квадрату радиуса сферы
нормальные напряжения на площадках, касательных к сферической поверхности с центром в точке приложения силы, являются главными напряжениями
Расчетная модель упругопластической среды характеризуется:
функциональной зависимостью деформаций от напряжений
Напряжения при действии равномерно распределенного давления в произвольной точке массива грунта определяются по методу:
угловых точек
Остаточные деформации грунта можно не учитывать:
при одноразовом загружении
МОДУЛЬ 5
Неравномерные осадки в период эксплуатации могут вызываться:
изменением положения уровня грунтовых вод, динамическими воздействиями
Особенности деформирования различных типов грунтов существенно зависят от:
состояния грунта и интенсивности действующих нагрузок
Деформации набухания вызываются:
проявлением расклинивающего эффекта в результате действия электромолекулярных сил
В зависимости от ширины подошвы фундамента в наибольшие деформации возникают при:
в < 0,5 м
Неравномерные осадки уплотнения могут вызываться:
неоднородным напластованием грунта, неодинаковым загружением фундаментов
При расчете осадок по методу послойного суммирования мощность элементарного слоя составляет (в – ширина подошвы фундамента) не более:
0,4∙в
При расчете осадок методом послойного суммирования степень сжатия грунта учитывается:
модулем деформации грунта
Деформации уплотнения вызываются:
разрушением скелета грунта и отдельных его частиц в точках контактов, взаимным сдвигом частиц, выдавливанием поровой воды
Пластические деформации вызываются:
развитием местных сдвигов в областях предельного напряженного состояния
Дополнительные вертикальные напряжения от нагрузки определяются по методу:
эквивалентного слоя
Напряжения в грунтовом массиве от действия внешней нагрузки называют:
дополнительными напряжениями
Реология грунтов изучает:
еформации ползучести, релаксацию напряжений и длительную прочность материалов
Осадки грунта – это:
деформации, происходящие в результате уплотнения грунта под воздействием внешних нагрузок и в отдельных случаях собственного веса грунта, не сопровождающиеся коренным изменением его структуры
Разрушение грунта в основном происходит:
под действием сдвиговых напряжений
Неравномерные осадки разуплотнения могут вызываться:
действием нагрузок, не превышающих веса извлеченного из котлована грунта
Неравномерные осадки расструктуривания могут вызываться:
метеорологическими воздействиями, действием грунтовых вод
Релаксацией напряжений называется:
уменьшение напряжений (расслабление напряжений) при постоянстве общей деформации
Деформации оседания - это:
деформации земной поверхности, вызываемые разработкой полезных ископаемых, изменением гидрогеологических условий, понижением уровня подземных вод, карстово-суффозионными процессами и т. п.
Процессы затухания осадки грунта во времени описываются теорией:
фильтрационной консолидации
Просадки грунта – это:
деформации, происходящие в результате уплотнения и, как правило, коренного изменения структуры грунта под воздействием как внешних нагрузок и собственного веса грунта, так и дополнительных факторов
МОДУЛЬ 6
Одной из причин потери устойчивости откосов и склонов является:
изменение внутренних сил
увеличение внешней нагрузки
проявление сейсмических сил
Угол внутреннего трения и угол естественного откоса рыхлого песка в сухом состоянии:
практически совпадают
При определении давления грунта на подпорную стенку учет сцепления грунта приводит к:
Уменьшению активного давления грунта
Конструкции, удерживающие от обрушения находящийся за ними грунтовый массив, называются:
Ограждающими
Давление грунта, препятствующее смещению подпорной стенки, называется:
Пассивным
Искусственно созданная поверхность, ограничивающая природный грунтовый массив, выемку или насыпь, называется:
Откосом
Образованная природным путем поверхность, ограничивающая массив грунта естественного сложения, называется:
Склоном
Потеря устойчивости массива грунта и переход его в состояние движения называется:
Оползнем
По характеру работы ограждающие конструкции подразделяются:
на жесткие и гибкие
Подпорные стенки по конструктивному исполнению разделяют на:
массивные и тонкостенные
При смещении подпорной стенки возникает призма:
Обрушения
Одним из направлений повышения устойчивости сооружений, откосов и склонов является:
уменьшение активных воздействий на сооружение
Граница области обрушения грунта называется поверхностью:
Скольжения
Метод кругоцилиндрических поверхностей скольжения применяется для расчета:
устойчивости откосов и склонов
Смещение подпорной стенки возможно в результате действия:
активного давления грунта
Для определения активного и пассивного давления грунта на сооружение обычно применяют модель теории:
предельного равновесия
При смещении подпорной стенки со стороны засыпки образуется призма:
выпирания
Одним из направлений повышения устойчивости сооружений, откосов и склонов является:
увеличение реактивных сил сопротивления грунта сдвигу
Одной из причин потери устойчивости откосов и склонов является:
увеличение внешней нагрузки
Модуль 1 - Общие деформации грунта рассматривает:
теория фильтрационной консолидации - правильный ответ - теория линейного деформирования грунта.
Газовая составляющая грунта может быть представлена:
атмосферным воздухом - правильный ответ - свободным газом в порах и газом, растворенным в воде
Добавлено через 26 минут
модуль 2 -По какой из формул определяется консистенция грунта?
Wn = Wt – Wp - правильный ответ IL=(W-wp)/Wt-Wp)
Монолит грунта – это:
уплотненный грунт с созданием монолитной структуры - парвильный ответ - образец грунта с нарушенным или ненарушенным сложением
Добавлено через 17 часов 37 минут
модуль 4 - Напряжения при действии любой распределенной нагрузки определяются по методу:
элементарного суммирования - правильный ответ - элементарных квадратов
При определенных допущениях решения теории упругости применимы в фазе:
упругих деформаций и выпора - правильный ответ - упругих деформаций и уплотнения
Грунт находящийся ниже уровня грунтовых вод испытывает:
Все ответы верны- правильный ответ - взвешивающее действие воды
МОДУЛЬ 5
Неравномерные осадки в период эксплуатации могут вызываться:
изменением положения уровня грунтовых вод, динамическими воздействиями
- правильный ответ - неоднородным напластованием грунта, неодинаковым загружением фундаментов
Дополнительные вертикальные напряжения от нагрузки определяются по методу:
эквивалентного слоя
- правильный ответ - угловых точек
Основные понятия, классификация оснований и фундаментов
Подземные части здания (или, как их еще называют, конструкции нулевого цикла) располагаются ниже нулевой отметки, за которую принимают перекрытие первого этажа. К этим конструкциям относятся фундаменты и стены подвальных или цокольных этажей, которые должны отвечать требованиям по обеспечению прочности, устойчивости и долговечности (морозостойкости, сопротивлению воздействия грунтовых и агрессивных вод и др.)
Все здания и сооруженияопираются на поверхностные слои земли (глины, пески, скальные породы и т.р.), именуемые в строительстве грунтами.
Основаниемназывают часть массива грунтов, непосредственно воспринимающую нагрузку и вследствие этого подверженную деформациям под ее воздействием. Основание из грунтов природного сложения называют естественным. Основание из предварительно уплотненных или укрепленных тем или иным способом грунтов называют искусственным. Естественным основанием называется грунт, залегающий под подошвой фундамента и имеющий в своем природном состоянии достаточную несущую способность для обеспечения устойчивости зданий и допустимых по величине и равномерности осадок (скальные, крупнообломочные грунты, крупные и средние гравелистые пески). Искусственное основание – это искусственно уплотненный грунт, который в природном состоянии не обладает достаточной несущей способностью на глубину заложения фундамента.
Если основание состоит из одного слоя грунта, его называют однородным, если из нескольких слоев – неоднородным. Слой (пласт) грунта, на который опирается фундамент, называют несущимслоем, а нижележащие слои – подстилающими.
Фундаментом называют часть здания или сооружения, преимущественно находящуюся ниже поверхности грунта (на суше) или ниже самого низкого (меженного) уровня воды в водотоке (водоеме) и предназначенную для передачи нагрузок на основание.
Различают массивныефундаменты, состоящие из одного несущего элемента и немассивные, состоящие из группы (куста) несущих элементов – свай разных видов, свай-оболочек (оболочек), свай-столбов (столбов), объединенных в единую конструкцию плитой, называемой ростверком.
Независимо от типа фундаментов и особенностей их конструкции принято называть обрезом фундамента поверхность его соприкосновения с надфундаментной частью здания или сооружения; подошвой фундамента нижнюю поверхность его соприкосновения с грунтом основания; высотой фундамента расстояние от его подошвы или нижнего конца (низа) несущих элементов до обреза; глубиной заложения фундамента расстояние от поверхности грунта или уровня воды в водоеме до подошвы фундамента или низа несущих элементов. См. рис.2.
Рис. 2 Основные характеристики фундаментов на примере фундамента мелкого заложения
Следует отметить особо, что у свайных фундаментов не выделяется низ фундамента. И характеристика «высота фундамента» заменяется характеристикой «длина сваи». План фундамента – это разрез здания горизонтальной секущей плоскостью в уровне обреза фундамента.
План свайного фундамента приведен на рис.3.
Фундаменты классифицируют по нескольким параметрам - по виду заложения, по способу изготовления, по материалу из которого они выполнены.
По виду заложения фундаменты подразделяются на два типа: мелкого и глубокого заложения. Характерной особенностью фундаментов мелкого заложения иногда не правильно называемых «фундаментами на естественном основании», является передача на основание вертикальных, горизонтальных и изгибающих (от моментов) нагрузок от надфундаментной части здания или сооружения только через их подошву. Их боковая поверхность в работе не участвует из-за невозможности, как правило, обеспечить засыпку пазух между боковыми поверхностями фундаментов и котлованов грунтом с плотностью, равной или выше природной.
Фундаменты мелкого и глубокого заложения подразделяют по конструктивным особенностям. Фундаменты мелкого заложения можно разделить на:
· сплошные в виде плиты,
Рис. 3а Схема расположения свайного поля
Рис 3б Схема расположения свайных ростверков (фрагмент в осях 1-18)
На рис.4,5,6 приведены фундаменты мелкого заложения.
Рис. 4 Фундаменты сборные ж/б столбчатый пенькового типа и ленточный
Рис. 5 Фундамент сборный ж/б мелкого заложения стаканного типа
Рис.6 Фундамент ж/б монолитный мелкого заложения
В отличие от фундаментов мелкого заложения нагрузки, воспринимаемые фундаментами глубокого заложения (выполняемых в виде свай, оболочек, столбов либо опускных колодцев),передаются на грунт не только через их подошву (сваи-стойки). Нагрузка может передаваться и через боковую поверхность сваи (висячие сваи) и вследствие появления сил трения, фундаменты сопротивляются вдавливанию (вертикальному смещению) в грунт, и силам бокового отпора грунта, т.е. сопротивляются смещению (сдвигу или повороту).
Благодаря тому, что в работе фундаментов глубокого заложения всегда в той или иной степени кроме подошвы участвует и боковая поверхность, повышается степень использования прочностных свойств материалов, а, следовательно, сокращается их расход.
Фундаменты глубокого заложения подразделяют по виду несущих элементов из:
Ниже на рис.7 приведен вид в плане и разрезе фундамента глубокого заложения.
Рис. 7 Куст свай
В свою очередь фундаменты перечисленных видов могут быть монолитными, сборными и сборно-монолитными. Сборные конструкции это те конструкции, которые с завода привозят готовыми для монтажа (например, фундаментный блок). Монолитные конструкции это те конструкции, которые выполняют непосредственно на стройке, т.е. на место привозят доски на опалубку (или инвентарную опалубку), смазочные материалы, арматуру, бетон и пр.
Следует отметить, что при устройстве столбчатых и свайных фундаментов без дополнительных мер невозможно устроить подземный объем (цокольный этаж, подвал и техподполье).
Помимо перечисленных основных видов фундаментов в практике строительства мостов и трубопроводов известны другие разновидности фундаментов. Они представляют собой видоизмененные основные конструкции, например безростверковые фундаменты опор мостов, так называемые безростверковые опоры.
Материалом для фундаментов могут служить дерево, бутовый камень, бутобетон, бетон, железобетон, грунтовые материалы.
Фундамент должен выполняться из материалов с минимальным водопоглощением (например, полнотелого глиняного кирпича). Иначе грунтовая влага через сеть капилляров материала за счет осмотических сил будет подниматься вверх. И, соответственно, чем выше и чем дольше поднимется влага, тем дольше она будет оставаться в конструкции, следовательно, тем выше будет степень намокания фундамента (а, возможно, и стен) и тем сложнее потом будет конструкции осушить. Поэтому для предотвращения намокания стен очень важно грамотно выполнить горизонтальную гидроизоляцию в надфундаментной части здания.
Основные понятия и определения. Министерство образования и науки Российской Федерации
Приведены сведения по классификации грунтов. Изложена теория напряженно-деформированного состояния грунтовых оснований. Рассмотрены методы и способы расчета по первой и второй группам предельных состояний оснований сооружений на автомобильных дорогах и фундаментов опор мостов. Содержатся данные по проектированию фундаментов мелкого заложения и свайных фундаментов.
Предназначено для студентов, обучающихся по направлению 270100 «Строительство» специальность 270102 "Промышленное и гражданское строительство" при выполнении учебных и исследовательских работ.
Ил. 26. Табл. 45. Библиогр. 5.
Рецензенты: кафедра ; В.П.Фатиев .
| ISBN | © Ярославский государственный технический университет, 2008 |
Введение
Курс «Основания и фундаменты» – это прикладная дисциплина, освещающая проблемы проектирования и возведения фундаментов и грунтовых сооружений в различных инженерно-геологических и гидрогеологических условиях.
Настоящее учебное пособие затрагивает отдельные вопросы расчета и проектирования оснований и фундаментов, а именно – методы и способы расчета по первой и второй группам предельных состояний оснований фундаментов мелкого заложения промышленных и гражданских зданий и сооружений.
Проектирование оснований и фундаментов состоит из двух взаимосвязанных основных составляющих:
1 – определение габаритов фундаментов из возможностей грунтового основания воспринимать действующую на него нагрузку;
2 – собственно проектирование конструкции фундамента.
Первая составляющая, являющаяся предметом настоящего пособия, называется проектированием оснований фундаментов. В результате проектирования оснований фундаментов подбираются тип, конструкция, основные размеры фундамента и нагрузки на фундамент со стороны грунта из совместного расчета основания и сооружения.
Вторая составляющая является предметом изучения в дисциплинах «Железобетонные и каменные конструкции» и др.
Необходимость устройства фундаментов диктуется следующими факторами.
Грунты, за исключением скальных или крупнообломочных грунтов, имеют малую несущую способность относительно прочности материалов надфундаментных конструкций и самих фундаментов. Фундамент предназначен для распределения нагрузки по большей площади грунта.
Верхние слои грунта, как правило, обладают меньшей прочностью и большей деформативностью по сравнению с нижними слоями грунтов. Кроме того, прослои или линзы слабых грунтов, таких как заилованные или заторфованные грунты, в основаниях могут встречаться на некоторой глубине. Фундамент предназначен для «прорезания» слабых грунтов и передачи нагрузки на нижние более прочные слои грунта.
На грунты основания от сооружения могут передаваться нагрузки различного вида и характера, например сдвигающие нагрузки. В случае опирания элементов сооружения без заглубления непосредственно на поверхность, пусть даже очень прочного, грунта, сил трения по площадке контакта сооружения с грунтом может оказаться недостаточно для уравновешивания сдвигающих сил. Фундамент предназначен для передачи сдвигающей нагрузки на расположенный у боковой поверхности фундамента грунт.
Некоторые виды грунта, так называемые пучинистые грунты, при замерзании способны увеличиваться в объеме. Если сооружение поставить непосредственно на такой грунт, то по площадке опирания от сил морозного пучения могут возникать направленные вверх давления, достигающие уровня (размера) 6 МПа и более. В силу ряда обстоятельств давления от сооружения на грунт ограничены и по размеру они на порядок меньше указанных. Вследствие этого сооружение или отдельные его элементы при замерзании пучинистых грунтов будут подниматься, а при оттаивании - опускаться. Фундамент предназначен для «прорезания» пучинистых грунтов и, тем самым, исключения воздействия нормальных сил пучения по подошве фундамента и уменьшения, вызванных силами морозного пучения, деформаций надфундаментных конструкций.
Общие положения
Основные понятия и определения
Основания – это ограниченные по глубине и простиранию напластования грунтов, на которых возводят сооружения и которые от собственного веса, приложенных к ним нагрузок и других воздействий претерпевают вертикальные и горизонтальные перемещения. Основания делятся на естественные и искусственно улучшенные. Первые используют в условиях природного залегания или после незначительной подготовки, а вторые предварительно улучшают различными способами.
Основание, состоящее из одного слоя грунта, называют однородным, а из нескольких пластов – слоистым.
Слой, на котором возводят фундамент, называют несущим, а слои, расположенные ниже, – подстилающими.
Фундамент – это заглубленная конструкция, предназначенная для передачи нагрузки от сооружения на грунты основания.
Подошва фундамента – это нижняя плоскость фундамента, которая непосредственно опирается на основание и передает силовые воздействия на грунт.
Обрез фундамента – это верхняя плоскость фундамента, на которой располагаются надземные части здания, т.е., в некотором смысле, граница между конструкцией фундамента и надфундаментной конструкцией. У многих фундаментов, например, у отдельно стоящих железобетонных фундаментов под металлические или сборные железобетонные колонны, положение обреза фундамента очевидно – обрезом фундамента является верх подколонника. Для некоторых фундаментов обрез фундамента не имеет четко выраженного расположения. Например, кирпичные фундаменты для кирпичных стен здания. В этих случаях проектировщик на время выполнения всех расчетов, и фундаментов и надфундаментных конструкций, сам назначает положение обреза и выполняет расчеты в соответствие с принятой расчетной схемой. Так для фундамента под кирпичные стены здания можно за обрез принять отметку размещения слоя горизонтальной гидроизоляции, также можно за обрез принять границу между бетонными блоками или отметку опирания на стены подвала перекрытия подвала и т.п.
Глубина заложения фундамента d - это расстояние от поверхности грунта или пола подвала до подошвы фундамента.
Подошва фундамента должна опираться на достаточно прочные слои грунта, обеспечивающие восприятие нагрузки от фундамента и долговременную эксплуатационную надежность сооружения.
Не рекомендуется опирать фундаменты на свеженасыпные, илистые и заторфованные грунты, рыхлые пески, текучие и текучепластиные глинистые грунты и грунты, содержащие растительные остатки.
Для надежной передачи нагрузки на основание фундамент заглубляют в несущий слой грунта не менее чем на 10-20 см.
Обычно наименьшая глубина заложения ленточного фундамента бесподвальных многоэтажных зданий составляет 1,0 м, а отдельно стоящего под колонны промышленных каркасных зданий - 1,5 м.
В зданиях с подвалами расстояние от пола подвала до подошвы фундамента должно составлять не менее 0,5 м.
Строй-справка.ру
Грунты — горные породы, слагающие верхние слои земной поверхности, образовавшиеся в результате выветривания.
Основание — толща грунтов со всеми особенностями их напластования, воспринимающего нагрузку от веса зданий и сооружений. Различают скальные и нескальные основания.
Скальным основанием называют массивные горные породы с жесткими связями между частицами грунта, залегающие в виде сплошного или трещиноватого массива и имеющие значительную прочность при сжатии.
Нескальные, или грунтовые, основания представляют собой толщу несвязных или связных горных пород, имеющих связи между отдельными частицами, которые во много раз меньше прочности самих минеральных частиц. К этому типу относят основания из крупнообломочных, песчаных, пылевато-глинистых грунтов.
Рис. 1.1. Схемы естественных оснований
В большинстве случаев располагать здание на поверхности земли бывает нецелесообразно, поскольку верхние слои грунта имеют низкую несущую способность и не могут воспринять нагрузку от веса сооружения, они способны испытывать значительные деформации под влиянием климатических факторов в результате пучения при промерзании, просадки при оттаивании, усадки при высыхании, набухания при увлажнении и т. д. Это приводит к необходимости использования специальной конструкции, которую называют фундаментом.
Рис. 1.2. Схема фундамента и его основания
Фундамент — это подземная часть здания, которая предназначена для передачи нагрузки от здания на залегающие на некоторой глубине грунты основания (рис. 1.2). Плоскость фундамента, опирающуюся на основание, называют подошвой. Поверхность фундамента, на которую опирается надземная конструкция, а также границу между соседними уступами называют обрезом. Слой грунта, на котором располагается подошва, называют несущим слоем, другие слои 5 являются подстилающими. Расстояние от поверхности земли до подошвы называют глубиной заложения фундамента df.
Высота самого фундамента hf, как правило, меньше глубины заложения, поскольку обрез обычно располагается ниже отметки поверхности земли.
Рис. 1.3. Схема основания при расчете устойчивости:
1 — уплотненное ядро грунта; 2 — выдавливаемый из-под подошвы грунт; 3 — плоскость скольжения
В результате воздействия нагрузки от веса сооружений в основании фундамента формируется деформируемый массив грунта, который называют сжимаемой толщей или рабочей зоной основания. Расстояние от отметки подошвы фундамента FL до отметки нижней границы сжимаемой толщи BS называют глубиной сжимаемой Толщи Нс. Уровень подземных вод, находящихся в основании, обозначают отметкой WL.
При проектировании оснований используют два метода расчета. Первый — расчет деформаций (вторая группа предельных состояний), в этом методе рабочая сжимаемая зона основания принимается в виде, показанном на рис. 1.2. Этот метод расчета применяют при относительно небольших нагрузках, когда не происходит потери устойчивости основания, что позволяет использовать решения механики линейно деформируемых сред.
При достижении внешней нагрузкой значительной величины (рис. 1.3) может произойти потеря устойчивости основания, сопровождающаяся выдавливанием части грунта из-под подошвы фундамента.
Рис. 1.4. Схемы фундаментов
В этом случае используют второй метод расчета — по устойчивости (первая группа предельных состояний). В данном методе расчета за рабочую зону основания принимают объем грунта, перемещаемый относительно неподвижного массива в результате потери устойчивости основания.
Фундаменты подразделяют на следующие основные категории: возводимые в открытых котлованах, глубокого заложения и свайные.
Фундаменты в открытых котлованах (рис. 1.4, а) — это такие фундаменты, которые после возведения в котловане засыпаются грунтом 2 и передают давление на основание преимущественно по подошве.
Фундаментами глубокого заложения (грис. 1.4, 6) называют фундаменты, формируемые или погружаемые в грунт с помощью специальных механизмов. Они передают нагрузку на основание как по подошве Ru так и за счет сил трения по боковой поверхности фундамента R2.
Свайным фундаментом (рис. 1.4, в) называют группу свай, объединенных поверху для совместной работы с помощью специальных плит или балок 3.
Читайте также: