При проектировании фундаментов (определения его основных размеров) необходимо обеспечить
надёжное существование сооружений.
Известно, что основания являются значительно больше деформируемой средой по сравнению
с конструкциями здания (допустимые деформации строительных конструкций составляют
1/100; 1/200; 1/300 – пролёта конструктивного элемента). Осадки же фундаментов могут
определяться десятками сантиметров. (Например, величина осадки Su = 30
см является вполне допустимой для сооружений дымовых труб.)
Данное обстоятельство объясняется тем, что деформационные свойства грунтов значительно
отличаются от подобных характеристик других строительных материалов:
- Для грунта Е0 = 2…200 МПа.
- Для конструкций Е = 600×103 МПа.
Таким образом, грунт является во много раз более деформируемым материалом, чем остальные
строительные материалы, и от его деформаций в значительной степени зависит состояние
надземных конструкций.
Выбор глубины заложения фундаментов – очень важный этап в проектировании фундаментов.
Главная особенность данного выбора - это, прежде всего, определение несущего слоя
(пласта) грунта (см. схему).
Схема фундамента, определяющая глубину заложения его подошвы в несущий слой песка.
Необходимость заглубления фундамента определяется исходя из следующих положений:
- Верхние грунты, как правило, слабые (почвенный слой + органические вещества).
- Верхние слои грунта систематически получают перемещения (пучение, усадка, набухание).
- Верхние слои грунта могут разрушаться, терять свою прочность.
Примером резкого снижения прочностных свойств служат полускальные основания в виде
алевролитов (г.
Братск), которые в сухом состоянии имеют прочность Р = 200 МПа, являясь в принципе
надёжным основанием. Однако в открытом котловане алевролит через несколько дней
превращается в щебень…дресву…суглинок с резким снижением прочностных свойств Р =
8 МПа.
Происходит так называемый процесс выветривания, т.е. изменение механических характеристик
грунта, что приводит к непрогнозируемым неравномерным осадкам возводимых сооружений.
Глубина заложения фундаментов определяется тремя основными факторами:
- Инженерно-геологическими условиями.
- Климатическими особенностями района строительства.
- Конструктивными особенностями возводимого здания, а также соседних сооружений.
На любой строительной площадке инженерно-геологические условия разнообразны и специфичны.
Обычно выполняемые инженерно-геологические изыскания предоставляют в распоряжение
проектировщиков информацию в виде геологического разреза (профиля).
Все инженерно-геологические условия на строительной площадке можно свести к трём
простым случаям:
- На поверхности залегает однородный «надёжный» грунт.
- Слабый поверхностный грунт на некоторой глубине подстилается надёжным грунтом.
- Слоистое напластование грунтов.
Рассмотрим эти случаи подробнее.