Фундиране означава частта от строителството, свързана с
изграждането на основите на сградите и съоръженията, т.е., ако
разгледаме въпроса от технологична гледна точка, това е
изпълнението на т.н. “нулев цикъл”. (Foundation Engineering -
англ.; Traveaux de foundation - френски; Grundbau
Foundationtechnk; Основания и фундаментьi - руски).
■ Фундаментните конструкции са онези части от строителните
конструкции, чрез които натоварванията се предават върху
земната основа.
■ Земната основа може да бъде :
■ естествена, когато почвите от които е изградена имат достатъчна
носеща способност и очакваните деформации са допустими за
съоръженията;
■ изкуствена, ако естествените почви са заздравени или заменени с
други.
Плитко заложени заложени (плоски) фундаменти фундаменти
Дълбочината на фундиране е
основен признак за подразделяне
на фундаментните конструкции на
две основни групи:
Плитко заложени фундаменти
(плитко фундиране), наричат ги
още плоски фундаментиединични, фундаментни плочи
или скари;
Ивични фундаменти фундаменти, фундаментни фундаментни плочи и фундаментни фундаментни скари
При плитко заложените фундаменти
съвместната работа на конструкцията
и земната основа т.е., предаването на
товарите от фундамента се
осъществява основно чрез основната
плоскост на фундамента
Дълбоко заложени фундаменти (дълбоко фундиране).
При дълбоко заложените фундаменти в поемането на
товарите участвува не само основната плоскост, но и
стените на фундаментите.
Някои основни изисквания към качественото
проектиране и изпълнение на фундаментните
конструкции
Към проектирането на фундаментите се предявяват високи
изисквания. Практиката показва, че авариите на
строителните съоръжения следствие грешки в
проектирането на земната основа и фундаментите са много
по-големи, като понякога се проявяват много години след
изграждането на съоръжението.
Качественото проектиране и изпълнение на фундаментните
конструкции изисква прилагането на съвременни
проучвателни методи и технологии. Специално внимание
следва да се обръща на следните проблеми:
Повишаване качеството на инженерногеоложките
проучвания и точна оценка на физико-механичните
показатели на почвите;
Усъвършенстване на методите за оразмеряване и проектиране на
земната основа и фундаментите с използване на всички резерви
от якост и устойчивост и устойчивост; широко използуване на
компютърна техника с цел многовариантност на приетите
решения;
Внедряване на прогресивни индустриални конструкции
фундаменти и технологии, в това число, по възможност,
максимално използуване сглобяеми конструкции;
Широко използване на методите за изкуствено заздравяване на
земната основа, с оглед усвояване на терени със слаби почви.
Фактори влияещи върху избора на вида на фундаментните конструкции
Правилният избор на земната основа и вида на фундиране се
основава на строго отчитане на следните фактори:
a)геотехническа характеристика на строителната
площадка, в т.ч.
Литоложки и стратиграфски строеж на земните пластове; нивото
на почвените води; режим и химически състав на водата и
почвите; устойчивост на почвата на атмосферни влияния.
Физико-механичните свойства на почвите в земната основа и
количествените показатели използувани в изчислителните
формули при оразмеряване на земната основа.
Конструктивни
и икономически фактори
при проектиране на фундаментите
Чувствителност на връхната конструкция
и съоръженията към деформациите
на земната основа, както
и разпределението на тези напрежения
в
пространството
и времето, а така също
и характерът на натоварванията
(статични; динамични; постоянни; временни
и
т.н.);
Съответствие на експлоатационните условия на работа на съоръжението
с
инженерно
-геоложките условия на строителната площадка;
Отчитане на икономическите фактори. Ориентировъчно за фундирането се
изразходват: до 40% от времето за строителство; до 35% от трудовите разходи;
до 25% от стойността на съоръжението (за някои видове строителства - ВК,
пътища
и над 50%).
Следователно, проектирането на земната основа
и фундаментите, а така
също
и изпълнението на тази част от строителството
е едно сложна
и
комплексна задача, която трябва да се решава със съвременни методи
Плитко заложени
фундаменти
Видове плоски фундаменти
Обикновено, плитко заложените фундаменти се изпълняват в
строителни ями. При тях, товарите от конструкциите и
съоръженията се предават върху почвата чрез основната плоскост
на фундаментното тяло, което е разширено в долната си част, с
цел намаляване на натоварването върху почвата.
Връзката между връхната
конструкция (колоната) и
фундамента става в т.н. цокълна
фуга, която обикновено се
проектира 10-15cm под терена
(или пода на сградата) и наймалко 50cm над максималното
НПВ. Ширината на цокълната
фуга се изпълнява 10-15 (до 20)
cm по-широка от клоната, за да
се избегнат неточности при
строителството..
Видове плоски фундаменти
Плоските фундаменти се изграждат обикновено от следните
материали: бетон, стоманобетон, бутобетон (в бутобетона
преобладават 20-30% камъни за да се намали количеството на
цимент).
Конструктивните изисквания за дълбочината на фундиране
зависят от предназначението на сградата или съоръжението.
Условно може да се приеме, че като плоски фундаменти работят
онези фундаментни конструкции, които имат дълбочина на
фундиране по-малка от тяхната ширина (но не повече от 5 - 6 m).
Разширяването на размерите на фундамента по посока към
основната плоскост се налага от необходимостта върху почвата да
се предат по-малки напрежения от допустимите за дадения вид
почва. По принцип почвите разглеждани в земната механика имат
значително по-малка носимоспособност от бетона (или
стоманобетона), който се използва за изграждане на фундаментите.
В конструктивно отношение плоските фундаменти могат да се
подразделят на корави и огъваеми.
При огъваемите
фундаменти,
(обикновено
стоманобетонни)
това отношение е
по-малко от
единица. При тях
се намалява
дълбочината на
фундиране и се
икономисва
бетон.
Kорави са обикновено бетонни или бутобетонни фундаменти. При тях
отношението h/l е значително голямо (по-голямо от единица), с цел да
не се получат опънни напрежения във фундамента.
По отношение на начина на изпълнение, единичните фундаменти могат да
бъдат монолитни или сглобяеми с един или няколко блока с цел увеличаване
размера на основната плоскост.
Други конструкции на плоските фундаменти са: ивични
фундаменти под колони или стени;.
Дълбочина на фундиране
Избор дълбочината на фундиране
- общи изисквания
■ Дълбочината на фундиране зависи от редица фактори, като
преимуществено значение имат инженерно-геоложките и хидрогеоложките условия на строителната площадка. Земната основа
може да бъде изградена от здрави или от слаби почви.
■ Под слаби почви в случая разбираме онези, които не са в състояние
да понесат товарите от конструкциите и фундаментите и има
опасност за устойчивостта на съоръжението.
■ В най-общия случай, дълбочината на фундиране зависи от следните
фактори:
Предназначението и конструктивните особеност на сградите;
Големината и характера на натоварването;
Съществуващият и проектиран релеф на площадката;
Дълбочината на фундиране на съседни сгради, наличието на
подземни съоръжения.
Минималната дълбочина на фундиране (Dmin) зависи от
дълбочината на замръзване на почвата в различните в
климатично отношение райони. От значение и нивото
на почвените води в зоната на замръзване. В условията
на нашата страна тази дълбочина е най-малко 0,80m. За
скали и здрави почви се допуска 0,2 - 0,4m.
В зависимост от вида на почвата се избира и видът на
фундаментите. При здрави почви, (освен посочените погоре конструктивни особености и минималната
дълбочина на фундиране), могат да се избират всякакъв
вид фундаменти - корави, сглобяеми, фундаментни
плочи, фундаментни скари.
Избор дълбочината на фундиране в зависимост от
инженерно-геоложките условия
а. Земна основа изградена от слаби почви на голяма дълбочина
Поради опасност от неравномерни деформации (слягания) е възможно
да се изберат следните варианти:
обща фундаментна плоча; единични
фундаменти върху пясъчна възглавница; единични фундаменти със
заздравяване.
Възможни са следните решения: директно фундиране върху
здравия пласт, което изисква удължаване на колоните от връхната
конструкция; частична замяна на слабата почва с по-здрава, или
пясъчна подложка; изкуствено заздравяване на земната основа.
в).Земна основа от здрава почва и пласт слаба почва под
здравата.
В тези случаи е възможно прилагането на бетонни или
стоманобетонни фундаменти. Носещата дебелина от здравия
пласт (hн) се определя по изчисления като се проверяват
напреженията върху слабия пласт.
Дълбочина на фундиране в близост до
съществуващи сгради.
Проектиране на плоски фундаменти. Натоварвания.
■ Земната основа на плоските фундаменти се изчислява по две
групи гранични състояния: по първа група - на носеща
способност; по втора група на деформации.
Натоварванията и въздействията върху
земната основа, предавани от фундаментите на
сградата и нейните елементи се определят на
основата на статическото решение на
конструкцията. Взема се предвид и влиянието на
съседните фундаменти, както и други товари на
повърхността и по дълбочина (оборудване,
комуникации и други).
Товарите върху фундаментите от собствено тегло
и експлоатационно натоварване са идентични с
опорните реакции на строителните конструкции.
Те са еднакви по големина на реакцията но са
обратна посока, а опорната им точка съвпада с
мястото на теоретичните опори на конструкцията.
Оразмеряването на земната основа на плоските фундаменти се извършва за
постоянни и временни товари.
Постоянните товари включват: собствено тегло на конструкцията; земен натиск;
предварително напрягане; други постоянни товари.
Временните товари биват продължително действащи (експлоатационно и
битово обзавеждане, складирани материали, продължителни температурни
действия, неравномерни деформации и други; кратковременно действащи (хора,
автомобили, кранове); особени (възникват в изключителни случаи: взривове,
земетръс, пропадане на земната основа и други).
Съгласно нормативните изисквания (правилници и други) товарите се разделят на
нормативни и изчислителни. Изчислителните товари могат да се получат от
нормативните с общ коефициент на претоварване n=1,15 - 1,20.
Oразмеряването на деформации се извършва с основно съчетание на
нормативните товари (постоянни, продължително действащи и едно от
кратковременните).
Оразмеряването на носеща способност се извършва с основното и особеното
съчетание на изчислителни товари.
Предварително определяне размерите на основната
плоскост на плитко заложени фундаменти
■ При предварително избрани размери и конструкция на
фундамента, разрезните усилия се редуцират за центъра на
тежестта на основната плоскост .
Приема се предпоставката, че земната реакция се разпределя линейно. Тогава, за
достатъчност на размерите следва да бъдат изпълнени условията:
Където:
•qcp - средното напрежение (натоварване) в основната плоскост на фундамента,
kPa;
•qmax - максималното ръбово или ъглово напрежение (натоварване) в основната
плоскост на фундамента, kPa;
•qmin - минималното ръбово или ъглово напрежение (натоварване) в основната
плоскост на фундамента, kPa;
•Nн - нормативният вертикален товар в основната плоскост на фундамента:
Nн = N0 +Gf + Gs (N0 - натоварването от конструкцията);
Gf - теглото на фундамента;
Gs - теглото на почвата kN; (за фундаменти с правоъгълна основна плоскост с
дължина L и широчина B може да се приеме Gf+Gs≈LB.D.0,85.γb - D дълбочина
на фундиране, γb обемното тегло на бетона)
Mн - нормативният запъващ момент, изчислен за центъра на
основната плоскост на фундамента, kNm;
• Mн= M0 + Q0.hf;
• M0 - нормативният запъващ момент, получен от статическото
решение на конструкцията;
• Q0 - нормативната хоризонтална сила;
• hf - височината на фундамента;
• A - основната площ на фундамента, m2;
• W - съпротивителният момент на основната плоскост, m3;
• R - изчислително почвено натоварване, kPa;
■ a1 и a2 - коефициенти за завишаване на изчислителното почвено
натоварване, които се приемат като следва: за земна основа при
жилищни, промишлени, обществени и селскостопански сгради
a1=1,00, a2 =1,30 за максималното ръбово напрежение; a2 =1,50 - за
максималното ъглово натоварване.
Допуска се, (съгласно Норми за проектиране на плоско фундиране)
окончателните размери на основната плоскост на фундамента да се приемат за
окончателни, при спазване на посочените по-горе изисквания. Това допускане
важи за следните случаи:
за сгради и съоръжения III и II категория (сгради до 8 етажа, при отношение
на височина към ширина на сградата H/B≤ 2,0 и други към които няма
изисквания за ограничаване на слягането и леки сгради) фундирани върху
почви група А (скали, едри чакъли, сбити едри и средни пясъци и свързани
почви в твърда и полу-твърда консистенция с Ic>1,0), а така също за леки
сгради (III категория) фундирани върху почви група Б (средно сбити пясъци и
свързани почви в средно-пластична консистенция с коефициент на поите e≤0,7
за глинести пясъци, e≤1,0 за песъчливи глини и e≤1,1 за глини).
В тези случаи не се изисква проверка на деформации, и при особено съчетание
на натоварванията, включително земетръсни сили, при изключване на
опънните напрежения в основната плоскост се изисква размерите да бъдат
избрани при спазване на условието c>0,25L, т.е., повече от 3/4 от основната
площ да бъде натоварена..
