Основания и фундаменты. Естественные основания

Естественные основания - это грунты или скальные породы, находящиеся в условиях их природного залегания и восприни­мающие нагрузку от фундаментов.

Выбор строительной площадки под здание или со­оружение определяется в первую очередь геологическими и ги­дрогеологическими условиями основания. При этом устанавли­вают характер напластований грунтов и толщину каждого слоя, их физико-механические свойства, уровень грунтовых вод, воз­можность размывов и т. п.

Грунты исследуют, при помощи бурения или шурфования. Бурение дает возможность взять пробу грунта с различной глубины. Образцы отбираются не реже чем через каждые 0,5 м по высоте. Это наиболее быстрый и простой способ геологичес­кой разведки основания.

Шурфование позволяет непосредственно осмотреть грунт в естественных условиях и испытать его на образцах значитель­ных размеров с ненарушенной структурой. Шурфы представ­ляют собой колодцы прямоугольного сечения, вырытые на раз­личную глубину.

Для получения геологического профиля определен­ного грунтового участка границы однородных, слоев, которые обнаружены в шурфах или скважинах, расположенных по одной оси, соединяют между собой. Несколько таких вертикальных разрезов дают представление о геологическом строении данного грунтового массива.

Расчет основания заключается в ограничении дефор­маций конструкций зданий, определяемых величиной нагрузки, которую называют расчетным сопротивлением осно­вания. Эта нагрузка должна соответствовать такой осадке ос­нования, при которой деформации, возникающие в конструкциях здания или сооружения, не превышают допустимых для их нор­мальной эксплуатации.

Осадка основания под фундаментом зависит от соотношения между нагрузкой на грунт и его деформацией, а, также от рас­пределения давления в грунте. Подошва фундамента, передавая нагрузку на основание, вызывает в нем соответствующие напря­жения. С возрастанием глубины эти напряжения распространя­ются на все большие объемы грунта, но величина их уменьшается. Если рассматривать горизонтальную плоскость, то на­пряжения в ней распределяются неравномерно. Их наибольшая величина наблюдается в центре приложения нагрузки с посте­пенным уменьшением к периферии (рис. 53).

Распределение давления зависит от формы фундамента в плане. Под ленточным фундаментом давление в грунте с глуби­ной будет уменьшаться значительно меньше, чем под квадрат­ным, где оно распространяется сразу равномерно в четыре сто­роны, а не в две, как под ленточным фундаментом. Например, на глубине 1 м величина среднего давления в грунте под ленточным фундаментом будет равна 0,55 р, а под квадратным фундаментом 0,34 р на глубине 2 и 3 м соответственно 0,31 р и 0,21 р, 0,11 р и 0,06 р (р - величина среднего давления в грунте под подошвой фундамента).

Расчетные сопротивления грунта при глубине заложения фундамента от 1,5 до 2 м и ширине фундамента 0,6-1 м уста­новлены следующие:
глинистые грунты - от 1 до 6 кг/см2 (в зависимости от по­ристости и влажности);


Рис. 53 График давления в грунтах

- пески - от 1 до 4,5 кг/см2 (в зависимости от крупности частиц, влажности и плотности);
- крупнообломочные грунты - от 3 до 6 кг/см2;
- скальные породы – 1/6 от предела прочности скалы на сжа­тие (независимо от размеров и глубины заложения фунда­мента).

При глубине заложения фундамента менее 1,5 м расчетное сопротивление уменьшают, а при более 2 м - повышают, так как грунты с увеличением глубины заложения под влиянием веса  вышележащих слоев  становятся  более  плотными.

Кроме того, при ширине фундамента менее 0,6 м расчетное сопротивление грунта должно быть уменьшено, а при более 1 м - повышено.