Конструкция фундамента определяется инженерно-геологическими и климатическими условиями площадки строительства, типом сооружения, нагрузками и различными воздействиями (деформационными, агрессивными и др.), возможностями строительной организации и другими менее существенными факторами.
При проектировании фундаментов сначала назначают несколько вариантов их конструкций. Иногда при одних и тех же вариантах конструкций принимают различные способы подготовки основания.
Для удобства предварительного назначения конструкций фундаментов в зависимости от инженерно-геологических условий площадки известные типы грунтов схематично подразделяют по физико-механическим характеристикам и их напластованиям по глубине на отдельные типы. Подразделение грунтов по их физико-механическим характеристикам условно, так как один и тот же грунт может быть прочным для малоэтажных зданий и непрочным
— для многоэтажных
зданий. Однако
условное разделение грунтовых напластований на отдельные схемы облегчает выбор вариантов. Проведем апробированное в ряде проектных организаций разделение грунтов:
к прочным грунтам относятся глинистые грунты с консистенцией < 0,3, все песчаные грунты, кроме пылеватых песков;
к непрочным грунтам относятся глинистые грунты с консистенцией 0,6 > Д > 0,3, а также пылеватые водонасыщенные пески при коэффициенте пористости > 0,6;
к особо непрочным грунтам относятся торф, ил, свежеуло-женные насыпи, глинистые грунты с консистенцией > 0,6;
к особо прочным грунтам относятся скальные и крупнообломочные грунты.
На основе этого разделения грунтов различные напластования можно подразделить на типовые схемы, для которых легче назначать варианты для сопоставления (например, рис. 1.3):
под растительным слоем на большую глубину залегает слой прочного грунта; он может подстилаться на большой глубине особо прочным грунтом. В этом случае рациональны все типы фундаментов с плоской подошвой;
с поверхности на большую глубину залегают непрочные грунты; рациональны свайные ростверки с висячими сваями, имеющими развитую боковую поверхность, плитные фундаменты;
под слоем непрочного грунта (толщиной до 15...20 м) залегает прочный грунт; рациональны различные типы свайных ростверков со сваями-стойками;
в основании залегают особо прочные грунты большой мощности; рациональны фундаменты, заанкеренные в грунт, или бесфундаментные конструкции;
в основании залегают особо непрочные грунты с высоким уровнем грунтовых вод (заторфованные, илы и др.); рациональны легкие фундаменты с большой площадью опирания, учитывающие подъемную силу грунтовых вод.
Рациональная конструкция фундамента должна быть наиболее долговечной и надежной в течение срока эксплуатации, а также должна быть оптимальной по затратам на ее устройство и эксплуатацию. Так как долговечность входит в условия определения оптимальной надежности, рациональность определяется надежностью и экономичностью. Порядок выбора рационального варианта следующий:
анализ инженерно-геологических условий. Определение несущего слоя грунта, на который будет передана нагрузка от подошвы фундамента или свай;
предварительное назначение вариантов фундаментов для схемы грунтовых напластований с учетом нагрузок и возможностей строительной организации;
предварительный расчет вариантов для одного из сочетаний нагрузок;
определение технико-экономических показателей при проектировании;
технико-экономическое сравнение и выбор оптимального варианта;
при возможности — определение потенциальной надежности и долговечности и учет этих показателей при сравнении вариантов;
расчет и конструирование выбранного типа для всех сочетаний нагрузок.