Fantată este o fundație monolitică din beton armat cu secțiune transversală dreptunghiulară, a cărei particularitate este așezarea betonului direct în șanțul săpat - „în expansiunea” solului.. De obicei, sunt realizate în soluri argiloase coezive; nu sunt folosite în soluri nisipoase, deoarece pereții șanțului se vor prăbuși în ele. Baza poate fi realizată ca o singură structură cu fundație sau separat - din zidărie de cărămidă sau bloc (Fig. 1 a, b). În primul caz, cofrajul este plasat de la suprafața solului până la înălțimea bazei.

Fundațiile cu fante sunt mai economice comparativ cu cele tradiționale, construite în șanțuri folosind cofraje (Fig. 1c). Prin urmare, ele sunt mai atractive pentru construcția de clădiri mici. Până de curând, erau folosite doar structuri așezate sub adâncimea de îngheț calculată.
În fundațiile tradiționale în bandă, sarcina de la casă la fundație este transferată prin talpă. Rezistența solului a umpluturii nu este luată în considerare în calcule. La instalarea fundațiilor cu fante, datorită denivelărilor laterale ale șanțurilor și așezării dense (cu compactare prin vibrații sau baionetă) a betonului, se obține o bună aderență a suprafeței laterale a structurii cu solul, care poate absorbi o parte semnificativă. a încărcăturii din casă. Prin urmare, pentru a obține structuri economice, calculele țin cont de rezistența solului atât de-a lungul bazei lor, cât și de-a lungul suprafeței laterale. După cum se va arăta mai jos, acest lucru nu este realizabil în toate condițiile de sol.
Fundațiile fantelor așezate sub adâncimea de îngheț sunt calculate pe baza deformațiilor de tasare și a rezistenței la efectele forțelor de ridicare tangențială.
Atunci când se utilizează fundații cu fante de mică adâncime în soluri de înălțare, pe lângă calculele specificate, calculele trebuie făcute pe baza deformațiilor de ridicare admise. Dacă dimensiunile bazei structurilor cu fante sunt determinate de rezistența admisă a solului, calculată pe baza caracteristicilor fizice și mecanice, atunci așezările se vor încadra în limite acceptabile și nu necesită un calcul separat.
Deoarece marea majoritate a șantierelor de construcții sunt reprezentate de soluri zgomotoase, pentru fundațiile îngropate cu fante sub clădiri cu înălțime joasă, principalul lucru sunt calculele de stabilitate, iar pentru cele de mică adâncime - calculele pentru stabilitate și deformații puternice.
Pentru structurile îngropate, stabilitatea este asigurată de excesul sarcinii de proiectare din casă peste forțele totale maxime de ridicare tangenţială (Fig. 2, curba 2). În acest caz, tulpinile de ridicare sunt zero.

Pentru fundațiile de mică adâncime, deformațiile de ridicare ar trebui să fie egale cu zero atunci când solul îngheață până la adâncimea bazei lor. Stabilitatea în acest caz este asigurată la forțe totale de ridicare mult mai mici decât pentru fundațiile îngropate.

Modele de interacțiune între fundațiile cu fante și soluri înclinate

Înghețarea solului începe de la suprafață. Pe măsură ce frontul de îngheț se mișcă în grosimea solului în solurile care se ridică de-a lungul suprafeței laterale a fundațiilor, apar forțe de înghețare tangențiale, ale căror valori specifice cresc odată cu scăderea temperaturii aerului și a solului (Fig. 2, curba 1).
Componenta de cimentare din sol este gheața, a cărei cantitate de îngheț cu suprafața betonului depinde de temperatura solului. De exemplu, în regiunea Moscovei, temperaturile medii lunare negative ating un maxim în ianuarie (Fig. 2, curba 3). În aceeași perioadă, forțele tangenţiale specifice ating valoarea maximă. Ulterior, odată cu scăderea temperaturii medii lunare în februarie, forțele tangenţiale specifice scad, dar forţele totale continuă să crească pentru o perioadă de timp datorită creșterii adâncimii de îngheţ, iar apoi scad de asemenea (Fig. 2, curba 2) .
Dacă încărcările calculate din casă sunt egale sau depășesc forțele totale de ridicare tangenţială calculate, atunci fundaţia va fi stabilă, iar deformaţiile de ridicare vor fi zero. Dacă încărcările din casă sunt mai mici decât forțele totale de ridicare tangențială, atunci fundația se va deplasa împreună cu solul. În acest caz, talpa este smulsă de la bază și se formează o cavitate sub ea, ceea ce provoacă acumularea de deformații reziduale, deoarece solul de pe pereții șanțului poate intra în el în timpul tasării de primăvară a casei. Fundația poate să nu revină la poziția inițială în primăvară, chiar dacă sarcina din casă este mai mică decât forțele de frecare ale solului. Acest fenomen este adesea observat atunci când se utilizează fundații îngropate cu fante pentru clădiri mici, construite pe soluri pline.. În toate cazurile, mișcarea în sus a clădirii indică instabilitate și, prin urmare, nefiabilitatea fundației.
Dacă fundația cu fante este realizată sub forma unui cadru spațial rigid și rezistența la încovoiere a secțiunii transversale este suficientă pentru a păstra structurile de deasupra fundației, atunci în timpul deformărilor de înălțare, deteriorarea pereților de zidărie în casele din cărămidă sau în casele construite din alte materiale de zidărie nu apar. Cu toate acestea, se formează o înclinare a întregii case, care poate crește de-a lungul anilor.
La utilizarea fundațiilor cu fante de mică adâncime, stabilitatea clădirii este asigurată prin alegerea adâncimii corespunzătoare (Fig. 3 b), iar deformațiile de ridicare admise sunt asigurate prin instalarea unei perne antiîncărcare în șanțul de sub fundație. Rezultatul este economii semnificative la beton.
Cu toate acestea, trebuie avut în vedere că, pe măsură ce fundațiile sunt adâncite, poate fi necesară creșterea lățimii părții lor de susținere. În acest caz, baza poate fi lăsată la aceeași lățime (vezi Fig. 3 b).
Dacă apa subterană în timpul lucrului este situată deasupra adâncimii de îngheț, atunci nu va fi posibilă crearea unei fundații de încredere prin compactarea unei perne anti-îngheț. Prin urmare, șanțul ar trebui dezvoltat la o adâncime de 10...20 cm deasupra nivelului apei, iar deformațiile admisibile de ridicare trebuie asigurate prin lărgirea șanțului. Adică, în acest caz, se trece la construirea de fundații convenționale de mică adâncime.

Caracteristici ale proiectării fundațiilor cu fante

Sarcina din casă este absorbită de sol de-a lungul suprafeței laterale a fundației și sub baza acesteia. Dacă solurile de fundație nu se ridică, atunci sarcina admisibilă pe fundații poate fi calculată ca sumă a rezistențelor calculate ale solului. Dacă solurile sunt ușor înălțate, atunci sarcina admisibilă pe fundații trebuie luată numai în funcție de rezistența calculată a solului sub talpă. Dacă solurile sunt medii sau puternice, atunci sarcina admisibilă trebuie luată în funcție de rezistența calculată a solului sub talpă, ținând cont de creșterea sarcinii pe fundații din cauza frecării negative a solului care apare în arcul pe suprafața lor laterală.
Aceasta este prima caracteristică proiectarea fundațiilor cu fante, care necesită explicație. Primavara, cand solul incalzit se dezgheta, incepe procesul de consolidare (compactare) si tasare a acestuia. Datorită rugozității crescute a suprafeței laterale, o parte a solului atârnă de fundații. Apare așa-numita frecare negativă (negativă), metoda generală de determinare care este stabilită în SNiP 2.02003-85 „Fundații de piloți”, pp. 4.11-4.13. Sarcina totală pe fundații crește.
Această interacțiune între fundații și sol continuă doar pentru o perioadă scurtă de timp în primăvară, dar are loc an de an și poate determina așezarea crescută a fundațiilor.
A doua caracteristică, care trebuie luat în considerare la proiectarea fundațiilor cu fante, este că, datorită aceleiași rugozități a suprafeței laterale, crește forțele de ridicare tangențială, care trebuie luate în considerare la calcularea fundațiilor pentru stabilitate.
Metoda de calcul a fundațiilor în bandă este descrisă în detaliu în articolul „Stabilitatea fundațiilor clădirilor joase în soluri de înălțime” din revista „Consiliere profesională”, nr. 6, 2005, p. 21. Prin urmare, notăm doar diferența de calcule pentru fundațiile cu fante.

În cazul general, starea de stabilitate se determină din expresia:

γ 1 Q f = γ 2 Q d, (1)

unde γ 1, γ 2 sunt coeficienți de fiabilitate egali cu 1,1 și, respectiv, 0,9;
Q d - sarcina standard din casa;
Q f - forțele de ridicare tangențială totale care acționează pe suprafața laterală a fundațiilor sunt determinate de formula:

Q f = τ n · k · m · ω · S f, (2)

unde τ n - forțele de ridicare tangenţială specifice se determină conform tabelului 6.10 SP 50-101-2004 „Proiectarea și montajul fundațiilor și fundațiilor clădirilor și structurilor”, 2005;
k - coeficient care ține cont de raportul dintre temperatura medie lunară a aerului când solul îngheață la adâncimea fundațiilor de mică adâncime sau la adâncimea de îngheț calculată pentru fundațiile îngropate și temperatura maximă lunară medie negativă pentru perioada de iarnă, pentru fundațiile îngropate k = 1;
m este un coeficient care ține cont de lățimea cavității și de tipul de sol utilizat pentru umplere; pentru fundații cu fante m = 1;
ω - coeficient ținând cont de condițiile termice ale casei; pentru case neîncălzite ω = 2, pentru fundații exterioare ale caselor încălzite ω = 1, pentru fundații interioare ale caselor încălzite ω = 0;
S f - zona unei laturi a suprafeței laterale a fundației situată în pământ.

Cu o suprafață laterală neuniformă a fundațiilor din beton armat cu proeminențe de până la 20 mm, valoarea forței de ridicare tangențială specifică (τ n) pentru fundațiile cu fante ar trebui să crească de până la 1,5 ori (SP, Tabelul 6.10).
Rezolvând expresia (1) raportată la valoarea lui Qd, se pot obține valorile încărcăturilor din casă la care se asigură stabilitatea fundațiilor cu fante îngropate în soluri aglomerate și, deci, posibilitatea utilizării acestora. În tabel Valorile unor astfel de sarcini sunt date la o adâncime standard de îngheț de 1,4 m.

Tabel: Valori ale încărcăturilor din casă la care se asigură stabilitatea fundațiilor îngropate cu crestături în soluri agitate

* Cu condiția ca, în timpul construcției, solul care se ridică din jurul fundațiilor să fie protejat de îngheț.

Experiența de mulți ani de calcule a clădirilor mici arată că gama de sarcini caracteristice pentru toate clădirile este de 2,0...14,0 tf/m. În casele din cărămidă cu două etaje, încărcările pe fundații individuale pot atinge valori de 18,0 tf/m. După cum putem vedea, aria de utilizare fiabilă a fundațiilor îngropate cu fante în solurile care se ridică sub clădirile joase este semnificativ limitată.

Condiții pentru utilizarea fiabilă a fundațiilor cu fante

1. Pereții verticali ai șanțurilor nu trebuie să se prăbușească până la așezarea betonului.
2. Nivelul apei subterane în timpul lucrărilor trebuie să fie sub fundul șanțurilor. Dacă, în urma ploilor recente, s-au format bălți pe fundul șanțurilor, acestea trebuie scoase. Dacă solul din aceste locuri a atins o stare fluidă sau fluid-plastică, acesta trebuie tăiat la nivelul stării inițiale.
3. Fundațiile cu fante încastrate sunt potrivite pentru stabilitate sub toate casele, indiferent de condițiile termice ale casei în soluri neîncălzite, precum și sub casele încălzite din cărămidă de 2 (sau mai mult) etaje în soluri ușor înălțate. În toate celelalte cazuri, din cauza condițiilor de fiabilitate, fundațiile îngropate ale fantelor nu sunt aplicabile în clădirile joase, în soluri agitate. Telefon de contact 353-55-75

L. Ginzburg, candidat la științe tehnice, revista „Dom” nr. 10/2006