Proiectarea fundatiilor constructiilor cu pereti structurali de zidarie

1. Prevederi generale de alcatuire

Alcatuirea fundatiilor se diferentiaza functie de urmatoarele conditii:

a)       conditiile geotehnice de pe amplasament;

b)      zona seismica de calcul a amplasamentului:

. seismicitate ridicata - zonele A÷D

. seismicitate redusa - zonele E÷F

c)   regimul de inaltime al constructiei:

. foarte redus - cladiri parter (P) sau cladiri parter si etaj (P+1E)

. redus - cladiri cu putine niveluri (P+2E÷P+4E)

d)   cladire cu sau fara subsol.

Fundatiile peretilor sunt de tip continuu; in anumite situatii pot fi avantajoase si fundatiile cu descarcari pe reazeme izolate.

Fundatiile se pozitioneaza, de regula, centric si, numai in anumite situatii particulare, excentric fata de peretii pe care ii suporta.

2. Fundatii la cladiri amplasate pe teren bun de fundare in zone cu seismicitate redusa

2.1. Fundatii la cladiri fara subsol

Tipurile de fundatii cele mai frecvent utilizate sunt cele prezentate in figurile 1÷8.

Fundatiile bloc cu o treapta (fig. 1) se recomanda atunci cand latimea fundatiei B depaseste latimea b a peretelui cu cel mult 50÷150 mm de fiecare parte.

Solutia indicata in fig. 2 se recomanda in situatiile in care latimea fundatiei B depaseste latimea b a peretelui cu mai mult de 150 mm de fiecare parte.

Fundatiile cu soclu si bloc avand una sau doua trepte sunt prezentate in figurile 3 si 4.

Fig. 1 Fundatie bloc cu o treapta

Fig. 2 Fundatie bloc cu doua trepte

Fig. 3 Fundatie cu soclu si bloc

Fig. 4 Fundatie cu soclu si bloc cu doua trepte

La fundatiile peretilor exteriori se vor avea in vedere particularitatile de alcatuire si protectie exemplificate in figurile 5÷8. Sub pereti exteriori realizati din zidarie de blocuri BCA (fig. 7) sau pereti avand alcatuire mixta, cu componenta termoizolatoare la exterior sensibila la umezeala (fig. 8), fata exterioara a soclului se retrage in raport cu fata exterioara a peretelui de deasupracu cca 50 mm.

Fig. 5 Fundatie bloc sub perete exterior (pardoseala parterului la aceeasi cota cu trotuarul)

Fig. 6 Fundatie bloc sub perete exterior (pardoseala parterului deasupra cotei trotuarului)

Fig. 7 Fundatie cu soclu si bloc sub perete exterior cu alcatuire simpla (monostrat)

Fig. 8 Fundatie cu soclu si bloc sub perete exterior cu alcatuire mixta

2.2. Fundatii la cladiri cu subsol

Peretii subsolului se prevad sub peretii structurali, pe cat posibil axati fata de acestia si realizati din beton armat sau din zidarie de caramida.

Se recomanda realizarea peretilor de la subsol din beton armat. In acest caz se vor respecta indicatiile de conformare de la capitolul 10.

In cazul peretilor de subsol din zidarie (caramida plina, piatra) fundatiile se alcatuiesc conform detaliilor din figurile 9 si 10.

2.3. Dimensionarea fundatiilor

Latimea blocului de fundatie B se stabileste functie de:

a)     calculul terenului de fundare la eforturile transmise de fundatie conform prevederilor 

de la capitolul 6;

b)     grosimea peretelui (sau soclului) care reazema pe fundatie: B  b+100 mm;

B B_s+100 mm);

c)     dimensiunile minime necesare pentru executarea sapaturilor conform tabelului 1.

Inaltimea soclului si a treptelor blocului de fundatie va fi de cel putin 400 mm. La determinarea inaltimii blocului si a treptelor se va respecta valoarea minima tg data in tabelul 7.2.

Fundatiile supuse la solicitari excentrice (de exemplu fundatiile zidurilor de calcan) se dimensioneaza astfel incat rezultanta tuturor fortelor N sa se mentina in treimea mijlocie a bazei pentru ca intreaga latime sa fie activa la transmiterea presiunilor pe teren.

Cand acest lucru nu poate fi realizat iar latimea activa B_a = 1.5b (Fig. 11a) nu satisface din punct de vedere al presiunilor efective acceptabile la teren, se tine seama de efectul favorabil al deformarii terenului si a blocului de fundatie si se admite o latime activa B_a = 2.25b (Fig. 11b), cu urmatoarele conditii:

- peretele ce sprijina pe fundatie trebuie sa fie legat de constructie la partea superioara prin placa planseului sau centura planseului, precum si prin ziduri transversale suficient de dese (recomandabil la maximum 6 m distanta);

- presiunea ce se dezvolta intre perete si fundatie sa nu depaseasca rezistentele de calcul ale materialelor din care sunt alcatuite peretele si fundatia.

In cazul fundatiilor sub pereti cu goluri pentru usi (fig. 12) se verifica conditia:

unde: tga valoare data in tabelul 7.2;

R_t- rezistenta de calcul la intindere a betonului din blocul fundatiei.

Daca relatia (1) este indeplinita, fundatia poate prelua presiunile de pe deschiderea golului. In acest caz fundatia se poate realiza din beton simplu sau, daca se dispune armatura, aceasta poate corespunde procentului minim de armare (p_min = 0.10%).

In cazul in care relatia (1) nu este respectata fundatia se calculeaza la incovoiere si forta taietoare ca o grinda pe mediu elastic. Armatura se calculeaza si se dispune conform prevederilor din STAS 10107/0-90.

Fig. 9 Fundatie sub perete exterior de subsol

Fig. 10 Fundatie sub perete interior de subsol

a                                                            b

Fig. 11 Determinarea latimii active B_a la fundatia peretelui de calcan

Fig. 12

3. Fundatii la cladiri amplasate pe teren bun de fundare in zone cu seismicitate ridicata

3.1. Incarcarile transmise fundatiilor se stabilesc conform principiilor prezentate la capitolul 5.

In gruparile speciale de incarcari solicitarile transmise infrastructurii de catre suprastructura sunt stabilite in functie de comportarea specifica a peretilor din zidarie sub aceste incarcari (cedare ductila la compresiune excentrica; comportare elastica, etc.).

Solicitarile la nivelul terenului de fundare se determina functie de eforturile transmise de suprastructura considerand comportarea de ansamblu a infrastructurii (fig. 13).

Fig. 13

3.2. Fundatiile se realizeaza, de regula, sub forma unor grinzi continue de beton armat si se calculeaza dupa modul de calcul al grinzilor continue prezentat la capitolul 8.

Dimensionarea sectiunii de beton si a armaturilor se face conform STAS 10107/0-90.

3.3. Alcatuirea fundatiilor este prezentata in fig. 14 a, b pentru constructiile fara subsol si in   fig. 15 pentru constructiile cu subsol.

4. Solutii de fundare la pereti nestructurali

Peretii nestructurali reazema, de regula, pe placa suport a pardoselii. Placa trebuie asezata pe teren bun sau umpluturi bine compactate de cel mult 0.80 m grosime. Daca umpluturile se pot umezi (prin pierderea apei din instalatii etc.), grosimea maxima admisa a acestora se va limita la 0.40 m.

Solutiile de rezemare pot fi realizate astfel:

a)     daca peretii nestructurali transmit o incarcare de maxim 4 kN/m si au cel mult 3 m lungime, placa se realizeaza de minim 80 mm grosime cu o armatura suplimentara dispusa in lungul peretelui (fig. 16);

b)     daca peretii nestructurali transmit o incarcare intre 4÷10 kN/m si au cel mult 3 m lungime, placa se va realiza cu o ingrosare locala de minim 200 mm grosime (fig. 17).

Armaturile suplimentare longitudinale dispuse in placa sub pereti vor avea diametrul minimf10 mm.

Situatiile care nu se incadreaza la punctul a) sau b) se rezolva ca fundatii ale peretilor structurali (fundatii continue sau cu rezemari izolate).

Fig. 14 Fundatii armate pentru constructii fara subsol

Fig. 15 Fundatii armate pentru constructii cu subsol

5. Racordarea in trepte a fundatiilor avand cote de fundare diferite

Racordarea in trepte a fundatiilor este necesara in urmatoarele situatii:

- amplasament pe terenuri in panta sau stratificatie inclinata;

- cladiri cu subsol partial;

- intersectii de fundatii avand cote de fundare diferite (fundatie perete exterior - fundatie perete interior etc.).

Se recomanda respectarea urmatoarelor conditii (fig. 18):

- racordarea intre cotele de fundare diferite sa se realizeze in trepte;

- linia de panta a treptelor sa respecte conditia tg 0.65;

- inaltimea treptelor se limiteaza la 0.50 m in terenuri putin coezive, respectiv 0.70 m in terenuri coezive sau compactate;

- cota superioara a blocului de fundatie se pastreaza la acelasi nivel pe cel putin intreaga lungime a zonei de racordare.

Fig. 16 Armare locala a placii suport a pardoselii sub perete interior nestructural

Fig. 17 Ingrosarea si armarea locala a placii suport a pardoselii sub perete interior nestructural

Fig. 18 Racordarea in trepte a fundatiilor avand cote de fundare diferite

6. Fundatii la rosturi de tasare

Rosturile de tasare separa atat suprastructura cat si infrastructura a doua tronsoane de cladire alaturate.

Latimea rostului intre fundatii nu va fi mai mica de 40 mm.

7. Fundatii la cladiri amplasate pe terenuri dificile

Prezentul normativ se refera la fundatiile constructiilor amplasate pe urmatoarele tipuri de  terenuri dificile:

- pamanturi foarte compresibile (argile, pamanturi argiloase de consistenta redusa sau nisipuri

afanate);

- pamanturi sensibile la umezire (loessuri si pamanturi loessoide) definite conform P7/2000;

- pamanturi contractile (argile sau pamanturi argiloase cu umflari si contractii mari), definite

conform (NE 0001-1996).

Se recomanda ca, in urma unei analize tehnico - economice, sa se decida asupra solutiei optime:

- imbunatatirea terenului dificil de fundare si utilizarea de solutii de fundare pentru  

terenuri bune;

- utilizarea de fundatii adaptate terenurilor dificile de fundare.

7.1. Fundatii pe pamanturi foarte compresibile si pamanturi sensibile la umezire

In cazul in care sunt de asteptat tasari neuniforme, structura trebuie astfel alcatuita incat constructia sa poata prelua eforturile suplimentare ce rezulta ca urmare a acestor tasari, dupa cum urmeaza:

- pentru tasari inegale mici se pot utiliza fundatii cu rigiditate sporita;

- pentru tasari inegale mari se poate opta fie pentru realizarea unei rigiditati sporite a

ansamblului suprastructura - infrastructura, fie pentru o structura flexibila adaptabila ladeformatii mari.

La alcatuirea planului de fundatii se cere respectarea urmatoarelor conditii:

- realizarea de elemente de legatura intre fundatiile peretilor structurali (fig. 19);

Fig. 19

- fundatiile peretilor sa formeze contururi inchise (fig. 20);

Fig. 20

- lungimea fundatiilor fara legaturi pe directie transversala nu trebuie sa depaseasca 6 m.

7.1.1 Fundatii pentru constructii fara subsol

La constructiile fara subsol amplasate in zone cu seismicitate redusa, fundatiile se prevad cu doua zone armate dispuse la partea superioara si inferioara, iar betonul trebuie sa fie de clasa   minim C12/15 (fig. 21 a).

In cazul constructiilor fara subsol dar cu adancime mare de fundare se pot introduce centuri suplimentare pe inaltimea zidului (de exemplu in dreptul pardoselii parterului);

In cazul in care este necesara o latime B a talpii mai mare decat latimea elementului din beton armat se prevede un bloc din beton simplu de clasa minim C8/10 (fig. 21 b).

Fig. 21

Astfel de fundatii se recomanda a se utiliza in cazul in care fundatiile au o inaltime suficienta pentru a prelua eforturile datorate diferentei de tasare (tasarilor diferentiale).

Centurile se realizeaza in mod curent cu o inaltime de 15÷20 cm, armatura longitudinala de 6÷8 bare f12 mm÷f16 mm, pe unul sau doua randuri si etrieri f6 mm la 20÷30 cm, procent minim de armare 0.2%.

Barele longitudinale se inadesc prin petrecere pe o lungime de 45f respectand regula armarii unghiurilor intrande (fig. 22 a si b).

Fig. 22

Se urmareste dispunerea intr-un singur plan a armaturilor inferioare respectiv superioare, devierea pe verticala fiind admisa cu respectarea unei pante de 1:4.

Se va sigura realizarea unei aderente cit mai bune a suprafetelor de separatie intre centuri si betonul simplu.

In cazul amplasamentelor in zone cu seismicitate ridicata se aplica prevederile de la punctul 3.

7.1.2. Fundatii pentru constructii cu subsol

Fundatiile constructiilor cu subsol amplasate in zone cu seismicitate redusa se realizeaza, de regula, respectandu-se urmatoarele masuri (fig. 23):

a) dispozitia zidurilor longitudinale si transversale trebuie sa alcatuiasca un sistem spatial cit mai simplu si clar (de exemplu se vor evita zidurile in sicana), prevazandu-se totodata ziduri transversale suficient de dese, la maximum 6.00 m;

b) fundatiile zidurilor se prevad cu centuri de beton armat, pentru preluarea eventualelor eforturi de intindere; pentru cazurile curente centurile pot avea latimea zidului si inaltimea de 15÷20 cm cu armatura longitudinala de 6÷8 bare f12÷16 mm, pe unul sau doua randuri si etrieri f6 mm la  20÷30 cm; betonul de clasa minim C12/15

c) se asigura conlucrarea centurilor din fundatii cu zidul de deasupra prin executarea unor centuri de beton armat si la nivelul planseului de peste subsol;

d) izolatia hidrofuga orizontala a zidurilor se aseaza astfel incat sa nu creeze in zid rosturi de lunecare intre centuri; in caz ca pozitia acestei izolatii nu poate fi schimbata se recomanda executarea centurii superioare sub nivelul izolatiei orizontale;

e) se executa centuri de beton armat, atat la planseele monolite cat si la cele prefabricate, pe toata latimea zidurilor, pentru ziduri pana la 37.5 cm grosime; centurile se armeza mai puternic la planseul peste primul nivel de deasupra fundatiilor (cu o armatura corespunzatoare celei din centura fundatiilor);

f) zidurile constructiei se executa din caramizi marca C100 si cu mortar minim M50; in caz ca zidul de deasupra fundatiei este de beton acesta va fi de cel putin clasa C12/15

Pentru stari de eforturi care depasesc capacitatile de rezistenta la forta taietoare,compresiune excentrica etc. ale peretelui din beton simplu se aplica prevederile de la punctul 3.

In cazul amplasamentelor in zone cu seismicitate ridicata se aplica prevederile de la punctul 3.

Fig. 23

7.2. Fundatii pe pamanturi cu umflari si contractii mari

In cazul anumitor pamanturi argiloase, ca efect al umflarii datorita umezirii si contractiei prin uscare, apare pericolul degradarii sau ruperii fundatiilor, fenomen insotit de aparitia de fisuri profunde in peretii structurali din zidarie.

La proiectarea fundatiilor pe pamanturi cu umflari si contractii mari se va urmari, de regula, ca presiunea efectiva transmisa la teren sa fie mai mare decat presiunea de umflare.

7.2.1. Fundatii continue

Pentru prevenirea degradarii fundatiilor se recomanda ca, in afara de masurile de la punctul 7.2, sa se prevada si urmatoarele:

a) adancimea de fundare de cel putin 1.50 m, masurata de la cota trotuarului, in scopul evitarii fundarii in zona cu variatii mari de umiditate pentru pamant;

b) latimea excavatiei pentru realizarea fundatiilor sub zidurile exterioare se alege cu cca. 40÷50 cm mai mare decat latimea fundatiei respective, sporul de latime dandu-se catre exterior;

c) sub talpa fundatiei se prevede un strat de cca. 5 cm grosime de nisip grauntos curat; imediat dupa turnarea betonului in fundatie spatiul ramas liber intre fundatie si peretele sapaturii se umple cu pamant stabilizat conform NE 0001-1996 (fig. 24);

d) pentru preluarea eventualelor eforturi de intindere ce pot sa apara in fundatii se prevad centuri de beton armat continue pe intreaga lungime a peretilor; centurile se realizeaza, de regula, cu o inaltime de 15÷20 cm, din beton C12/15 si armate simetric cu minim 4f12 mm din OB37;

e) se iau toate masurile necesare pentru scurgerea si indepartarea apei din vecinatatea cladirii, prin nivelarea terenului, executarea de rigole etc.;

f) apele meteorice trebuie evacuate cat mai departe de constructie, prin rigole speciale prevazute in acest scop; se recomanda utilizarea burlanelor care conduc apa in conditii mai bune;

g) trotuarul din jurul constructiei va avea o latime minima de 1.0 m si se prevede cu o panta de 5% spre exterior; acesta se aseaza pe un strat de 20 cm de pamant stabilizat si se prevede la margine cu un pinten de 20x40 cm (fig. 24);

h) proiectul va cuprinde masurile speciale ce trebuiesc luate in timpul executiei; astfel se recomanda ca:

- executarea constructiei sa se faca pe cat posibil intr-un anotimp in care nu sunt de asteptat variatii mari ale umiditatii pamantului si anume primavara sau toamna;

- locul ales pentru constructie sa fie bine curatat si nivelat inainte de inceperea sapaturilor astfel ca sa nu se permita stagnarea apelor meteorice;

- turnarea fundatiilor sa se faca imediat dupa terminarea sapaturilor pentru a nu se modifica umiditatea terenului de fundare.

Fig. 24

7.2.2. Fundatii cu descarcari pe reazeme izolate

Fundatiile cu descarcari pe reazeme izolate transmit terenului incarcarile exterioare prin blocuri de fundatie dispuse discontinuu in lungul peretilor.

Fundatiile cu descarcari pe reazeme izolate sunt alcatuite din:

- blocuri de beton simplu;

- grinzi de beton armat.

Fundatiile cu descarcari pe reazeme izolate sunt folosite in cazul pamanturilor cu umflari si contractii mari pentru ca presiunea efectiva pe teren sa depaseasca presiunea de umflare   a pamantului.

Solutia se poate dovedi mai avantajoasa decat solutia fundatiilor continue in cazul unor adancimi de fundare mai mari decat cca. 2.0 m.

In cazul peretilor nestructurali cu incarcari foarte mici pentru o adancime de fundare mai mare de 1.20m solutia reazemelor izolate se impune fata de cea a fundatiilor continue.

Presiunea acceptabila a terenului de fundare trebuie sa fie suficient de mare pentru a face o posibila distantarea rationala de-a lungul zidurilor a blocurilor de fundatie.

Fundatiile cu descarcari pe reazeme izolate nu sunt indicate in cazul cand sunt de asteptat tasari inegale ale acestora. De asemenea ele se vor evita in regiunile cu seismicitate ridicata.

Reazemele izolate se dispun obligatoriu in punctele de intersectie ale zidurilor sau in cele in care sunt concentrate incarcari importante. In general, aceste reazeme se dispun in conformitate cu traveile constructiei si in dreptul plinurilor (spaletilor) de zidarie.

Reazemele izolate dispuse in lungul zidurilor au in plan o sectiune de forma dreptunghiulara. In zonele de intersectie in "L" sau "T" a zidurilor, se pot folosi diferite forme in plan (fig. 25).

Fig. 25

Pozitia in plan a blocurilor de beton simplu se va alege astfel incat centrele de greutate ale bazelor lor sa coincida pe cat posibil cu axul peretelui.

In cazul reazemelor executate din zidarie din piatra sau caramida, la partea superioara a blocului se prevede un cuzinet de beton armat pentru repartizarea incarcarilor transmise de elementele de descarcare ale suprastructurii.

Elementele de descarcare sunt alcatuite din grinzi de beton armat care constituie suportul zidurilor si care transmit incarcarile la reazemele izolate.

In cazul obisnuit al constructiilor fara subsol elementele de descarcare alcatuiesc si soclul zidului, depasind cu cel putin 25 cm cota trotuarului constructiei.

Fata inferioara a elementelor de descarcare se aseaza la cel putin 10 cm sub nivelul trotuarului.

Izolatia hidrofuga orizontala a zidurilor se pozeaza, in mod obisnuit, la partea superioara a grinzilor.

Sub elementele de descarcare se prevede un strat de pietris de cca. 8 cm; in cazul grinzilor din beton armat monolit se va turna si un strat de beton de egalizare peste stratul de pietris.

Grinzile se fac, de regula, mai late decat zidul de deasupra cu cca. 2.5 cm de fiecare parte.

Grinzile se realizeaza, in general, din beton armat turnat monolit. Grinzile prefabricate se recomanda in cazul constructiilor cu ziduri avand o dispozitie regulata in plan si cu incarcari mici. Pentru usurinta executiei se va urmari, pe cat posibil, ca grinzile sa aiba aceeasi inaltime.

Grinzile sunt continue avand, de regula , inaltimea constanta  (fig. 26).

Pentru asigurarea unei rigiditati corespunzatoare se recomanda .

Fig. 26