Фундамент это подземная часть
Обновлено: 01.05.2024
ФУНДАМЕНТ
подземная или подводная часть сооружения, которая передает его грунтовому основанию статическую нагрузку, создаваемую весом сооружения, и дополнительные динамические нагрузки, создаваемые ветром либо движением воды, людей, оборудования или транспорта. Правильно спроектированный фундамент передает все нагрузки грунту таким образом, что исключается возможность недопустимой осадки и разрушения сооружения. Как правило, это достигается распределением нагрузки по достаточно большой площади, выемкой грунта до уровня крепких пород, залегающих на большей глубине, применением свай, погруженных в слой слабых пород до слоя более крепких, или укреплением поверхностного слоя слабого грунта. Если всю площадь опоры образует скальный грунт, то осадка будет ничтожно малой. Трудности возникают, когда сооружение требуется возвести на грунте с высокой сжимаемостью, особенно если она меняется. Основные виды фундаментов: фундамент на естественном основании, плавучий сплошной фундамент и свайный фундамент с забивными и набивными сваями. Особое место занимают специальные подводные фундаменты.
Фундаменты на естественном основании. Такие фундаменты бывают сплошные плитные (из железобетонных плит) и перекрестные (в виде решетки из железобетона, стали, а иногда из дерева). Площадь контакта фундамента с грунтом должна соответствовать нагрузке с учетом предполагаемого отпора грунта. Максимальный отпор (реактивное давление) грунта определяется экспериментально на основе принципов механики грунтов, и в государственных строительных нормах даются таблицы допускаемого отпора грунта для тех или иных географических зон. Фундамент должен быть правильно рассчитан на сопротивление изгибу и сдвигу. Подошва фундамента должна быть ниже максимальной глубины промерзания грунта, чтобы не сказывалось вспучивание грунта при замерзании. Безопасная глубина зависит от годовых колебаний температуры, от типа и диапазона вариаций местных грунтов и от нормального уровня подземных вод. Кроме того, иногда наблюдаются сезонные изменения объема глинистых грунтов, чего нельзя допускать под фундаментом, заложенным на естественном основании. В очень холодных регионах, например арктических, грунт промерзает на большую глубину и оттаивает лишь в верхнем слое толщиной 0,5-3 м. В таких условиях "вечной мерзлоты" необходим особый подход к строительству фундамента на естественном основании. Обычно предусматривается теплоизоляция между верхней частью сооружения и подошвой его фундамента, предотвращающая таяние подпочвы с последующим вспучиванием грунтового основания при повторном замерзании.
Плавучий фундамент. На глубоких пластах грунта с высокой сжимаемостью применяются расширенные сплошные фундаменты, которые поддерживают сооружение как бы "на плаву" в пластичном грунте. Если сплошной фундамент правильно спроектирован, то осадка и перекосы равномерно распределяются по всему сооружению и в верхней части сооружения не возникает серьезных деформаций. Считается, что сплошной фундамент будет плавучим, если его масса с учетом всех нагрузок примерно равна массе вытесненного грунта (или воды); тогда достигается равновесие, и большая осадка не возникает. Это правило предъявляет несколько завышенные требования к глубине. Благодаря внутреннему трению грунт выдерживает более значительную нагрузку, нежели вес вынутого грунта, хотя и при несколько большей осадке. Для равномерного распределения нагрузки, передаваемой грунтовому основанию колоннами, применяются плиты и балки из преднапряженного бетона, перевернутые арки с бетонными плитами, распределительные фундаментные решетки, перевернутые арки с ребром и оболочки. Фундамент должен быть правильно рассчитан на сопротивление изгибу, сдвигу и нормальным силам.
Забивные сваи. В случае слабых грунтов применяются фундаменты, в которых основными элементами, передающими нагрузки от сооружения основанию, являются сваи, погружаемые в грунт. Нагрузки передаются не только за счет опорного давления, но и за счет бокового трения об уплотненный грунт. Благодаря частичной разгрузке окружающим грунтом сваи свайного "куста" меньше нагружаются, чем отдельно стоящие сваи. Забивные сваи могут быть деревянными, бетонными и стальными. Деревянная свая (шпала) представляет собой обработанное бревно диаметром около 30 см в головке (комле) и длиной 3-15 м. Бревна должны быть прямыми, ошкуренными, со срезанными под корень сучками. Для увеличения трения на боковых поверхностях деревянные сваи иногда снабжают деревянными или металлическими обручами. Бетонные сваи могут изготавливаться либо на месте, либо в заводских условиях. Сборные сваи должны быть обязательно хорошо армированы сталью, чтобы они не боялись погрузки-выгрузки и ударов при забивании. Стальная свая допускает наращивание до ФУНДАМЕНТ90 м и обычно представляет собой двутавровый профиль или трубу подходящей длины. Стальная обсадная труба диаметром 20-60 см после погружения в грунт, заполняется бетоном. Применяются рифленые с поверхности толстостенные стальные трубные сваи со стальным сердечником на конце для ослабления удара при вхождении в грунт. Такие сваи-оболочки тоже заполняются бетоном. Для повышения прочности в трубные сваи-оболочки обоих типов вставляют стальной двутавровый профиль. Иногда внутренний бетон выбивают наружу из нижнего конца сваи, создавая тем самым расширенную опору. Погружение свай в грунт осуществляют забивкой, вдавливанием, вибрированием и завинчиванием. Забивку свай производят с помощью копровых установок с паровоздушными и дизель-молотами. Процесс погружения сваи в песчаный и гравийный грунт значительно облегчается и ускоряется, если грунт под нижним концом сваи размывается сильной струей воды, для чего в теле сваи может быть оставлен канал или смонтирована труба для подачи воды (под давлением около 0,7 МПа).
Набивные сваи. Набивные сваи применяются в тех случаях, когда сооружения повышенной тяжести приходится устанавливать на прочном грунте, покрытом сверху толстым слоем слабого. Для этого в слабом грунте бурят скважину до слоя скальной породы, ортштейна или гравия и заполняют ее бетоном. Для умеренно прочных грунтов пригоден т.н. чикагский способ: грунт вынимают последовательно секциями по 1,5 м, закрепляя каждую деревянной боковой опалубкой перед тем, как приступать к разработке грунта следующей секции. Построенная таким образом набивная свая передает нагрузки от опоры колонны непосредственно прочному грунту. Иногда ее для увеличения площади опоры расширяют на нижнем конце, если он не доходит до скальной породы. Часть нагрузки передается грунту за счет трения на боковых поверхностях сваи. Кессонные набивные сваи изготавливают, забивая паровым копром в грунт широкий открытый с торцов стальной обсадной цилиндр. Затем из погруженного цилиндра вынимают грунт и заполняют освободившееся пространство бетоном, предварительно вставив внутрь для армирования, если это необходимо, двутавровый стальной профиль. Стальная обсадная труба, оставленная в скважине, повышает прочность сваи пропорционально площади своего поперечного сечения и модулю упругости.
Подводные фундаменты. Для обеспечения безопасного пространства для рабочих и оборудования строительство подводного фундамента начинают с того, что строят шпунтовое ограждение или опускной колодец. Эти водозащитные приспособления позволяют удалить с места расположения будущего фундамента воду и грунт, расчистить его и выполнить необходимые работы с точностью, возможной на сухом грунте.
Шпунтовое ограждение. Шпунтовые ограждения наиболее подходят при малых глубинах воды, хотя известны случаи, когда они применялись при глубине до 30 м. Такие ограждения строятся из деревянных или стальных шпунтовых свай, устанавливаемых в один или два ряда и скрепляемых так, чтобы они выдерживали напор воды. Межсвайный промежуток двухрядного ограждения заполняется уплотненным грунтом, что препятствует протеканию воды. Ячеистое шпунтовое ограждение делается из замкнутых цилиндрических стальных ячеек, заполненных грунтом. Вода откачивается из зоны ограждения насосами.
Опускной колодец. Открытый опускной колодец представляет собой полую цилиндрическую оболочку, по размерам соответствующую фундаменту и внутри хорошо укрепленную поперечными стенками. Обычно опускной колодец применяется для устройства глубоких опор, передающих давление на нижние, более прочные слои грунта. Колодец опускают на дно, заполняют его внутренний ряж камнем, и сверху настраивают кессонную набивную сваю. Грунт вынимают через скважины: илистый - откачкой, а плотный - подъемником с многочелюстным грейферным землечерпальным ковшом. Погруженный колодец и кессонные сваи, образованные путем набивки бетоном грунтоподъемных скважин, служат фундаментом для устоя - опоры верхней части сооружения. Бетон для укладки на этом фундаменте подводится по металлическому бетоноводу диаметром не менее 20 см, опущенному сверху под воду. Бетоновод можно также опустить непосредственно на дно.
Кессоны. Кессоны применяются на большой глубине, не позволяющей установить шпунтовое ограждение. Кессон представляет собой большую неглубокую стаканоподобную оболочку, которая в перевернутом виде опускается на дно водоема. Размеры кессона определяются площадью грунтового основания, соответствующей полной проектной нагрузке при заданном допускаемом отпоре донного грунта. Если кессон лежит на скальном грунте, то по диаметру он может лишь немного превышать опору закрепляемого на нем устоя или другого опорного элемента конструкции. Высота кессона определяется уровнем грунтового основания и уровнем высоких вод. Следовательно, предварительно необходимо получить данные об уровне и характере грунтового основания. Кессоны обычно изготавливают на суше, буксируют на понтонах на место закладки фундамента и крепят к кустовым сваям. Если глубина воды недостаточна для буксировки на плаву, то кессон можно собрать на сваях в нужном месте и потом опустить на дно. Рабочая камера предусматривается по всей площади кессона; ее высота составляет около 2 м. К камере непрерывно подводится сжатый воздух под давлением, исключающим возможность натекания воды. Рабочие входят в камеру повышенного давления и выходят из нее через воздушный шлюз, который служит также для выгрузки вынутого грунта и снабжения строительными материалами. Грунт разрабатывается на дне и под острыми кромками стенок, так что кессон постепенно опускается под собственным весом и весом настраиваемого устоя. При этом давление в нем повышается соответственно наружному давлению. Когда кессон достигает прочного грунта, на котором он должен лежать, его рабочую камеру заполняют уплотненным бетоном, служащим фундаментом для устоя или другой опоры. Кессон обычно громоздок и неудобен в управлении. Волны затрудняют его установку, а неравномерное боковое давление грунта мешает точно направлять его путем выемки грунта под острыми кромками стенок. В зависимости от прочности грунта и условий работы скорость погружения кессона в грунт может составлять от 3 см до 2,5 м в сутки. Максимальная известная глубина погружения кессона под воду составляет около 40 м. Избыточное давление на такой глубине (в 3,5 раза превышающее атмосферное) находится на пределе допустимого для человеческого организма. Люди, длительное время работающие в условиях повышенного давления воздуха, подвержены двум специфическим заболеваниям. Одно, менее серьезное, по симптомам напоминает простуду ("забитый нос") и может перейти в пневмонию. Другое - кессонная болезнь (воздушная эмболия) - нередко вызывает паралич с летальным исходом.
Опоры моста. Опоры моста (устои и быки) - это элементы, промежуточные между фундаментом и верхней частью мостового сооружения. Однако их часто относят к фундаменту. Устои, которые обычно представляют собой бетонные стены, поддерживающие береговые концы моста и удерживающие грунтовое заполнение его въездной части, выполняются заодно со своим фундаментом и передают нагрузку непосредственно грунтовому основанию. Быки же, подобно колоннам, опираются на свои фундаменты и поддерживают верхнюю часть сооружения. Фундаменты мостовых опор могут быть на естественном основании, свайными или кессонными и проектируются так, чтобы они выдерживали все нагрузки и защищали конструкцию от вымывания грунта водным потоком.
Временные фундаменты. Когда требуется заменить или укрепить фундамент, его заменяют или усиливают по частям, применяя при необходимости боковые подпорки и подпорные балки.
Замена по частям. На коротких участках через определенные интервалы вынимают грунт под старыми фундаментами до нового грунтового основания. В образовавшихся котлованах строят участки новой стены с соответствующими фундаментами и соединяют их с нижней частью старой стены. Когда эти участки стены завершены, они поддерживают старую стену до завершения разработки грунта на оставшихся промежуточных участках и сооружения новых пристроек стены. В другом варианте усиления фундамента в грунт под стеной с некоторыми интервалами забивают металлические трубы. Когда трубы доходят до нового грунтового основания, их очищают изнутри от грунта и заполняют бетоном вплоть до нижнего обреза стены. Эти трубные сваи поддерживают стену во время сооружения пристроек стены и новых фундаментов.
Подпорки и подпорные балки. Боковые подпорки - это деревянные или стальные подкосы. Их устанавливают под углом к стене так, чтобы верхние концы входили в выемки стены; они подпирают стену во время переделки фундаментов. Подпорная балка - это деревянная или стальная балка, вставляемая в отверстие, сделанное в нижней части стены, и опирающаяся на грунт. Она поддерживает стену во время переделки фундаментов. Концы подпорной балки закрепляют на временных опорах.
См. также
СТРОИТЕЛЬСТВО ЗДАНИЙ;
КАМЕННАЯ КЛАДКА;
СТРОИТЕЛЬСТВО ГРАЖДАНСКОЕ;
СВАЙНЫЕ ПОСТРОЙКИ.
ФУНДАМЕНТЫ некоторых видов сооружений. а - многоэтажное здание; б - мост с балочным пролетным строением; в - большой висячий мост; г - шоссейная насыпь. 1 - грунтовое основание; 2 - фундамент; 3 - верхняя часть сооружения; 4 - нулевая отметка грунта; 5 - анкерная опора; 6 - трос; 7 - бык; 8 - пилон; 9 - подвески; 10 - дорожное полотно; 11 - устои; 12 - дорожное покрытие; 13 - ограждение; 14 - водопропускная труба; 15 - насыпь.
ЛИТЕРАТУРА
Основания и фундаменты. М., 1968 Политехнический словарь. М., 1986 Сороган Е.А. Фундаменты промышленных зданий. М., 1986
Энциклопедия Кольера. — Открытое общество . 2000 .
Полезное
Смотреть что такое "ФУНДАМЕНТ" в других словарях:
ФУНДАМЕНТ — (лат. fundamentum, от fundus дно, основание). Основание, нижняя, самая прочная часть, на которой воздвигается здание. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ФУНДАМЕНТ лат. fundamentum, от fundare, от… … Словарь иностранных слов русского языка
ФУНДАМЕНТ — ФУНДАМЕНТ, фундамента, муж. (лат. fundamentum Основание). 1. Основание (из камня, бетона и т.п.), служащее опорой для стен здания, для машин и т.д. Сооружения на каменном фундаменте. Кирпичный фундамент. 2. перен., только ед. База, опора. «Итоги… … Толковый словарь Ушакова
фундамент — См … Словарь синонимов
Фундамент — платформы (от лат. fundamentum основание * a. basement, platform foundation; н. Tafelfundament; ф. socle de plateforme, soubassement de plateforme; и. fundamento de plataforma) ниж. структурный ярус Платформы, подстилающий её чехол,… … Геологическая энциклопедия
фундамент — ФУНДАМЕНТ, основа, основание … Словарь-тезаурус синонимов русской речи
фундамент — Нижний конструктивный элемент здания или сооружения, передающий нагрузки от него на основание [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] фундамент Конструкция, расположенная в грунте, к которой присоединено… … Справочник технического переводчика
ФУНДАМЕНТ — дома часть здания, преимущественно подземная, служащая его опорой; воспринимает нагрузку от здания и передаёт её основанию (грунту). Материалом для фундаментов жилых домов и других построек служат: бутовый камень, хорошо обожжённый кирпич,… … Краткая энциклопедия домашнего хозяйства
Фундамент — – элемент моста, передающий нагрузку от опоры на основание; нижняя часть опоры, находящаяся целиком в грунте или частично в воде. [СП 46.13330.2012] Фундамент – подземная или подводная часть сооружения, которая передает его грунтовому … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
ФУНДАМЕНТ — (от латинского fundamentum основание), подземная или подводная часть здания (сооружения), воспринимающая нагрузки и передающая их на грунт основание здания. Наиболее распространены фундаменты мелкого заложения ленточные, столбчатые и сплошные;… … Современная энциклопедия
ФУНДАМЕНТ — (от лат. fundamentum основание) подземная или подводная часть здания (сооружения), воспринимающая нагрузки и передающая их на основание. Различают фундаменты ленточные (в т. ч. из перекрестных лент), столбчатые, сплошные, свайные. Бывают… … Большой Энциклопедический словарь
ФУНДАМЕНТ — ФУНДАМЕНТ, а, муж. 1. Основание, служащее опорой для стен здания, для машин, сооружений. Бетонный ф. Каменный ф. Заложить ф. 2. перен. База, опора, основа (книжн.). Ф. знаний. Научный ф. | прил. фундаментный, ая, ое (к 1 знач.). Толковый словарь… … Толковый словарь Ожегова
1.1 Фундаментом называют нижнюю, подземную часть конструкций здания или сооружения, которая служит для передачи нагрузки от здания на основание (толща грунта, расположенная под фундаментом и воспринимающая нагрузку от здания, называется основанием).
На практике применяют следующие основные типы фундаментов:
· столбчатые фундаменты устраивают под несущие стены при небольших нагрузках и на небольшой глубине залегания грунта, который может служить основанием. На столбчатые фундаменты укладывают фундаментные балки, которые воспринимают нагрузку от стен и связывают столбчатые фундаменты между собой. Фундаментные балки в основном выполняют из железобетона.
· ленточные фундаменты передают нагрузку на основание равномерно, что особенно важно при слабых и неоднородных, а также на просадочных макропористых грунтах (ширину подошвы фундаментов определяют расчётом, а ширину фундаментов поверху делают больше толщины стены 100-120 мм).
· сплошные фундаменты в виде монолитных перекрёстных ленточных фундаментов применяют при строительстве многоэтажных, как правило, каркасных зданий на слабых и неоднородных грунтах. Если балки достигают значительной ширины, то их объединяют в сплошную плиту.
· свайные фундаменты применяют на слабых сжимаемых грунтах, при большой глубины заложения естественного основания (по методу изготовления различают забивные и буронабивные сваи, в зависимости от характера работы различают сваи висячиеи материковые (сваи-стойки), для равномерной передачи нагрузок по сваям укладывают плиты или ленты, называемые ростверками.
Для отвода от фундаментов и цоколя атмосферных осадков по периметру здания устраивают отмостку шириной до 1500 мм из асфальтобетона.
1.2 Для предохранения стен от капиллярной влаги, поднимающейся из влажного грунта по порам в массиве фундамента и цоколя, а также от подтопления подвальных и цокольных этажей от грунтовых и техногенных вод применяют горизонтальную и вертикальную гидроизоляцию: обмазочную, оклеечную и жёсткую:
· обмазочная изоляция представляет собой плёнку битума или мастики, наносимую на изолируемую поверхность в расплавленном или холодном состоянии;
· оклеечную изоляцию устраивают из гибких рулонных материалов, наклеиваемых к поверхности мастикой;
· жёсткая изоляция выполняется из цементного или другого гидроизолирующего состава, которые наносятся на изолируемую поверхность под давлением (торкретированием).
Для защиты наружных стен от смачивания водой, стекающей с кровли, устраивают свесы крыш, выносные карнизы с организованным водостоком или парапеты в сочетании с внутренним водостоком.
Прочность и устойчивость любого сооружения обеспечивается, прежде всего, прочностью и устойчивостью фундамента, который должен быть заложен на надежном основании.
Основанием называется толща естественных напластований грунтов, непосредственно воспринимающая нагрузку и взаимодействующая с фундаментом возводимого сооружения.
Основания называют естественными, если грунты под подошвой фундамента остаются в естественном состоянии. В случае недостаточной прочности грунтов принимают меры по искусственному их упрочнению. Такие основания называют искусственными. Естественным основанием
могут служить самые разнообразные грунты, слагающие верхнюю часть земной коры. Естественные грунты, используемые в качестве естественных оснований, подразделяют на четыре вида: скальные, крупнообломочные, песчаные и глинистые.
Несущая способность глинистого грунта в большой степени зависит от влажности. Несущая способность сухих глин довольно высокая и такие грунты могут служить хорошим основанием, при увеличении влажности их несущая способность значительно падает.
Супеси и мелкозернистые пески при разжижении водой становятся я настолько подвижными, что текут, как жидкость, и называются плывунами.
Возведение зданий на таких грунтах связано со значительными трудностями.
К глинистым грунтам относятся также лёссы, которые при замачивании водой обладают просадочными свойствами или набухают. Использование так их грунтов в качестве оснований требует применения специальных мер.
Помимо перечисленных видов встречаются также грунты с органическими примесями (растительный грунт, торф, болотистый грунт и др.), многолетнемерзлые и насыпные грунты. Грунты с органическими примесями в качестве естественных оснований не применяют, так как они неоднородны по своему составу, рыхлы, обладают значительной и неравномерной сжимаемостью. Насыпные грунты также неоднородны по составу и сжимаемости и их использование в качестве оснований требует особых обоснований.
Упрочнение грунтов путем поверхностного ил и глубинного их уплот- нения осуществляется трамбованием пневматическими трамбовками с втрамбовыванием щебня ил и гравия. Уплотнение трамбовочными плитам и массой 1 т и более, которые сбрасывают с высоты 3–4 м, доходит до глубины 2–2,5 м. Для уплотнения больших площадей применяют укатку грунта тяжелыми катками.
Песчаные и пылеватые грунты хорошо уплотняют вибрированием специальным и поверхностными вибраторам и, такое уплотнение осуществляется значительно быстрее, чем при трамбовании.
Глубинное уплотнение грунта осуществляют применением песчаных или грунтовых свай. Предварительно вибропогружателем вводят в грунт инвентарные стальные трубы диаметром 400–500 мм с остроконечным раскрывающимся стальным башмаком на конце. Погруженные на необходимую глубину трубы заполняют песком и затем извлекают с вибрированием. При таком извлечении песок уплотняется и хорошо заполняет скважину.
Закрепление слабого грунта основания (его упрочнение) достигается также применением тампонажа (цементации, силикатизации и битумизации).
Фундаментом (рис. 1.1) называется подземная часть сооружения, возводимая на естественных ил и искусственных основаниях и служащая для передач и нагрузок от сооружений на основания. Конструктивная форма фундамента позволяет обеспечить бол ее равномерное распределение давления от сооружения на грунт.
Верхняя граница между фундаментом и наземной частью сооружения так же, как и границы между отдельным и уступами фундамента, называется обрезом фундамента. Нижняя плоскость фундамента, опирающаяся на грунт, называется подошвой фундамента. Расстояние от уровня земли около законченного здания (отметка планировки) до подошвы называется глубиной заложения фундамента.
Рис. 1.1. Схема фундамента на естественном основании:
1 — фу ндамент ; 2 — наземная часть
соору жения; 3 — отметка подошвы фу ндамент а; 4 — от метка повер хно сти гру нта; 5 — отметка пл анир овки;
6 — вер хний обр ез фу ндамента;
Н — глу бина заложения фу ндамента;
В — шир ина фу ндамент а
К фундаментам предъявляются следующие основные требования : прочность; устойчивость на опрокидывание; сопротивляемость влиянию грунтовых и агрессивных вод и влиянию атмосферных воздействий (морозостойкость); долговечность, отвечающая сроку службы зданий, технологичность изготовления конструкций фундамента и его экономичность (минимальная стоимость).
Основными материалами дл я фундаментов являются: бутовый камень, кирпич, бутобетон, бетон, железобетон.
По конструктивному решению различают следующие виды фунд аментов : ленточные, столбчатые(отдельные), сплошные (плитные) и свайные.
Рис. 1.2. Ленточные фундаменты:
а— под стены; б— под колонны; 1— стена здания; 2— фундамент; 3— колонны
Столбчатые фундаменты устраивают обычно в каркасных зданиях под каждой опорой ил и колонной. Наибольшее распространение в промышленном строительстве имеют сборные железобетонные фундаменты в виде башмака стаканного типа под сборную железобетонную колонну (рис. 2.16). При больших нагрузках размеры башмаков могут быть на- столько большим и, что их транспортирование и монтаж становятся затруднительными.
Размеры подошвы фундамента определяются расчетом. Эти размер ы зависят от величины давления на подошву фундамента и расчетного со- противления основания.
Рис. 1.3 Сборный фундамент под колонну промышленного здания:
2– ступенчатый сборный фундамент;
Расчетная формула получается из условия, чтобы действующее на подошву фундамента давление не превышало (было равно) расчетного сопротивления грунта. Для жесткого ленточного фундамента (см. рис. 1.3) ширину подошвы определяют по формуле
R − γH
где р — нагрузка на 1 м фундамента, к Н; R — расчетное сопротивление грунта, кН/м2; γ — объемный вес материал а фундамента и грунта на его обрезах (примерно 20 кН/м3).
Таким образом, основной размер фундамента — размер его подошвы, определяется, прежде всего, из условия несущей способности грунта. Полученный фундамент проверяется затем на жесткость, чтобы размер его подошвы не выходил за пределы, ограничиваемые углом α (см. рис. 2.14).
Сплошные (плитные) фундаменты устраивают при больших нагрузках и слабых грунтах под всей площадью здания или же под отдельной частью здания с повышенными нагрузками. Такие фундаменты представляю т собой сплошную монолитную ребристую железобетонную плиту ил и железобетонную безбалочную плиту (рис. 1.4). Свайные фун даменты обычно применяют при возведении зданий на слабых грунтах или при залегании плотных грунтов на значительной глубине от подошвы фундаментов. В последнее время свайные фундаменты на коротких сваях получили распространение при строительстве промышленных и гражданских зданий и на обычных грунтах.
Рис.1.4. Сплошные
фундаменты:
а– ребристая плита;
б– безбалочная плита
При современной технологии изготовления свай и устройства свайных фундаментов замена ленточных, столбчатых и сплошных фундаментов свайными позволяет уменьшить объем земляных работ, материала и сборных конструкций дл я устройства фундамента. Кроме того, свайные фундаменты обладаю т меньшим и осадками и имеют другие преимущества. В настоящее врем я замена обычных ленточных фундаментов из сборных блоков свайными целесообразна при глубине заложения подушки ленточного фундамента более 1,7 м от поверхности планировки.
По характеру работы различают сваи двух типов : сваи-стойки и висячие сваи. Сваи-стойки пронизывают толщу слабого грунта и передаю т нагрузку своими нижними концам и слою более прочного и плотного грунта (рис. 1.5, а). Такие сваи работают как колонны. Фундаменты из свай стоек применяют тогда, когда на глубине от подошвы фундамента, не превышающей длины свай, залегает слой грунта, достаточно мощный и прочный, чтобы передать на него всю нагрузку от веса здания.
Согласно нормам, таким слоем (пластом) может служить скальная
порода, плотный крупнообломочный гру нт или твердая глина. Сваи- стойки, опирающиеся нижним концом на такие грунты, практически не получают осадок.
Висячие сваи (рис. 1.5 , б), находясь полностью в уплотненном при забивке свай слабом грунте, передают нагрузку на грунт за счет сил трения по боковой поверхности свай и сопротивления внедрению свай в грунт (лобового сопротивления).
Рис. 1.5. Свайные ундаменты:
а– со сваями- стойками; б– с висячими сваями; 1– железобетонные сваи-стойки;
2– деревянные висячие сваи; 3– железобетонный ростверк*
*Ростверк– плита, воспринимающая нагрузку от веса здания и равномерно распределяющая ее на все сваи фундамента
Фундаменты из висячих свай применяют в тех случаях, когда слой прочного грунта, способного воспринять нагрузку от веса здания, залегает на глубине, при ко торой применение свай-стоек технически неосуществимо или экономически нецелесообразно.
Висячие сваи находятся в грунтовых условиях, при которых неизбежны осадки свайного фундамента. Величина осадки зависит от вида и плотности грунтов, залегающих ниже плоскости острия свай.
Сваи в плане располагают в шахматном порядке ил и рядами на рас- стояниях от 3 до 5 диаметров сваи. При забивке свай с такой густо той грунт между сваями уплотняется. Сваи изготовляются из дерева, бетона и железобетона. Деревянные сваи готовят из сосновых, еловых, реже дубовых бревен диаметром 20—30 см. Их можно применять в грунтах ниже самого низкого уровня грунтовых вод на участке строительства. В противном случае под влиянием периодического смачивания и высыхания сваи загнивают. В настоящее время деревянные сваи применяют все реже, их вытеснили более прочные и долговечные бетонные и железобетонные сваи.
Фундамент – это подземная часть сооружений, которая воспринимает нагрузку от его надземной части и передает ее на основание.
- Мировой опыт строительства показывает, что большинство аварий построенных зданий и сооружений вызвано ошибками, связанными с возведением фундаментов и устройством оснований, что проявляется в накоплении грунтами основания достаточных деформаций, т.е. как правило в период эксплуатации.
- Стоимость фундаментов составляет в среднем 12% от стоимости строительства, а в сложных ИГУ может достигать 20-30 % и более. Поэтому необходимо уметь принимать (проектировать) абсолютно обоснованные и экономически выгодные конструктивные решения фундаментов.
Основанием называют толщу грунтов, на которых возводится сооружение и в которых возникают напряжения и деформации от передаваемых на них нагрузок.
Рис Основание и фундамент
Таким образом, проектирование оснований и фундаментов должно включать в себя обоснованный расчетом выбор типа основания (естественное или искусственное); типа конструкции, материала и размеров фундаментов (глубина заложения, размеры, площади подошвы и т.д.), а так же мероприятий, применяемых при необходимости уменьшения влияния деформаций основания на эксплуатационную пригодность и долговечность сооружения.
- Конструирование фундаментов (класс бетона, выбор арматуры, определение размеров отдельных его частей и т.п.) относится к курсу железобетонных конструкций.
Массивная горная порода, обладающая большой прочностью и малой сжимаемостью.
Изучением свойств скальных оснований и их поведением под нагрузкой занимается наука «Механика скальных грунтов».
Раздробленная горная порода (минерально-дисперстное образование) – результат физического и химического выветривания массивных горных пород.
Грунтовое основание обладает большой сжимаемость и малой прочностью, что необходимо учитывать при проектировании.
- Проектирование ОиФ производится в соответствии с нормативными документами.
При этом необходимо:
1) Обеспечить прочность и эксплуатационную надежность сооружения (абсолютные осадки, а также их разность, не должны превышать допускаемые для данных сооружений), т.е. S≤Su.
2) Максимально использовать прочностные свойства грунтов, а также материалов фундаментов.
3) Минимальная стоимость фундамента, сокращение трудоемкости и сроков производства работ.
Подземные части здания (или, как их еще называют, конструкции нулевого цикла) располагаются ниже нулевой отметки, за которую принимают перекрытие первого этажа. К этим конструкциям относятся фундаменты и стены подвальных или цокольных этажей, которые должны отвечать требованиям по обеспечению прочности, устойчивости и долговечности (морозостойкости, сопротивлению воздействия грунтовых и агрессивных вод и др.).Фундаментом называется подземная часть здания или сооружения, воспринимающая все нагрузки, как постоянные, так и временные, возникающие в надземных частях, и передающая давление от этих нагрузок на основание (рис.1).
 | Внешние воздействия на фундамент: 1 - нагрузка от вышележащих элементов здания; 2 - температура грунта; 3 - боковое давление грунта; 4 - грунтовая влага; 5 - агрессивные химические вещества; 6 - силы пучения грунта; 7 - вибрации; 8 и 9 - температура и влажность воздуха помещения подвала; 10 -упругий отпор грунта. |
Верхняя плоскость фундамента, на которой располагаются надземные части здания или сооружения, называется поверхностью фундамента или обрезом, а нижняя его плоскость, непосредственно соприкасающаяся с основанием, - подошвой фундамента.Глубина заложения фундаментов, или расстояние от планировочной отметки земли до подошвы фундамента, для зданий без подвала определяется в зависимости от назначения зданий и их конструктивных особенностей, наличия подземных коммуникаций, величины и характера нагрузок, глубины заложения фундаментов примыкающих зданий, геологических и гидрологических условий строительной площадки (виды грунтов, несущая способность и пучинистость, уровень грунтовых вод и возможные колебания его в период строительства и эксплуатации зданий и т.д.) и от климатических условий района.В случаях, когда основание фундамента состоит из пучинистых или склонных к пучению грунтов (крупнообломочных с глиняным заполнением, пылеватых и мелкозернистых песков, супесей, суглинков и глин), глубину заложения фундаментов наружных стен и колонн назначают в зависимости от нормативной глубины сезонного промерзания грунтов.При определении расчётной глубины промерзания грунтов под зданием учитывают влияние режима его эксплуатации и конструктивное решение полов первого этажа. В отапливаемых помещениях грунт под полом прогревается по-разному в зависимости от конструкции пола, поэтому нормативная глубина промерзания снижается за счёт теплового режима здания.Фундаменты под внутренние несущие конструкции отапливаемых зданий заглубляются без учёта глубины промерзания, так как под ними грунт практически не промерзает, и она может быть принята минимальной - 0,5 м от уровня проектной отметки поверхности земли.В зависимости от типа конструкции различают ленточные, столбчатые, сплошные (плитные) и свайные фундаменты (рис.2), в зависимости от технологии возведения - сборные и монолитные, мелкого заложения (до 5 м от поверхности земли) и глубокого (более 5 м).
 | Типы фундаментов: А - столбчатый; Б -ленточный; В - сплошной; Г - свайный. |
В зависимости от работы фундаментов под нагрузкой различают фундаменты жесткие и гибкие. Жесткие работают преимущественно на сжатие (например бетонные), гибкие - на растягивающие и скалывающие усилия (к ним относятся фундаменты с железобетонным подушками).Бетон и железобетон являются основными материалами для возведения фундаментов. В массовом жилищном строительстве в основном применяются сборные железобетонные элементы. В малоэтажном строительстве возможно использование бута, бутобетона и хорошо обожженного кирпича.Ленточные фундаменты представляют собой непрерывную стенку, равномерно загруженную вышележащими несущими или самонесущими стенами или же колоннами каркаса. Равномерная передача ленточными фундаментами нагрузки на основание очень важна, когда на строительной площадке имеются неоднородные по сжимаемости грунты, а также просадочные или слабые грунты с прослойками. Ленточные фундаменты бывают монолитными и сборными.Сборные фундаменты в зависимости от строительной системы здания монтируют из различных конструктивных элементов. В панельных зданиях сборные ленточные фундаменты устраивают из железобетонных плит - подушек и бетонных цокольных (наружных и внутренних) панелей.В зависимости от проектируемого температурного режима подвала (подполья) наружные цокольные панели могут быть утеплёнными (одно- или трёхслойными) или неутеплёнными. В цокольных панелях под внутренние стены предусматриваются проёмы для сквозного прохода по подполью (подвалу) и пропуску инженерных коммуникаций.В кирпичных и крупноблочных зданиях сборные ленточные фундаменты выполняют из железобетонных плит - подушек и бетонных стеновых блоков.В малоэтажном строительстве на прочных сухих грунтах устраивают прерывистые ленточные фундаменты, в которых плиты-подушки укладывают с разрывами с последующей засыпкой сухим песком.Для малоэтажных зданий и в случае отсутствия индустриальной базы применяются монолитные ленточные конструкции фундаментов, выполняемые из бетона, бутобетона или бутовой кладки (если бут является местным материалом).Столбчатые фундаменты устраивают в тех случаях, когда нагрузки на основание настолько малы, что давление на грунт от фундамента здания меньше нормативного давления на грунт (например, при малоэтажных зданиях) или когда слой грунта, служащий основанием, залегает на значительной глубине (3-5 м) и применение ленточных фундаментов экономически нецелесообразно.Фундаменты данного типа применяют в каркасных зданиях различной этажности либо в малоэтажных зданиях (каркасных и бескаркасных).Столбчатые фундаменты, устраиваемые под малоэтажными зданием с несущими стенами, располагают под углами стен, на пересечениях наружных и внутренних стен и под простенками. На них под стены укладывают перемычки или фундаментные балки.Столбчатые фундаменты под колонны каркасных, а также крупнопанельных зданий выполняют сборными из железобетонных элементов, состоящих из подушки и фундаментного столба или из блока стаканного типа, образующих башмак.Сплошные (плитные) фундаменты применяются в следующих случаях:при слабых грунтах на строительной площадке или при значительных нагрузках от здания;при разрушенных, размытых или насыпных грунтах основания;при неравномерной сжимаемости грунтов;при необходимости защиты от высокого уровня грунтовых вод.Плитные фундаменты конструируют в виде плоских и ребристых плит или в виде перекрёстных лент. Для зданий с большими нагрузками, а также в случае использования подземного пространства применяются коробчатые фундаменты.Плитные фундаменты проектируют под здания в основном с каркасной конструктивной системой. Для повышения жёсткости плиты устраивают рёбра в перекрёстных направлениях, которые могут выполняться как рёбрами вверх, так и вниз по отношению к плите.На пересечениях ребер фундаментной плиты устанавливаются колонны при каркасной конструктивной системе, а при стеновой рёбра используются как стены цокольной части здания, на которые устанавливают несущие конструкции его наземной части.Фундаменты в виде коробчатого сечения применяются при возведении высотных зданий с большими нагрузками. Ребра такой плиты выполняются на полную высоту подземной части здания и жёстко соединяются с перекрытиями, образуя, таким образом замкнутые различной конфигурации сечения.Свайные фундаменты устраивают при строительстве зданий на слабых сильносжимаемых водонасыщенных грунтах, а также при передаче на основание больших нагрузок от колонн и стен многоэтажных зданий.По способу передачи вертикальной нагрузки от здания или сооружения на грунт различают два вида свайных фундаментов: сваи-стойки, которые проходят через слабые грунты и опираются на толщу прочного грунта, и висячие сваи (или сваи трения), которые плотного грунта не достигают, удерживаются в слабом грунте за счет его уплотнения и передают нагрузку на грунт трением, возникающим между боковой поверхностью свай и грунтом.
 | Свайные фундаменты: А - со стоечными сваями; Б - с висячими сваями. |  |
В зависимости от несущей способности и конструктивной схемы здания сваи размещают в один или несколько рядов или кустами. Сваи располагают обязательно подо всеми углами здания и в точках пересечения осей стен. Глубину забивки свай назначают, исходя из несущей способности сваи и грунта основания.Для обеспечения равномерной передачи нагрузок от стен на сваи по верхним концам последних укладывают монолитные или сборные железобетонные ростверки, а на кусты свай - оголовки. При сборных ростверках оголовки устанавливают и на одиночные сваи. В зданиях без подвалов и технических подполий подошва ростверка должна находиться на 0,1-0,15 м ниже планировочных отметок поверхности земли у здания. При наличии подвала или технического подполья подо всем зданием отметки пола подвала совмещают с верхом ростверка под наружные и внутренние стены.Прочность соединения конструкции ростверка со сваей обеспечивают заделкой торца сваи в бетон ростверка. Если ростверк устраивают из сборного железобетона и соединяют со сваей через оголовок, то оголовок устанавливают на сваю, закладные детали ростверка и оголовка сваривают стальными накладками, затем зазоры замоноличивают бетоном.Долгая и беспроблемная служба подземных частей здания зависит в первую очередь от грамотно выполненной гидроизоляции. В последнее время все более актуальной становится также проблема защиты зданий от вибраций.
Читайте также: