Характер работы фундаментов под действием нагрузки

Обновлено: 02.05.2024

Геологические породы, залегающие в верхних слоях земной коры и исполь­зуемые в строительных целях, называют грунтами. Грунты представляют собой скопление частиц различной величины, между которыми находятся поры (пу­стоты). Прочность сцепления между ча­стицами грунта во много раз меньше прочности самих частиц. Эти частицы образуют скелет грунта.

Основанием называют массив грунта, расположенный под фундаментом и воспринимающий нагрузку от здания. Основания бывают двух видов: есте­ственные и искусственные.

Естественным основанием назы­вают грунт, залегающий под фундамен­том и способный в своем природном состоянии выдержать нагрузку от возведен­ного здания.

Искусственным основанием на­зывают искусственно уплотненный или упрочненный грунт, который в природ­ном состоянии не обладает достаточной несущей способностью по глубине зало­жения фундамента.

Нагрузка, передаваемая фундаментом, вызывает в грунте основания напряжен­ное состояние и деформирует его. На рис. 4.1 показана примерная форма на­пряженного объема грунта. Как видно из рисунка, глубина и ширина напряженной зоны значительно превышают ширину фундамента.

По мере углубления ниже фундамента область распространения напряжений увеличивается до определенного значе­ния, а их абсолютная величина снижает­ся, и постепенно область распростране­ния напряжений уменьшается.

Рис. 6.1. Напряженная зона грунта основания под

Ь — ширина фундамента, Р — нагрузка от здания,

передаваемая фундаментом на основание

Действующие нагрузки деформируют основания, вызывая осадку здания. В со­ответствии с изложенным грунты, соста­вляющие основание, должны отвечать следующим требованиям: обладать до­статочной несущей способностью, а так­же малой и равномерной сжимаемостью (большие и неравномерные осадки здания могут привести к его повреждению и да­же разрушению); не быть пучинистыми, т. е. иметь свойство увеличения объема при замерзании влаги в порах грунта (в соответствии с этим требованием выби­рают глубину заложения фундамента, ко­торая должна быть согласована с глуби­ной промерзания грунта в районе строи­тельства); не размываться и не раство­ряться грунтовыми водами, что также приводит к снижению прочности основа­ния и появлению непредусмотренных оса­док здания; не допускать просадок и оползней.

Просадки могут произойти при недо­статочной мощности слоя грунта, приня­того за основание, если под ним распола­гается грунт, имеющий меньшую прочность (более слабый грунт). Оползни грунта могут возникнуть при наклонном расположении пластов грунта, ограни­ченных крутым рельефом местности.

Главное же внимание при проектирова­нии уделяется вопросу обеспечения рав­номерности осадок. При этом необходимо, прежде всего, учитывать, что нагрузка от здания может вызвать разрушение ос­нования при его недостаточной несущей способности. С другой стороны, основа­ние может и не разрушиться, но осадка здания окажется столь неравномерной, что в стенах здания появятся трещины, а в конструкциях возникнут усилия, могу­щие привести к аварийному состоянию всего здания или его части.

Грунты оснований зданий и сооруже­ний не должны обладать свойством пол­зучести, т. е. способностью к длительной незатухающей деформации под нагруз­кой. Классическим примером этого является почти 800-летняя осадка Пизанской башни, строившейся более 200 лет (рис. 4.2).

Грунтовые воды оказывают значитель­ное влияние на структуру, физическое со­стояние и механические свойства грунтов, понижая несущую способность основа­ния.

Если же в грунте содержатся легко рас­творимые в воде вещества (например, гипс), возможно выщелачивание его, что влечет за собой увеличение пористости основания и снижение его несущей спо­собности. Для этого в необходимых слу­чаях понижают уровень грунтовых вод. Когда скорость движения грунтовых вод такова, что возможно вымывание частиц мелкозернистых грунтов, необходимо применять меры по защите основания. Для этого устраивают вокруг здания спе­циальное шпунтовое ограждение или дре­наж.

Каковы же основные виды грунтов и их свойства? Грунты разнообразны по своему составу, структуре и характеру за­легания. Принята следующая строитель­ная классификация грунтов:

Скальные — залегают в виде сплошного массива (граниты, кварциты, песчаники и т. д.) или в виде трещиноватого слоя. Они водоустойчивы, несжимаемы и при отсутствии трещин и пустот являются наиболее прочными и надежными основа­ниями. Трещиноватые слои скальных грунтов менее прочны.

Крупнообломочные — несвязные облом­ки скальных пород с преобладанием обломков размером более 2 мм (свыше 50 %). К ним можно отнести гравий, ще­бень, гальку, дресву. Эти грунты являют­ся хорошим основанием, если под ними расположен плотный слой.

Песчаные — состоят из частиц круп­ностью от 0,1 до 2 мм. В зависимости от крупности частиц пески разделяют на гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые. Чем крупнее и чище пески, тем большую нагрузку может вы­держать слой основания из него. Сжимае­мость плотного песка невелика, но ско­рость уплотнения под нагрузкой значи­тельна, поэтому осадка сооружений на таких основаниях быстро прекращается. Пески не обладают свойством пластично­сти.

Частицы грунта крупностью от 0,05 до 0,005 мм называют пылеватыми. Если в песке таких частиц от 15 до 50 %, то их относят к категории пылеватых. Когда в грунте пылеватых частиц больше, чем песчаных, грунт называют пылеватым.

Глинистые — связные грунты, состоя­щие из частиц крупностью менее 0,005 мм, имеющих в основном чешуйча­тую форму. В отличие от песков глины имеют тонкие капилляры и большую удельную поверхность соприкосновения между частицами. Так как поры гли­нистых грунтов в большинстве случаев заполнены водой, то при промерзании глины происходит ее пучение. Несущая способность глинистых оснований зави­сит от влажности. Сухая глина может вы­держивать довольно большую нагрузку. Глинистые грунты делятся на глины (с содержанием глинистых частиц более 30%), суглинки (10. 30%) и супеси (З. 10%).

Лёссовые (макропористые) — глинистые грунты с содержанием большого количе­ства пылеватых частиц и наличием крупных пор (макропор) в виде верти­кальных трубочек, видимых невоору­женным глазом. Эти грунты в сухом со­стоянии обладают достаточной проч­ностью, но при увлажнении способны давать под нагрузкой большие осадки. Они относятся к просадочным грунтам и при возведении на них зданий требуют надлежащей защиты оснований от увлаж­нения. С органическими примесями (рас­тительный грунт, ил, торф, болотный торф) неоднородны по своему составу, рыхлы, обладают значительной сжимае­мостью. В качестве естественных основа­ний под здания непригодны.

Насыпные — образовавшиеся искусст­венно при засыпке оврагов, прудов, мест свалки и т. п. Обладают свойством не­равномерной сжимаемости, и в большин­стве случаев их нельзя использовать в ка­честве естественных оснований под зда­ния. В практике встречаются также намы­вные грунты, образовавшиеся в результа­те очистки рек и озер. Эти грунты называют рефулированными насыпными грунтами. Они являются хорошим осно­ванием для зданий.

Плывуны — образуются мелкими песка­ми с илистыми и глинистыми примесями, насыщенными водой. Они непригодны как естественные основания. Основания должны обеспечивать пространственную жесткость и устойчивость здания, поэто­му нормами предусмотрены допустимые величины осадок здания (80. 150 мм в за­висимости от вида здания).

2. Фундаменты и их конструктивные решения

Фундаменты являются важным конструк­тивным элементом здания, воспринимаю­щим нагрузку от надземных его частей и передающим ее на основание. Фунда­менты должны удовлетворять требова­ниям прочности, устойчивости, долговеч­ности, технологичности устройства и эко­номичности.

Верхняя плоскость фундамента, на ко­торой располагаются надземные части здания, называют поверхностью фунда­мента или обрезом, а нижнюю его пло­скость, непосредственно соприкасающую­ся с основанием, - подошвойфундамен­та.

Расстояние от спланированной поверх­ности грунта до уровня подошвы назы­вают глубиной заложения фундамента, которая должна соответствовать глубине залегания слоя основания. При этом не­обходимо учитывать глубину промерза­ния грунта (рис. 4.4). Если основание со­стоит из влажного мелкозернистого грун­та (песка мелкого или пылеватого, супе­си, суглинка или глины), то подошву фундамента нужно располагать не выше уровня промерзания грунта. На рисунке приведены изолинии нормативных глу­бин промерзания суглинистых грунтов.

Глубина заложения фундаментов под внутренние стены отапливаемых зданий не зависит от глубины промерзания грун­та; ее назначают не менее 0,5 м от уров­ня земли или пола подвала.

В непучинистых грунтах (крупнообло­мочных, а также песках гравелистых, крупных и средней крупности) глубина заложения фундаментов также не зависит от глубины промерзания, однако она должна быть не менее 0,5 м, считая от природного уровня грунта при планиров­ке подсыпкой, и от планировочной от­метки при планировке участка срезкой. По конструктивной схеме фундаменты могут быть: ленточные, располагаемые по всей длине стен или в виде сплошной ленты под рядами колонн (рис. 4.5, а, б); столбчатые, устраиваемые под отдельно стоящие опоры (колонны или столбы), а в ряде случаев и под стены (рис. 4.5, в, г); сплошные, представляющие собой монолитную плиту под всей площадью здания или его частью и применяемые при особо больших нагрузках на стены или отдельные опоры, а также

недоста­точно прочных грунтах в основании (рис. 4.5,д, г); свайные в виде отдельных по­

груженных в грунт стержней для переда­чи через них на основание нагрузок от здания (рис. 4.5, ж).

По характеру работы под действием нагрузки фундаменты различают жест­кие, материал которых работает преиму­щественно на сжатие и в которых не воз­никают деформации изгиба, и гибкие, работающие преимущественно на изгиб.

Для устройства жестких фундаментов применяют кладку из природного камня неправильной формы (бутового камня или бутовой плиты), бутобетона и бето­на. Для гибких фундаментов используют в основном железобетон.

Ленточные фундаменты. По очертанию в профиле ленточный фунда­мент под стену в простейшем случае представляет собой прямоугольник (рис. 4.6, а). Его ширину устанавливают немно­го больше толщины стены, предусматри­вая с каждой стороны небольшие уступы по 50. 150 мм. Однако прямоугольное се­чение .фундамента на высоте допустимо лишь при небольших нагрузках на фунда­мент и достаточно высокой несущей спо­собности грунта.

Теоретической формой сечения фунда­мента в этом случае является трапеция (рис. 4.6,6), где угол а определяет рас­пространение давления и принимается для бутовой кладки и бутобетона от 27 до 33°, для бетона - 45°. Устройство та­ких трапецеидальных фундаментов связа­но с определенными трудозатратами, по­этому практически такие фундаменты в зависимости от расчетной ширины по­дошвы выполняют прямоугольными или ступенчатой формы (рис. 4.6, в, г) с со­блюдением правила, чтобы габариты фундамента не выходили за пределы его теоретической формы. Размеры ступеней по ширине (а) принимают 20. 25 см, а по высоте (с) — соответственно 40. 50 см По способу устройства ленточные фун­даменты бывают монолитные и сборные. Монолитные фундаменты устраивают бутовые, бутобетонные, бетонные и железобетонные. На рис. 4.7 показан ленточный фундамент из бутового камня и бутобе­тона. Ширина бутовых фундаментов дол­жна быть не менее 0,6 м для кладки из рваного бута и 0,5 м — из бутовой плиты. Высота ступеней в бутовых фундаментах составляет обычно около 0,5 м, ши­рина — от 0,15 до 0,25 м. Устройство мо­нолитных бутобетонных, бетонных и же­лезобетонных фундаментов требует про­ведения опалубочных работ. Кладку бу­товых фундаментов производят на слож­ном или цементном растворе с обяза­тельной перевязкой (несовпадением) вер­тикальных швов (промежутков между камнями, заполняемых раствором).

Бутобетонные фундаменты состоят из бетона класса В5 с включением в его тол­щу (в целях экономии бетона) отдельных кусков бутового камня. Размеры камней должны быть не более 1/3 ширины фунда­мента.

Монолитные бутовые фундаменты не отвечают требованиям современного ин­дустриального строительства, а для их устройства трудно механизировать работы Бутовые и бутобетонные фунда­менты весьма трудоемкие при возведе­нии, поэтому их применяют в основном в районах, где бутовый камень является местным материалом.

Более эффективными являются бе­тонные и железобетонные фундаменты из сборных элементов заводского изготовле­ния (рис. 4.8), которые в настоящее время имеют наибольшее распространение. При их устройстве трудовые затраты на строительстве уменьшаются вдвое. Их можно возводить и в зимних условиях без устройства обогрева.

Сборные ленточные фундаменты под стены состоят из фундаментных блоков-подушек и стеновых фундаментных бло­ков. Фундаментные подушки укладывают непосредственно на основание при пес­чаных грунтах или на песчаную подго­товку толщиной 100. 150 мм, которая должна быть тщательно утрамбована.

Фундаментные бетонные блоки укладывают на растворе с обязательной перевязкой вертикальных швов, толщину которых принимают равной 20 мм (рис. 4.8, 4.9). Вертикальные колодцы, обра­зующиеся торцами блоков, тщательно заполняют раствором. Связь между блока­ми продольных и угловых стен

обеспечи­вается перевязкой блоков и закладкой в горизонтальные швы арматурных сеток из стали диаметром 6. 10 мм (рис. 4.10).

Блоки-подушки изготовляют толщиной 300 и 400 мм и шириной от 1000 до 2800 мм, а блоки-стенки — шириной 300, 400, 500 и 600 мм, высотой 580 и длиной от 780 до 2380 мм.

В практике строительства применяют также сборные фундаментные блоки, имеющие толщину 380 мм при толщине надземных стен 380, 510 и 640 мм (рис. 4.11, а). При такой конструкции проч­ность материала фундамента использует­ся полнее и в результате получается эко­номия бетона. Этой же цели соответ­ствует устройство так называемых пре­рывистых фундаментов (рис. 4.11,6), в которых блоки-подушки укладывают на расстоянии 0,3. 0,5 м друг от друга. Про­межутки между ними заполняют песком.

Строительство крупнопанельных зда­ний и зданий из объемных блоков потре­бовало разработки новых конструк­тивных решений фундаментов. На рис. 4.11, в показан фундамент из крупнораз­мерных элементов для жилого дома с по­перечными несущими стенами и подва­лом. Фундамент состоит из железобетон­ной плиты толщиной 300 мм и длиной 3,5 м и установленных на них панелей, представляющих собой сквозные безра­скосные железобетонные фермы, имею­щие толщину 240 мм и высоту, равную высоте подвального помещения. Соеди­няются элементы между собой с по­мощью сварки закладных стальных дета­лей.

При небольших нагрузках на фундамент, когда давление на основание меньше нор­мативного, непрерывные ленточные фун­даменты под стены малоэтажных домов без подвалов целесообразно заменять столбчатыми. Фундаментные столбы мо­гут быть бутовыми, бутобетонными, бе­тонными и железобетонными (рис. 4.13, а). Расстояние между осями фунда­ментных столбов принимают 2,5. 3,0 м, а если грунты прочные, то это расстояние может составлять 6 м. Столбы распола­гают обязательно под углами здания, в местах пересечения и примыкания стен и под простенками. Сечение столбчатых фундаментов во всех случаях должно быть не менее: бутовых и бутобетонных — 0,6 х 0,6 м; бетонных - 0,4 х 0,4 м.

Столбчатые фундаменты под стены возводят также в зданиях большой этаж­ности при значительной глубине заложения фундаментов (4. 5 м), когда устрой­ство ленточного фундамента нецелесо­образно из-за большого расхода строи­тельных материалов. Столбы перекры­вают железобетонными фундаментными балками. Для предохранения их от сил пучения грунта, а также для свободной их осадки (при осадке здания) под ними делают песчаную подсыпку толщиной

Сэндвич-панели производство и продажа

Фундаменты

Основными требованиями, предъявляемыми к фундаментам, являются: прочность, устойчивость, сопротивляемость влиянию атмосферных условий и отрицательных температур, долговечность, соответствующая эксплуатационному сроку службы надземной части зданий и сооружений, индустриальность устройства конструкций, экономичность.

По форме в плане фундаменты делятся на ленточные, столбчатые, сплошные и свайные. Ленточные фундаменты выполняют в виде непрерывных стен (см. схему "Индустриальные конструкции ленточных фундаментов"), столбчатые - в виде системы отдельно стоящих столбов (см. схему "Конструкция сборных столбчатых фундаментов"), и сплошные - в виде сплошной плиты прямоугольного или ребристого сечения под все здание (см. схему "Монолитный фундамент под колонны в виде плиты ребристого сечения").

По виду материалы фундаменты бывают железобетонные, бетонные, бутовые, бутобетонные, кирпичные и деревянные. Под все ответственные здания и сооружения, как правило, устраивают железобетонные фундаменты.

По характеру работы под нагрузкой фундаменты делят на жесткие и гибкие, по способу производства (изготовления) - на сборные и монолитные.

Фундаменты под железобетонные колонны. Под железобетонные колонны применяют железобетонные сборные и монолитные фундаменты стаканного. Сборные фундаменты могут состоять из одного железобетонного блока (башмака) стаканного типа или из железобетонного блока-стакана и одной или нескольких опорных плит под ним. Монолитные железобетонные фундаменты имеют симметричную ступенчатую форму с двумя или тремя прямоугольными ступенями и подколонником, в котором размещен стакан для колонны. Дно стакана, как правило, располагается на 50 мм ниже проектной отметки низа колонны, чтобы иметь возможность компенсировать неточности в размерах и заложении фундаментов. Фундаменты под колонны проектируют из бетона классов В10, В12,5, В15. Армирование их осуществляют в соответствии с расчетом. В качестве рабочей арматуры применяют чаще всего горячекатанную сталь класса А- II .

Фундаменты под стены. Под стены зданий и сооружений различного назначения устраивают столбчатые, ленточные или свайные фундаменты.

Индустриальные конструкции ленточных фундаментов

а - ленточный фундамент из сборных блоков; б - то же, из сплошных и пустотелых панелей; 1 - блоки стен подвалов; 2 - фундаментные подушки; 3 - цокольная панель; 4 - панель со сквозными пустотами;.5 - панель-подушка; 6 - ребристая панель; 7 - ребристая подушка.

Столбчатые фундаменты под стены устраивают при небольших нагрузках и прочных основаниях. Их применяют , как указывалось выше, в основном в промышленном строительстве в каркасных зданиях. В жилых и гражданских их проектируют, как правило, в малоэтажных зданиях без подвалов. Столбчатые фундаменты выполняют в виде деревянных стульев и в форме столбов квадратного, прямоугольного и трапецеидального сечений из керамического кирпича, бута, бетона, железобетона и других материалов.

Ленточные фундаменты могут быть сборными и монолитными. Чаще их возводят из сборных бетонных и железобетонных блоков (см. схему выше). Сборные элементы для ленточных фундаментов унифицированы и выпускаются промышленностью для любых зданий под различные нагрузки, в виде фундаментных блоков-подушек и стеновых блоков разной ширины. Стеновые блоки изготовляют из бетона М150, блоки-подушки - из бетона марок 150 . 200. Блоки-подушки армируют горячекатанной сталью класса А- II . Монолитные ленточные фундаменты устраивают из бетона и железобетона, бута, бутобетона и других материалов.

Конструкция сборных столбчатых фундаментов

а - одноблочных; б - двухблочных; в - облегченных ребристого типа; г - многоблочных ребристого типа; 1 - стакан; 2 - плита.

Монолитный фундамент под колонны в виде плиты ребристого сечения

1 - колонны; 2 - фундамент.

Свайным фундаментом называют фундамент, в котором для передачи нагрузки от сооружения на грунт используют сваи (см. схему ниже):

Схемы свайного фундамента

а - со сваями-стойками; б - с висячими сваями; 1 - стена; 2 - ростверк; 3 - связи; 4 - грунт; Р - нагрузка.

Он состоит из свай и объединяющей их жесткой связи. Жесткая связь оголовков свай осуществляется специальным устройством - ростверком или плитами перекрытий. В соответствии с этим свайные фундаменты подразделяются на ростверковые и безростверковые. Свайные фундаменты устраивают там, где необходима передача значительных нагрузок на слабые водонасыщенные грунты, когда производство большого объема земляных работ для устройства основания под другие виды фундаментов технически невыполнимо или экономически нецелесообразно.

В зависимости от нагрузок, действующих на фундамент, сваи в нем располагают: по одной -под отдельные опоры; рядами - под стеновые конструкции; кустами - под колонны; свайными полями - под здания и сооружения малой площади со значительными нагрузками. Сваи классифицируют по различным признакам.

По материалу сваи бывают железобетонные, бетонные, стальные и деревянные. Железобетонные сваи в свою очередь делят на сборные и монолитные. Наиболее распространены сборные сваи.

Их изготавливают двух видов: сплошные - квадратного сечения в плане и трубчатые -цилиндрические. Бетонные сваи, как правило, выполняют монолитными, с разными диаметрами и глубиной заложения; стальные - из двутавров, швеллеров, труб. Вследствие дороговизны металла и неустойчивости их к коррозии стальные сваи применяют редко. Иногда применяют деревянные сваи. Их изготавливают из древесины хвойных пород, оборудуя нижний конец стальным башмаком, а верхний - бугелем (стальное кольцо для защиты от повреждения при забивке).

По способу-изготовления и погружения в грунт сваи делят на забивные и набивные. Забивные сваи выполняются сборными железобетонными, стальными или деревянными. Их погружают (забивают) в грунт специальными механизмами путем забивки, вдавливания, вибрации, ввинчивания (винтовые стальные сваи). Набивные сваи относятся к монолитным. Их устраивают непосредственно в грунте из бетона или железобетона с помощью специальных обсадных труб, погружаемых в предварительно устроенные в грунте скважины. Набивные железобетонные сваи применяют при больших нагрузках на фундаменты, они имеют диаметр до 1000 мм и глубину залегания 30 м и более.

Изготавливают фундаменты из местных строительных материалов (естественный камень, бутобетон, красный кирпич и др.), а также используют монолитный бетон или сборные бетонные и железобетонные блоки. Плоскость нижней части фундамента – подошва, ее уширение – подушка, а грунт под ней- основание.

По характеру конструктивного решения: а) ленточные-выполнены в виде сплошных стен(лент),установленных по всему нагруженной стены здания; б) столбчатые-состоят из столбов и фундаментных балок. Фундаментные балки устанавливают по всему контуру стен(аналогично лентам).Они принимают на себя нагрузку от стен и передают ее на столбы.Столбы устанавливают в местах пересечения стен и в промежутках между ними,с определенным шагом,который определяют расчетом в зависимости от массы здания и несущей способности грунта. в) свайные, устраиваемые из свай, опускаемых в грунт;(свая-относительно длинный стержень ,погружаемый в грунт в готовом виде,или изготавливаемый прямо в грунте.(делится на сваи-стойки,упирающиеся в плотный грунт;и сваи-трения,держащиеся засчет силы трения более плотного грунта) г) сплошные или плитные, состоящие из одной фундаментной плиты из тяжелого ж/б(ребристые, плоские, коробчатые).

По технологии возведения: монолитные и сборные, по глубине заложения: мелкого заложения (менее 2м) и глубокого (более 3м).

Ленточные фундаменты в виде сплошных стенок устанавливают по всему контуру стен. Размер подошвы определяют расчетом. Столбчатые фундаменты состоят из столбов и фундаментных балок, которые устанавливают по всему контуру стен. Фундамент на коротких сваяях: сваи располагают под стенами по аналогии со столбчатым фундаментом, но с меньшим шагом. По верху свай устанавливают балки ростверка, которые имеют много общего с фундаментными балками. Фундаменты на коротких сваях оказались наиболее экономичны для строительства жилых малоэтажных зданий. Сплошную плиту фундамента проектируют только в случаях строительства здания на грунах с неравномерной осадкой или вспучивании и при высоком стоянии грунтовых вод. Плиту выполняют из монолитного железобетона толщиной не менее 100мм.

Деревянные столбчатые фундаменты используют при реконструкции и строительстве деревянных домов на болотистых грунтах и вечной мерзлоте. Сплошные и плитныефундаменты- при слабых грунтах и большой нагрузке, в т.ч. от высотных зданий. Свайные фундаменты- в районах с вечной мерзлотой,для малоэтажного и многоэтажного гражданского и промышленного строительства, крупнопанельного домостроения.

Столбчатые фундаменты. Представляют собой ряд отдельных опор, устанавливаемых под стойками или колоннами, а также под стенами, опертыми на фундаментные балки.

Столбчатые фундаменты в виде монолитных или сборных конструкций применяют для отдельно стоящих колонн или столбов, а также в многоэтажных каркасных и одноэтажных промышленных зданиях. Колонны каркаса в большинстве решений опираются на фундаментные блоки стаканного типа(блок-стакан) Монолитный столбчатый фундамент представляет собой ступенчатую конструкцию с подколонником и стаканом для установки колонн. Сборные фундаменты могут иметь различные варианты устройства блок-стаканов. Верх фундаментной балки устанавливают на 30мм ниже уровня чистого пола.

Свайные фундаменты. В свайных фундаментах стаканного типа подколонник одновременно выполняет функцию железобетонного ростверка. В крупнопанельном домостроительстве- безростверковая конструкция, в которой роль опорного ростверка выполняют цокольные панели. Также свайные фундаменты распространены в многоэтажных гражданских и промышленных зданиях.

Сплошные или плитные фундаменты. Применяют в строительстве на слабых грунтах и при большой нагрузке. Фундаментные плиты проектируют плоской(толщина 1/6…1/8 пролета) или ребристой(1/8. 1/10 пролета) конструкции с расположением ребер под несущими стенами или колоннами. Коробчатые могут быть в один или несколько этажей.

Классификация фундаментов. Определение и виды оснований. Основания и фундаменты

Определение и виды оснований. — Требования, предъявляемые к фундаментам. — Классификация фундаментов. — Виды фундаментов: ленточные, бутовые, бутобетонные, столбчатые, свайные, сплошные. — Гидроизоляция.

Массив грунта, залегающий под фундаментом, способный надежно воспринимать давление от здания, называют естественным основанием.

Грунты, образующие основание, подразделяют на глинистые, песчаные, крупнообломочные и скальные.

Если грунты основания не способны надежно воспринимать давление от здания, их искусственно укрепляют.

Основание, грунты которого искусственно укреплены, называют искусственным.

Под действием нагрузки от здания глинистые, песчаные и крупнообломочные грунты способны сжиматься, что может повлечь за собой осадку здания. Величина и равномерность осадки зависят от величины нагрузки, сжимаемости грунта, формы и размеров опорной площади фундамента.

Сжимаемость и несущая способность различных видов грунтов неодинаковы, так как различны их физико-механические свойства. Грунтовые воды снижают несущую способность основания.

Требования, предъявляемые к фундаментам:

2) устойчивость на опрокидывание и скольжение в плоскости подошвы фундамента;

3) устойчивость к агрессивным грунтовым водам;

4) стойкость к атмосферным факторам (морозостойкость; пучение грунтов при замерзании);

5) соответствие по долговечности сроку службы здания;

По работе материала фундамента под нагрузкой различают жесткие фундаменты, работающие преимущественно на сжатие, и гибкие, работающие на растяжение и скалывание.

К жестким фундаментам относят бутовые, бутобетонные и бетонные фундаменты.

Гибкие фундаменты выполняют из железобетона.

По конструктивной схеме (рис. 2) фундаменты делят:

1) на ленточные (в виде непрерывной ленты под всеми несущими стенами);

2) столбчатые (в виде отдельных столбов);

3) сплошные (в виде сплошной плиты под всем зданием);

Рис. 2. Конструктивные схемы фундаментов: а — ленточный; б — столбчатый; в- сплошной; г — свайный: 1 — монолитная железобетонная плита: 2 — сваи: 3 - ростверк; 4 — стена; 5 — фундаментные балки

По способу возведения фундаменты могут быть монолитными и сборными.

В зависимости от глубины заложения подошвы фундаментов различают фундаменты глубокого (более 5 м) и мелкого заложений. Глубиной заложения фундамента называется расстояние от отметки планировки грунта до подошвы фундамента. Глубина заложения фундаментов зависит от конструктивных особенностей здания (наличие или отсутствие подвалов и др.), величины и характера нагрузок на основание, глубины заложения фундаментов смежных зданий, геологических и гидрологических условий участка (виды грунтов, их физическое состояние, наличие грунтовых вод, их отметки и колебания уровня), климатических особенностей района (глубина промерзания грунтов), а также от принятой конструкции фундамента.

ГЗ = ГП + Ц + 0,2,

где ГЗ — глубина заложения фундамента; ГП — глубина промерзания грунта; Ц — высота цоколя; 0,2 м — конструктивный запас.

Ленточные фундаменты устраивают под несущие стены здания. Они подразделяются на сборные и монолитные (рис. 3)

Рис. 3. Конструкции ленточных фундаментов: а — сборный; б — то же, прерывистый; в — монолитный фундамент (бутобетонный); г — бутовый фундамент: 1 — фундаментные подушки; 2 — бетонные блоки; 3 — отмостка; 4 — гидроизоляция; 5 — кирпичная облицовка (в полкирпича)

Сборные ленточные фундаменты собирают из железобетонных блоков-подушек прямоугольного или трапецеидального сечений высотой 300 и 500 мм, длиной от 800 и до 2800 мм. уложенные на выровненное основание вплотную одна к другой в направлении несущих стен, они образуют сплошную ленту, по которой в перевязку швов на растворе укладывают бетонные блоки стенки фундамента. Блоки стенки шириной 300, 400, 500, 600 мм, высотой 580 мм, длиной 780, 1180 и 2380 мм могут быть сплошными и пустотелыми.

Пустотелые блоки неприменимы в грунтах, насыщенных водой, так как в пустоты блоков проникает вода и при замерзании разрушает их стенки. Фундаменты, в которых блоки-подушки уложены с расстоянием одна от другой, называются прерывистыми (рис. 4, б). Расстояние между блоками засыпают песком. Прерывистые фундаменты экономичнее сплошных.

Рис. 4. Конструкции ленточных фундаментов: а — ленточный сборный фундамент; б -ленточный монолитный фундамент

Бутовые фундаменты. В современном строительстве бутовые фундаменты применяют только в тех районах, где бут является местным строительным материалом, потому что бутовые фундаменты трудоемки в изготовлении и неэкономичны.

Рис. 5. Ленточные монолитные фундаменты. План

Рис. 6. Ленточные сборные фундаменты. План

Бутовые фундаменты. В современном строительстве бутовые фундаменты применяют только в тех районах, где бут является местным строительным материалом, потому что бутовые фундаменты трудоемки в изготовлении и неэкономичны.

Рис.7. Ленточный бутовый фундамент: 1 — отмостка, 2 — обратная засыпка грунтом

Наиболее экономичными из монолитных ленточных фундаментов являются бутобетонные фундаменты.

Рис. 8. Бутобетонный фундамент

Их выполняют из бетона М75 (и выше) и бутового камня (40. 50%), вводимого в бетон по мере возведения фундаментов.

При устройстве монолитных фундаментов применяют инвентарную щитовую опалубку.

Рис. 9. Бутобетонный фундамент. План

Столбчатые фундаменты устраивают в тех случаях, когда нагрузки от здания вызывают давление на грунт меньше нормативного (например, малоэтажные здания, некоторые типы панельных зданий) или когда слой грунта, служащий основанием, залегает на значительной глубине (3. 5 м), что экономически не оправдывает применение ленточных фундаментов.

Рис. 10. Столбчатый фундамент

Рис. 11. Столбчатый фундамент. План

Столбчатые фундаменты могут быть монолитными и сборными. Под зданиями с несущими стенами столбчатые фундаменты располагают под углами стен, в местах пересечения наружных и внутренних стен, под простенками и через 3. 5 м на глухих участках стен. По столбчатым фундаментам под несущие стены устраивают фундаментные балки из сборного или монолитного железобетона. При расстоянии между столбчатыми фундаментами до 4 м иногда устраивают кирпичные армированные перемычки. Во избежание деформаций фундаментных балок от сил пучения грунтов при промерзании в пучинистых грунтах (под фундаментными балками) устраивают подушку из песка или шлака высотой 50. 60 см.

Столбчатые фундаменты устраивают и под отдельно стоящими опорами зданий: под каменные колонны — сборный фундамент из железобетонных блоков-подушек.

Свайные фундаменты устраивают на деревянных, бетонных и (редко) стальных сваях.

Свайные фундаменты различают:

1) по способу изготовления и погружения свай в грунт — на сваи забивные, погружаемые в грунт в готовом виде, и набивные, изготовляемые непосредственно в грунте;

2) по характеру работы в грунте — на сваях-стойках, которые проходят через слабые грунты и опираются на прочный грунт, и висячих сваях (сваях трения), которые уплотняют слабый грунт и передают нагрузку на грунт трением, возникающим между грунтом и боковой поверхностью свай.

Для равномерного распределения нагрузки от здания на все сваи, располагаемые рядами или в шахматном порядке, головы свай заделывают в бетонную или железобетонную плиту (ростверк).

Свайные фундаменты позволяют сократить объем земляных работ, расход бетона, снизить стоимость фундаментов. Вместе с тем свайные фундаменты менее экономичны по расходу стали.

Забивные железобетонные и деревянные сваи погружают с помощью копров, вибропогружателей и вибровдавливающих агрегатов.

Набивные сваи устраивают методом заполнения бетонной или иной смесью предварительно пробуренных, пробитых или выштампованных скважин. Нижняя часть скважин может быть уширена с помощью взрывов (сваи с камуфлетной пятой).

Буроопускные сваи отличает oт набивных то, что в скважину устанавливают готовые железобетонные сваи с заполнением зазора между сваей и скважиной песчано-цементным раствором.

Свайные фундаменты в плане могут состоять:

- из одиночных свай — под опоры;

- лент свай — под стены здания, с расположением свай в один, два и более рядов;

- кустов свай — под тяжело нагруженные опоры;

- сплошного свайного поля — под тяжелые сооружения с равномерно распределенными по плану здания нагрузками.

Расстояние между сваями и их число определяют расчетом. Минимальное расстояние между висячими сваями принимают 3d (где d — диаметр круглой или сторона квадратной сваи).

Рис. 12. Свайный фундамент из сборных винтовых свай

Сплошные фундаменты проектируют в виде балочных или безбалочных, бетонных или железобетонных плит. Ребра балочных плит могут быть обращены вверх и вниз. Места пересечения ребер служат для установки колонн каркаса. Пространство между ребрами в плитах с ребрами вверх заполняют песком или гравием, а поверх устраивают бетонную подготовку. Бетонные плиты не армируют. Железобетонные армируют по расчету. При большом заглублении сплошных фундаментов и необходимости обеспечить большую их жесткость фундаментные плиты можно проектировать коробчатого сечения с размещением между ребрами и перекрытиями коробок помещений подвалов.

Рис. 15. Сплошные фундаментные плиты: а — под стены или колонны; б — плитно-балочный вариант; в — коробчатые; г — в виде цилиндрических оболочек; д — оболочек двоякой кривизны

Фундаменты являются основным и наиболее ответственным конструктивным элементом несущего остова здания.

Общие положения

Воздействия на фундаменты. Фундаменты работают в сложных условиях, подвергаясь силовым и несиловым воздействиям различного характера (рис. 6.1).

Рис. 6.1. Схема воздействий на фундаменты

Силовые воздействия – нагрузки от веса здания и грунта, силы пучения, сейсмические удары, упругая реакция грунта, вибрации – вызывают сжимающие, сдвигающие и изгибающие напряжения, результатом которых могут быть недопустимые деформации фундаментов и их разрушения.

Несиловые воздействия – переменные температура и влажность грунта и воздуха, избыточное увлажнение, воздействие агрессивных химических веществ и биологических факторов – могут привести к нежелательным разрушительным процессам в фундаментах.

Требования к фундаментам. Учет силовых и несиловых воздействий на фундаменты обуславливает основные эксплуатационные требования к ним:

- устойчивость на опрокидывание и скольжение;

- стойкость к воздействию грунтовых вод, химической и биологической агрессивности среды.

Кроме этого фундаменты должны удовлетворять требованиям технологичности устройства и экономическим требованиям минимума затрат средств, труда и времени на их возведение, что достигается индустриальными методами строительства.

Классификация фундаментов

По конструктивному типу и форме различают фундаменты (рис. 6.2):

- ленточные, располагаемые по всей длине стен или в виде сплошной ленты под рядами колонн;

- столбчатые, в виде отдельных опор под колоннами каркасных зданий, а также под стенами малоэтажных бесподвальных зданий;

- сплошные (плитные), представляющие собой монолитные плиты под всей площадью здания или его частью;

- свайные, в виде погруженных в грунт (устроенных в грунте) стержней – свай.

Ленточные	Сплошные
Столбчатые	Свайные

Рис. 6.2. Основные типы фундаментов

По материалу фундаменты могут быть: из природного камня, бутобетона, грунтобетона, бетона и железобетона.

По заглублению в грунт различают фундаменты: мелкого (до 5 м) и глубокого (более 5 м) заложения. Большинство зданий проектируется и строится с фундаментами мелкого заложения, которые имеют следующие отличительные особенности:

- нагрузка на основание передается преимущественно через плоскую подошву, в то время как глубокие фундаменты (например, свайные) нагрузку передают также и боковой поверхностью;

- соотношение размеров – ширины и высоты – незначительно, что позволяет рассматривать их как жесткие конструкции;

- устройство фундаментов осуществляется в отрываемых открытых котлованах или в полостях, создава­емых в массиве грунта.

По способу изготовления фундаменты могут возводиться монолитными, сборно-монолитными и сборными. Применение монолитных фундаментов наиболее рационально, так как они дешевле сборных и имеют лучшие технические характеристики.

По характеру работы конструкции фундаментов могут быть жесткими, работающими только на сжатие, и гибкими, рассчитанными на восприятие изгибающих усилий. Гибкие фундаменты выполняются из железобетона, что позволяет снизить расход бетона, но одновременно увеличивается расход стали.

По характеру нагружения различают центрально нагруженные и внецентренно нагруженные фундаменты.

По способу опирания на грунт различают фундаменты: непосредственно опирающиеся на грунт (на естественном основании); фундаменты трения – висячие сваи (на искусственном основании).

Тест Тулуз-Пьерон (корректурная проба): получение информации о более общих характеристиках работоспособности, таких как.

Роль языка в формировании личности: Это происходит потому, что любой современный язык – это сложное .

Роль химии в жизни человека: Химия как компонент культуры наполняет содержанием ряд фундаментальных представлений о.

Поиск по сайту

Читайте также:

  
• Треснули доски чавкнула бездна ясно что деда спасать бесполезно
  
• Пробковый ламинат или ламинат
  
• Как спрятать телевизор на стене
  
• Кому принадлежит подвал в многоквартирном доме в казахстане
  
• Как покрасить деревянную скамейку для дома