Фундаменты гражданских зданий
Основание — массив грунта, расположенный под подошвой фундамента и воспринимающий нагрузку от вышележащих конструкций здания. Основание может быть естественным или искусственно улучшенным.
Основные элементы фундамента, отметки и линейные размеры приведены на рис. 2.8. Необходимо помнить, что расстояние от планировочной отметки до подошвы фундамента называется глубиной заложения фундамента. При устройстве фундаментов под наружные стены в грунтах, склонных к морозному пучению (песках мелких и пылеватых, супесях, суглинках и глинах), глубина заложения фундамента должна быть больше расчетной глубины промерзания грунта. Нормативную глубину промерзания грунтов можно оценить по специальной карте или СНиП 23-01-99 «Строительная климатология и геофизика».
Различают фундаменты мелкого заложения, сооружаемые в открытых котлованах, и глубокого заложения, к которым относятся, прежде всего, свайные фундаменты. По конструктивной схеме фундаменты бывают ленточные, столбчатые и сплошные.
Ленточные фундаменты устраивают под стенами зданий. Наиболее простым вариантом служат ленточные фундаменты из монолитного бетона, бутобетона или бутовой кладки (рис 2.9). Угол развития фундамента принимается равным около 30°, ширина уступа — 20-25 см, высота уступа -40-45 см. При возведении фундаментов применяют щебень, гальку или бут горных пород с прочностью на сжатие не менее 7,5 МПа, а в качестве вяжущего
в основном, используют портландцемент. Основным недостатком этого фундамента является его неиндустриальность. Этого недостатка лишен сборный фундамент, состоящий из бетонных фундаментных блоков и железобетонных фундаментных подушек (рис. 2.10). Ширина крупных бетонных блоков 30,40, 50, 60 см, высота 28 или 58 см, длина от 0,8 до 2,4 м. Блоки укладываются на цементном растворе с обязательной перевязкой вертикальных швов, толщина которых составляет 20 мм. Железобетонные фундаментные подушки имеют высоту 30 или 50 см, ширину от 0,6 до 3,2 м и длину до 3,0 м. Для обеспечения равномерности контакта с грунтом под подошвой плиты устраивают песчаную или бетонную подготовку. По обрезу фундаментов устраивают гидроизоляционный слой для предотвращения подпитки капиллярной влаги из грунта; боковые поверхности фундамента, соприкасающиеся с грунтом, обмазывают горячим битумом.
Столбчатые (отдельные) фундаменты устраивают под колоннами в каркасных зданиях. Они могут быть сборными или монолитными (рис. 2.31). Сборные фундаменты под железобетонные колонны могут состоять из одного блока-стакана или блока-стакана и фундаментной плиты под ним. При небольших нагрузках на фундаменты в малоэтажных зданиях и при прочных грунтах ленточные фундаменты заменяют столбчатыми. Столбы выполняют бетонными или бутобетонными сечением в плане 0,4×0,4 — 0,6×0,6 м. Расстояния между осями фундаментных столбов 2,5 -3.0 м, кроме того их устраивают по углам здания и в местах пересечения продольных и поперечных стен. Поверху столбов укладывают фундаментную балку, на которой возводится стена здания.
Сплошные фундаменты устраиваются в слабых грунтах при значительных нагрузках. Эти фундаменты устраивают под всей площадью здания (рис. 2.12). Для выравнивания неравномерных осадок, от действующих через колонны нагрузок, в каркасных зданиях в двух взаимно перпендикулярных направлениях применяют перекрестные ленточные фундаменты. Их обычно выполняют из монолитного железобетона. Если балки достигают значительной ширины, то они объединяются в сплошную ребристую или без балочную плиту. При сплошных фундаментах обеспечивается равномерная осадка здания, малое давление на грунт, что особенно важно для высотных зданий и тяжелых сооружений.
Свайные фундаменты устраивают в том случае, когда верхние слои грунта имеют малую прочность, уровень подземных вод залегает близко к поверхности грунта и на фундамент передаются значительные нагрузки.
В зависимости от характера передачи нагрузки от сваи на грунт различают сваи-стойки, опирающиеся нижним концом на прочный, практически несжимаемый грунт, и висячие сваи (сваи трения), которые со всех сторон окружены сжимаемым грунтом (рис. 2.13),
По способу погружения в грунт сваи бывают забивные и набивные. Для материалу изготовления забивные сваи бывают железобетонные, металлические и деревянные. Набивные сваи изготавливают непосредственно на строительной площадке в грунте.
Наибольшее распространение в промышленном и гражданском строительстве получили забивные железобетонные сваи квадратного сечения размером от 250×250 мм до 400×400 мм длиной от 3 до 20 м. При устройстве свайных фундаментов под стенами зданий сваи размешают в один, два ряда или в шахматном порядке. Расстояние между осями висячих свай принимается равным Зс, где с — сторона поперечного сечения сваи или ее диаметр (рис. 2.14). В обязательном порядке сваи забивают в углах здания и в местах пересечения продольных и поперечных стен. Под колоннами зданий забивают куст свай, который обычно содержит от трех до шести свай. Для передачи нагрузки на сваи и обеспечения их совместной работы сваи объединяют железобетонным ростверком, который может быть монолитным или сборным (рис. 2.14).
Источник
Виды и конструктивные решения фундаментов гражданских зданий
Фундаменты— это часть здания, расположенная ниже отметки дневной поверхности грунта. Их назначение — передать все нагрузки от здания на грунт основания. В случаях, когда под зданием устраивают подвалы, фундаменты выполняют роль ограждающих конструкций подвальных помещений. Долговечность, надежность, прочность и устойчивость здания во многом зависят от качества фундаментов.
Грунты, непосредственно воспринимающие нагрузки от здания или сооружения, называются основанием. Основание, способное воспринять нагрузку от здания или сооружения без укрепления (усиления) грунтов, называется естественным основанием.
Материалом для фундаментов могут служить дерево, бутовый камень, бутобетон, бетон, железобетон
По конструктивной схеме фундаменты различают ленточные, отдельностоящие, сплошные и свайные.
Ленточные фундаменты устраивают под все капитальные стены, а в некоторых случаях и под колонны. Они представляют собой заглубленные в грунт ленты — стенки из бутовой кладки, бутобетона, бетона или железобетона. Они подразделяются на сборные и монолитные.
Рис.1. 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 ½ кирпича).
Отдельностоящие фундаменты представляют собой отдельные плиты с установленными на них подколонниками или башмаками колонн. Их устраивают для каркасных зданий. Разновидностью отдельностоящих фундаментов являются столбчатые, которые проектируют для малоэтажных зданий при малых нагрузках и прочных основаниях, когда ленточные фундаменты нерациональны.Столбчатые фундаменты могут быть монолитными и сборными
Рис.2 Столбчатые фундаменты малоэтажных зданий:а – под каменные стены; б – под панельные стены малоэтажных зданий;в – под деревянные стены; 1- фундаментные столбы; 2- цокольная стенка из кирпича; 3 – шлак (песок); 4 – отмостка; 5 – фундаментный стакан; 6 – железобетонный столб 120х120 мм; 7 – рандбалка; 9 – фундаментно-цокольная рандбалка; 10 – стеновая панель; 11 – гидроизоляция.
Рис.3. Сборные столбчатые фундаменты многоэтажных зданий:а – под каменные колонны; б – под сборные колонны; в – фундамент стаканного типа; 1 – блок-подушка; 2- колонны; 3- цокольная панель; 4 – отмостка; 5 – песчаная подсыпка; 6 – заливка цементным раствором; 7 – подколонник.
Сплошные фундаменты могут быть плитные и коробчатые, в один или несколько этажей. Сплошные фундаменты применяют для зданий с большими нагрузками или при слабых и неоднородных основаниях.
Рис. 1. Сплошные фундаменты:
а — из перекрестных железобетонных лент;
б — сплошная ребристая плита; в — сплошная
Свайные фундаменты применяют на слабых сжимаемых грунтах, при глубоком залегании прочных материковых пород, больших нагрузках и т. д. В последнее время свайные фундаменты получили широкое распространение для обычных оснований, так как их применение дает значительную экономию объемов земляных работ и затрат бетона.
Свайные фундаменты состоят из свай и ростверка(сборного или монолитного).Сваи бывают: забивные и набивные.
Рис. 2. Свайные фундаменты:
а — со сваями-стойками; 6, в — со сваями трения (висячими); г — расположение свай рядами; д — то же, кустами; 1,4 — забивные сваи; 2 — несущая конструкция здания; 3 — ростверк; 6 — набивные сваи
Выбор того или иного типа фундаментов зависит от применяемого материала, конструктивного решения здания, характера и величины нагрузок, вида основания, местных условий.
Рис.4.19. Виды оголовников(сборный ростверк):а – оголовник (ОГ-1); б, в – объединенный оголовник (ОГ-2).
По методу возведения фундаменты могут быть индустриальные и неиндустриальные. В массовом строительстве используют индустриальные фундаменты — бетонные и железобетонные сборные, позволяющие ведение работ без ограничения сезона и сокращающие трудозатраты на строительной площадке.
По величине заглубления в грунт фундаменты различают мелкого (менее 5 м) и глубокого (более 5 м) заложения. Большинство гражданских зданий имеет фундаменты мелкого заложения.
По характеру работы конструкции фундаменты могут быть жесткие, работающие только насжатие, и гибкие,конструкции которых рассчитаны на восприятие растягивающие усилий. К жестким относят все фундаменты, за исключением железобетонных. Гибкие железобетонные фундаменты способны воспринимать растягивающие усилия. Применение железобетонных фундаментов позволяет резко снизить затраты бетона, но резко увеличивает расход металла.
Важнейшим параметром, от которого зависят форма и объем фундаментов, является глубина его заложения, т. е. расстояние подошвы фундамента от дневной поверхности.
Минимальную глубину заложения фундаментов для отапливаемых зданий обычно принимают под наружные стены—0,7 м, под внутренние—0,5 м.
Источник
Фундамент для жилых и гражданских зданий
В отличие от зданий промышленного назначения, использующих чаще фундаменты столбчатого типа, и для которых, как показал опыт проектирования и строительства, более эффективно применение специализированной землеройной техники для жилых и гражданских бескаркасных зданий, возводимых на ленточных фундаментах, более целесообразно использование общестроительных экскаваторов, оборудованных ковшом «обратная лопата». Необходимо отметить, что в настоящее время опыта проектирования и строительства щелевых ленточных фундаментов жилых и гражданских зданий накоплено недостаточно, однако имеющиеся проработки свидетельствуют о том, что такие решения более рационально применять ниже пола подвала или техподполья.
Технологически возможно устраивать щелевые фундаменты и выше пола подвала, особенно при планировке строительной площадки срезной, однако п этом случае возникают трудности с последующей разработкой грунта между продольными и поперечными осями здания, а также с устройством отверстий и проемов в стенах, располагаемых, как правило, в этом уровне. Щелевые ленточные фундаменты из монолитного бетона, по сравнению с аналогичными сборными фундаментами, устраиваемыми в котловане, применяемыми, как правило, в жилищно-гражданском строительстве, позволяют уменьшить объем земляных работ, снизить стоимость строительства в результате применения более экономичного монолитного бетона и в целом сократить трудоемкость и сроки возведения фундаментов. В качестве экспериментального строительства щелевые ленточные фундаменты были применены в 1987 г. при строительстве жилого дома.
Площадка строительства сложена маловлажными прочноструктурными элювиальными суглинками и глинами, позволявшими производить разработку траншеи насухо. Расчетная глубина траншеи ниже пола подвала для наружных стен равнялась 1 — 1,6 м, для внутренних несущих стен 2—3,5 м. Траншеи шириной 600 мм разрабатывали после планировки площадки на отметке, соответствующей отметке пола подвала, экскаватором, оборудованным ковшом «обратная лопата», захватками длиной от 3 до б м. Отверстия, предусмотренные проектом ниже отметки 2,1 м, выполняли установкой в траншею коробов. Бетонировали траншеи бетоном класса В15 с уплотнением глубинными вибраторами.
Технические условия на проведение работ, заложенные в проект щелевых ленточных фундаментов, предусматривали:
1) перерыв между окончанием разработки траншеи и началом бетонирования не должен превышать 3—4 сут.;
2) для предотвращения попадания атмосферных осадков в траншею и безопасного ведения работ при перерывах в бетонировании устье траншеи следует закрывать щитами;
3) производство работ в зимнее» время должно исключать промерзание дна и стенок траншеи и промораживания бетона фундаментов до набора им прочности не менее 50%;
4) производство работ в зимних условиях должно обеспечивать строгое соблюдение технологического цикла, включающего: а) разработку траншеи захватками длиной 3—6 м; б) бетонирование захваток с перерывом после окончания разработки грунта на проектную глубину, не более 2 ч; в) прогрев бетонной смеси; г) при аварийных перерывах во время разработки траншеи и бетонирования захваток необходимо предусмотреть средства утепления; д) для предотвращения промораживания бетона фундаментов в качестве одной из мер допускается применение противоморозных добавок;
5) перед бетонированием фундаментов обязательно, освидетельствование траншеи с целью контроля ее проектной глубины, а также отсутствия рыхлого грунта, воды, снега и льда. Выше отметки пола техподполья фундаменты здания выполняли из сборных фундаментных блоков по проекту института «Свердловскгражданпроект».
При глубине траншеи 2 м разработку грунта производили без направляющего воротника. При глубине более 2 м допускалось использование в качестве направляющего воротника горизонтально уложенных свай и плит, расстояние между внутренними гранями которых на 50—100 мм превышало ширину разрабатываемой траншеи, а длина сплошного элемента воротника должна быть на 30% больше с каждой стороны длины разрабатываемой захватки. Щелевые фундаменты запроектированы взамен сборных ленточных фундаментов на естественном основании. Замена обусловлена не только технико-экономическими показателями по результатам сравнения вариантов проектных решений на период строительства, но и предрасположенностью элювиальных грунтов к быстрому расструктуриваиию после вскрытия котлована, обусловленному интенсивным протеканием процессов выветривания, разуплотнения и т. д
Эти факторы часто являются причиной развития недопустимых деформаций фундаментов в процессе эксплуатации здания. Экономический эффект от применения щелевых фундаментов составил 2545 руб. Примером применения щелевых фундаментов в гражданском строительстве может служить здание столовой-ресторана по ул. Уральской в Свердловске. Здание 2-этажное размерами 30X30 м с неполным каркасом. Наружные несущие стены по проекту опираются на сборные ленточные фундаменты, а внутренние железобетонные колонны — на сборные железобетонные фундаменты стаканного типа. При проектировании фундаментов ленточные сборные фундаменты на естественном основании были заменены на столбчатые щелевые фундаменты с опиранием на них фундаментных балок под стены выше пола подвала.
Работы по устройству фундаментов производили ниже отметки дна котлована, которая соответствовала отметке пола подвала. Одним из неудобств при проектировании щелевых фундаментов под колонны оказалось расположение обреза сборных фундаментов па 450 мм ниже пола подвала. Для того, чтобы оставить надземную часть здания без изменения, было принято решение оставить обрез щелевых фундаментов на этой же отметке, что повлекло за собой необходимость расположения подколонника в теле подземной части фундамента и увеличения ширины траншеи до 1000 мм.
Источник