Сайт инженера-проектировщика
Свежие записи
Фундаменты, требования к ним, классификация
Фундаменты, требования к ним, классификация
Фундамент — основа дома, и чем он сильнее, тем долговечнее сооружение. Поэтому к выбору фундамента дома надо подойти очень ответственно. Основные геометрические параметры фундаментов: hф — глубина заложения, то есть расстояние от подошвы фундамента до поверхности планирования; b — ширина подошвы фундамента (рис. 1).
Глубина заложения зависит от назначения здания, наличия подвала, геологических условий, особенностей залегания грунтов, глубины промерзания, уровня грунтовых вод. Глубина заложения фундаментов под внутренние стены отапливаемых зданий меньше чем у неотапливаемых зданий, это связано с тем, что теплоотдача от теплого здания уменьшает глубину промерзания грунта вокруг фундамента.
Рис. 1. Определение глубины заложения фундаментов: 1 — подошва фундамента; 2 — тело фундамента; 3 — отметка глубины заложения фундамента; 4 — отметка уровня грунтовых вод; 5 — обрез фундамента; 6 — планировочная отметка; 7 — стена; 8 — уровень пола первого этажа; hф — глубина заложения фундамента; b — ширина подошвы фундамента
Фундаменты классифицируют по следующим признакам:
а) по материалам (выбора материала фундамента следует уделять большое внимание, поскольку это определяет долговечность существования сооружения):
— из природных материалов: деревянные (допускаются только для временных сооружений), бутовые;
— из искусственных материалов: бутобетонные, кирпичные, бетонные, железобетонные, силикатобетонных;
б) по характеру работы: «жесткие», работающих на сжатие, и «гибкие», которые работают на сжатие и изгиб. К гибким фундаментам относятся железобетонные фундаменты.
в) по величине углубление в грунт: мелкозаглубленные (до 1 м); мелкого заложения (менее 5 м); глубокого заложения (более 5 м);
г) по методу изготовления:
— фундаменты, сооружаемые с выемкой грунта: в открытых котлованах с последующим засыпанием (ленточные, отдельные, перекрестные, в виде сплошных плит),
— с выемкой грунта бурением (буровые фундаменты, глубокие опоры, колодцы, сваи-оболочки, кессоны и т.д.);
— путем замены грунтов (грунтовые и песчаные подушки, основания и покрытия дорог, аэродромов, стоянок),
— фундаменты строящихся без выемки грунта: углублением в грунт сборных элементов (сваи), образованием в грунте полости с последующим заполнением ее сборными или монолитными конструкциями враспор (фундаменты в пробитых скважинах, и др.);
— искусственные основания, устроены углублением в грунт раздробленного материала;
— искусственные основания, устраиваются с помощью физико-химических процессов;
д) по конструктивной схеме (рис. 2):
— ленточные, расположенные по всей длине стен, под рядами колонн в виде сплошной ленты;
— столбчатые, устраиваемые под отдельные опоры фундамента (колонны, столбы), а в ряде случаев под стены;
— сплошные, представляющие собой монолитную плиту под всей площадью здания,
— свайные — в виде заглубленных в грунт стержней.
Рис. 2. Конструктивные схемы фундаментов: а — ленточный под стены; б -столбчатый под стены; в — столбчатых под отдельные опоры; г — сплошной; д -свайный; 1 — фундаментная плита; 2 — армированный шов 3 — бетонный блок фундамента; 4 — армированный пояс; 5 — стена; 6 — столбчатые фундаменты; 7 -столбчатых блок под отдельные опоры; 8 — плита; 9 — свая; 10 – ростверк.
Источник
Фундаменты зданий основные требования
Основные требования, которые предъявляются к фундаментам: прочность, устойчивость на опрокидывание вокруг одной из граней и скольжение в плоскости подошвы, сопротивляемость влиянию грунтовых и агрессивных вод и влиянию атмосферных воздействий (морозостойкость), долговечность, отвечающая сроку службы зданий, индустриальное^ конструкций и экономичность.
Глубина заложения фундаментов устанавливается с учетом назначения зданий, наличия в них подвалов, подземных коммуникаций и фундаментов под оборудование; величины и характера нагрузок, действующих на основание; глубины заложения фундаментов примыкающих зданий и сооружений; геологических и гидрогеологических условий строительной площадки (виды грунтов и их физическое состояние; уровень грунтовых вод и возможность колебания и изменения его в период строительства и эксплуатации зданий, наличие верховодки), а также климатических особенностей района строительства; возможности пучения грунтов при промерзании и осадки при оттаивании.
Под наружные стены и колонны, возводимые на всех грунтах, за исключением скальных, глубину заложения фундаментов принимают не менее 0,5 м. В пучинисгых глинистых мелкозернистых и пылевагых влажных песках и илистых грунтах глубина заложения фундаментов под наружные стены и колонны назначается ниже глубины промерзания грунта. В тех же грунтах глубина заложения фундаментов под стены и колонны зданий, имеющих неотапливаемые подвалы или подполья, назначается равной половине глубины промерзания грунта, считая от пола подвала.
Глубину заложения фундаментов внутренних стен и колонн отапливаемых зданий назначают без учета промерзания грунта.
Минимальная глубина заложения фундаментов под внутренние стены принимается для сборных фундаментов 0,2 м, для монолитных (бетонных, бутобетонных, бутовых) — 0,5 м.
Переходы подошв фундаментов от высокой отметки к более низкой делают уступами высотой по 0,5—0,6 м и длиной 1 —1,2 м.
По конструкции фундаменты бывают ленточными, столбчатыми (одиночными), сплошными (плитными) и свайными.
В зависимости от работы фундаментов под нагрузкой их подразделяют на жесткие, работающие преимущественно на сжатие, и гибкие, испытывающие, помимо сжатия, значительные растягивающие и скалывающие напряжения. Жесткие фундаменты обычно выполняют из бетона, бутобетона, естественных камней (бутовая кладка) и кирпича. Гибкие фундаменты выполняют из железобетона.
Ленточные фундаменты выполняют в виде непрерывной стенки, загруженной вышележащей несущей или самонесущей стеной, или в виде перекрестных железобетонных балок, воспринимающих в местах их пересечения нагрузку от колонн.
В поперечном сечении ленточные фундаменты могут быть прямоугольными. Такая форма поперечного сечения возможна лишь при небольших нагрузках на фундамент или при высокой несущей способности грунта основания. Чаще подошву фундамента делают шире, чем его верхнюю часть. В этом случае фундамент имеет в сечении ступенчатую (с уступами) форму.
Уширение подошвы фундамента до требуемых размеров осуществляется также путем устройства фундаментов прямоугольной формы с уширенной опорной подушкой, выполненной из железобетона.
Стенки ленточных фундаментов в зданиях с подвалами и подпольями одновременно являются и подземными частями стен подвалов и подполий. В этом случае уступы и подушку для уширения опорной части фундаментов располагают ниже пола подвалов и подполий.
Ленточные фундаменты выполняют из бутовой и кирпичной кладки, бутобетона, монолитного бетона и железобетона, сбор- пых бетонных и железобетонных элементов.
Монолитные ленточные фундаменты из бутовой кладки не экономичны, трудоемки в изготовлении, так как их приходится выкладывать вручную. В настоящее время их применяют ограниченно под здания малой этажности !и в районах, где бутовый камень является местным материалом. Менее трудоемки бутобетонные фундаменты, так как выполнение их может быть механизировано. Наиболее экономичны бутобетонные фундаменты прямоугольного поперечного сечения, когда их можно выполнять без опалубки непосредственно в отрытых в грунте траншеях.
Из монолитного железобетона выполняются также ленты- балки фундаментов под колонны.
Наиболее прогрессивны сборные бетонные и железобетонные фундаменты, изготовляемые на заводах. Такая конструкция фундаментов более индустриальна, позволяет максимально механизировать производство работ и сократить сроки устройства фундаментов. Преимущество сборных фундаментов особенно сказывается при выполнении работ в зимнее время.
Сборные ленточные фундаменты выполняют из бетонных стеновых блоков в виде прямоугольных параллелепипедов, укладываемых непосредственно на грунт или на железобетонные блоки — подушки прямоугольного или трапециевидного поперечного сечения.
Стеновые фундаментные блоки изготовляют из обыкновенного тяжелого бетона и силикатобетона, а сплошные блоки также из бутобетона. Бетон фундаментных стеновых блоков по прочности может быть выше, чем прочность опирающихся на них надземных стен здания, поэтому толщину таких блоков можно принимать тоньше стен здания, но не более чем на 130 мм.
Железобетонные фундаментные блоки-подушки изготовляют из тяжелого бетона с армированием сварными сетками.
При укладке стеновых фундаментных блоков и блоков-подушек поверхность основания из песчаных грунтов тщательно выравнивают, а при прочих грунтах под блоки подсыпают слой песка толщиной около 10 см и утрамбовывают.
Фундаментные стеновые блоки и блоки-подушки укладывают на основание вплотную один к другому или с промежутками от 0,2 до 0,9 м и такие фундаменты называют прерывистыми.
При прерывистых фундаментах меняется распределение напряжений в грунте основания. Промежутки между блоками заполняют плотно утрамбованным грунтом.
При возведении зданий со сборными ленточными фундаментами, исключая прерывистые, на слабых сильносжимаемых и неоднородных грунтах поверх фундаментных блоков-подушек укладывают армированный по всему периметру здания шов толщиной 30—50 мм или железобетонный пояс толщиной 100— 150 мм. Такой же шов или пояс укладывают по верхней поверхности (обрезу) фундамента.
Стенки фундаментов монтируют из нескольких (в зависимости от глубины фундамента) рядов стеновых блоков на растворе с перевязкой швов в каждом ряду. В местах примыкания поперечных стен фундаментов к продольным швы между блоками перевязывают и в горизонтальные швы закладывают сварные стальные сетки из стержней диаметром 6—10 мм.
В ряде полносборных крупнопанельных зданий с поперечными несущими стенами ленточные фундаменты выполняют из крупноразмерных сборных элементов.
Столбчатые фундаменты устраивают под малоэтажные здания, когда нагрузка на основание невелика и давление на грунт при ленточных фундаментах было бы значительно меньше нормативного, а также когда слой грунта, служащий основанием под здание, расположен на большой глубине. Столбчатые фундаменты широко применяют под отдельно стоящие опоры (колонны, столбы гражданских, промышленных и сельскохозяйственных зданий с полным и неполным каркасом).
При опирании на столбчатые фундаменты несущих и самонесущих стен по верху таких фундаментов укладывают фундаментные балки или перемычки. Для предохранения фундаментных балок и перемычек от пучения грунта под них подсыпают подушки из песка или шлака толщиной 0,5—0,6 м. Подушки из шлака предохраняют также от промерзания полы в месте примыкания их к наружным стенам.
Столбчатые фундаменты бывают монолитными и сборными.
Монолитные столбчатые фундаменты выполняют из бутовой кладки, бутобетона, бетона и железобетона.
Монолитные фундаменты из бутовой кладки, бутобетона и бетона устраивают обычно под малоэтажные здания в отдельно отрытых ямах под каждый фундамент.
Монолитные железобетонные, а также бетонные фундаменты применяют при больших нагрузках на них, когда размеры фундаментов настолько велики, что их делать сборными нецелесообразно.
В монолитных фундаментах под сборные железобетонные колонны в верхней их части устраивают гнездо-стакан U в который заделывают нижний конец колонны. При монолитных железобетонных колоннах из фундаментов вверху делают выпуски арматуры для прикрепления к ним арматурного каркаса колонны. При установке на монолитный фундамент металлических колонн в фундамент заделывают анкерные болты, укладывают опорные металлические нлпты или балочки в зависимости от принятой точности выполнения металлических колонн и способов их выверки и закрепления в фундаменте.
Монолитные железобетонные и бетонные фундаменты устраивают по слою щебня толщиной 5—10 см, втрамбованного в грунт основания.
Сборные столбчатые фундаменты выполняют из железобетона и бетона. Сборные столбчатые фундаменты под степы малоэтажных зданий показаны на рис. 8, б.
Сборные столбчатые железобетонные фундаменты под колонны каркасов зданий выполняют в виде целых или составных башмаков. Наибольшее распространение имеют железобетонные башмаки стаканного типа под сборные железобетонные колонны. При больших нагрузках от колонн размеры башмаков могут быть настолько большими, что их транспортирование и монтаж целиком становятся затруднительными. В этом случае применяют фундаменты, состоящие из нескольких элементов, — блоков и плит.
Заглубление башмаков стаканного типа в землю может быть настолько велико, что до монтажа в них колонн нельзя производить обратную засыпку котлованов под фундаменты и устройство подготовки под полы. Это не позволяет заканчивать работы пулевого цикла до монтажа колонн. Чтобы этого избежать, применяют фундаменты с повышенным блоком стакана, верхний обрез которого располагается на 15 см ниже чистого пола здании.
Фундаменты под двухветвсвые сборные железобетонные колонны выполняют в виде одного блока с двумя стаканами под копны двух ветвей колонны и из двух блоков, в каждом из которых имеется по одному стакану.
Сборные столбчатые фундаменты укладывают на тщательно выровненную поверхность основания из песчаных грунтов, а при других грунтах лод фундаменты подсыпают с утрамбовкой слой песка около 10 см.
Для опирания стен на столбчатые фундаменты укладывают фундаментные балки. Их укладывают либо на обрезы фундаментов, либо на опорные столбики, устанавливаемые на растворе (или подбетоненные) на уступах фундамента. Фундаментные балки в промышленных зданиях монтируют так, чтобы их верхняя поверхность была на 3 см ниже отметки чистого пола, которая обычно бывает на 15 см выше поверхности земли вокруг здания.
По верху фундаментной балки настилают гидроизоляцию, предохраняющую стены здания от увлажнения. Гидроизоляцию устраивают обычно из двух слоев рулонного материала на мастике.
Сплошные (плитные) фундаменты устраивают при больших .нагрузках и слабых грунтах под всей площадью здания или отдельной ее частью с повышенными нагрузками.
Такие фундаменты представляют собой сплошную монолитную ребристую железобетонную плиту или железобетонную безбалочную плиту.
Свайные фундаменты раньше применяли только при возведении зданий на слабых грунтах или при залегании плотных грунтов на значительной глубине от поверхности фундаментов. В последнее время свайные фундаменты из -коротких свай получили широкое распространение при строительстве гражданских и промышленных зданий и на хороших грунтах. Замена ленточных, столбчатых и сплошных фундаментов свайными при хороших грунтах позволяет уменьшить объем земляных работ и объем материала и сборных конструкций для устройства фундаментов. Кроме того, свайные фундаменты обладают меньшими осадками и имеют еще ряд преимуществ.
По способу их устройства сваи подразделяют на погружные (прежнее название забивные), погружаемые в грунт забивкой, вибрированием, вдавливанием, завинчиванием и другими способами, и набивные, изготовляемые из бетона или железобетона непосредственно на месте их расположения под сооружением в предварительно пройденных в грунте скважинах.
По способу передачи нагрузки на грунт различают два вида свай: сваи-стойки, которые, проходя через слой слабого грунта, опираются на глубоко заложенный слой плотного грунта, висячие сваи, или сваи трения, которые до плотного грунта не доходят, а удерживаются в слоях слабого грунта в основном за счет сил трения между боковой поверхностью сваи и уплотненным вокруг нее грунтом и частично за счет сопротивления грунта под концами сваи. Так же работают сваи, погружаемые и в хорошие грунты.
Расположение свай в плане зависит от вида несущих конструкций здания и несущей способности свай. Под стены сваи устанавливают в один ряд, в два ряда или несколько параллельных рядов. Сваи отдельных рядов размещают в шахматном порядке или друг против друга. Под отдельными опорами сваи располагают кустами.
Для обеспечения совместной и равномерной работы свай их перекрывают сборными, сборно-монолитными или монолитными железобетонными балками или плитами, называемыми ростверками, непосредственно по которым располагаются несущие конструкции здания.
При устройстве сборного ростверка на сваи укладывают сборные оголовки с полостями в виде усеченного конуса. Головки железобетонных свай, погруженных в грунт, срубают под проектную отметку, в результате чего обнажается арматура. Концы оголенной арматуры заводят в конусную полость оголовка, которая затем заполняется бетонной смесью. После бетонирования оголовков на них укладывают сборные элементы ростверка и сваривают закладные детали.
При устройстве монолитных ростверков оголенные прутки арматуры сваи заводят в опалубку монолитного ростверка и бетонируют.
На рис. 16 показано устройство свайного фундамента со сборным ростверком под крупнопанельный жилой дом с поперечными несущими стенами.
Сваи изготовляют из дерева, железобетона, бетона и стали.
Железобетонные сваи бывают призматическими прямоугольного или квадратного сечения, сплошными и с круглой полостью, а также цилиндрические кольцеобразного сечения с нижней открытой полостью и с надеваемым на нижний конец башмаком.
Набивные бетонные и железобетонные сваи устраивают в пробуренных в грунте скважинах. Для этого в грунт забивают обсадные металлические трубы со съемным башмаком, которые при бетонировании извлекают. Есть и другие способы. Забитую в грунт трубу без съемного башмака бетонируют, не извлекая трубы. Делают набивные сваи и сваи с пятой, уширенной взрывом или бурением на дне скважины.
Деревянные сваи изготовляют из бревен хвойных пород. Нижний конец сваи для облегчения погружения в грунт заостряют, а на верхний конец сваи насаживают металлическое кольцо- бугель, предохраняющее головку сваи от разрушения при забивке. В грунтах, содержащих гравий, гальку и другие твердые включения, на нижний конец (острие) сваи надевают металлический башмак. Применяют клееные деревянные сваи из нескольких досок.
Деревянные сваи, хотя и имеют ряд преимуществ — простота изготовления, небольшой вес и достаточно высокая прочность, — применяются только в случае заглубления верха сваи ниже наинизшего уровня грунтовых вод, так как в условиях переменной влажности они загнивают, а под водой срок их службы не ограничен.
Источник