Тема 4 Столбчатые фундаменты, сплошные фундаменты, область применения, конструктивные решения
Прочитать учебный материал темы, составить конспект и подготовиться к закреплению.
Столбчатые фундаментыприменяются в основном для зданий каркасного типа, располагаются под каждой колонной и на прочных грунтах в основании.
Состоят сборные столбчатые фундаменты из следующих железобетонных элементов (рисунок 37а, б, в):
— плитной части, состоящей из одной или нескольких ступеней;
— подколонника стаканного типа, для установки колонны.
а  | б  |  | г  |
а, б, в — сборные столбчатые фундаменты стаканного типа; 1 – колонна; 2 – подколонник стаканного типа; 5 – плита; г – сборный столбчатый фундамент пенькового типа; 3, 4 – пенек для кирпичных столбов; 5 — плита
Рисунок 37 – Столбчатые фундаменты
Элементы фундамента укладываются на уплотнённый грунт, по щебёночной или песчаной подготовке, соединяются между собой слоем цементно-песчаного раствора.
Для зданий с неполным каркасом, когда применяются кирпичные столбы, столбчатый фундамент решается пенькового типа (рисунок 37г), т.е. состоит из:
— фундаментной плиты, сборной или монолитной;
— пенька (столба) – из кирпича, бутового камня или железобетона.
При большой нагрузке от здания, большой глубине заложения фундамента, не достаточно прочных грунтах в основании столбчатый фундамент устраивается монолитным (рисунок 38).
 | 1 – плита с уступами; 2 – подколонник; 3- колонна; 4 – стакан; 5 — горизонтальные бороздки на колонне для закрепления с бетоном; 6 – бетонная подготовка Рисунок 38 – Монолитный столбчатый фундамент |
Для опирания самонесущих стен каркасных зданий применяются фундаментные балки, которые передают нагрузку от стен на фундаменты.
Для предупреждения деформаций под балками от выпирания грунтов под фундаментом и пучения грунта, выполняют засыпку под фундаментной балкой из шлака или песка (рисунок 39).
 | 1 – столбчатый фундамент; 2 – фундаментная балка; 3 – кирпичная стена; 4 – засыпка Рисунок 39 – Опирание самонесущей стены на столбчатый фундамент |
При возведении малоэтажных зданий с несущими стенами на достаточно прочных грунтах фундаменты могут устраиваться столбчатыми в виде отдельных опор (рисунок 40), которые располагают в углах здания, пересечении наружных и внутренних стен, под простенками и при сплошных стенах по длине через 1,5; 3,0; 4,5; 6,0 м.
Отдельные опоры могут выполняться сборными из отдельных блоков, монолитными из бетона, бутобетона и бутового камня.
По обрезу фундамента укладывают железобетонные фундаментные балки, под которыми устраивают шлаковую или песчаную подсыпку для предупреждения деформации пучения и осадки основания (рисунок 40).
 |  |
а – из сборных элементов с опиранием фундаментной балки: 1 – железобетонная фундаментная балка; 2 – подсыпка; 3 – отмостка; 4 – гидроизоляция; б – составной: 4 – сборные железобетонные плиты; 5 – кирпичный столб; в – неиндустриальный: 5 – кирпичный столб; 6 – ступени из бутовой кладки
Рисунок 40 – Столбчатые фундаменты под несущие стены
Сплошные фундаментыустраиваются под всей площадью здания в виде сплошной плиты при значительных нагрузках от здания, на слабых грунтах, неоднородных грунтах, при высоком уровне грунтовых вод. Сплошные фундаменты обеспечивают равномерное распределение нагрузки на основание и равномерную осадку их под нагрузкой.
Сплошные фундаменты подразделяются на:
— монолитные (рисунок 41), устраиваемые на месте;
— сборные (рисунок 42), изготавливаемые на заводах стройиндустрии и монтируемые на строительной площадке.
По конструктивному решению сплошные фундаменты могут быть в виде:
— плиты с рёбрами,
 |  |
а – сплошная гладкая плита; б – плита с ребрами
Рисунок 41 – Монолитные сплошные фундаменты
 |  |
а – цилиндрическая оболочка; б – параболическая с затяжкой
Рисунок 42 – Сборные сплошные фундаменты
Материал для закрепления:
1 Назначение столбчатых фундаментов.
2 Объяснить название фундамента «столбчатый».
3 Назвать виды столбчатых фундаментов:
а) по конструктивному решению;
б) по способу изготовления;
4 Назвать элементы столбчатого фундамента и их назначение.
5 Объяснить область применения столбчатых фундаментов.
6 Объяснить название и область применения сплошных фундаментов.
7 Назвать виды сплошных фундаментов:
а) по способу изготовления;
б) по конструктивному решению.
Проверка степени усвоения материала:
1 Объяснить конструктивное решение фундаментов:
а) для каркасных зданий на прочных грунтах применяется фундамент…. который состоит из ….;
б) для здания на грунтах с высоким уровнем грунтовых вод применятся фундамент, состоящий из…..;
в) для здания с неполным каркасом под кирпичные столбы применяется фундамент……, имеющий .
2 Объяснить назначение фундаментных балок, мероприятия для защиты грунтов от выпирания.
3 Закончить фразу:
а) Фундаменты, возводимые на месте строительства, относятся к ……;
б) Фундаменты, в виде сборных железобетонных скорлуп, относятся к . ;
в) Фундаменты, представляющие собой «стакан», относятся к …..
г) Все фундаменты должны устраиваться обязательно по……
Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.
Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.
Источник
2.2. Конструктивные решения фундаментов.
Фундаменты для малоэтажного строительства изготовляют 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 называют подошвой (рис.3.1), ее уширение – подушкой, а горизонтальная плоскость верхней части фундамента – обрезом. При отсутствии подвалов и больших приямков обычно проектируют фундаменты мелкого заложения, подошва которых располагается на глубине не менее 0,5 м от уровня земли. На грунтах, вспучивающихся при замерзании, глубину заложения подошвы фундамента наружных стен принимают ниже толщины промерзающего слоя не менее чем на 0,2 м.
Между архитектурно-планировочным решением малоэтажного дома, конструкцией фундамента и состоянием грунта существует определенная взаимосвязь. Например, если архитектор в проекте дома предусматривает подвал, большой приямок или цокольный этаж, то фундамент должен быть ленточной конструкции, чтобы успешно выполнять функции стены подвала. Состояние грунта может оказать влияние на выбор варианта архитектурного решения подземной части дома. Например, если дом ставят на грунты с высоким уровнем стояния грунтовых вод, то толщина стенок ленточного фундамента увеличивается за счет дополнительных элементов гидроизоляции, что приводит к некоторому уменьшению площади помещений подземной части. Кроме того, может возникнуть угроза поднятия («всплытия») подвальной части вместе с домом или части дома с приямком под действием напора грунтовых вод. В этом случае обычно приходится отказываться от проектирования подземных помещений или проектировать дорогостоящую конструкцию фундамента с якорями в грунте или пригрузом пола подземных помещений.
Важнейшим параметром, от которого зависят форма и объем фундаментов является глубина заложения фундамента.Глубина заложения фундамента – это расстояние от дневной поверхности грунта до подошвы фундамента.
Глубина заложения фундаментов зависит от многих факторов: назначения здания; его объемно-планировочного и конструктивного решения; величины и характера нагрузок; качества основания; окружающей застройки; рельефа; принятых конструкций фундаментов и методов производства работ по их возведению. Однако, в первую очередь, заглубление будет определять качество грунтов основания, уровень грунтовых вод и промерзание грунта.
Минимальную глубину заложения фундаментов для отапливаемых зданий обычно принимают под наружные стены – 0,7 м, под внутренние – 0,5 м.
Практика эксплуатации малоэтажных жилых зданий с фундаментами мелкого заложения показала, что вспучивающиеся при замерзании грунты постепенно выталкивают такие фундаменты из земли. За несколько лет дом может подняться над уровнем земли на десятки сантиметров, при этом различные участки строения обычно поднимаются на различную величину, что приводит к перекосу окон, дверей и даже к разлому стен. Такое явление происходит от действия сил бокового трения вспучивающегося грунта на поверхностях фундаментов, которые превышают противодействие относительно малой массы дома. Чтобы нейтрализовать нежелательный эффект вспучивания при замерзании грунта, приходится проектировать дома без подвалов на фундаментах мелкого заложения с основанием в виде песчаной подушки. При устройстве песчаной подушки грунт вынимают на глубину ниже промерзания не менее 0,2 м и засыпают выемку крупнозернистым песком с проливкой водой и с уплотнением послойно. Засыпку ведут до отметки 0,5 м от уровня планировки участка. На полученное таким способом искусственное основание устанавливают фундаменты мелкого заложения. Этот прием позволяет достигнуть значительной экономии материалов и средств. Например, в районе Киева глубина промерзания грунта равна 0,9 м, следовательно, фундамент мелкого заложения будет высотой 1,1 м, а при песчаной подушке – 0,5 м, т.е. при песчаной подушке на вспучивающихся от замерзания грунтах экономится около 50 % материала на устройство фундамента.
По методу возведения фундаменты могут быть индустриальные и не индустриальные. В массовом строительстве используют индустриальные фундаменты, которые выполняют из сборных крупноразмерных бетонных или железобетонных элементов. Эти фундаменты позволяют ведение работ без сезонных ограничений и сокращают трудозатраты на строительной площадке. Не индустриальные фундаменты могут выполняться из монолитного бетона или железобетона, а также из мелкоразмерных элементов (кирпич, бутовый камень и др.). Подобного рода фундаменты используются, как правило, для нетиповых зданий.
По характеру работы конструкции фундаментов могут быть жесткими, работающими только на сжатие, и гибкими, которые рассчитаны на восприятие растягивающих усилий. К первому виду относят все фундаменты, за исключением железобетонных. Применение гибких железобетонных фундаментов, воспринимающих изгибающие моменты, позволяет резко снизить затраты бетона, но резко увеличивает расход металла.
По конструктивной схеме фундаменты различают ленточные, столбчатые, свайные и сплошные.
Под всеми несущими стенами здания устанавливают ленточные фундаменты в виде сплошных стенок. Они могут служить не только несущей конструкцией, передающей постоянные и временные нагрузки от здания на основание, но и ограждающей конструкцией помещений подвала.
Ленточные фундаменты устраивают под все капитальные (несущие и самонесущие) стены, а в некоторых случаях и под колонны. Они представляют собой загубленные в грунт ленты-стенки прямоугольной или ступенчатой формы в поперечном сечении.
Ленточные фундаменты получили большое распространение в жилищном строительстве для зданий до 12 этажей, выполненных по бескаркасной схеме.
Форму в плане и разрезе, а также размеры ленточного фундамента устанавливают так, чтобы было обеспечено возможно более равномерное распределение нагрузки на основание. Размер подошвы фундамента определяют расчетом в зависимости от массы надземной части, материала фундамента и несущей способности грунта. Толщину его стенки определяют расчетом на прочность и в зависимости от технологических особенностей материала, например, стенку из бутобетона делают толщиной не менее 0,35 м в зависимости от размера камней заполнения. Необходимо следить, чтобы равнодействующая всех нагрузок от здания проходила в средней трети ширины подошвы фундамента, т.е. е 3 ) или пустотелые из тяжелого бетона (γ > 1600 кг/м 3 ), которые могут быть применены для внутренних стен и для наружных при грунтах не насыщенных водой. Стеновые блоки используются следующих размеров: высотой 0,6 м, длиной до 2,4 м и шириной 0,3, 0,4, 0,5 и 0,6 м.
Рис.7.4. Сборные ленточные фундаменты: а – конструкция фундамента при слабых грунтах; б – укладка фундаментных блоков при плотных грунтах и малых нагрузках; в, г — фундаменты крупнопанельных зданий; д – элементы сборных крупноблочных бетонных фундаментов; е, ж – элементы крупнопанельных фундаментов.
Монтаж сборных бетонных фундаментов осуществляют на цементном растворе с перевязкой швов. При слабых грунтах по фундаментным подушкам и по обрезу фундамента укладывают армированные распределительные пояса (рис.7.4 а). При плотных грунтах и малых нагрузках фундаментные подушки могут быть уложены с промежутками (рис 7.4 б). Промежутки следует засыпать грунтом.
Для малоэтажных зданий при малых нагрузках и прочных основаниях, когда ленточные фундаменты нерациональны, применяют столбчатые фундаменты. Их устраивают под все несущие и самонесущие стены, а также под отдельные столбы и колонны.
Столбчатые фундаменты представляют собой фундаменты, состоящие из столбов, загубленных в грунт, и опирающихся на них фундаментных балок, которые воспринимают 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. Для малоэтажных зданий шаг фундаментных столбов составляет 2,5 – 3,0 м.
Конструктивные варианты фундаментных балок и их пропорции в зависимости от шага столбов приведены на рис.7.5. Для устранения возможности смещения фундаментной балки и расположенной на ней стены вследствие пучения грунта под фундаментной балкой устраивают подушку из песка или шлака толщиной 0,4 м.
Рис.7.5. Конструктивные схемы фундаментных балок столбчатых фундаментов: а – фрагмент общего вида фундамента; 1 – стена; 2 – фундаментная балка; 3 – столбы; б – е – различные типы фундаментных балок; 4 – сборная железобетонная; 5 – сборные железобетонные перемычки (балочные усиленные); 6 – монолитная железобетонная балка; 7 – рядовая армокирпичная балка; 8 – армокирпичная балка со стальными каркасами в вертикальных швах кладки.
Столбы квадратного сечения в поперечнике изготовляют из сборных бетонных блоков, из монолитного бетона, красного кирпича, природного камня. Размеры столбов принимают по расчету на прочность (материала и грунта). Для малоэтажных жилых зданий размер подушки столбов не превышает 1 м, а горизонтальное сечение столба может быть равным размеру подошвы или быть меньшим. В последнем случае высоту подушки принимают не более 0,3 м.
В тех случаях, когда необходимо передать значительные нагрузки на слабый грунт, применяются свайные фундаменты.
Свайные фундаменты представляют собой фундаменты, состоящие из железобетонных, бетонных или металлических стержней-свай, погруженных в грунт, оголовков – верхнее уширенное завершение сваи, и ростверка, объединяющего работу всех свай
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, т.к. их применение дает значительную экономию объемов земляных работ и затрат бетона.
По материалу сваи бывают деревянные, железобетонные, бетонные, стальные и комбинированные. В зависимости от способа погружения в грунт различают забивные, набивные, сваи-оболочки, буро набивные и винтовые сваи (рис.7.6).
Забивные сваи погружают с помощью копров, вибропогружателей и вибровдавливающих агрегатов. Эти сваи получили наибольшее распространение в массовом строительстве. В поперечном сечении железобетонные сваи могут быть квадратные прямоугольные и полые круглые: обычные сваи диаметром до 800 мм, а сваи оболочки – свыше 800 мм. Нижние концы свай могут быть заостренными или плоскими, с уширением или без него, а полые сваи – с закрытым или открытым концом и с камуфлетной пятой (рис.7.6 г).
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).
Буронабивные сваи отличаются тем, что в скважину устанавливают готовые железобетонные сваи с заполнением зазора между сваей и стенками скважины цементно-песчаным раствором.
В зависимости от характера работы в грунте различают два вида свай: сваи-стойки и висячие. Сваи-стойки, прорезая толщу слабого грунта, своими концами опираются на прочный грунт (скальную породу) и передают на него нагрузку от здания. Их применяют, когда глубина залегания прочного грунта не превышает возможной длины свай. Фундаменты на сваях-стойках практически не дают осадки.
Если прочный грунт находится на значительной глубине, применяют висячие сваи, несущая способность которых определяется суммой сопротивления сил трения по боковой поверхности и грунта под острием сваи. Свайные фундаменты в плане могут состоять из:
одиночных свай – под отдельные опоры (рис.7.6 д);
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 всему плану здания нагрузками.
Источник