Несущие конструкции

Горизонтальные несущие конструкции воспринимают все вертикальные нагрузки и передают их вертикальным несущим конструкциям, в свою очередь передающих нагрузки на фундамент и основание здания. Также они перераспределяют между вертикальными конструкциями воздействия ветра и сейсмической активности земли. К горизонтальным конструкциям относятся перекрытия и покрытия, играющие в общей конструкции роль горизонтальных диафрагм жесткости.

В гражданских зданиях высотой более 2 этажей горизонтальные конструкции представляют собой железобетонный диск, перекрытие из металлических балок или профилированный стальной настил. В свою очередь железобетонные элементы могут быть сборными (из ребристых, сплошных или многопустотных плит), монолитными или сборно-монолитными.

Вертикальные несущие конструкции, к которым относятся колонны, стойки, стены и т.д., более разнообразны и представлены следующими видами:

· Плоскостные – стены и диафрагмы

· Стержневые – стойки каркаса

· Объемные блоки – элементы высотой в один этаж

· Стволы жесткости – внутренние полые элементы высотой в здание

· Оболочки – несущие конструкции, представляющие собой оболочку здания на всю его высоту

17. Обеспечение пространственной жесткости зданий каркасного и бескаркасного типа.

Здание в целом и отдельные его элементы, подвергающиеся воздействию различных нагрузок, должны обладать:

-прочностью, которая определяется способностью здания и его элементов не разрушаться от действия нагрузок;

-устойчивостью, обусловленной способностью здания сопротивляться опрокидыванию при действии горизонтальных нагрузок;

-пространственной жесткостью, характеризующейся способностью здания и его элементов сохранять первоначальную форму при действии приложенных сил.

Пространственная жесткость бескаркасных зданий обеспечивается несущими наружными и внутренними поперечными стенами, в том числе стенами лестничных клеток, связанными с наружными продольными стенами, а также междуэтажными перекрытиями, связывающими стены и разделяющими их по высоте здания на отдельные ярусы. Бескаркасный (с несущими стенами) в виде системы ячеек, образованных стенами и перекрытиями. Здесь наружные и внутренние стены воспринимают нагрузки от междуэтажных перекрытий и покрытия. Этот конструктивный тип получил широкое распространение при возведении жилых домов, школ и других общественных зданий.

(Здание бескаркасного типа 1 — несущие стены; 2 — междуэтажные перекрытия)

Пространственная жесткость каркасных зданий обеспечивается: совместной работой колонн, связанных между собой ригелями и перекрытиями и образующих геометрически неизменяемую систему; установкой между колоннами стенок жесткости / или стальных вертикальных связей; сопряжением стен лестничных клеток с конструкциями каркаса; укладкой в междуэтажных перекрытиях (между колоннами) панелей-распорок .Каркасный тип представляет собой пространственную систему, состоящую из колонн и междуэтажного перекрытия. Несущей основой здания служат колонны, ригели и перекрытия, а роль ограждающих элементов выполняют наружные стены Такой конструктивный тип используется для возведения высотных зданий и там, где необходимы помещения значительных размеров, свободные от внутренних опор.

(Здание каркасного типа 1 — колонны; 2 — панели перекрытий; 3 — ригели)

18. Конструктивные системы: каркасная, бескаркасная(стеновая), объемно-блочная, ствольная, оболочковая - особенности.

Конструктивная система представляет собой совокупность взаимосвязанных несущих конструкций здания, обеспечивающих его прочность, жесткость и устойчивость. Несущие конструкции здания состоят из взаимосвязанных вертикальных и горизонтальных элементов. Горизонтальные несущие конструкции – покрытия и перекрытия, как правило, выполняют роль диафрагм жесткости – воспринимают горизонтальные нагрузки. Вертикальных несущих конструкций различают пять видов: каркасную, бескаркасную (стеновую), объемно-блочную, ствольную и оболочковую (периферийную).

1. Каркасная система с пространственным рамным каркасом применяется преимущественно в строительстве многоэтажных зданий (9 и более этажей).

Каркас представляет собой систему, состоящую из стержневых несущих элементов — вертикальных (колонн) и горизонтальных балок (ригелей), объединенных жесткими горизонтальными дисками перекрытий и системой вертикальных связей. Основное компоновочное преимущество каркасных систем в свободе планировочных решений, в связи с редко расставленными колоннами, имеющие укрупненные шаги в продольном и поперечном направлениях. Системе присуще четкое разделение на несущие и ограждающие конструкции. Несущий остов (колонны, ригели и диски перекрытий) воспринимает все нагрузки, а наружные стены выполняют роль ограждающих конструкций, воспринимая только собственный вес (самонесущие стены). Это дает возможность применять прочные и жесткие материалы — для несущих элементов каркаса, и тепло — звукоизоляционные материалы — для ограждающих. Использование высокоэффективных материалов позволяет добиться снижение веса здания, что положительно сказывается на статических свойствах здания.

При этом следует помнить и о недостатках каркасной системы. В среднем, каркасные здания – в 3-7 раз дороже бескаркасных, как показывает многолетний анализ технико-экономических показателей за 70-80-е годы ХХ столетия, с учетом индустриального изготовления большинства несущих элементов. В каркасной системе намного сложнее и дороже выполнить вертикальные преграды огню (брандмауэры), поэтому при пожарах, как правило, выгорает целый ярус каркасного здания, ограниченный перекрытиями. Это создает дополнительные сложности при проектировании путей эвакуации.

2. Бескаркасная система – самая распространенная в жилищном строительстве зданий до 30 этажей. Несущими элементами являются стены.

Бескаркасная система (с несущими стенами) представляет собой жесткую, устойчивую коробку из взаимосвязанных наружных и внутренних стен и перекрытий. Наружные и внутренние стены воспринимают нагрузки от междуэтажных перекрытий. Этот тип зданий, в свою очередь, подразделяется на здания с продольными несущими стенами (плиты перекрытий лежат поперек здания), с поперечными несущими стенами (плиты перекрытий лежат вдоль здания) и перекрестные с продольными и поперечными несущими стенами (плиты перекрытий с размерами в плане, равными размерам ячейки между четырьмя стенами, опираются по контуру).Бескаркасная (стеновая) система – основа проектирования жилых домов различной этажности и назначения (квартирные дома, общежития, гостиницы, пансионаты и др.) и для разных инженерно-геологических условий. Выбор этой системы связан с относительной стабильностью объемно-планировочных решений жилых зданий и с ее технико-экономическими преимуществами. Благодаря этому расширяется применение бескаркасной системы и для массовых типов общественных зданий (школ, детских дошкольных учреждений, поликлиник и др.). Как уже отмечалось, основной конструктивной характеристикой бескаркасной (стеновой) системы зданий является опирание горизонтальных элементов на сплошные стены – продольные или поперечные. Если элементы перекрытий опираются на поперечные несущие стены, продольные стены, как правило, принимаются самонесущими, выполняя лишь ограждающие функции.

3. Объемно-блочная система зданий в виде группы отдельных несущих столбов из установленных друг над другом объемных блоков, в зданиях до 12 этажей.

Объемные блоки – крупные сборные элементы, которые точнее именовать объемно-пространственными, представляют собой конструкцию пространственной формы. Объемные блоки могут содержать в себе замкнутое пространство отдельных элементов здания или создавать пространственную границу между помещениями здания и внешней средой (Г-, П-, Z-образные объемные блоки лоджий, эркеров, ризалитов).

По массе конструкций различают малые объемные блоки массой до 10 т и большие (тяжелые) объемные блоки массой до 25 т. Объемные блоки могут выполнять в соответствии с общим решением конструктивной системы здания функции несущих, самонесущих или ненесущих конструкций.

Конструкция и материал несущих и самонесущих блоков - бескаркас­ная из тяжелого или конструктивного легкого бетона; ненесущих - каркасная со стенками из небетонных (листовых или плитных) материалов по легкому металлическому каркасу на железобетонном поддоне. Главное преимущество такой конструктивной системы – сокращение затрат труда при постройке зданий.

4. Ствольную систему применяют в зданиях высотой более 16 этажей.

Ствольная система обеспечивает свободу планировочных решений, поскольку пространство между стволом жесткости и наружными ограждающими конструкциями остается свободным от промежуточных опор. Относительно высокая жесткость здания позволяет использовать такую систему при проектировании жилых и общественных зданий, как правило, башенного типа с компактной (квадратной, круглой и т.п.) формой плана, высотой более 20 этажей. Возможно применение ствольной системы и для протяженных зданий, но в этих случаях конструктивная система таких зданий компонуется из нескольких стволов.

Наиболее целесообразны компактные в плане многоэтажные здания ствольной системы в сейсмостойком строительстве, а также в условиях неравномерных деформаций основания (на просадочных грунтах, над горными выработками и т.п.).

5. Оболочковая система присуща уникальным высотным зданиям, административного или многофункционального назначения.

Оболочковая система присуща уникальным и высотным (более 40 этажей) зданиям, поскольку обеспечивает существенной увеличение жесткости сооружения. Применение такой системы в качестве основной (а также в комбинации с каркасом) обеспечивает свободу планировочных решений, что позволяет применять ее для жилых и общественных зданий. Однако чаще всего такие здания проектируют многофункциональными. Оболочковая конструкция может совмещать несущие и ограждающие функции или дополняться наружными ограждающими конструкциями.

19. Конструктивные схемы стеновой конструктивной системы.

Способ размещения несущих горизонтальных и вертикальных конструкций здания в пространстве называют конструктивной схемой.

При бескаркасной (стеновой) конструктивной системе, исходя из основных геометрических признаков, можно выделить следующие виды конструктивных схем:

- I – продольно-стеновая;

- II – поперечно-стеновая:

а) с большим шагом несущих стен (2,4 ÷ 4,5 м);

б) с узким шагом несущих стен(6,0 ÷ 7,2 м);

в) со смешанным шагом;

- III – перекрестно-стеновая.

Продольно-стеновая конструктивная схема традиционна в проектировании зданий малой, средней и повышенной этажности. Редкое расположение поперечных стен-диафрагм жесткости (через 25 – 40 м) обеспечивает свободу планировочных решений в зданиях, поэтому эту схему применяют при проектировании жилых и общественных зданий различного назначения.

Поперечно-стеновая конструктивная схема менее гибкая в планировочном отношении, чем продольно-стеновая схема. Поэтому наиболее часто ее применяют при строительстве жилых зданий, реже – массовых типов общественных зданий (детских учреждений, школ и т.п.). Поперечно-стеновая схема (особенно с большим шагом поперечных несущих стен) допускает возможность частичной перепланировки внутреннего объема зданий в процессе эксплуатации, а также размещения небольших встроенных нежилых помещений в первых этажах жилых домов.

Перекрестно-стеновая присущи малые размеры конструктивно-планировочных ячеек (около 20 м2), что ограничивает область ее применения только жилыми зданиями. Частое расположение поперечных стен делает трансформацию планов зданий трудноосуществимой. Разнообразию планировочных решений в проектировании домов на основе этой схемы способствует использование нескольких размеров шагов поперечных стен (например, 3,0; 3,6 и 4,2 м) в различных сочетаниях. Благодаря высокой пространственной жесткости перекрестно-стеновая схема широко распространена в проектировании многоэтажных зданий, а также зданий, строящихся в сложных геологических условиях, а также в сейсмически опасных районах.

20. Строительные системы зданий.

Строительная система - это комплексная характеристика конструктивного решения зданий по материалу и технологии возведения основных несущих конструкций.

Строительные системы зданий бывают:

·традиционные

- ручная кладка

- бревенчатая рубленная

· полносборная:

- крупноблочной,

- панельной,

- каркасно-панельной

- объемно-блочная

- брусчато - рубленная

- каркасная

- щитовая

· монолитное и сборно-монолитное домостроение:

- подъема перекрытий

- подъема этажей

- скользящая опалубка

- объемно-переставная опалубка

- крупнощитовая опалубка

- с несъемной опалубкой

·Быстровозводимые здания

- полнокомплектные из легких металлических конструкций

- панельная система

- брусчатые из клееной древесины и комбинированные

- каркасные из клееной древесины и комбинированные

- пневматические и тентовые

Традиционная система

1. Ручная кладка(здания из мелкоштучных элементов)

Традиционная система ручной кладки - несущие стены из мелкоштучных элементов:

- кирпича

- мелких блоков из керамики, легкого бетона или естественного камня.

Традиционная система основана на возведении стен в технике ручной кладки, как это издревле выполнялось во всех традиционных сооружениях. Необходимо отметить, что в индустриальном сооружении собственно традиционными остаются лишь ограждающие конструкции, перекрытия и другие внутренние несущие конструкции – полностью идентичны полносборным сооружениям.

Традиционная система (с деревянными перекрытиями), долгое время считавшаяся основным типом капитального гражданского здания средней и повышенной этажности – осталась в прошлом. На сегодняшний день лишь для удобства классификации огромного многообразия индустриальных сооружений, в них выделяются традиционные здания, которые только внешним видом напоминают прежние кирпичные сооружения, возводимые до конца 50-х годов.

2.Бревенчатая рубленная

Строительные системы из дерева– наиболее органично используется в малоэтажном индивидуальном строительстве. Они по своим конструктивным качествам, а главное, по долговечности - малопригодны для государственной жилищной политики. Более того, как показывает историческая ретроспектива, даже в наиболее сложных экономических ситуациях граждане могли выстроить подобное жилище самостоятельно, без вмешательства государства.

3.Крупноблочная строительная система

Крупноблочная строительная система применялась для возведения жилых зданий высотой до 22 этажей. Масса сборных элементов наружных и внутренних стен составляла 3-5 т. Установку крупных блоков осуществлялась по основному принципу возведения каменных стен - горизонтальными рядами, на растворе, с взаимной перевязкой швов. Для зданий высотой до 5-ти этажей применяют бескаркасную, конструктивную систему с продольными несущими стенами, а для зданий повышенной этажности - с большим или смешанным шагом поперечных стен. Наружные стены в пределах высоты каждого этажа членят по горизонтали на два, три или четыре ряда блоков.

Преимущества крупноблочной строительной системы заключаются в:

- простоте техники возведения, обусловленной самоустойчивостью блоков при монтаже,

- возможностью широкого вменения системы в условиях различной сырьевой базы.

Создание крупноблочной строительной системы стало первым этапом массовой индустриализации конструкций зданий с бетонными стенами. Крупноблочная система по сравнению с традиционной каменной дала снижение затрат труда на 10% и сроков строительства на 15-20%. По мере внедрения более индустриальной панельной системы постепенно уменьшается объем применения крупноблочной. В середине 70-х годов прошлого столетия крупноблочная система в массовом жилищном строительстве занимала третье место по объему применения после панельной и традиционной каменной систем с постепенно устойчивым снижением объемов.

21. Основания и фундаменты.

Основанием называется массив грунта, воспринимающий суммарную нагрузку от сооружения и внешних нагрузок, действующих на него, которая передаётся через фундаменты. Основания под фундаменты делят на естественные и искусственные. К естественным основаниям относят грунты, залегающие под нижней поверхностью фундамента (подошвой) в естественном состоянии. Если грунты не отвечают условиям необходимой прочности, устраивают искусственные основания путем соответствующего укрепления грунтов. Грунт, используемый как естественное основание, должен обладать следующими качествами:

– необходимой прочностью;

– малой равномерной сжимаемостью (плотностью);

– достаточной толщиной слоя (мощностью);

– сопротивляемостью воздействиям грунтовых вод;

– неизменяемостью объема при промерзаниях;

– неподвижностью.

По виду используемого строительного материала различают следующие виды фундаментов:

Каменный (бывает бутовый, кирпичный, бутобетонный);

Железобетонный (бывает сборный и монолитный);

Деревянный.

По виду конструкции фундаменты бывают:

Ленточный – такой фундамент располагается под всеми конструкциями сооружения в виде сплошной ленты. Различают ленточный сборный и ленточный монолитный. Применяется в строительстве домов, стены которых делают из кирпича и блоков. В зависимости от уровня промерзания почвы бывает малозаглубленный и заглубленный.

Плитный (сплошной) – этот вид фундамента располагается под всеми конструкциями в виде плиты. Используется фундаментная плита для перераспределения нагрузки на фундамент, понижая нагрузки на слабых участках грунта и увеличивая сильные участки.

Столбчатый – располагается лишь под колоннами каркаса здания. Используется в строительстве домов с несущим каркасом.

Свайный – очень трудоемкий вид фундамента, который используют под все три вышеперечисленных вида фундамента. Бывает сборным и монолитным.

Рассмотрим более подробно каждый из этих четырех видов фундаментов.

Ленточный фундамент

Ленточный монолитный фундамент представляет собой железобетонную замкнутую полосу, которую укладывают под все стены сооружения, выполненные из кирпича, пеноблоков и др. штучных материалов. Такая полоса распределяет нагрузку от построенного дома по всему периметру. Это позволяет противостоять силам выпирания грунта, защищает от проседания и перекоса дома.

Различают ленточные фундаменты на свайном или на естественном основаниях. Применение естественного основания предполагает, что фундаментные подушки передают нагрузки и давление прямо на почву. А при свайном основании осуществляется передача нагрузки на сваи, а сваи на почву. Таким образом, сваи служат посредником передачи нагрузки на почву.

Ленточный фундамент является широко распространенным, поскольку на таком фундаменте можно построить любой дом (от монолитного до деревянного) без значительных материальных и трудовых затрат. Это, несомненно, снижает стоимость всего фундамента. Такой фундамент чаще всего используется для возведения больших кирпичных домов, дач, коттеджей.

При строительстве ленточного фундамента чаще всего используется песчано-гравийная подушка для защиты от грунтовых вод.

В зависимости от типа устройства ленточного фундамента выделяют:

Монолитный ленточный фундамент;

Сборный ленточный фундамент.

В большинстве случаев в сборном ленточном фундаменте используется следующая конструкция:

сборные подушки – нижняя часть фундамента;

вертикальная стенка – ее делают из сборных бетонных фундаментных блоков или сборных железобетонных универсальных дырчатых блоков, имеющих по центру квадратной формы пустоты. Такие блоки армированы. По размерам универсальные дырчатые блоки полностью совпадают с обычными фундаментными блоками. Кладку такими блоками осуществляют так, чтобы получились вертикальные колодца, внутрь которых помещают арматурные прутья и все заливается бетоном. Такой фундамент отличается высокой прочностью и несущей способностью.

Ленточный фундамент в зависимости от глубины заложения бывает:

Мелкозаглубленный ленточный фундаментМелкозаглубленный – применяется в основном при строительстве садовых домиков, кладка ведется в два ряда блоков выше уровня промерзания почвы;

Глубокозаглубленный - ниже уровня промерзания начинается возведение ленточного фундамента для массивных многоэтажных зданий, для которых требуется от 3 до 4 рядов железобетонных блоков.

Сборный ленточный фундамент, закладываемый на глубину промерзания грунта, применяется в строительстве многоэтажных домов с бетонными перекрытиями, так как этот фундамент обладает высокой несущей способностью. Его можно возводить в любое время года, а строительство ведется намного быстрее, чем монолитный ленточный. Расходы на возведение сборного ленточного фундамента сокращаются по мере уменьшения глубины заложения. Если монтажные работы выполнены правильно, то фундамент будет отличаться высокой прочностью и устойчивостью к различным видам деформаций.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что у ленточного фундамента есть масса преимуществ: Относительно низкая стоимость его возведения; Прочность; Длительный срок службы; Монтаж сборного ленточного можно проводить в любое время года; Сборный ленточный фундамент подходит для постройки любых жилых домов.

Столбчатый фундамент

Столбчатый фундамент используется для каркасных сооружений, с легкими стенами и без подвалов, нагрузка от которых на грунт очень мала. Такой фундамент чаще всего применяется для строительства бань, дач и т.п. Стоимость его возведения намного меньше, чем у ленточного фундамента (до 75%).

Столбчатый фундамент в виде сборных или монолитных железобетонных перемычек (длиной до 4 м) или фундаментных балок используют лишь в некоторых точках - под углами каркасного дома, в местах пересечения стен из штучных материалов и других местах, на которые идет основная нагрузка. Для его строительства применяется бетонные или железобетонные блоки.

На пучинистых проблемных грунтах ниже глубины промерзания почвы точечно укладывают первый ряд блоков большей площади, чем все последующие, для того, чтобы уменьшить давление на почву. Таким образом, материальные затраты будут минимальными, поскольку установка такого фундамента не будет идти сплошной лентой, а всего лишь точечно.

Основными элементами столбчатого фундамента является:

Подошва – она передает нагрузку на почву от колонны сооружения

Стакан – железобетонная колонна или стойки с анкерными болтами

Столбчатый фундамент может быть сборный или монолитный на естественном или свайном основаниях. Естественное основание предполагает установку подошвы на заранее подготовленное, утрамбованное и залитое бетонным раствором место. А при свайном основании подошва фундамента выступает одновременно в качестве верхней части фундамента, распределяющей нагрузку на основание, в виде балок или плит, которые объединяют оголовки свай (так называемый ростверк).

Столбчатые фундаменты на свайном основании используются в тех местах, где верхние слои почвы не могут выступать в качестве несущих. При этом нижняя часть основания является ростверком, который передает нагрузки от конструкций на сваи и на нем ставится железобетонная колонна.

Свайный фундамент

Свайный фундамент применяют при строительстве на слабых почвах. Выделяют сваи-стойки и висячие сваи в зависимости от способов передачи нагрузки на грунт от конструкций сооружений.

Если под слабым грунтом на небольшой глубине находится мощный слой сильного грунта, то в этом случае применяют сваи-стойки, которые прорезают слабый грунт и передают нагрузку на сильный, опираясь на него. Если слой сильного грунта залегает достаточно глубоко, то применяются висячие сваи, уплотняющие грунт при их опускании, который используется в качестве основания.

Монтажные работы осуществляются по следующей схеме:

В зависимости от размеров и типа строящегося дома определяют необходимое количество свай;

Проводят бурение скважин диаметром 20 см с помощью бензобуров или ручными бурами;

В каждую скважину помещается асбестоцементная труба диаметром 20 см;

В каждую трубу вводят по несколько (до 4 штук) металлических прутков диаметром 1-1,2 см, концы которых выходят из труб для того, чтобы затем перевязать с арматурным каркасом верхней части основания;

Верх свай необходимо выровнять по одному уровню;

В каждую трубу внутрь заливают бетон;

Делают вязку и установку арматурного каркаса верхней части основания или по-другому ростверк, который опирается на оголовки свай и передает нагрузку грунту от сооружения;

Вся конструкция заливается бетоном.

Свайный винтовой фундамент - такой фундамент можно устанавливать в любое время года, так как его глубиной является глубина промерзания почвы. Однако если строить свайный фундамент на территориях с водонасыщенной почвой, то скважина либо засыпается землей, либо наполняется водой. У бетона, залитого в такую скважину, уменьшаются характеристики прочности. В этом случае предпочтение отдается ленточным фундаментам.

В зависимости от свойств почвы, уровня грунтовых вод и уровня промерзания, количества и силы нагрузок, типа конструкций здания выделяют различные виды свайного фундамента.

По типу материала фундамент различают:

стальные;

грунтовые;

деревянные;

железобетонные;

набивные бетонные и железобетонные.

По методу опускания в землю фундамент бывает:

забивной;

буронабивной;

завинчивающийся.

Буронабивной свайный фундамент чаще всего применяются забивные и буронабивные железобетонные сваи. Буронабивные сваи используются при строительстве коттеджей, дач, хозяйственных построек, которые по надежности такие же, как и забивные.

Забивные сваи, имеющие квадратное сечение и 1 острый конец, в длину составляют 3-12 м. А в случае, если глубина слабого грунта очень большая, то используются составные сваи, достигающие в длину 24 метра. В этом случае сначала вбивают нижнюю часть сваи в землю, а затем к ней прикрепляется верхняя часть, концы которой заливаются бетоном и образуют монолитный ростверк.

В настоящее время популярностью пользуются свайные фундаменты с набивными сваями. Их число превышает несколько десятков, из которых самыми распространенными являются следующие:

сваи, у которых обсадные трубы извлекаются – находит применение в слабых почвах. Длина таких свай колеблется в пределах 6 – 12 м. В плотные слои почвы на 20-50 см до полного углубления опускается обсадная труба диаметром от 22 см. После того, как обсадную трубу вытаскивают, начинают бетонирование свайного фундамента. Чтобы предотвратить прорыва почвы через только что уложенный слой бетона, трубу поднимают очень аккуратно, оставляя в ней постоянную бетонную пробку высотой 40-70 см.;

забиваемые в землю сваи с металлической оболочкой – используют такие сваи в слабых и влажных почвах, где велика вероятность осыпания стенки скважины до начала заливки бетона;

сваи, используемые в сухих и малоувлажненных почвах - такие сваи не требуют специальных мер по упрочнению стенок скважины. Делается скважина, в которой в нижней части выполняют расширение, а затем туда устанавливают арматурный каркас и все заливают бетоном.

Плитный фундамент

Плитный фундамент, состоящий из сплошной железобетонной плиты, используют при высоком уровне грунтовых вод на слабых почвах для постройки многоэтажных и высоких зданий. Фундамент устойчив к любым видам деформаций и очень хорошо справляется с вертикальными максимальными нагрузками без значительных потерь его функциональных качеств. Плита не заглубляется, поэтому земляные работы минимальны. Это позволяет уменьшить дополнительные расходы материалов. Плитный фундамент обладает длительным сроком службы.

Такой тип фундамента применяется чаще всего в районах, где есть опасность возникновения землетрясений.

Плитный фундамент позволяет перераспределить нагрузки – уменьшить давление на слабых участках почвы и увеличить на сильных участках;

Перед началом строительства необходимо расчистить территорию от верхнего слоя почвы, мусора, материалов. Песчаная подушка, используемая в зависимости от типа почвы, уменьшает последствия выпирания грунта.

Выделяют виды плитных фундаментов таких, как: монолитные железобетонные балочные фундаменты, монолитные железобетонные своды и сплошные плиты, массивные блоки и коробчатые конструкции.

22. Краткая характеристика грунтов основания.

Основанием называется массив грунта, воспринимающий суммарную нагрузку от сооружения и внешних нагрузок, действующих на него, которая передаётся через фундаменты.

Основания под фундаменты делят на естественные и искусственные. К естественным основаниям относят грунты, залегающие под нижней поверхностью фундамента (подошвой) в естественном состоянии. Если грунты не отвечают условиям необходимой прочности, устраивают искусственные основания путем соответствующего укрепления грунтов. Грунт, используемый как естественное основание, должен обладать следующими качествами:

– необходимой прочностью;

– малой равномерной сжимаемостью (плотностью);

– достаточной толщиной слоя (мощностью);

– сопротивляемостью воздействиям грунтовых вод;

– неизменяемостью объема при промерзаниях;

– неподвижностью.

Показателем прочности, обеспечивающей равномерную и незначительную осадку сооружения, является нормативное сопротивление грунта, определяемое расчетом и выражаемое в кг/см2. Достаточная мощность грунта выявляется в результате определения необходимой толщины слоя его под фундаментом, если подстилающий слой грунта слабее самого основания. Сопротивляемость воздействию грунтовых вод выражается в способности грунта сохранять свои основные качества и не разрушаться при вредных воздействиях на него грунтовых вод. Агрессивность грунтовых или производственных вод определяют химическим анализом проб воды. Воздействие текучих вод со скоростями, при которых возможно размывание грунта, устраняется путем принятия надлежащих мер защиты основания (дренаж, забивка шпунта и т. д.) Для слоев грунта, являющихся основанием фундаментов, закладываемых ниже уровня грунтовых вод, предусматривают мероприятия, предупреждающие взрыхление, размыв или другие повреждения основания восходящими потоками воды.

Неизменяемость объема при промерзании определяется сопротивляемостью пучению при попеременных изменениях положительных и отрицательных температур, приводящих к изменениям состояния объема, т. е. его увеличению или уменьшению.

Грунтовые основания подразделяют: на естественные и искусственно улучшенные.

Естественным основанием называют грунт, залегающий под фундаментом и способный в своем природном состоянии воспринимать нагрузку от построенного здания. Естественные основания разделяют на однородные, сложенные из грунта одного типа, и слоистые , причём слоистое основание может иметь согласное или несогласное залегание грунтов. Залегание считают согласным, если уклон отдельных слоев грунта не превышает 1...2%, и несогласным, если пласты залегают невыдержанно, т. е. имеют больший уклон и выклинивание.

Нагрузка, передаваемая фундаментом, вызывает в грунте основания напряженное состояние и деформирует его.

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

Грунты, используемые в качестве естественных оснований, должны иметь необходимую прочность, небольшую и равномерную сжимаемость (деформативность), хорошо сопротивляться действию грунтовых вод, не подвергаться пучению при замерзании, иметь достаточную мощность слоя, обладать неподвижностью и допускать только равномерную осадку здания.

Сжимаемость и несущая способность различных видов грунтов неодинаковы, так как различны их физико-механические свойства, которые зависят от природы и структуры самих грунтов, а также от наличия или отсутствия в них подземных вод. В большинстве случаев подземные воды снижают несущую способность основания, а колебание уровня подземной воды (например, в результате изменения сезонного режима) может вызвать неравномерную осадку здания.

23. Классификация фундаментов по конструктивным схемам, по материалу, по глубине заложения, по характеру работы, требования к ним.

По конструктивным особенностям фундаменты подразделяют на:

- ленточные (закладываются как под стены так и под ряд отдельных опор);

- столбчатые (устанавливаются при глубине залегания подходящего грунта основания ниже двух метров и используются для монтажа легких конструкций);

- свайные применяются при необходимости передать грунт со слабой несущей способностью значительные нагрузки. Применение свайных фундаментов особенно актуально при высоком уровне грунтовых вод, заболоченных местах, непосредственно в воде. В настоящее время данный тип получил широкое распространение при возведении малоэтажных зданий (естественно при наличии сваи и простого оборудования для производства работ);

- сплошные фундаменты устраиваются под всей площадью здания и монтируются при неоднородных грунтах со слабой несущей способностью основания. В основном, такой тип применяется для создания водонепроницаемой защиты подвалов (при дополнительных мерах по гидроизоляции), в условиях насыщенных влагой грунтов с высоким уровнем грунтовых вод.

Все фундаменты независимо от конструктивного типа подразделяются на монолитные и сборные, а также мелкозаглубленные и заглубленные. Заложение фундамента ниже глубины промерзания грунта обусловлено предотвращением их выпучивания ввиду расширения грунта при отрицательных температурах, однако это не исключает использование.

По виду используемого строительного материала различают следующие виды фундаментов:

Каменный (бывает бутовый, кирпичный, бутобетонный);

Железобетонный (бывает сборный и монолитный);

Деревянный.

По глубине заложения:

Мелкого (до 5 м) и глубокого (более 5 м) заложения. Минимальную глубину заложения фундаментов для отапливаемых зданий принимают под наружные стены не менее глубины промерзания плюс 100—200 мм и не менее 0,7 м; под внутренние стены — не менее 0,5 м.

По характеру статической работы:

Жесткие, работающие только на сжатие, и гибкие, конструкции которых рассчита­ны на восприятие растягивающих усилий. К первому виду относят все фундаменты, кроме железобетонных. Гибкие железобетонные фундаменты способны воспринимать рас­тягивающие усилия;

Требования предъявляемые к фундаментам:

1) прочность;

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;

6) индустриальность;

7) экономичность.

24. Свайные фундаменты, их классификация.

Свайный фундамент применяют при строительстве на слабых почвах. Опоры под здание делятся на разные типы по определенным параметрам. Так, в зависимости от способа погружения различают:

забивные - при этом в качестве материала может использоваться металл и дерево, а в дополнение к этому еще и железобетон. Такие сваи вбиваются в почву посредством специального оборудования (молоты, вибровдавливатели и погружатели), поэтому нет необходимости извлекать грунт на поверхность;

железобетонные сваи-оболочки, которые создаются при условии удаления излишков почвы, после чего полости заполняются бетонной смесью;

набивные обустраиваются посредством обжатия грунта, а затем в полости укладывается бетон;

винтовые сваи заглубляются в почву с помощью кабестана;

буровые - получаются посредством бурения скважин, а затем заполняются бетонной смесью.

Существует также подразделение опор на типы, основанное на несущих нагрузках:

·сваи-стойки - передают на грунт полностью все напряжение, получаемое от постройки;

·так называемые "висячие", при этом нагрузка на почву оказывается боковыми гранями свай.

Помимо общей классификации существует также несколько разновидностей забивных железобетонных опор, которые отличаются формой сечения:

квадратные;

прямоугольные;

тавровые;

двутавровые;

круглые полые;

квадратные с круглой полостью.

Существуют также сваи с различным окончанием: заостренной формы, с расширенной подошвой, с закрытой или открытой полостью, расположенной с нижней стороны опоры. Преимуществом остроконечных свай можно назвать более быстрое и легкое вбивание в почву, а расширение подошвы опоры не позволит поддаться силам, действующим на разрыв в холодное время года, так как при этом велика вероятность частичного выталкивания столбов.

Виды фундаментов на сваях

В зависимости от того, какое количество опор будет задействовано при строительстве, от степени тяжести объекта, а также от конфигурации самого здания, различают несколько видов свайных основ под постройку:

1. Одиночные сваи - используются в случаях, когда необходимо передать нагрузку от элемента малой площади основания, например, если в проекте дома имеются колонны. Нередко используется вариант, когда непосредственно сама свая и является колонной.

2. Ленточный свайный фундамент применяется, когда планируется возвести протяженную конструкцию или установить опоры по периметру дома.

3. Свайные "кусты" - при этом нагрузку принимают на себя несколько опор, сконцентрированных под одним из элементов объекта, например, под той же колонной.

4. Свайное "поле" - такой проект подразумевает системное расположение опор по всей площади основания объекта. Обычно такое решение используется в случаях, когда здание планируется крупногабаритным и тяжелым.

Перечисленные виды свайных фундаментов и большинство свай вне зависимости от их классификации обычно задействуются вместе с ростверком. Это монолитная или сборная конструкция, которая объединяет все установленные опоры. Различают несколько типов фундаментов с ростверком:

низкий - оборудуется несколько ниже поверхности почвы, при этом есть возможность равномерно распределить передаваемую объектом нагрузку по всей площади фундамента, а не только на сваи;

повышенный - располагается непосредственно над поверхностью почвы, исключая вероятность передачи напряжения на грунт;

высокий - используется при строительстве мостов и других гидротехнических сооружений, а также в случаях, когда в жилом доме планируется подпольное помещение.

Главной особенностью ростверка является необходимость объединения этой бетонной конструкции со сваями. Делается это посредством арматурной конструкции. Когда закладываются металлические стержни в скважины под сваи, их длина должна превышать длину опоры. Это позволит при оборудовании ростверка создать монолитную конструкцию.