Общие сведения о фундаментах.

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.

Значительна их роль и в экономике строительства. В общих затратах на возведение здания доля фундаментов составляет по стоимости 8-10 % и по трудоемкости 10-15%.

Работа фундаментов протекает в сложных условиях. Они подвергаются влиянию разнообразных внешних воздействий, как силовых, так и несиловых .

Такие силовые воздействия, как нагрузки от массы здания и грунта, отпор грунта, силы пучения, сейсмические удары, вибрация, вызывают появление различного вида сжимающих, сдвигающих и изгибающих напряжений, результатом которых могут быть недопустимые деформации и разрушения.

Несиловые воздействия: переменные температура и влажность, избыточное увлажнение, воздействие химических веществ, деятельность насекомых, грибков и бактерий — могут привести как к появлению напряжений и разрушений в фундаментах, так и к нарушению эксплуатационного режима помещений зданий.

Для того, чтобы противостоять различного рода воздействиям и обеспечить необходимые условия эксплуатации здания, фундаменты должны отвечать ряду требований. Основные из них: прочность, долговечность, устойчивость на опрокидывание и на скольжение, стойкость к воздействию грунтовых вод, химической и биологической агрессии. Наряду с эксплуатационными, фундаменты должны удовлетворять экономическим требованиям минимума затрат труда, средств и времени на возведение, что может быть достигнуто при индустриальных методах строительства. Разнообразие материалов и конструктивных решений зданий, климатических и грунтовых условий определило множество различных видов фундаментов, используемых в современном строительстве.

Материалом для фундаментов могут служить дерево, бутовый камень, бутобетон, бетон, железобетон. Деревянные фундаменты, как правило, используют лишь для временных деревянных зданий. В условиях переменной влажности древесина быстро загнивает, поэтому для продления срока службы деревянные фундаменты следует антисептировать - обрабатывать химическими веществами, препятствующими гнилостным процессам.

В современных условиях все реже применяют фундаменты из бута. В этих фундаментах бутовый камень укладывают на растворе. Устройство таких фундаментов трудоемко, ограничено-теплым сезоном и требует труда квалифицированных каменщиков. Несколько проще устройство бутобетонных фундаментов. Их возводят в опалубке, включая в бетон 25—35% бута. Затраты на возведение меньше, чем на бутовые, необходимость в квалифицированных каменщиках отпадает.

Массовое распространение в современном строительстве получили бетонные и железобетонные фундаменты, особенно сборные. Бетонные и железобетонные сборные фундаменты позволяют круглогодичное ведение работ с широким применением индустриальных методов изготовления и монтажа элементов. Бетон и железобетон в наибольшей степени отвечают требованиям, предъявляемым к материалам для фундаментов: морозостойкости, механической прочности, стойкости к агрессивным водам, биостойкости и т.д.

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.

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.

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.

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.

Выбор того или иного типа фундаментов зависит от применяемого материала, конструктивного решения здания, характера и величины нагрузок, вида основания, местных условий.

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. Классификация и область применения фундаментов приведены в таблице 4.1 (см. СНБ 5.01.01-99. Основания и фундаменты зданий и сооружений).

Таблица 4.1.

Классификация и область применения фундаментов

Тип и вид Фундамента	Характеристика	Область применения
1 Плитный мелкого заложения 1.1 Ленточный, в т.ч. прерывистый	Конструкция в виде полосы (в т.ч. прерывистой) или перекрестных лент. Изготавливается в монолит- ном, сборном и комбинированном вариантах из типовых или индивидуальных элементов и материалов, обеспечивающих надежность и долговечность (бетон, кирпич, бут)	Фундаменты под стены сооружений, под оборудование; под ряды стоек каркасов (при недостаточной прочности грунта оснований; для снижения влияния неравномерных деформаций)
1.2.Столбчатый (отдельный) при b £10 м, где b — ширина или диаметр фундамента. 1.3 Массивный (сплошная плита, коробчатый, ребристый, кольцевой при b > 10 м)	Отдельная конструкция квадратной или прямоугольной формы с одним или несколькими уступами по высоте. Изготавливаются в монолитном, сборном или комбинированном вариантах из типовых или индивидуальных элементов. Конструкция в виде сплошной плиты под все сооружение или его часть, в т.ч. коробчатой или ребристой формы	В качестве опор конструкций, передающих, как правило, сосредоточенную нагрузку. При значительных нагрузках на грунты основания, значительной изменчивости свойств грунтов в пределах пятна застройки, для уменьшения влияния неравномерных деформаций
2 Свайный 2.1 Односвайный 2.2 Свайный ленточный 2.3 Свайный отдельный (кустовой) 2.4 Свайное поле	Фундамент из одной безростверковой сваи повышенной несущей способности с уширенным оголовком, в котором размещаются подколонник, анкеры и другие элементы сопряжения с надземными конструкциями. Фундамент с однорядным или многорядным продольным расположением свай (таблица 5.2), объединенных по верху жесткой балкой (ростверком) в виде ленты Фундамент из группы свай (таблица 5.2), объединенных по верху жесткой плитой (ростверком) Фундамент из свай (таблица 5.2) в виде сплошного массива (поля), как правило, под все сооружение или его часть, объединенных ростверком в виде массивной сплошной плиты	В сооружениях, как правило, с безростверковым опиранием надземных конструкций Фундаменты под стены сооружений, фундаменты под оборудование, под ряды стоек каркасов В качестве опор конструкций, передающих, как правило, сосредоточенную нагрузку При значительных нагрузках на грунты основания, значительной изменчивости свойств грунтов в пределах пятна застройки, для уменьшения влияния неравномерных деформаций
3 Специальный 3.1 Столбы набивные 3.2 Опускные колодцы и оболочки 3.3 Фундаменты с анкерами 3.4 Анкеры в грунте 3.5 Фундамент щелевой (шлицевой) 3.6 Фундаменты в пробитых, выбуренных полостях (скважинах)	Конструкция из монолитного бетона или железобетона, укладываемого с уплотнением в предварительно изготовленную скважину диаметром (d) более 1,2 м, глубиной (h) более 10 м Открытые сверху и снизу полые конструкции диаметром (d) более 3 м и глубиной (h) более 10 м преимущественно бетонные и железобетонные, изготавливаемые методом погружения оболочек и опусканием монолитных (сборных) колодцев произвольного очертания под воздействием собственного веса в процессе удаления грунта из-под конструкции с использованием, в случае необходимости, подмыва и вибраторов Плитные фундаменты с жесткими, как правило, монолитными железобетонными сваями-анкерами диаметром d = 150-300 мм и длиной L = 4-6 м, (в том числе с напрягаемой арматурой и уширенной пятой), воспринимающими выдергивающие нагрузки и составляющими одно целое с плитным фундаментом Железобетонная свая в пробуренной скважине с закрепленной рабочей частью (корнем), преднапряженной тягой (анкером) в грунте, устраиваемой посредством нагнетания (инъекции) бетонной смеси (раствора) в нижнюю часть скважины. Диаметр (d) от 80 до 300 мм, длина (L) до 100 м. Применяются также забивные, набивные и винтовые сваи из любых материалов Конструкция, устраиваемая из армированного бетона в разработанных обычной техникой неглубоких траншеях любой конфигурации глубиной (h) до 6 м, шириной (b) от 100 до 1000 мм, в т.ч. взаимно пересекающихся, концентрических и др. в неводонасыщенных устойчивых грунтах без применения глинистых суспензий Конструкции, изготавливаемые бетонированием пробитых штампом или трамбовкой или выбуренных полостях разной конфигурации в плане и по высоте глубиной (h) от 3 до 6 м (в том числе повторно пробитых после их предварительного заполнения крупным песком, щебнем) или установкой в полости сборных	Уникальные высотные и подземные сооружения, ограждающие конструкции, фундаменты под тяжелое оборудование в грунтах с наличием крупных твердых включений, ограниченно пригодных для строительства; вертикальные нагрузки от сооружения превышают 10 МН, горизонтальные — более 0,5 МН То же В сооружениях со значительными моментными, горизонтальными и выдергивающими нагрузками на фундамент, а также при устройстве фундаментов в стесненных условиях Как правило, при реконструкции зданий и сооружений; для устройства ограждений, глубоких котлованов и подземных сооружений с большими комбинированными нагрузками; при устройстве фундаментов в стесненных условиях Опоры для сооружений с большими комбинированными нагрузками Фундаменты сооружений различного назначения

Глубина заложения фундаментов должна приниматься с учетом

назначения и конструктивных особенностей проектируемого сооружения, влияния расположенных вблизи сооружений и инженерных коммуникаций, инженерно-геологических, гидрогеологических, геоэкологических условий площадки строительства и возможных их изменений, в том числе изменение глубины сезонного промерзания грунтов.

Расчетная глубина сезонного промерзания грунтов (d_f), м, определяется по формуле

d_f = k_n d_fn , (4.1)

где k_n — коэффициент влияния теплового режима сооружения на промерзание грунта у фундамента, принимаемый:

— для ленточных фундаментов наружных стен отапливаемых сооружений — по таблице 4.3;

— для ленточных фундаментов наружных стен неотапливаемых сооружений и внутренних стен сооружений равным 1,1;

d_fn — нормативная глубина сезонного промерзания грунтов, определяемая

по 4.5.

Глубина заложения фундаментов для отапливаемых сооружений из условия недопущения морозного пучения грунтов основания должна назначаться:

— для фундаментов под наружные стены (от уровня планировки) по таблице 4.4;

— для фундаментов внутренних стен и колонн независимо от расчетной глубины промерзания;

— для сооружений с холодными подвалами или техническими подпольями (имеющими отрицательную температуру в зимний период года) по таблице 4.4, считая от пола подвала или технического подполья.

Таблица 4.3

Значения коэффициента k_n

Особенности сооружения	Коэффициент (k_n) при расчетной среднесуточной температуре воздуха в помещении, примыкающем к наружным фундаментам (°С)
				20 и более
Без подвала с полами, устраиваемыми по грунту на лагах по грунту по утепленному цокольному перекрытию С подвалом или техническим подпольем	1,30 1,00 1,10 0,90 1,05 0,80 0,80	1,10 0,80 1,00 0,80 1,00 0,80 0,70	0,90 0,70 1,00 0,70 1,00 0,80 0,60	0,80 0,60 0,90 0,70 1,00 0,70 0,50	0,80 0,60 0,90 0,70 0,90 0,70 0,40
Примечания 1 Приведенные в таблице значения коэффициента (k_n) относятся: в числителе — к сечениям ленточных фундаментов под наружные стены, расположенным у углов сооружения на расстоянии не более 5,0 м от них; в знаменателе — к сечениям оставшейся средней части длины наружных стен. 2 Для столбчатых и свайных фундаментов коэффициенты (k_n) принимаются: при расчетной температуре воздуха в помещении, примыкающем к фундаментам, не более 10° С — по таблице 5.3; при температуре воздуха выше 10° С — по таблице 5.3 с увеличением соответствующих значений в 1,15 раза, но не более чем k_n = 1,00, 3 Приведенные значения (k_n) относятся к фундаментам, у которых расстояние от внешней грани стены до края подошвы фундамента (a_f) менее или равно 0,5 м; при значении (a_f) более 0,5 м значения (k_n) повышаются на 0,10, но не более чем k_n =1,00. 4 К помещениям, примыкающим к наружным фундаментам, относятся подвалы и технические подполья, а при их отсутствии — помещения первого этажа сооружений. 5 При промежуточных значениях температуры воздуха помещений значения (k_n) принимаются с округлением до ближайшего большего значения, указанного в таблице 4.3.

Таблица 4.4.

Глубина заложения фундаментов отапливаемых сооружений по условию недопущения морозного пучения грунтов основания

Виды грунтов под подошвой фундамента и их характеристики	Глубина заложения фундамента в зависимости от расчетной глубины промерзания грунта d_f
не зависит от d_f.	не менее d_f
Глубина расположения уровня подземных вод (z), м, относительно расчетной глубины промерзания d_f
Скальные, крупнообломочные с песчаным заполнителем, пески гравелистые, крупные и средней крупности Пески мелкие и пылеватые, крупнообломочные грунты с глинистым заполнителем в количестве не более 30 % по массе Супеси Суглинки: I_p £ 12 I_p > 12 Глины I_p £28	независимо от расположения уровня подземных вод (z) z ³ 1,0 z ³ 1,5 z ³ 2,0 z ³ 2,5 z ³ 3,0	- z < 1,0 z < 1,5 z < 2,0 z < 2,5 z < 3,0
Примечание — В случаях, когда глубина заложения фундаментов не зависит от расчетной глубины промерзания (d_f), соответствующие грунты должны залегать на глубину не менее нормативной глубины промерзания, в проекте должны быть предусмотрены, а при строительстве реализованы мероприятия, исключающие подъем уровня подземных вод. I_p_-число платичности.

Таблица 4.5.

<21 22 232425 26 27 >

Дата добавления: 2015-06-17; просмотров: 2876;