Сплошные и коробчатые фундаменты

Сплошные фундаменты применяют при строительстве на слабых и неоднородных грунтах, при больших нагрузках, передаваемых на основание при строительстве высотных зданий . Эти фундаменты могут рассматриваться как частный случай ленточных, у которых подушки имеют такие размеры в плане, что сливаются в одну сплошную плиту под всем зданием. Сплошные фундаменты проектируют бетонными или железобетонными плоскими или ребристыми. При этом ребра плит могут быть направлены вверх или вниз. На плиты сплошных фундаментов опирают несущие и самонесущие стены или колонны каркасов. Промежутки между направленными вверх ребрами заполняют песком или гравием и сверху устраивают бетонную подготовку. Толщина плоских плит сплошных фундаментов составляет от 1/8 до 1/6 пролета вертикальных несущих конструкций, а ребристой фундаментной плиты - от 1/10-1/8 пролета (рис. 16.11.).

Если фундаменты имеют большое заглубление, то с целью экономии материалов и обеспечения требуемой прочности и жесткости, их можно проектировать железобетонными коробчатыми с размещением между ребрами-стенами и перекрытиями помещений подвалов или подземных гаражей (рис. 16.2.д. и 16.11.г,д.). Коробчатые фундаменты проектируют в один или несколько этажей.

Для выравнивания неравномерных осадок оснований от нагрузок, передаваемых вертикальными несущими конструкциями остова здания (стенами, колоннами), могут применяться вместо сплошных фундаментов перекрестные монолитные железобетонные ленточные фундаменты (рис. 16.12.).

Рис. 16.11. Варианты сплошных фундаментов:

а – в виде гладких сплошных плит; б – в виде плит с ребрами вниз; в – в виде плит с ребрами вверх; г,д – коробчатые

Рис. 16.12. Перекрестные монолитные железобетонные ленточные фундаменты:

1 – колонна; 2 – монолитная железобетонная лента с подушкой

Свайные фундаменты

Свайные фундаменты применяют при строительстве на слабых грунтах, когда достижение пригодного естественного основания экономически или технически не целесообразно из-за большой глубины его залегания. Основными элементами свайных фундаментов являются сваи, оголовки свай и ростверки (рис. 16.13.).

Рис. 16.13. Свайные фундаменты (план и разрезы):

1 – свая; 2 – ростверк; 3 – фундаментные блоки; 4 – оголовок; 5 – стена; 6 - перекрытие

Сваи изготавливают из железобетона, бетона, металла и дерева. В зависимости от способа устройства сваи бывают забивными, набивными, буроопускными и винтовыми.

Забивные железобетонные, металлические и деревянные сваи погружают в грунт с помощью силовых воздействий, например, с помощью сваезабивных копров. В поперечном сечении сваи имеют квадратную, прямоугольную или круглую сплошную или с внутренней полостью форму. Различают круглые обычные полые сваи диаметром до 800 мм и сваи-оболочки – диаметром более 800 мм. По длине сваи могут иметь неизменное сечение или они могут иметь форму усеченных пирамиды или конуса (рис. 16.14.).

Рис. 16.14. Виды свай:

1-4 – бетонные и железобетонные сваи соответственно квадратные, полые, круглые и клинообразные; 5,6 – набивные обычные сваи и сваи с уширенной пятой; 7,8 – камуфлетные сваи; 9 – сваи с шарнирно-раскрывающимися упорами; 10 – свая-оболочка; 11 – свая в скважине; 12 – деревянная свая; 13 – винтовая свая

Забивные сваи имеют длину 3 м и более с градаций через 0,5 м до длины 6 м и дальше через 1,0 м. Сваи длиной менее 7 м называются короткими.

В зависимости от статической работы свай в грунте различают сваи-стойки и висячие сваи. Сваи-стойки проходят слабый грунт, входят острием в прочный грунт и передают на него нагрузку, а висячие сваи передают нагрузку на основание за счет сил трения боковых поверхностей свай о грунт (рис. 16.15.).

Набивные сваи получают при заполнении бетонной смесью заранее подготовленных бурением или продавливанием скважин. Нижняя часть скважин может быть уширена при бурении или мини-взрывом - сваи с уширенной камуфлетной пятой (рис. 16.14.).

Рис. 16.15. Виды свайных фундаментов:

а – сваи-стойки; б – висячие забивные сваи; в – висячие набивные сваи; 1 - забивные сваи; 2 – ростверк; 3 – набивные сваи

Буроопускные сваи – это сваи, установленные в пробуренные скважины с последующим заполнением зазора между сваей и стенкой скважины, например, цементно-песчаным раствором, а в вечномерзлых грунтах – грунтовым раствором. Винтовая свая ввинчивается в грунт заостренным концом с приваренной к нему по винтовой линии стальной полосой (рис. 16.14.).

В зависимости от конструктивной схемы здания и несущей способности грунта сваи размещают в один ряд, в шахматном порядке, в два ряда и кустом (под колонны или технологическое оборудование). По верху сваи в рядах объединяются железобетонным ростверком, который может быть монолитным или сборным (при крупноэлементном домостроении). Минимальное расстояние между сваями – 3с, а максимальное – 8с, где с – размер стороны или диаметра поперечного сечения сваи (рис. 16.16.).

В крупнопанельных зданиях высотой до 12 этажей с продольными и поперечными несущими стенами и узким шагом поперечных несущих стен и с перекрытиями из панелей на комнату могут применяться безростверковые свайные фундаменты (рис. 16.17.).

Рис. 16.16. Схемы размещения свай в фундаментах:

а – однорядная; б – шахматная; в – двухрядная; г – куст свай под колонну; д – свайные ростверки; 1 – свая; 2 – сборный железобетонный ростверк; 3 – стена; 4 – арматурные выпуски из свай; 5 – щебеночная или бетонная подготовка; 6 - монолитный железобетонный ростверк; 7 – колонна; 8 – сборный железобетонный оголовок; 9 – бетон замоноличивания

Рис. 16.17. Безростверковый свайный фундамент смешанного типа:

а – фрагмент разреза здания; б – фрагмент плана фундамента; в – крепление сваи в сборном железобетонном оголовке; 1 – оголовок; 2 – свая; 3 – цокольная панель; 4 – перекрытие над подпольем

В этом случае роль ростверка с наружной стороны выполняют цокольные панели, опирающиеся непосредственно на оголовки свай, а внутри роль ростверков выполняют плиты перекрытий над подпольем, опирающиеся на оголовки свай, которые внутри подполья своим верхом доходят до надподпольных панелей перекрытий.

Кроме смешанного варианта безростверкового свайного фундамента, представленного на рис. 16.17., применяют фундаменты с низкими и высокими оголовками свай. В первом случае панели стен, примыкающие к фундаменту, опирают непосредственно на оголовки свай, а во втором случае все оголовки свай располагают на уровне надподвального (или нижнего) перекрытия (рис. 16.18.), выполняющего роль ростверка.

Рис. 16.18. Безростверковые фундаменты:

а – расстановка свай при безростверковом решении свайных фундаментов; б – план перекрытий при безростверковом решении свайных фундаментов; в - безростверковый фундамент при низких оголовках; г – то же, при высоких оголовках