Фундаменты и их конструктивные решения

Фундаменты являются важным кон­структивным элементом здания, воспри­нимающим нагрузку от надземных его частей и передающим ее па основание. Фундаменты должны удовлетворять требованиям прочности, устойчивости, долговечности, технологичности уст­ройства и экономичности.

Верхняя плоскость фундамента, на которой располагаются надземные части здания, называется поверхностью фундамента или обрезом, а нижняя его плоскость, непосредственного соприкасающаяся с основанием, - подошвой фундамента.

Расстояние от спланированной поверхности грунта до уровня подошвы называется глубиной заложения фундамента,которая должна соответствовать глубине залегания слоя основания. При этом необходимо также учитывать глу­бину промерзания грунта (рис. 4.3). Если основание состоит из влажного мелкозернистого грунта (песка мелкого или пылеватого, супеси, суглинка или глины), то подошву фундамента нужно располагать не выше уровня промерза­ния грунта. На рис. 4.3 приведены изо­линии нормативных глубин промерза­ния суглинистых грунтов.

Глубина заложения фундаментов под внутренние стены отапливаемых зданий не зависит от глубины промерзания грунта; ее назначают не менее 0,5 м от уровня земли или пола подвала.

В пепучинистых грунтах (крупнооб­ломочных, а также песках гравелистых, крупных и средней крупности) глуби­на заложения фундаментов также не зависит от глубины промерзания, одна­ко она должна быть не менее 0,5 м, счи­тая от природного уровня грунта, при планировке подсыпкой и от планировочной отметки при планировке участка срезкой.

По конструктивной схеме фундамен­ты могут быть: ленточные, располагае­мые по всей длине стен или в виде сплошной ленты под рядами колонн (рис. 4.4, а, б); столбчатые, устраивае­мые под отдельно стоящие опоры (ко­лонны или столбы), а в ряде случаев и под стены (рис. 4.4, в, г); сплошные, представляющие собой монолитную плиту под всей площадью здания или его частью и применяемые при особо больших наврузках на степы или от­дельные опоры, а также недостаточно прочных грунтах в основании (рис. 4.4, д, е); свайные в виде отдельных погруженных в грунт стержней с целью передачи через них на основание нагрузок от здания (рис. 4.4, ж).

По характеру работы под действием нагрузки фундаменты различают жест­кие, материал которых работает пре­имущественно на сжатие и в которых не возникают, деформации изгиба, и гибкие, работающие преимущественно на изгиб. Для устройства жестких фун­даментов применяют кладку из природного камня неправильной формы (бутового камня или бутовой плиты), бутобетона и бетона. Для гибких фун­даментов применяют в основном желе­зобетон.

Ленточные фундаменты. По очертанию в профиле ленточный фун­дамент под стену в простейшем слу­чае представляет собой прямоугольник (рис. 4.5, а). Его ширину устанавлива­ют немного больше толщины стены, предусматривая с каждой стороны не­большие уступы по 50—150 мм. Одна­ко прямоугольное сечение фундамента на высоте допустимо лишь при неболь­ших нагрузках на фундамент и доста­точно высокой несущей способности грунта.

Чаще всего для передачи давления на грунт и обеспечения его необходи­мой несущей способности необходимо увеличивать площадь подошвы фунда­мента путем ее уширения. Теорети­ческой формой сечения фундамента в этом случае является трапеция (рис. 4.5,б), где угол, а определяет рас­пространение давления и принимается для бутовой кладки и бутобетона от 27 до 33°, для бетона 45°. Устройство та­ких трапецеидальных фундаментов свя­зано с определенными трудозатратами, поэтому практически такие фундамен­ты в зависимости от расчетной шири­ны подошвы выполняются прямоуголь­ными или ступенчатой формы (рис. 4.5, в, г) с соблюдением правила, чтобы габариты фундамента не выхо­дили за пределы его теоретической формы. Размеры ступеней по ширине (а) принимаются не более 20—25 см, а по высоте (с) — соответственно не менее 40—50 см.

По способу устройства ленточные фундаменты бывают монолитные и сборные.

Монолитные фундаменты устраивают бутовые, бутобетонные, бетонные и железобетонные. На рис. 4.6 показан лен­точный фундамент из бутового камня и бутобетона. Ширина бутовых фунда­ментов должна быть не менее 0,6 м для кладки из рваного бута и 0,5 м — из бутовой плиты. Высота ступеней в бу­товых фундаментах составляет обычно около 0,5 м, ширина — от 0,15 до 0,25 м.

Устройство монолитных бутобетонных, бетонных и железобетонных фун­даментов требует проведения опалубоч­ных работ. Кладку бутовых фундамен­тов производят на сложном или цемент­ном растворе с обязательной перевяз­кой (несовпадением) вертикальных швов (промежутков между камнями, за­полняемых раствором).

Бутобетонные фундаменты состоят из бетона кл. не ниже В5 с включени­ем в его толщу (в целях экономии бе­тона) отдельных кусков бутового кам­ня. Размеры камней должны быть не более 1/3 ширины фундамента.

Монолитные бутовые фундаменты не отвечают требованиям современного ин­дустриального строительства, а для их устройства трудно механизировать ра­боты. Бутовые и бутобетонные фунда­менты являются весьма трудоемкими при возведении и поэтому применяются в основном в районах, где бутовый ка­мень является местным материалом.

Более эффективными являются бетон­ные и железобетонные фундаменты из сборных элементов заводского изготов­ления (рис. 4.7), которые в настоящее время имеют наибольшее распростра­нение. При их устройстве трудовые за­траты на строительстве уменьшаются вдвое. Их можно возводить и в зимних условиях без устройства обогрева.

Сборные ленточные фундаменты под стены состоят из фундаментных бло­ков-подушек и стеновых фундаментных блоков. Фундаментные подушки укла­дываются непосредственно на основа­ние при песчаных грунтах или на пес­чаную подготовку толщиной 100—150 мм, которая должна быть тщатель­но утрамбована.

Фундаментные бетонные блоки укла­дываются на растворе с обязательной перевязкой вертикальных швов, тол­щина которых принимается равной 20 мм (рис. 4.7, 4.8). Вертикальные ко­лодцы, образующиеся торцами блоков, тщательно заполняются раствором. Связь между блоками продольных и угловых стен обеспечивается перевязкой блоков и закладкой в горизонтальные швы арматурных сеток из стали диа­метром 6—10 мм (рис. 4.9).

Блоки-подушки изготовляют толщиной 300 и 400 мм и шириной от 1000 до 2800 м а блоки-стенки — шириной 300, 400, 5U0 и 600 мм, высотой 580 и длиной 780 и 2380 мм.

В практике строительства применяют также сборные фундаментные блоки, имеющие толщину 380 мм при толщине надземных стен 510 и 640 мм (рис. 4.10, а). При такой конструкции прочность материала фундамента ис­пользуется полнее и в результате по­лучается экономия бетона.

Этой же цели соответствует устройство так называемых прерывистых фун­даментов (рис. 4.10,6), в которых бло­ки-подушки укладывают на расстоянии 0,3—0,5 м друг от друга. Промежутки между ними заполняют песком.

Строительство крупнопанельных зда­ний и зданий из объемных блоков по­требовало разработки новых конструк­тивных решений фундаментов. На рис. 4.10, в показан фундамент из крупноразмерных элементов для жило­го дома с поперечными несущими сте­нами и подвалом. Фундамент состоит из железобетонной плиты толщиной 300 мм и длиной 3,5 м и установлен­ных па них панелей, представляющих собой сквозные без раскосные железобе­тонные формы, имеющие толщину 240 мм и высоту, равную высоте под­вального помещения. Соединяются эле­менты между собой с помощью сварки закладных стальных деталей.

При строительстве зданий на участ­ках со значительными уклонами фунда­менты стен выполняют с продольными уступами (рис. 4.11). Высота уступов должна быть не более 0,5 м, а дли­на — не менее 1,0 м. Этим же правилом пользуются при устройстве перехода фундаментов внутренних степ к фунда­ментам наружных при разных глубинах их заложения.

Если необходимо обеспечить незави­симую осадку двух смежных участков здания (например, при их разной этаж­ности), то при устройстве ленточных монолитных фундаментов в их теле уст­раивают сквозные, разъединяющие фун­дамент зазоры. С этой целью в зазоры вставляют доски, обернутые толем. В подвальных зданиях доски с наруж­ной стороны вынимают, и швы в этих местах заполняют битумом. Если фун­даменты сборные, то для обеспечения необходимого зазора блоки укладывают так, чтобы вертикальные швы совпа­дали.

В местах пропуска различных трубо­проводов (водопровода, канализации и др.) в монолитных фундаментах за­ранее предусматриваются соответствую­щие отверстия, а в сборных между бло­ками — необходимые зазоры с после­дующей их заделкой.

Столбчатые фундаменты.

При небольших нагрузках на фунда­мент, когда давление на основание меньше нормативного, непрерывные ленточные фундаменты под стены ма­лоэтажных домов без подвалов целесо­образно заменять столбчатыми. Фунда­ментные столбы могут быть бутовыми, бутобетонными, бетонными и железо­бетонными (рис. 4.12, а). Расстояние между осями фундаментных столбов принимают 2,5—3,0 м, а если грунты прочные, то это расстояние может со­ставлять и 6 м. Столбы располагают обязательно под углами здания, в мес­тах пересечения и примыкания стен и под простенками. Сечение столбчатых фундаментов во всех случаях должно быть не менее: бутовых и бутобетонных — 0,6×0,6 м; бетонных — 0,4×0,4 м.

Столбчатые фундаменты под стены возводят также в зданиях большой этажности при значительной глубине заложения фундаментов (4—5 м), ког­да устраивать ленточный фундамент нецелесообразно из-за большого расхо­да строительных материалов.

Столбы перекрывают железобетонны­ми фундаментными балками. Для пре­дохранения их от сил пучения грунта, а также для свободной их осадки (при осадке здания) под ними делают пес­чаную подсыпку толщиной 0,5—0,6 м. Если при этом необходимо утеплить пристенную часть пола, подсыпку вы­полняют из шлака или керамзита.

Столбчатые одиночные фундаменты устраивают также под отдельные опо­ры зданий. На рис. 4.12, б изображен монолитный бутовый или бетонный фундамент под кирпичную колонну, а на рис. 4.12, в, г — из железобетонных блока-подушки и блока-плиты. Сбор­ные фундаменты под железобетонные колонны могут состоять из одного желе­зобетонного башмака стаканного типа (рис. 4.12, д ) или из железобетонных блока-стакана и опорпой плиты под ним (рис. 4.12, е).

Сплошные фундаменты воз­водят в случае, если нагрузка, переда­ваемая на фундамент, значительна, а грунт слабый. Эти фундаменты устра­ивают под всей площадью здания. Для выравнивания перавномерпостей осадки от воздействия нагрузок, передаваемых через колонны каркасных зданий; в двух взаимно перпендикулярных на­правлениях применяют перекрестные ленточные фундаменты (рис. 4.13, а). Их выполняют из монолитного железо­бетона. Если балки достигают значи­тельной ширины, то их целесообразно объединять в сплошную ребристую или безбалочную плиту (рис. 4.13, б, в). При сплошных фундаментах обеспечи­вается равномерная осадка здания, что особенно важно для зданий повышен­ной этажности. Сплошные фундаменты применяют также в том случае, если пол подвала испытывает значительный подпор грунтовых вод.

Свайные фундаменты исполь­зуют при строительстве на слабых сжи­маемых грунтах, а также в тех случа­ях, когда достижение естественного ос­нования экономически или технически нецелесообразно из-за большой глуби­ны его заложения. Кроме того, эти фун­даменты применяют и для зданий, воз­водимых на достаточно прочных грун­тах, если использование свай позволяет получить более экономическое решение.

По способу передачи вертикальных нагрузок от здания на грунт сваи под­разделяют на сваи-стойки и сваи вися­чие. Сваи, проходящие слабые слои

грунта и опирающиеся своими концами на прочный грунт, называются сваями-стойками (рис. 4.14,а), а сваи, не до­стигающие прочного грунта и передаю­щие нагрузку на грунт трением, возни­кающим между боковой поверхностью сваи и грунтом, называются висячими (рис. 4.14, б, в).

По способу погружения в грунт сваи бывают забивные и набивные. По ма­териалу изготовления забивные сваи бывают железобетонные, металлические и деревянные. Набивные сваи изготов­ляют непосредственно на строительной площадке в грунте.

Железобетонные сваи изготовляют сплошные квадратного (от 250×250 до 400×400 мм) и прямоугольного (250×350 мм) сечения, а также трубчатого сечения диаметром от 400 до 700 мм. Чаще других применяют короткие сваидлиной 3—6 м. Трубчатые сваи могут быть как с заостренным нижним кон­цом, так и с открытым.

Деревянные сваи во избежание их быстрого загнивания применяют лишь в грунтах с постоянной влажностью. Их изготовляют из хвойных пород леса диаметром в верхнем отрубе не менее 180 мм; кроме того, ствол деревянной сваи необходимо покрыть битумными или дегтевыми мастиками для предот­вращения их загнивания. Для защиты сваи от размочаливания при забивке на верхний конец ее надевают стальной бугель, а на нижний — стальной баш­мак.

В зависимости от несущей способнос­ти и конструктивной схемы здания сваи размещают в один или несколько ря­дов или кустами (рис. 4.15).

Поверху железобетонные и металли­ческие сваи объединяются между собой железобетонным ростверком, который может быть сборным или монолитным (рис. 4.15). При деревянных сваях ростверк также выполняют из дерева.

Проектирование подвалов. Технические подполья

Различают три типа подземной час­ти гражданских зданий: с подвалом, с техническим подпольем и без подвала.

В подвалах размещают различные подсобные службы, обеспечивающие нормальную эксплуатацию здания. Од­нако в настоящее время в связи с цент­ральным теплоснабжением домов коли­чество зданий с подвалами сократилось. Для трассировки инженерных сетей и коммуникаций внутри здания устраива­ют технические подполья. Это создает не только удобство их эксплуатации, но и снижает затраты на строительство здания в целом.

При возведении зданий без подвалов стоимость подземной части уменьшает­ся. Однако следует иметь в виду, что необходимо устраивать заглубленные помещения для узлов управления ин­женерными коммуникациями (ввод электроэнергии, водопровода, тепло­сети).

Наружные стены подземной части подвалов обычно выполняют из тех же материалов, что и фундаменты беспод­вальных зданий. Они должны обладать достаточной устойчивостью против го­ризонтального давления грунта, а при отапливаемых подвалах — также над­лежащими теплотехническими качест­вами. Для освещения и проветривания подвалов в их наружных стенах устраи­вают окна, расположенные ниже уров­ня земли, а перед окнами — колодцы, называемые приямками.

Входы в подвальные этажи могут быть устроены внутри здания в месте расположения лестничной клетки или в виде открытых наружу одномаршевых лестниц, располагаемых в особых при­ямках. Эти лестницы примыкают обыч­но к наружной стене и ограждены под­порной стенкой.

Для защиты от осадков приямки мо­гут быть перекрыты или ограждены пристройкой.

Особое внимание при устройстве под­валов, как и вообще при устройстве фундаментов, необходимо уделять их гидроизоляции. Для бесподвальных зда­ний это важно, если грунтовые воды агрессивны.

Защита от грунтовой сырости осуще­ствляется устройством горизонтальной и вертикальной гидроизоляции

Горизонтальная гидроизо­ляция выполняется из двух слоев толя или рубероида, склеенных соответствен­но дегтевой или битумной мастикой, или же слоя цементного раствора (состава 1:2 с добавкой цезерита) толщиной 2—3 см.

Вертикальная гидроизоляция осуществляется тщательной окраской наружных поверхностей стен фундамен­та, соприкасающихся с грунтом, горя­чим битумом. При высоте уровня грун­товых вод от 0,2 до 0,8 м применяют оклеечную изоляцию, состоящую из двух слоев рубероида па битумной мас­тике. Рекомендуется также для стен подвалов дополнительное устройство глиняного замка из слоя мятой увлаж­ненной глины. Существуют и другие способы устройства гидроизоляции.

Чтобы предупредить проникание дождевых и талых вод к подземным частям здания, производят планировку поверхности участка под застройку, создавая необходимый уклон для отвода поверхностных вод от зда­ния. Вокруг здания вдоль наружных стен устраивают отмостку из плотных водонепроницаемых материалов (ас­фальт, асфальтобетон и др.) Ширина отмостки обычно принимается не менее 0,5 м с уклоном от здания 2 — 3%- Для устройства отмостки ис­пользуют также специальные сборные плиты.

Дата добавления: 2014-01-20