Основания и фундаменты

Лекция 6

Основанием называется массив грунта, воспринимающий суммарную нагрузку от сооружения и внешних нагрузок, действующих на него, передаваемую 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.

Фундаменты являются важным конструктивным элементом здания, воспринимающим нагрузку от надземных его частей и передающим ее на основание. Фундаменты зданий должны быть прочными, устойчивыми на опрокидывание и скольжение в плоскости подошвы фундамента, долговечными, экономичными и индустриальными.

Верхняя плоскость фундамента, на которой располагаются надземные части здания, называется поверхностью фундамента, или обрезом, а нижняя его плоскость, соприкасающаяся с основанием, – подошвой фундамента. Расстояние от спланированной поверхности грунта до уровня подошвы называют глубиной заложения фундамента.

Фундаменты классифицируют:

– по конструктивным схемам – ленточные, располагаемые непрерывной лентой под несущими стенами здания; столбчатые в виде отдельных опор под колоннами; сплошные в форме массивной плиты под зданием; свайные в виде железобетонных или других стержней, забитых в грунт (рис. 15);

– по материалу – из природного камня; бутобетона; бетона; железобетона;

– по характеру работы под нагрузкой – жесткие, работающие на сжатие (бутовые, бетонные, бутобетонные); гибкие, работающие на сжатие и изгиб (железобетонные);

– по глубине заложения – мелкого (до 5 м) и глубокого (более 5 м) заложения.

	а		б		в		г

	д		е
		ж

Рис. Конструктивные схемы фундаментов:

а – ленточный под стены; б – то же под колонны; в – столбчатый под стены; г – отдельный под колонну; д – сплошной безбалочный; е – сплошной балочный; ж – свайный; 1 – стена; 2 – ленточный фундамент; 3 – железобетонная колонна; 4 – железобетонная фундаментная балка; 5 – столбчатый фундамент; 6 – ростверк свайного фундамента; 7 – железобетонная фундаментная плита; 8 – сваи

Ленточные фундаменты выполняют в виде непрерывной стенки, загруженной вышележащей несущей или самонесущей стеной (рис. 15, а), или в виде перекрестных железобетонных балок (рис. 15, б), воспринимающих в местах их пересечения нагрузку от колонн.

В поперечном сечении ленточные фундаменты могут быть прямоугольными (рис 17, а). Такая форма поперечного сечения возможна лишь при небольших нагрузках на фундамент или при высокой несущей способности грунта основания. Чаще подошву фундамента делают шире, чем его верхнюю часть. В этом случае фундамент имеет в сечении ступенчатую (с уступами) форму (рис. 17, б).

а

Уширение подошвы фундамента до требуемых размеров осуществляется также путем устройства фундаментов прямоугольной формы с уширенной опорной подушкой, выполненной из железобетона (рис. 17, в).

	б		в

Рис. 17. Формы поперечных сечений ленточных фундаментов:

а – прямоугольная; б – ступенчатая; в – прямоугольная с опорной подушкой; 1 – стена; 2 – обрез; 3 – фундамент; 4 – подошва; 5 – уступ; 6 – опорная подушка

Ширину подошвы ленточных фундаментов назначают в зависимости от величины нагрузок, действующих на них, и расчетного сопротивления грунта основания. По характеру работы они бывают жесткого и гибкого типа; в первом случае материал фундаментов работает в любом горизонтальном сечении на сжатие, во втором – на сжатие и изгиб.

Устраивать жесткие фундаменты можно из бутобетона, бетона или бутового камня, а гибкие – из железобетона.

Ленточные (непрерывные) фундаменты под стены делают монолитными из бутобетона, бетона, железобетона, каменной (бутовой) кладки и сборными – из крупных бетонных и железобетонных блоков. Основные конструктивные схемы ленточных фундаментов приведены на рис. 18.

Поперечное сечение фундаментов, зависящее от материала, бывает прямоугольным, трапециевидным и т. д.

Сечение фундаментов из бутового камня при прочных грунтах имеет прямоугольную форму, а при больших нагрузках или слабых грунтах – прямоугольную с подушкой или с уступами. Толщину бутового фундамента из рваного камня принимают не менее 60 см, а из постелистого камня – не менее 50 см, что обеспечивает необходимую перевязку швов. Размеры ступеней в бутовых фундаментах принимают по высоте равными около 0,5 м, а ширину – от 150 до 250 мм.

б

а

Рис. 18. Конструктивные схемы ленточных фундаментов:

а – одноэлементные схемы: фундамент-стенка, фундамент-подушка, фундамент-рама; б – двухэлементные схемы: ФП – подушка; ФС – стенка; СБ – блок-стенка; ПБ – пустотный блок

Вид сборного фундамента показан на рисунке 19.

Рис. 19. Вид сборного фундамента многоэтажного здания:

1 – башмаки; 2 – песчаная подушка; 3 – армированные пояса; 4 – блоки фундаментных стен; 5 – участки, бетонируемые на месте

Фундаменты из блоков можно укладывать сплошными рядами фундаментных подушек (рис. 20, а), а при достаточно прочных грунтах допускается укладка подушек через интервалы, в результате чего образуются прерывистые фундаменты (рис. 20, б). Промежутки между подушками заполняются грунтом.

Рис. 20. Ленточные фундаменты: а – со сплошными подушками; б – то же, с прерывными; 1 – блоки подушки; 2 – блоки стенки; 3 – армированный шов

Переход от глубокой части заложения фундаментов к более мелкой осуществляется уступами (рис. 21); высоту уступа принимают не более 0,5–0,6 м, а горизонтальную его часть соответственно 1,0–1,2 м. При скальных и связных грунтах твердой консистенции размеры уступов несколько увеличивают.

Рис. 21. Уступы фундамента под стеной здания

При небольших нагрузках на фундамент непрерывные ленточные фундаменты под стены малоэтажных домов без подвалов целесообразно заменять столбчатыми (рис. 22, а). Каркасные здания возводят на столбчатых фундаментах (рис. 22, б). Столбчатые фундаменты под стены возводят также в зданиях большой этажности при значительной глубине заложения фундаментов (4–5 м), когда устройство ленточного фундамента нецелесообразно из-за большого расхода строительных материалов.

Фундаментные столбы могут быть бутовыми, бутобетонными, бетонными, железобетонными.

В состав столбчатых фундаментов входят: плитная часть из одной или нескольких ступеней; подколонник с углублением (стаканом) для установки колонн.

По конструктивному решению столбчатые фундаменты могут быть монолитными, возводимыми на месте строительства в опалубке, и сборными, изготовленными на заводе.

Под кирпичные столбы фундаменты выполняют из железобетонных плит, уложенных одна на другую, или в виде ступенчатых опор из природного камня.

Столбчатые фундаменты под несущими стенами здания устанавливают в углах, в местах примыкания и пересечения стен, а на протяженных участках – через 3–6 м.

Поверх опор столбчатых фундаментов укладывают железобетонные балки, передающие нагрузку от стен на фундаменты.

а

б

Рис. 22. Опирание стен на столбчатые фундаменты:

а – с фундаментными балками, б – с рандбалками; 1 – фундаментная балка, 2 – рандбалка

Сборные фундаменты устанавливают на песчаную подушку толщиной 100–150 мм.

Для опирания стен на столбчатые фундаменты укладывают фундаментные балки. Их укладывают либо на обрезы фундаментов, либо на опорные столбики (рис. 23), устанавливаемые на растворе (или подбетоненные) на уступах фундамента. Фундаментные балки в промышленных зданиях монтируют так, что бы их верхняя поверхность была на 3 см ниже отметки чистого пола, которая обычно бывает на 15 см выше поверхности земли вокруг здания.

По верху фундаментной балки настилают гидроизоляцию, предохраняющую стены здания от увлажнения. Гидроизоляцию устраивают обычно из двух слоев рулонного материала на мастике.

Рис. 23. Укладка фундаментных балок на столбчатые фундаменты: а – общий вид; б – план и разрезы; 1 – фундаментная балка; 2 – опорный бетонный столбик; 3 – колонна; 4 – стена; 5 – бетон; 6 – фундамент; 7 – слой гидроизоляции  

б

а

Сплошные фундаменты устраивают в виде железобетонной плиты, расположенной под всей площадью здания при наличии слабых грунтов и больших нагрузок. Конструктивно железобетонные фундаментные плиты бывают сплошными, безбалочными и ребристыми (рис. 24).

а

б

Рис. 24. Сплошные фундаменты:

а – ребристая плита; б – безбалочная плита; 1 – монолитная железобетонная плита; 2 – колонна; 3 – ребро плиты; 4 – щебеночная подготовка; 5 – монолитный башмак

Свайные фундаменты используют при строительстве на слабых, неравномерно сжимаемых грунтах, а также в тех случаях, когда достижение естественного основания из-за большой глубины его заложения экономически или технически нецелесообразно.

Конструкции свайных фундаментов классифицируют:

– по характеру работы на сваи-стойки, передающие нагрузку от здания на нижележащий массив плотных грунтов (рис. 25, а), и висячие сваи, не достигающие прочного грунта и передающие нагрузку на грунт трением, возникающим между боковой поверхностью сваи и грунтом (рис. 25, б);

– по роду материала – железобетонные, бетонные, деревянные, стальные;

– по конструктивным решениям – забивные, изготовляемые на предприятиях строй индустрии или на строительной площадке, погружаемые в грунт с помощью механизмов; набивные, выполняемые на месте строительства путем бурения скважин и последующего заполнения их бетоном;

– по глубине заложения – короткие сваи (3–6 м) и длинные (более 6 м).

Рис. 25. Виды свайных фундаментов:

а – сваи-стойки; б, в – висячие сваи; 1 – свая забивная; 2 – ростверк; 3 – свая набивная

Подземные части гражданских зданий выполняют с подвалами (рис. 26, а), техническими подпольями (рис. 26, б) и без под валов (рис. 26, в). Подземные части промышленных зданий выполняют с подвалами под всем зданием или отдельными его частями и без подвалов, с устройством полов непосредственно по грунту. Кроме того, в подземных частях промышленных зданий устраивают фундаменты под различное оборудование, приямки проходные и непроходные каналы для различных коммуникаций.

Для освещения и проветривания подвалов в их наружных стенах устраивают окна, перед которыми выкладывают приямки (рис. 27). Для входа в подвалы снаружи зданий с специальных приямках устраивают одномаршевые лестницы, примыкающие к стенам подвалов.

Сверху световые приямки закрывают (металлическими решетками, а дождевая вода, поступающая в приямки, отводится в грунт через отверстия в дне приямка.

Рис. 26. Конструкции подземной части гражданских зданий:

а – с подвалом; б – с техническим подпольем; в – без подвала (бесподвальное

	Рис. 27. Оконный приямок из сборных железобетонных элементов: 1 – секции стен приямка; 2 – отверстие в дне приямка для отвода воды; 3 – сборная железобетонная перемычка

Стены и пол подвала, соприкасающиеся с грунтом, защищают гидроизоляцией.

В бесподвальных зданиях (рис. 28) в цоколе стен устраивают горизонтальную гидроизоляцию. Ее выполняют из цементного раствора (состава 1:2) толщиной 20–30мм или в виде двухслойного рулонного ковра из рубероида, наклеенного на выровненное основание битумной мастикой. Горизонтальную гидроизоляцию укладывают сплошной полосой в наружных и внутренних стенах, чтобы не допускать капиллярного подъема влаги в вышележащие участки конструкции.

В зданиях с подвалами устраивают горизонтальную и вертикальную гидроизоляцию. При залегании грунтовых вод ниже подошвы фундамента первый слой горизонтальной гидроизоляции располагается в уровне пола подвала по верху фундаментных плит из слоя цементного раствора состава 1:2. Второй слой горизонтальной (рулонной) гидроизоляции размещают в цоколе наружных стен (на 150–200 мм выше отмостки), а во внутренних стенах гидроизоляцию располагают на 100–200 мм ниже уровня пола. Вертикальная гидроизоляция стен подвала осуществляется окраской поверхностей, соприкасающихся с грунтом, битумной мастикой (рис. 29).

При высоком уровне грунтовых вод (0,2–0,8 м) устраивают оклеечную гидроизоляцию (рис. 30).

Рис. 28. Горизонтальная гидроизоляция стены

бесподвальных зданий:

1 – фундамент; 2 – пол первого этажа; 3 – стена; 4 – рубероид на мастике; 5 – цементная стяжка

Нижний слой горизонтальной гидроизоляции укладывают в толще пола подвала. Трех-четырехслойный ковер из гидростеклоизола или других гидроизоляционных материалов пропускают через стены, наклеивая на наружную поверхность подвала. В местах примыкания к стенам в ковре устраивают складку, предупреждающую повреждения гидроизоляции при осадке здания. Вертикальную гидроизоляцию на наружной поверхности стен подвала поднимают на 500 мм выше уровня грунтовых вод, защищая снаружи кирпичной стенкой и слоем жирной глины. Верхний слой горизонтальной гидроизоляции (ниже пола первого этажа) устраивают в наружных и внутренних стенах здания.

Для отвода атмосферных осадков от стен и фундаментов, а также для защиты грунтов основания от увлажнения по всему периметру устраивают водонепроницаемую отмостку шириной не менее 0,5 м с уклоном от здания 3%. Она выполняется из слоя асфальта или асфальтобетона толщиной 20–25 мм, уложенного на уплотненную щебеночную подготовку толщиной 100–150 мм. На лессовых грунтах отмостка выполняется шириной не менее 1,5 м.

Дата добавления: 2014-01-06