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 (kn) 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 (kn) 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 (kn) 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 kn = 1,00, 3 Приведенные значения (kn) относятся к фундаментам, у которых расстояние от внешней грани стены до края подошвы фундамента (af) менее или равно 0,5 м; при значении (af) более 0,5 м значения (kn) по­вышаются на 0,10, но не более чем kn =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 (kn) 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 df
не зависит от df.	не менее df
Глубина расположения уровня подземных вод (z), м, относительно расчетной глубины промерзания df
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: Ip £ 12 Ip > 12 Глины Ip £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 (df), 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. Ip- число платичности.

Таблица 4.5.

Дата добавления: 2015-04-24