Виды оснований и фундаментов

Основанием называют толщу грунтов, воспринимающих нагрузку от здания и сооружения. Разделяют их на естественные и искусственные. Естественным считается основание, которое используется в условиях природного залегания после незначительной предварительной подготовки. Искусственные основания — это такие основания, свойства которых улучшают с помощью различных методов (конструктивных, уплотнения и закрепления). Необходимость в этом возникает в том случае, если грунты имеют очень низкую несущую способность и не могут воспринимать нагрузку от веса зданий и сооружений.

Фундаментом называют подземную часть здания, предназначенную для передачи нагрузки от веса сооружения на основание (рис. 9,а). Плоскость фундамента, опирающуюся на основание, называют подошвой. Поверхность фундамента, на которую опирается надземная часть конструкции и границы между уступами фундамента, называют обрезом. Слой грунта, на который опирается подошва, называют несущим слоем, остальные слои — подстилающими. Расстояние от поверхности земли до подошвы называют глубиной заложения фундамента d_f. Объем грунта, деформирующийся под действием внешней нагрузки, — это рабочая зона основания. Глубину рабочей зоны основания называют мощностью сжимаемой толщи Н_с. Уровень подземных вод обозначают отметкой WL, подошвы фундамента — FL, нижнюю границу сжимаемой толщи BS.

По способам передачи давления от сооружения на грунты оснований различают три категории фундаментов: фундаменты в открытых котлованах (рис. 9,б), которые возводятся в котлованах и передают давление на основание только по подошве; фундаменты глубокого заложения (рис. 9, в) формируются или погружаются в грунт с помощью специальных устройств, они передают нагрузку на основание как путём трения по боковой поверхности фундамента, так и по подошве; свайные фундаменты (рис. 9, г) по способам передачи нагрузки на грунт основания и методам производства работ, при их устройстве, занимают промежуточное положение между двумя упомянутыми выше типами фундаментов.

Рис. 9. Схемы фундаментов

а — основание и фундамент; б — фундаменты в открытых котлованах; в — фундаменты глубокого заложения; г—свайные фундаменты; 1 — фундамент; 2 - обрезы фундамента; 3 — подошва; 4 — несущий слой грунта; 5—подсти­лающий слой; 6 — рабочая зона основания; 7 — уровень подземных вод; 8 — насыпной грунт; 9 — котлован.

Известно, что долговечность и другие эксплуатационные характеристики зданий и сооружений зависят от несущей способности оснований. Анализ причин аварий, имевших место во время строительства и эксплуатации, показал, что значительная их часть происходила в результате ошибок, допущенных при проектировании и устройстве оснований и фундаментов. Устранение последствий этих ошибок приводит, как правило, к значительным затратам, которые иногда превышают первоначальную стоимость фундаментов. Затраты на устройство оснований и фундаментов могут достигать 20 % и более от суммарной стоимости зданий и сооружений, поэтому уменьшение этих расходов может дать существенную экономию материальных средств.

Надёжность оснований и фундаментов зависит от способа выполнения строительных работ, правильной оценки физико-механических свойств грунтов оснований, а также учёта их совместной работы с фундаментами и всеми надземными конструкциями. Неправильная оценка физико-механических свойств грунтов оснований, как правило, приводит к развитию неравномерных осадок фундаментов зданий и, в конечном счёте, к полному разрушению здания.

С развитием строительства была постепенно осознана необходимость устройства фундаментов, располагаемых ниже поверхности земли для передачи давления от веса здания на более плотные слои грунта. В отличие от первобытных построек, которые возводились на поверхности земли, для большинства фундаментов предварительно разрабатывали котлованы, хотя археологические раскопки в Египте и Индии показали, что ещё до нашей эры при строительстве храмов и других сооружений использовались свайные фундаменты и опускные колодцы.

Использование фундаментов, возводимых в открытых котлованах, и свайных фундаментов с тех пор значительно изменилось. Помимо известных решений стали применяться и более прогрессивные конструкции фундаментов, металлические сваи из проката, винтовые, набивные и сваи из труб, заполняемых бетоном после погружения, а также сваи и сваи-оболочки различных конструктивных форм и размеров. В строительстве малоэффективные каменные и монолитные фундаменты стали заменять сборными фундаментами из унифицированных бетонных и железобетонных блоков.

Конструктивное решение фундаментов зависит от условий залегания, свойств грунтов строительной площадки

Контрольные вопросы:

17. Что называется основанием и фундаментом здания.

19. Приведите классификацию фундаментов, используемых в современном строительстве.

20. Какие факторы следует учитывать при проектировании оснований и фундаментов?

21. Какие принципы положены в основу проектирования оснований и фундаментов?