Основания и фундаменты

Все нагрузки, действующие на здание, в том числе и собственный вес здания, через фундаменты передаются на грунт. Нагрузка от здания, боковое давление грунта, сейсмические нагрузки, силы пучения грунта, упругий отпор грунта, вибрации и несиловые – температура грунта, температруа подвала, влага грунта, влага воздуха подвала, агрессивные примеси в воздухе и воде, биологические факторы.

Грунт -- горная порода или почва, представляющая собой многокомпонентную систему, изменяющуюся во времени и используемую как основание, среда или материал для возведения зданий и сооружений.

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.

Назначение здания, наличие в нем подвалов, глубина промерзания, уровень грунтовых вод -- все это влияет на глубину заложения фундамента.

Необходимо, чтобы фундаменты внутренних и наружных стен опирались на однородный грунт во избежание неравномерных осадок.

7. 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, и висячие сваи, не достигающие прочного грунта и передающие нагрузку на грунт трением, возникающим между боковой поверхностью сваи и грунтом;

· 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.).

В зависимости от несущей способности и конструктивной схемы здания сваи размещают в один или несколько рядов. Ряды свай образуют свайную полосу, а группа свай -- свайный куст.

Сваи объединяют поверху железобетонным ростверком, который может быть монолитным или сборным. Оголовки свай заделывают в толщу ростверка.

Наружные стены полносборных зданий при безростверковых фундаментах опирают на оголовки свай. Внутренние поперечные стены в подземной части здания заменены сваями с надетыми на них сборными оголовками типа «колокол». Ствол сваи заделывают в отверстие оголовка на глубину не менее 100 мм. По выровненной плоскости с оголовком укладывают плиты подвального перекрытия.

Выбор того или иного типа фундамента определяется на основании технико-экономического сравнения.

Сплошной фундамент в виде монолитной железобетонной плиты устраивают под всей площадью здания. Такие фундаменты возводятся в случае, если нагрузка, передаваемая на фундамент, значительна, а грунт слабый. Сплошные фундаменты обеспечивают равномерную осадку здания и защищают подвальные помещения от подпора грунтовых вод.

Фундаменты проектируют в виде плоской или ребристой плиты с расположением ребер под несущими стенами или колоннами. Ориентировочно толщину фундаментной плиты ребристой конструкции назначают 1/8-1/10 пролета несущих конструкций, а для сплошных -- 1/6-1/8 пролета.

При небольших нагрузках на фундамент непрерывные ленточные фундаменты полстены малоэтажных домов без подвалов целесообразно заменять столбчатыми.

Каркасные здания возводят на столбчатых фундаментах.

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

Для предохранения фундаментных балок от сил пучения грунта, а также для свободной их осадки (при осадке здания) под ними выполняют песчаную подсыпку толщиной 0,5-0,6 м. Если при этом необходимо утеплить пристенную часть пола, подсыпку устраивают из шлака или керамзита.

Ленточные фундаменты устраивают под несущими стенами бескаркасных зданий.

По способу устройства фундаменты бывают монолитные и сборные. Монолитные фундаменты выполняют: из бутового камня рваной формы или бутовой плиты; их укладывают на сложном или на цементном растворе с перевязкой (несовпадением) вертикальных швов.

Ширина бутовых фундаментов должна быть не менее 0,6 м для кладки из рваного бута, не менее 0,5 м -- из бутовой плиты. Наименьшая ширина фундаментов принята по условиям перевязки швов. Переход от уширенной части фундамента кузкой выполняют уступами шириной 150-250 мм и высотой не менее двух рядов кладки.

Такие фундаменты требуют значительных затрат ручного труда, однако там, где природный камень является местным материалом, их возведение экономически целесообразно; бутобетонными из бетона класса по прочности на сжатие В5 с включением в его толщу отдельных кусков бутового камня. Наименьшая ширина фундамента 350 мм. Уширение фундаментов ведут уступами шириной 150-250 мм и высотой 300 мм. Их возводят в щитовой опалубке или в траншеях (при плотных грунтах). По сравнению с фундаментами из бутового камня они менее трудоемки; бетонными в опалубке из монолитного бетона классов В7,5--В30.

Устройство таких фундаментов требует повышенного расхода цемента.

Более эффективными являются бетонные и железобетонные фундаменты из сборных элементов заводского изготовления, состоящие из блоков-подушек и фундаментных блоков.

Фундаменты на глинистых и просадочных основаниях с длительной и неравномерной осадкой дополнительно усиливают арматурой. Продольные стальные стержни втапливают в слой раствора, укладываемого толщиной 30-50 мм по верху фундаментных плит. Железобетонный пояс толщиной 100-150 мм выполняют по верхнему ряду бетонных блоков. Эти мероприятия повышают жесткость фундаментов и предупреждают появление трещин при неравномерной осадке здания.

Если по расчету ширина подошвы фундамента не превышает ширины бетонного блока, то фундаменты выполняются без подушек. При строительстве здания на участках со значительным уклоном фундаменты стен выполняют с продольными уступами. Высота уступов должна быть не более 0,5 м., длина не менее 10 м. Также выполняется постепенный переход от фундамента глубокого заложения к более мелкому, например от подвальной части к бесподвальной.

Фундамент крупнопанельных зданий и зданий из объемных блоков состоит из железобетонных плит толщиной 300 мм и установленных на них панелей, имеющих высоту, равную высоте подвального помещения. Соединяются элементы между собой с помощью сварки стальных закладных деталей.

В местах пропуска различных трубопроводов в монолитных фундаментах заранее предусматривают соответствующие отверстия, а в сборных между блоками -- необходимые зазоры с последующей их заделкой.