Конструкции фундаментов

Фундаменты - важный конструктивный элемент здания, расположенный ниже верхней отметки поверхности грунта, предназначенный для передачи всех нагрузок от здания на основание. Фундаменты могут быть выполнены из раз­личных материалов: дерева, бутового камня, бутобетона, бетона и железобетона. По характеру своей работы они могут быть разделены на жёсткие - работающие на сжатие - и гибкие - работающие на сжатие и изгиб. | Глубина заложения подошвы фундаментов зависит от характера и качества грунтового основания, уровня грунтовых вод и промерзания грунта, а также от назначения здания, рельефа и других факторов. Глубина промерзания глинистых и суглинистых грунтов приведена в Сип 2.01.01-82.

I Минимальную глубину заложения подошвы фундаментов для отапливаемых зданий назначают: под наружные стены - не менее 0.7 м, под внутренние – не менее 0.5м.

По конструкциям фундаменты подразделяют на ленточные, столбчатые (отдельно-стоящие), сплошные (плитные) и свайные.

Форма фундаментов и их размеры зависят от необходимой площади подошвы и вида применяемого материала.

Ленточные фундаменты устраивают под стены здания или под ряд отдельных опор.

Ленточный фундамент может служить не только несущей конструкцией, но и ограждающей для помещений подвала.

Размеры уступов должны быть такие, чтобы в теле фундамента не появлялись растягивающие напряжения. В зданиях с подвалами фундаменты в пределах подвала делают прямоугольной формы с уширением ниже пола подвала, которое называется подушкой.

В массовом строительстве применяют фундаменты из сборных элементов. Сборные фундаменты монтируют из железобетонных фундаментных блоков (плит) - подушек и стеновых блоков подвалов.

Фундаментные блоки маркируют буквой Ф с добавлением размеров в дм.

Например, Ф- 6 - 12: длина блока 120 см, ширина - 60 см.

Стеновые блоки подвалов могут быть сплошные (СБ) и пустотные (ПБ). Пустотные блоки дают экономию до 4 % бетона. Однако сплошные имеют большую несущую способность и могут быть тоньше стен.

Сборные фундаменты изготовляют из бетона М 100-200. Монтаж сборных бетонных фундаментов осуществляется на цементном растворе с перевязкой швов. Блоки-подушки укладывают на тщательно утрамбованную песчаную подготовку высотой 150 мм.

Дальнейшим развитием индустриальных ленточных фундаментов являются крупноразмерные фундаменты крупнопанельных зданий. Они устраиваются под сущие поперечные стены и состоят из сквозных безраскосных ферм (панелей) и блоков подушек. На выступы блоков подушек опирают также и цокольные панели самонесущих продольных стен. Длина таких панелей 4800 мм., а в других случаях соответствует размерам стеновых панелей. Высота панели рав­на высоте подвала.

Фундаментные панели представляют собой безраскосные фермы или сквозные железобетонные рамы с большим расходом стали. Меньший расход метал­ла бывает в случае применения плоских железобетонных панелей с отверс­тиями для пропуска коммуникаций. Толщина их 140 мм. т. е. они являются продолжением несущих поперечных панельных стен.

Отдельно стоящие (столбчатые) фундаменты

Столбчатые фундаменты возводят под колонны и столбы, а иногда под стены. В массовом строительстве нашли широкое применение сборные бетон­ные и железобетонные фундаменты.

Сборные бетонные отдельно стоящие фундаменты проектируют из эле­ментов заводского изготовления: плит фундаментов под колонны (ФП) или фундаментных блоков (Ф), подколенников (КП), башмаков под колонны (БК), траверс (ФТ или ТС) и фундаментных балок (рандбалок).

Элементы монтируют на цементном растворе. В зависимости от нагрузки под колонну устанавливают одну или несколько плит для получения расчетной площади подошвы. При установке нескольких плит их объединяют траверсой. Для устройства самонесущих стен устанавливают фундаментные балки, пере­дающие нагрузки от стен на отдельно стоящие фундаменты. Для предотвращения выпучивания фундаментных балок под них делают подсыпку из шлака или песка толщиной 50 см.

Сплошные фундаменты

Сплошные фундаменты в виде различных плит устраивают при очень слабых грунтах, высоком уровне грунтовых вод и больших нагрузках (от высотных зданий). Сплошной фундамент может быть ребристой плитой или безбалочной.

Свайные фундаменты

Свайные фундаменты устраивают в слабых грунтах с большой глубиной промерзания. Они состоят из свай, оголовка и ростверка распределительно ной балки или плиты. Сваи это круглые или многогранные стержни, погру­женные в грунт. Сваи различают по материалу, по методу изготовления и погружения в грунт и по характеру работы в грунте.

По материалу сваи бывают деревянные, бетонные, железобетонные, стальные и комбинированные. Сваи бывают постоянного сечения (цилиндри­ческие и призматические) или переменного (конические и пирамидальные). Группа свай, образующих свайный фундамент, поверху связывается жесткой балкой или плитой, препятствующей горизонтальному перемещению верхней части свай и обеспечивающей передачу давления от сооружения на все сваи, ростверкам. По методу изготовления и погружения в грунт сваи бывают забивные и на­бивные (устраиваются в скважинах с оболочкой или без), сваи-оболочки и в винтовые. В зависимости от характера работы в грунте различают сваи стойки и висячие сваи. Сваи стойки своими концами опираются на прочный грунт и передают на него нагрузку. Их применяют, если глубина залегания прочного грунта не больше возможной длины свай. Висячие сваи применяют, если прочные грунты находятся на значительной глубине. Несущая способность их определяется суммой сопротивления сил трения по боковой по­верхности грунта и под острием сваи. Свайные фундаменты на сваях-стойках почти не дают осадки.

Железобетонные ростверки бывают сборные и монолитные. Могут быть свайные фундаменты безростверковые.

Например, в панельном домостроении каждая панель несущих стен тех-подполья опирается минимум на две сваи. Свайные фундаменты увеличивают жесткость панельных зданий и уменьшают влияние неравномерных осадок.

Ростверки бывают высокие и низкие.

Высокие - это ростверки, нижняя плоскость которых лежит выше плос­кости грунта. Их устраивают при поверхности грунта, покрытой водой, на­пример, при строительстве набережных, мостовых опор и т.д. При строи­тельстве зданий с техподпольем также сооружается высокий ростверк. Низкие ростверки имеют заглубленную в грунт нижнюю поверхность. Расстояние между сваями определяется расчетом. При наиболее часто встречающейся глубине свай 5 -20 м это расстояние составляет 3-8 диа­метров свай.

Чаще всего применяют короткие сваи длиной 3 – 6 м.

Устанавливают сваи под стенами домов в I - 2 ряда или в шахматном порядке.

Сечение свай 250х250мм, 400х400 мм. 250х350 мм.

Сваи могут быть с квадратной или круглой полостью.

Сваи трубчатого сечения диаметром 400 — 700 мм имеют нижний конец полый или со вставкой железобетонного башмака при вибропогружении. Ширина ростверка примерно равна толщине стены, но не меньше 300 мм

Высота ростверка 400 - 500 мм.

Железобетонный оголовок имеет сквозное отверстие в виде усеченного конуса. Высота оголовка 900 мм, ширина 600 мм.

Головы забитых в грунт свай приходится срубать для обнажения арма­туры, а верх свай выравнивают цементно-песчаным раствором до проектной отметки. После одевания оголовка отверстие заполняется бетонной смесью

Сборный ростверк по длине и ширине соответствует стеновым панелям.

Гидроизоляция фундаментов

Фундаменты подвергаются увлажнению просачивающейся через грунт ат­мосферной влагой или грунтовой водой. Капиллярная влага поднимается вверх по фундаменту вверх и в стенах первого этажа появляется сырость. Гидро­изоляция предназначена для предотвращения движения влаги и появления влаги в стенах. Гидроизоляция бывает горизонтальной и вертикальной.

Горизонтальная гидроизоляция устраивается в виде двух слоев рубе­роида на битумной мастике. В здании с подвалом гидроизоляцию укладыва­ют на двух уровнях. Первый слой – в кладке фундамента на уровне пола подвала, а второй - в нижней части стены в цоколе или между стеной и фундаментом на 150 - 250 мм выше поверхности отмостки или тротуара.

Кроме того, делается вертикальная гидроизоляция наружных поверхностей стен подвала, а также его пола (при необходимости). Подстилающий слой выполняют из железобетона.

Гидроизоляция бывает оклеечная (толь, рубероид, гидроизол) и обмазочная (2 слоя горячего битума).

При невысоком уровне грунтовых вод (на 2.2 м выше пола подвала) вертикальную гидроизоляцию защищают слоем жирной глины толщиной 250 мм для предупреждения ее повреждения. Пол устраивают водонепроницаемым, на­пример из асфальта, по бетонной подготовке.

При высоком уровне грунтовых вод (на 0.5 м выше пола подвала) ус­траивают облицовку из сильно обожженного кирпича толщиной в полкирпи­ча и водонепроницаемый пол, создавая оболочку, которая способна сопро­тивляться гидростатическому давлению. При этом оклеечная гидроизоляция должна быть на 0.5 м выше уровня грунтовых вод.

Одной из эффективных мер борьбы с проникновением в подвал грунто­вых вод является устройство дренажа. Вокруг здания на расстоянии 2-3 м от фундамента устраиваются канавы с уклоном 0,002-0,006 в сторону сбор­ной отводящей канавы. По дну канав укладывают керамические или бетонные трубы. Засыпают канавы с трубами сначала крупным гравием, затем крупя­ным песком и грунтом. Вода по трубам стекает в овраг, реку, канализацию.

Фундаменты глубокого заложения

Они устраиваются не в котловане, а на поверхности грунта. Погружение таких фундаментов в грунт на необходимую глубину производят путем извлечения из-под них грунта.

Метод опускного колодца. На поверхности грунта сначала возводят пу­стотелую нижнюю часть фундамента в виде колодца. Потом через вертикаль­ную полость в колодце с помощью землеройных механизмов из-под него из­влекают грунт. Колодец под действием силы тяжести опускается в грунт. Постепенно колодец наращивают. После погружения на проектную глубину нижнюю часть полости заполняют бетонной смесью, резко увеличивая пло­щадь подошвы фундамента.

Другой метод с помощью кессона. На месте устройства фундамента де­лают кессон, представляющий собой как бы перевернутый вверх дном ящик. Это рабочая камера, в которой размещают персонал или механизмы. По мере погружения в камере повышают давление воздуха, уравновешивая давление грунтовой воды и не позволяя ей проникать в рабочую камеру. Камеру выполняют из железобетона, и после опускания на проектную глубину заполняют монолитным бетоном.