Корзина
37 отзывов
ПП Будпостач газобетон, дом из газобетона, газобетон цена, газоблок цена, газоблоки Киев, газоблок
+380 (67) 760-76-88
+380675486412
+380677607688
+380660875308

О конструкциях фундаментов

О конструкциях фундаментов

О конструкциях фундаментов

Фундаменты служат для передачи нагрузок от вышележащих частей здания на грунтовое основание при обеспечении допустимых деформаций основания. Фундаменты являются важнейшей частью зданий и сооружений, так как они обеспечивают возможность нормальной эксплуатации всего здания с учетом нормируемых деформаций оснований, представленных разными типами грунтов. Фундаменты распределяют большие сосредоточенные (от колонн) или линейные (от стен) нагрузки на грунтовое основание.

Прочность материалов здания (бетона, кирпича, стали) не менее чем на один-два порядка выше, чем прочность сжимаемого основания, поэтому площадь опирающихся конструкций надо увеличивать при переходе к грунту с помощью фундаментов. Без фундаментов можно возводить здания ограниченной высоты на скальном основании, прочность которого сопоставима с прочностью камня или железобетона. Но обычно здания возводят на сжимаемых основаниях (песчаных, глинистых и др.), что требует устройства уширенных фундаментов различных конструкций.

Различают следующие конструкции железобетонных фундаментов:

  • ленточные (под стены или из перекрестных лент под сетку колонн), отдельно стоящие,
  • или столбчатые (под каждую колонну),
  • сплошные плитные (под всем зданием или сооружением независимо от вида конструкций, опирающихся на фундамент).

Плитные фундаменты, в свою очередь, подразделяются на

  • прямоугольные в плане балочные или безбалочные, а также на
  • коробчатые (под здания),
  • круглые,
  • кольцевые и
  • многоугольные (под сооружения башенного типа).

При действии больших нагрузок или в условиях слабых грунтов под каждым из этих типов фундаментов для увеличения их несущей способности и снижения осадок.

Выбор типа фундамента, какой фундамент спроектировать под дом.

О конструкциях фундаментов

Основная задача фундамента это принятия нагрузок от здания и передачи этих нагрузок на основание – подстилающий грунт. От правильного выбора типа фундамента, качества его проектирования и возведения зависит безопасность и долговечность сооружения.

При выборе типа фундамента необходимо учитывать не только прочностные характеристики, несущую способность грунтов, но и экономическую целесообразность. Неоправданное завышение характеристик фундамента может привести к значительному удорожанию. Занижение же чревато непредсказуемыми последствиями.

Нередко, когда проектирует и  строит одна и та же организация, при выборе типа фундамента исходят из максимальной прибыли для себя - фундамент проектируется с колоссальным запасом прочности, что не лучшим образом сказывается на кошельке покупателя. И наоборот, попытки сэкономить могут привести к плачевным последствиям, особенно когда строительство ведется на грунтах со слабой несущей способностью.

Как правило, ошибки возникают именно при проектировании фундамента. Большинство индивидуальных проектов, в последнее время, это западные эскизные разработки, не имеющие математического расчета, фундамент в них не имеет привязки к участку. Даже в России , в различных регионах грунты основания имеют различные свойства, что уж говорить о других странах – значительно различаются не только климатические и гидрогеологические условия, но и технология строительства и строительные материалы.

Стараясь сократить затраты, застройщики нередко «штампуют» один и тот же тип фундамента на всю территорию застройки, без учета индивидуальных геологических особенностей участка, обращаются за проектами к малоквалифицированным проектным организациям, не имеющим достаточного опыта. Как результат возникают просадки фундаментов, появляются трещины. В настоящее существует огромное количество проектов, которые нужно приспосабливать к имеющимся местным строительным материалам и геологическим условиям участка.

Какой же тип фундамента выбрать?

Для начала необходимо определиться с наличием подвала. Подвал  удобен в эксплуатации – в нем можно разместить подсобные помещения, оборудовать мастерскую, разместить инженерное оборудование. Причиной отказа от подвальной части дома, как правило, служит наличие геологических противопоказаний. При этом зачастую мнимых, например подтопление фундамента соседа или и земля долго не просыхает после дождя. Следует учитывать, что окончательный приговор могут дать только геологи.

Далее необходимо определиться с глубиной заложения фундамента. В первую очередь это зависит от:
—   вид здания и его конструктивные особенности (наличие подвалов, количество этажей и т. д.);
—   величины и характер нагрузок, действующих на фундамент;
—   глубины заложения фундаментов примыкающих зданий;
—   геологические и гидрогеологические условия площадки;
—   возможность пучения грунта при промерзании и осадки при оттаивании.

Подстилающий грунт, являющийся основанием для фундамента, должен обладать необходимой прочностью и несжимаемостью. Не все грунты отвечают этим требованиям.

Существует множество различных типов фундаментов.

Столбчатые фундаменты очень хорошо подходят для домов, где не планируется строительство подвала, а давление на грунт относительно невелико. Главное преимущество столбчатых фундаментов в их экономичности. Такие фундаменты как правило используют в небольших домах, если планируется подвал или цокольным они не годятся, так же нельзя их использовать на территории с большим уклоном или перепадами высот.

О конструкциях фундаментов

Ленточные фундаменты все о них.

Ленточные фундаменты чаще всего используют как фундаменты под стены, для передачи на грунт основания линейно распределенных нагрузок от стен здания. Реже они применяются при устройстве фундаментов под равномерную сетку колонн, в виде системы перекрестных лент. Обычно в их состав входит фундаментная плита и стена подвала, передающая нагрузку от стен или колонн здания. Фундаменты в виде перекрестных лент под колонны устраивают, если площади подошв отдельных фундаментов под колонны велики и подошвы смыкаются краями или при необходимости получения жесткого фундамента в случае расположения здания недостаточно жесткой конструктивной схемы на неравномерно сжимаемом основании.

Разработаны разнообразные конструкции ленточных фундаментов в виде сборных блоков сплошного сечения, ребристых, пустотелых, кессонных, решетчатых. Блоки сплошного сечения могут быть трапециевидной или прямоугольной формы. Для снижения расхода бетона на 20...30% применяются ребристые и пустотелые блоки, но они менее технологичны при изготовлении. Наибольшее применение нашли блоки сплошного трапециевидного сечения, представляющие собой двухконсольные плиты, толщина которых определяется величиной поперечной силы при отсутствии поперечной арматуры. Имеются разработки по криволинейному очертанию верхней поверхности консольного участка, соответствующему эпюре моментов; по созданию безопорных участков на нижней поверхности фундаментной плиты для снижения величины изгибающего момента. Монолитные плиты обычно имеют более технологичную трапециевидную или прямоугольную форму.

Для передачи нагрузки от вышележащих конструкций здания на фундаментные плиты служат монолитные или сборные бетонные или железобетонные стены (чаще всего они служат стенами подвала). Сборные стены монтируют из фундаментных стеновых блоков или панелей. Стеновые блоки могут быть сплошные или пустотелые с различной формой пустот. Применение пустотелых блоков позволяет приблизительно на 20...30% сократить расход бетона.

Для монолитных фундаментов

Применяется тяжелый конструкционный бетон средней плотности от 2 200 до 2 500 кг/м3 (включительно), класса не ниже В15, а для сборных фундаментов — класса В20, В30. При воздействии отрицательных температур от -5° до -40°С применяют бетон марки по морозостойкости не ниже Р75, а при расчетной температуре наружного воздуха выше -5 °С марку бетона по морозостойкости не нормируют. Для рабочей арматуры рекомендуется арматура периодического профиля класса А300 (А-П), чтобы получить увеличенное сечение стержней в целях более надежного сопротивления коррозии. При технико-экономическом обосновании может применяться арматура более высоких классов (А400, А500), а также преднапряженная арматура. Толщину защитного слоя бетона для конструкций фундаментов в грунте при отсутствии специальных защитных мероприятий и при наличии бетонной подготовки принимают 40 мм, а при ее отсутствии — 70 мм.

Определение глубины заложения подошвы ленточных фундаментов является важной задачей проектирования. Она принимается не менее 0,5 м от поверхности планировки и больше толщины почвенного слоя. При ее назначении учитывают глубину промерзания и возможность морозного пучения грунтов в основании. При возможности морозного пучения глубина заложения подошвы принимается ниже глубины промерзания, определяемой нормами (не менее расчетной глубины промерзания).

Глубину заложения выбирают с учетом расположения фундамента на достаточно прочном слое грунта, исключая слабые фунты в качестве возможного основания. Если рядом с будущим фундаментом расположены существующие фундаменты, то необходимо исключить их взаимовлияние. Для этого нужно, чтобы разница в глубине заложения подошв существующего и нового фундаментов составляла не более половины расстояния между краями подошв в плане.

Ленточные фундаменты под несущие стены рекомендуется применять, как правило, при условии полного использования нормативного давления на основание. Их широко применяют при заложении подошвы 2...3 м и более в случае использования подземного пространства под зданием. Фундаменты, стены подвалов и цоколи следует, как правило, выполнять сборными из блоков или панелей. Блоки должны укладываться с перевязкой вертикальных швов и с тщательным заполнением их цементно-песчаным раствором.

При расчете фундаментных стен в случаях, когда толщина их меньше толщины вышележащих стен, следует учитывать случайный эксцентриситет е - 8 см. Этот эксцентриситет суммируется с эксцентриситетом продольных сил. Толщины фундаментной стены и стены первого этажа должны отличаться одна от другой не более чем на 25 см: оси этих конструкций должны совпадать. Переход от одной глубины заложения ленточного фундамента к другой производится уступами. При плотных грунтах отношение высоты уступа к его длине должно быть не более 1 : 1, а высота уступа — не более 1 м. При неплотных грунтах отношение высоты уступа к его длине должно быть не более 1 :2, а высота уступа — не более 0,5 м. Уширение бутобетонных и бутовых фундаментов к подошве производится уступами. Высота уступа принимается для бутобетона не менее 30 см, а для бутовой кладки она составляет два ряда кладки (55... 60 см).

При проектировании бутовых, бетонных или бутобетонных фундаментов под стены размеры каждого из обрезов фундаментов (добавленных к ширине стены) принимают не менее 50 мм с округлением ширины фундамента до размера, кратного 100 мм. При проектировании ленточных фундаментов под стены промышленных зданий рекомендуется применять сборные фундаменты.

В фундаментах и стенах подвалов из бутобетона толщина стен принимается не менее 55 см, а размеры сечения столбов — не менее 40 см; толщина стен из бутовой кладки принимается не менее 50 см, а размеры сечения столбов — не менее 60 см. При применении бута-плитняка допускается уменьшение толщины конструкций из бутовой кладки до 30 см. Наружные подвальные стены рассчитывают с учетом активного бокового давления грунта и находящейся на поверхности грунта распределенной нагрузки. При отсутствии специальных требований нормативная распределенная нагрузка на поверхности принимается равной 10 кН/м2.

Типы и размеры фундаментных блоков применяются по утвержденным каталогам типовых индустриальных строительных изделий. Марка раствора для кладки фундаментных стеновых блоков назначается в зависимости от влажности грунта и степени долговечности здания. Рекомендуется марка раствора 50 (для зданий меньшей долговечности — категории III — марка 25).Марка раствора или класс бетона Давление на грунт при расчетной нагрузке собираемые из блоков — подушек и стеновых блоков.

Сборные ленточные и прерывистые фундаменты

О конструкциях фундаментов

Можно устраивать только из одних фундаментных стеновых блоков, если их ширина равна или больше расчетной ширины фундамента. Фундаментные блоки — подушки — или заменяющие их нижние фундаментные стеновые блоки укладывают вплотную один к другому, в результате чего создается непрерывный ленточный фундамент или с промежутками при создании прерывистого фундамента.

Для обеспечения пространственной жесткости сборного ленточного фундамента следует предусматривать связь между продольными и поперечными стенами путем перевязки фундаментными стеновыми блоками либо путем закладки в швы стен сеток из стали классов А300...А400 диаметром 8... 10 мм с шагом 150 мм. Сетки должны быть уложены не менее чем в двух (верхнем и нижнем) горизонтальных швах. Глубина заделки сеток в поперечные стены должна быть не менее двойной ширины фундаментного стенового блока. Если одна из стен выполнена из кирпича, то при любых грунтах сетки укладывают в каждом ряду фундаментных блоков. Фундаментные стеновые блоки должны укладываться с перевязкой вертикальных швов.

Для устройства различных вводов от наружных сетей оставляют проемы между блоками длиной не более 0,6 м (при отсутствии дополнительных конструктивных мероприятий). Проемы в углах зданий не допускаются. При изменении глубины заложения подошвы переход от одного заложения к другому осуществляется уступами, высота которых должна быть равна высоте фундаментного блока-подушки или стенового блока, а отношение высоты уступа к его длине должно быть не менее 1:2 — при связных грунтах; 1:3 — при песчаных грунтах. В местах уступов блоки-подушки укладываются при необходимости на подготовку из тощего бетона класса В10.

При возведении сборных ленточных фундаментов на сильно сжимаемых грунтах, а также на площадках с неравномерными напластованиями грунтов, значительно отличающихся по своей сжимаемости, устраивают армированный шов поверх фундаментных блоков-подушек и армированный пояс поверх последнего ряда фундаментных стеновых блоков по всему периметру.

Армированный шов должен быть толщиной 3...5 см; цементный раствор для армированного шва делают из марки не ниже марки раствора основной кладки, но не ниже марки 50. Армированный пояс может выполняться как из монолитного бетона, так и из сборных элементов; высота пояса — 10... 15 см, бетон — класса не ниже В10. Армирование шва и пояса осуществляется стержнями диаметром 8... 10 мм классов АЗО0...А400 с шагом 100... 150 мм, связанными через 50... 60 см монтажной арматурой; ширина пояса должна быть не менее 0,8 толщины стены.

Армированные пояса наружных и внутренних стен должны устраиваться на одном уровне. При невозможности устройства по-ясов на одном уровне допускается устройство их на различных отметках, но при этом пояса должны перекрывать друг друга на длину не менее 50 диаметров рабочей арматуры и не менее двух расстояний между ними по вертикали.

Гидроизоляцию между стенами и фундаментами устраивают из двух слоев навариваемого рулонного материала типа «Изопласт» по цементно-песчаному раствору состава 1: 3 толщиной 20 мм. Осадочные швы в ленточных фундаментах на сжимаемых грунтах устраивают при разнице в высоте соседних участков зданий более 10,0 м, а также в местах сопряжения участков здания, расположенных на разнородных грунтах, и при наличии разницы в давлении на грунт под фундаментами соседних участков здания более чем на 50 % от величины большего давления на основание.

В целях экономии материалов предусматривают трапециевидные сечения консолей и обрывы рабочей арматуры в соответствии с эпюрами изгибающих моментов. Для типовых плит их сечение принимается по ГОСТу.

Ленточные фундаменты под ряды колонн выполняют чаще всего в монолитном железобетоне. Они обычно состоят из перекрестных балок таврового поперечного сечения, включающих в себя фундаментную плиту (подушку) трапецеидального сечения и вертикальные ребра (возможно, стены подвала) прямоугольного сечения. Глубину заложения подошвы принимают, как для обычных ленточных фундаментов; высота края консоли — не менее 200 мм. Размеры и армирование плиты и ребер обосновываются расчетом, как изгибаемых элементов.

О конструкциях фундаментов

Столбчатый фундамент все о них.

Столбчатые (отдельные) фундаменты применяют для опирания колонн каркасных зданий в целях передачи всех сосредоточенных нагрузок от них (нормальных и поперечных сил. изгибающих моментов) на грунт; при соответствующем обосновании их используют в сочетании с фундаментными балками как фундаменты под стены при глубоком заложении несущего слоя грунта. По конструкции фундаменты подразделяются на следующие типы:

  • ступенчатые одноблочные (цельные) фундаменты;
  • ступенчатые сборные фундаменты из нескольких отдельных блоков;
  • сборные фундаменты с траверсами;
  • пустотелые фундаменты, ребристые фундаменты;
  • фундаменты-оболочки;
  • пирамидальные фундаменты (в вытрамбованном ложе или в виде забивных блоков);
  • заанкеренные фундаменты.

Для перехода от небольшой площади сечения колонны к большой площади подошвы устраивают ступени или делают уклон верха подошвы. Число ступеней назначают минимальным; оно зависит от высоты фундамента: при И < 45 см — одна ступень; при 45 < Н < 90 см — две ступени; при Н > 90 см — три ступени. Если у фундамента несколько ступеней, то только нижнюю ступень делают гибкой. Фундаментная плита работает на изгиб под действием отпора грунта, принимаемого за внешнюю нагрузку, и армируется одинарной нижней сеткой 

Столбчатые фундаменты могут быть центрально- или внецентренно нагруженными с эксцентриситетом в одном или двух направлениях. У центрально-нагруженных фундаментов сила действует по отношению к их центральной оси. Эти фундаменты выполняют с квадратной формой. Остальные фундаменты относятся к внецентренно нагруженным. При действии значительных моментов и поперечных сил у внецентренно нагруженных фундаментов увеличивают длину подошвы в плоскости действия момента, повышая ее момент сопротивления.

Все верхние ступени выполняют обычно жесткими, при соотношении вылета к высоте 1:1. Для удобства бетонирования ступени чаще всего проектируют постоянной высоты. Для сокращения расхода бетона выполняют наклонные верхние поверхности без ступеней, особенно в сборных фундаментах. Фундаменты под сборные колонны проектируют со стыком стаканного типа с колонной. Толщину дна стакана принимают не менее 200 мм из условия предотвращения продавливания его колонной. Зазор между стенками стакана и колонной 75 мм поверху и 50 мм понизу служит для замоноличивания колонны. Глубину заделки колонны в стакан принимают не менее наибольшего размера поперечного сечения колонны

Глубина заложения подошвы принимается не менее 0,5 м от поверхности планировки и больше толщины почвенного слоя; с учетом глубины промерзания и типов грунта; с учетом рядом стоящих фундаментов; из условия заделки колонны. Размеры в плане плитной части фундамента принимают кратными 300 мм, по высоте — кратными 150 мм. С учетом выполнения нулевого цикла верх фундамента сборных колонн устраивают ниже уровня чистого пола на 150 мм, а монолитных колонн — на 50 мм. Стенки стакана армируют продольной и поперечной арматурой в соответствии с расчетом, диаметр поперечных стержней — не менее 8 мм и не менее 0,25 диаметра продольных стержней. В фундаментах мелкого заложения, когда стакан невысокий, если толщина стенок более 200 мм и более 0,75 глубины стакана, стенки можно армировать конструктивно. Подколонник ниже дна стакана рассчитывают и армируют как продолжение колонны.

Отдельные столбчатые фундаменты могут выполняться в сборном, монолитном или сборно-монолитном вариантах. Как правило, столбчатые фундаменты армируют ненапряженной арматурой, но иногда в целях повышения трещиностойкости применяют конструкции с напряженным армированием. Снижение веса фундаментов достигают применением более высоких классов бетона, устройством ребер, натяжением арматуры, устройством пустотелых фундаментов. В настоящее время наиболее широко применяют ступенчатые-монолитные железобетонные фундаменты; за счет рационального поперечного сечения подколонника можно снизить расход бетона на фундаменты. В связи с ростом грузоподъемности механизмов становится возможным использование сборных одноблочных фундаментов большой площади в плане.

Фундаменты можно устраивать на бетонной подготовке или непосредственно на грунте без подготовки. Толщину защитного слоя бетона в первом случае принимают равной 40 мм, во втором случае — 70 мм. Фундаменты армируют сварными сетками из стержней периодического профиля классов А300 и А400 диаметром не менее 12 мм. Размеры ячеек сетки принимают не менее 100 мм и не более 200 мм. В целях экономии арматуры в фундаментах со сторонами более 3 м половину стержней (через один) обрывают и принимают длиной 0,8 размера длинных стержней. Для упрощения армирования сварные сетки укладывают в два слоя. Стыкование колонны с фундаментами в монолитном железобетоне осуществляют посредством соединения внахлестку выпусков арматуры из фундаментов с арматурой колонн.

О конструкциях фундаментов

Свайный фундамент все о нем.

Свайный фундамент состоит из свай и ростверка. Под проектированием свайных фундаментов понимается разработка целого комплекса вопросов на основае исходных данных. Для того, чтобы грамотно проектировать свайные фундаменты, необходимо иметь четкое представление о физической сущности протекающих процессов в грунтах при изготовлении или погружении (забивке) в них свай.

Расчет свайных фундаментов и их оснований, как и фундаментов на естественном основании, выполняют по двум группам предельных состояний в соответствии со СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты и СП50-102-2003.

Проектирование свайных фундаментов включает в себя решение следующих основных задач:

  • выбор типа и глубины заложения ростверка;
  • назначение типа и конструкции свай, способа погружения или изготовления;
  • определение несущей способности сваи;
  • назначение требуемого количества (шага) свай в ростверке;
  • конструирование и расчет ростверка;
  • определение усилий, действующих на наиболее нагруженные сваи, и их сравнение с предельно допустимыми по грунту и материалу;
  • расчет деформации свайных фундаментов (осадок) и их сравнение с предельно допустимыми;
  • разработка технологии производства свайных работ.

При разработке этих вопросов исходят из наиболее экологического, экономичного и рационального решения, которое может быть получено на основе вариантного и оптимального проектирования.

Целесообразность применения различных типов свай оценивается возможностью их изготовления, транспортировки и погружения до проектных отметок с обеспечением необходимой несущей способности и осадки меньше предельно допустимой.

На основании расчетов составляется проект свайного фундамента, который включает:

  1. План размещения свай с привязкой их и крайних свай ряда к осям здания и участки поля, где отметки голов свай отличаются от общей отметки.
  2. Геологический разрез с нанесением на него контура подземной части, включая сваи с отметками (острия) и привязками.
  3. План ростверков, который может быть совмещен с планом свай.
  4. Экспликация свай по типам размеров.
  5. Указания по выполнению конструкций, основные исходные данные.
  6. Пояснительную записку к проекту с обоснованием вариантов (технико-экономический расчет) и производством свайных работ (тип молота, проектный отказ, допуски при забивке свай и т. п.).

 

Мелкозаглубленный (малозаглубленный) фундамент все онем, достоинства и недостатки.

Проектирование малонагруженных мелкозаглубленных фундаментов для легких зданий в пучинистых грунтах является более сложной задачей, чем обычных фундаментов для нагруженных многоэтажных зданий. Кроме общих расчетов размеров фундаментов, проверки прочности подстилающих слоев, осадок и других, необходимо выполнять расчеты на восприятие "системой" неравномерных деформаций пучения-осадки.

При устройстве малозаглубленных и незаглубленных фундаментов в пучинистом грунте предусматриваются преимущественно расчетноконструктивные мероприятия, направленные не на преодоление сил морозного пучения, а на восприятие деформаций пучения, которые не должны превышать предельно допустимых значений для здания данного конструктивного типа.

В настоящее время не предложено общепризнанного интегрального метода расчета указанных типов фундаментов в пучинистых грунтах. Разработанные эмпирические методы расчета учитывают совокупность основных закономерностей взаимодействия пучинистого грунта с фундаментами зданий и сооружений (формы и размеры фундамента, нагрузки, деформации пучения, изгибная жесткость сооружения и другие факторы).

Проектно-конструктивное решение "здание-фундамент-основание" сводится к рассмотрению задачи о совместной работе несущих элементов сооружения ("системы") с циклично деформирующимся пучинистым грунтом основания при сезонном промерзании-оттаивании. В основе расчета "системы", как правило, следует исходить из предпосылки, что наибольшее пучение грунта будет происходить под углами здания, так как именно здесь меньше всего сказывается влияние тепла, выделяемого зданием, быстрее и на большую глубину промерзает грунт.

Исходными данными для расчета малонагруженных мелкозаглубленных фундаментов на пучинистом грунте являются:

О конструкциях фундаментов

  1. свойства грунтов в зоне промерзания-оттаивания;
  2. климатические условия района строительства, рельеф площадки;
  3. характеристики здания.

В нормативной литературе нет четких рекомендаций по расчету такого типа фундаментов на воздействие сил морозного пучения. В общем случае делается проверочный расчет устойчивости фундамента на совместное действие касательных и нормальных сил морозного пучения на строительный и эксплуатационный периоды.

В зависимости от показателя текучести грунта выпучивание мелкозаглубленного фундамента при отсутствии нагрузки от надземной части здания (строительный период) в 1,5 ... 2,8 раза меньше выпучивания однотипных фундаментов, устроенных в открытых котлованах и траншеях.

С ростом угла наклона боковых граней увеличиваются размеры уплотненной зоны, достигая лучшего уплотнения грунта, а с точки зрения воздействия на них сил морозного пучения происходит ухудшение: кроме касательных сил на мелкозаглубленный фундамент действуют и нормальные силы морозного пучения, но меньше осадка после оттаивания грунта). С увеличением глубины заложения фундамента  выпучивание его уменьшается, так как увеличивается глубина заанкеривания в талом грунте. Увеличение нагрузки на мелкозаглубленный фундамент в вытрамбованных котлованах является эффективным средством борьбы с его выпучиванием.

В целях повышения устойчивости зданий и сооружений и для уменьшения глубины промерзания пучинистых грунтов вблизи наружных фундаментов или непосредственно под неотапливаемыми зданиями (или их частями) в Финляндии широко применяются эффективные теплоизоляционные материалы типа пенопласт, пенополистирол, а в России шлак, шунгизитовый и керамзитовый гравий, пенополистирол, пенопласт и другие.

Толщина слоя утепляющих материалов зависит от места их расположения, от числа дней с отрицательной температурой за зимний период, средней отрицательной температуры наружного воздуха за этот период, т.е. значения суммы зимних градусо-дней.

 

Влияние грунтовых условий на выбор экономичного фундамента.

Конструкция фундамента определяется инженерно-геологическими и климатическими условиями площадки строительства, типом сооружения, нагрузками и различными воздействиями (деформационными, агрессивными и др.), возможностями строительной организации и другими менее существенными факторами.

При проектировании фундаментов сначала назначают несколько вариантов их конструкций. Иногда при одних и тех же вариантах конструкций принимают различные способы подготовки основания.

Для удобства предварительного назначения конструкций фундаментов в зависимости от инженерно-геологических условий площадки известные типы грунтов схематично подразделяют по физико-механическим характеристикам и их напластованиям по глубине на отдельные типы. Подразделение грунтов по их физико-механическим характеристикам условно, так как один и тот же грунт может быть прочным для малоэтажных зданий и непрочным — для многоэтажных зданий. Однако условное разделение грунтовых напластований на отдельные схемы облегчает выбор вариантов. Проведем апробированное в ряде проектных организаций разделение грунтов:

  • к прочным грунтам относятся глинистые грунты с консистенцией < 0,3, все песчаные грунты, кроме пылеватых песков;
  • к непрочным грунтам относятся глинистые грунты с консистенцией 0,6 > Д   > 0,3, а также пылеватые водонасыщенные пески при коэффициенте пористости > 0,6;
  • к особо непрочным грунтам относятся торф, ил, свежеуло-женные насыпи, глинистые грунты с консистенцией > 0,6;
  • к особо прочным грунтам относятся скальные и крупнообломочные грунты.

На основе этого разделения грунтов различные напластования можно подразделить на типовые схемы, для которых легче назначать варианты для сопоставления (например, рис. 1.3):

  1. под растительным слоем на большую глубину залегает слой прочного грунта; он может подстилаться на большой глубине особо прочным грунтом. В этом случае рациональны все типы фундаментов с плоской подошвой;
  2. с поверхности на большую глубину залегают непрочные грунты; рациональны свайные ростверки с висячими сваями, имеющими развитую боковую поверхность, плитные фундаменты;
  3. под слоем непрочного грунта (толщиной до 15...20 м) залегает прочный грунт; рациональны различные типы свайных ростверков со сваями-стойками;
  4. в основании залегают особо прочные грунты большой мощности; рациональны фундаменты, заанкеренные в грунт, или бесфундаментные конструкции;
  5. в основании залегают особо непрочные грунты с высоким уровнем грунтовых вод (заторфованные, илы и др.); рациональны легкие фундаменты с большой площадью опирания, учитывающие подъемную силу грунтовых вод.

Рациональная конструкция фундамента должна быть наиболее долговечной и надежной в течение срока эксплуатации, а также должна быть оптимальной по затратам на ее устройство и эксплуатацию. Так как долговечность входит в условия определения оптимальной надежности, рациональность определяется надежностью и экономичностью. Порядок выбора рационального варианта следующий:

  1. анализ инженерно-геологических условий. Определение несущего слоя грунта, на который будет передана нагрузка от подошвы фундамента или свай;
  2. предварительное назначение вариантов фундаментов для схемы грунтовых напластований с учетом нагрузок и возможностей строительной организации;
  3. предварительный расчет вариантов для одного из сочетаний нагрузок;
  4. определение технико-экономических показателей при проектировании;
  5. технико-экономическое сравнение и выбор оптимального варианта;
  6. при возможности — определение потенциальной надежности и долговечности и учет этих показателей при сравнении вариантов;
  7. расчет и конструирование выбранного типа для всех сочетаний нагрузок.

О конструкциях фундаментов

Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки.

Инженерно-геологические изыскания — составная часть комплек работ, выполняемых для обеспечения строительного проектирования и производ тва работ необходимыми данными. Инженер-строитель должен уметь грамот и квалифицированно анализировать инженерно-геологические изыскания площадки строительства и принима обоснованные решения на всех этапах (при проектировании, строительстве, рекон трукций, эксплуатации) с целью обеспечения минимально негативного воздейств на геологическую и природную среду.

Оценка инженерно-геологических условий проводится на основе анализа геологического строения (с учетом мес ного опыта и прогноза изменений), которое характеризуется:

  • а)  геологическими разрезами, проходящими в пределах контура здания;

  • б)  данными физико-механических свойств грунтового массива в естественной обстановке и с учетом прогноза изменений этих свойств в зависимости от различныфакторов;

  • в) значениями расчетных сопротивлений и модулем деформации грунтов, слагающих площадку.

Не имея профессиональных знаний о грунтах и их свойствах, выбрать рациональную и устойчивую конструкцию фундамента и его основания и избежать неоправданных последствий просто невозможно.

Грунт — гораздо более сложное природное или техногенное образование, чем это обычно себе представляют. Сложность природы грунта объясняется следующими обстоятельствами.

  • Во-первых, он состоит из твердого вещества (твердых минеральных частиц (зерен) разного размера, жидкости (воды) и газообразной фазы (воздуха), а при отрицательной температуре еще и льда. Свойства грунта определяются в первую очередь размером слагающих его частиц.

  • Во-вторых, обычно твердое вещество настолько диспергировано (размельчено), что приобретает размер коллоидных частиц, которые активно взаимодействуют с окружающей средой (водой).

  • В-третьих, относительное содержание в некотором заданном грунте твердой (в т. ч. и органического вещества), жидкой и газообразной фаз сильно колеблется в результате воздействия нагрузки, сезонных изменений, увлажнения и высыхания, промораживания и оттаивания. Таким образом, грунты рассматриваются как сложные многокомпонентные (многофазные) дисперсные геологические системы, свойства которых зависят от количественного соотношенияи характеристик отдельных фаз.

Чтобы понять особенности поведения грунта в тех или иных условиях, необходимо знать состав грунта и относительное количество слагающих его веществ, характер и условия взаимодействия всех фаз, определяющих свойства грунта. Поэтому одним из первых шагов инженерного подхода к прогнозу поведения грунта в той или иной обстановке является установление физических характеристик грунтов, которые могли бы быть использованы как показатели их свойств. Нужно быть также хорошо знакомым с возможными пределами их изменения и представлять себе их инженерную значимость. Надежность грунта, особенно в качестве основания, опасно недооценивать, так как прочность почти всех строительных конструкций, находящихся под силовым воздействием, зависит от поддержки, обеспечиваемой грунтом (основанием).

Строительные свойства оснований нельзя оценивать только по результатам определения физических и механических показателей отдельных образцов грунтов. Для выбора строительной площадки, типа основания, конструктивного решения всего сооружения и отдельных фундаментов, условий производства строительных работ, инженерной подготовки территории нужно (в соответствии с ГОСТ 25100-95. Грунты) установить: особенности сложения, формирования, залегания отдельных пластов грунтовой толщи, класс, группу, подгруппу, тип, вид и разновидность слагающих ее грунтов, наличие различных включений, уровень подземных вод и его колебание, их агрессивность, возраст и условия происхождения грунтов (генезис). Особенности строительной площадки оцениваются по материалам инженерно-геологических изысканий. Объем и сочетание методов изысканий определяют с учетом как особенностей сооружения (класса сооружений по ответственности), так и инженерно-геологических условий на площадке строительства (категории геологической среды и категории сложности устройства оснований).

Инженерно-геологические изыскания выполняются, как правило, в два этапа:

- на первом этапе проводится комплекс работ для выбора участка строительства будущего сооружения;

-  на втором — детальные инженерно-геологические исследования по определению прочности и деформируемости грунтов основания, их устойчивости с учетом действующих нагрузок, воздействий и конструктивных особенностей зданий.

Зачастую проектирование зданий осуществляют в одну стадию, называемую рабочим проектом. Результаты инженерно-геологических изысканий приводятся в инженерно-геологических отчетах с определенной степенью детализации инженерно-геологических условий территории проектируемого сооружения и местного опыта.

О конструкциях фундаментов

В отчетах отражаются:

  • местная природная обстановка (рельеф, климатические условия и др.);

  • основные данные об инженерно-геологических явлениях на территории строительства (обнаруженных или возможных во время строительства или в процессе эксплуатации);

  • рекомендации по преодолению инженерно-геологических явлений, представляющих опасность для объектов строительства, изучение опыта строительства зданий;

  • геологическое и литологическое строение (карты, колонки, разрезы для рядастворов);

  • гидрогеологическая характеристика района строительства;

  • результаты определения физико-механических свойств грунтов основания (лабораторные и полевые) и рекомендуемые расчетные характеристики (таблицы, графические материалы).

 

Анализ инженерно-геологических условий грунтовой толщи основания (оценка категории сложности геологической среды)

Для анализа пространственной изменчивости свойств грунтов используют расчетные и вспомогательные показатели.

Коэффициент пористости, коэффициент водонасыщения и показатель текучести являются классификационными характеристиками состояния грунтов.

Предварительную оценку общей сжимаемости основания в пределах площади здания можно привести в результате анализа и сопоставления модулей деформации или коэффициента относительной сжимаемости слоев по глубине и простиранию основания.

Указанная оценка должна производиться применительно к рельефу, проектируемому зданию с учетом процесса осадки во времени, зависимости ее от размеров и формы подошвы, типа фундамента, давления, условий загружения и др. Следует учитывать, что характеристики сжимаемости определяются на полностью уплотненных грунтах и не позволяют оценить затухание осадки во времени. Например, если под одной частью здания залегает песок, а под другой — глинистый грунт (морена) и их модули деформации примерно равны, такое основание нельзя считать равномерно сжимаемым. Осадка песков закончится на 80—90% во время строительства, а глинистых грунтов может продолжаться и после сдачи здания в эксплуатацию десятки и даже сотни лет и в результате разность осадок во времени может оказаться недопустимой. Следует иметь в виду, что чем больше сжимаемость грунтов, тем больше их абсолютные и, как правило, неравномерные осадки.

Степень изменчивости сжимаемости грунтов основания в пределах контура сооружения можно оценить по приведенным средним значениям модулей деформации, которые вычисляют в различных сечениях площадки.

Чем меньше разница в значениях в отдельных слоях, тем однороднее по сжимаемости основание и меньше. Такая оценка достаточно объективна, но не позволяет прогнозировать процесс сжимаемости грунтов во времени. В зависимости от геоморфологических, геологических и гидрогеологических факторов грунтовые напластования для целей фундаментостроения по инженерно-геологическим условиям разделяют на три категории сложности.

Категория сложности инженерно-геологическим условиям включает факторы: геоморфологические, геологические, геотехнические, гидрогеологические, природные, техногенные процессы, специфические и структурно-неустойчивые грунты.

I— простая категория: строительная площадка располагается в пределах одного геоморфологического элемента; поверхность участка горизонтальная, не расчлененная; грунтовые пласты залегают горизонтально или слабо наклонно, толщина их выдержана по простиранию; подземные воды отсутствуют или имеется выдержанный горизонт с однородным химическим составом.

II— средняя категория сложности включает несколько геоморфологических элементов одного генезиса; поверхность наклонная, слабо расчлененная; основанием являются не более четырех различных по литологии слоев, залегающих наклонно или с выклиниванием, мощность слоев изменяется по простиранию закономерно; подземные воды имеют два или более выдержанных горизонтов с неоднородным химическим составом или обладающих напором..

III — сложная категория (наивысшая): грунт площадки характеризуется несколькими геоморфологическими элементами разного генезиса, поверхность сильно расчлененная; в пределах сжимаемой толщи располагаются свыше четырех различных по литологии слоев, мощность которых резко меняется по простиранию, возможно линзовидное залегание слоев; горизонты подземных вод не выдержаны по простиранию и мощности, имеют неоднородный химический состав, местами возможно сложное чередование водоносных и водоупорных пород, напоры подземных вод изменяются по простиранию. Кроме того, к сложной категории относят также площадки со структурно неустойчивыми грунтами.

В условиях Северо-Запада, и особенно Карелии, многие строительные площадки относятся к сложной и особо сложной категории. Оценку неоднородности напластований действующие нормативные документы рекомендуют производить по показателю изменчивости сжимаемости основания. Для оценки грунтов основания здания наиболее важными являются свойство устойчивости структуры и показатели.

По сжимаемости грунты делятся на следующие группы:

  • практически несжимаемые (скала, крупнообломочные грунты, кембрийские глины, плотные песчаные и супесчаные морены (Е > 50 МПа);

  • слабосжимаемые (Е=20...50 МПа);

  • среднесжимаемые (Е=20...5,0 МПа);

  • сильносжимаемые (Е < 5,0 МПа) (слабые — неуплотненные водонасыщенные глинистые грунты, иольдиевые глины, илы, торфы и др.).

Обычно используемые при расчете осадок значения модуля деформации грунтов оснований, как правило, занижены, особенно для сооружений с большой площадью фундаментов. Кажется, что фактические осадки всегда будут меньше расчетных.

По данным Госэкспертизы России, причина возврата 60% технической документации (проектов) на доработку заключается в некачественных инженерно-геологических изысканиях и проектировании оснований и фундаментов.

Вторая группа — ошибки проектирования. Хотя они и имеют место, проектировщики всегда стремятся создать инженерный запас, поэтому ошибки проектирования чаще всего нивелируются.

Третья группа — недоучет внешних техногенных воздействий на основания, приводящих к ухудшению их свойств в процессе инженерной подготовки площадок, ведения работ нулевого цикла, эксплуатации сооружений, хозяйственного освоения территории.

Учет изменения (прогнозирования) деформационных характеристик грантов в процессе строительства, эксплуатации сооружений и освоения территории.

Планировочные работы на площадке, являющиеся частью инженерной подготовки, часто ведут к изменению условий поверхностного стока, застаиванию поверхностных вод из отвалов грунта, разуплотнению нижележащих грунтов при срезке верхних отложений, дополнительной пригрузке грунтов при отсыпке, намыве на них других грунтов. Замена торфов и слабых глинистых отложений крупнообломочными, песками или иными подобными грунтами ведет к образованию нового водоносного горизонта (обводнению).

К основным техногенным причинам ухудшения свойств грунтов при отрывке котлованов и возведении сооружений относятся: разуплотнение, замачивание поверхностными и подземными водами, промораживание — оттаивание, разжижение грунтов при выходе (прорыве) напорных вод в котлован, разжижение рыхлых песков при вскрытии напорного горизонта, суффозионный вынос частиц в неоднородных песчаных грунтах при водоотливе, динамическое воздействие строительных машин и механизмов, статическая нагрузка от веса строящихся сооружений и т. д.

Во время эксплуатации сооружений и при освоении прилегающей территории, меняются геологические условия, на грунты оснований воздействуют: замачивание при подтоплении территорий, локальные утечки воды, кислых и щелочных растворов, динамические нагрузки от различных механизмов, вибрация от транспорта, дополнительные нагрузки от строящихся вблизи сооружений и веса насыпаемых или намываемых грунтов при поднятии прилегающей территории, суффозионные явления в связи с водоотливом из траншей и котлованов на соседних участках, интенсивный забор воды, освоение подземного пространства, подрезка и пригрузка склонов и т. д.

Среди ряда специалистов бытует мнение о том, что деформации сооружения происходят, как правило, после его возведения, и если деформации не возникли, то, значит, сооружению ничто не угрожает. На самом деле возникновение деформаций (отказов), связанных с техногенным воздействием на геологическую среду, не имеет никаких ограничений во времени. Деформации могут возникнуть в любой период жизни сооружения, в том числе и по прошествии многих десятков лет. Вместе с тем появление деформаций сооружений вследствие техногенных воздействий подчиняется определенным законам, обусловливающим наиболее вероятное время их возникновения. Так, по данным Э. И. Мулюкова, средний период появления отказов оснований из-за недостатков изысканий составляет 12,2 года, из-за ошибок при проектировании — 15,2 года, из-за низкого качества работ при устройстве оснований и фундаментов — 8,6 года, по причинам отрицательного воздействия на грунты основания эксплуатируемого здания — 22,5 года, в связи с изменением инженерно-геологических условий территории — 20,7 года.

Изложенное выше необходимо учитывать при назначении расчетных характеристик грунта основания.

 

Расчетные (проектные) значения физико-механических характеристик.

В силу естественной изменчивости грунтовых напластований инженерно-геологических элементов (ИГЭ) достоверные значения показателей физико-механических свойств возможно установить, выполнив ряд определений каждой характеристики и проведя их статистический анализ (ГОСТ 2751-88. «Надежность строительных конструкций и оснований». М., 1988).

При анализе результатов полученных частных определений (не менее 6 для каждого ИГЭ) используют нормативные и расчетные (проектные) значения показателей (ГОСТ 20522, СП50-101-2004).

О конструкциях фундаментов

Вначале устанавливают нормативное значение показателя (на основе данных инженерных изысканий или на основе опыта проектирования и строительства — как среднеарифметическую величину частных определений).

Для большинства характеристик СНиП 2.02.01-83 допускает принимать, т. е. расчетное значение равно нормативному. Однако при назначении расчетных значений прочностных показателей и удельного веса грунтов и зависит от способов определения (полевые или лабораторные).

Другой вариант, значительно ухудшающий показатели - определение деформационных и прочностных характеристик грунтов по таблицам, использовать его можно исключительно в качестве вспомогательного.

По данным физических характеристик грунтов с помощью таблиц, приведенных в СНиП 2.02.01-83 (Приложение 1, 3), СП50-101-2004 или региональных нормативных документах, можно (для простой категории сложности), прогнозировать деформативно-прочностные показатели.

Надежность данных СНиП 2.02.01-83 позволяет использовать приведенные характеристики при предварительных расчетах оснований сооружений любого уровня (I, II, III).

Рекомендуется следующий порядок определения механических показателей грунта с использованием таблиц СНиП 2.02.01-83 или СП50-101-2004:

1. определяют нормативное значение физических характеристик;

по соответствующей таблице (1...5 Приложения 3) определяют искомое нормативное значение механического показателя , используя для этого в необходимых случаях линейную интерполяцию по коэффициенту пористости и показателю текучести.

2. определяют расчетное значение механических характеристик;

Табличные значения используются при определении предварительных размеров подошвы фундамента.

Для наглядного представления о свойствах каждого слоя (ИГЭ) и для облегчения решения вопроса о выборе типа основания и фундамента строятся эпюры табличных (условных) слоев грунта по глубине разреза (можно взять одну из характерных осей скважины).

О конструкциях фундаментов

Статьи pp-budpostach.com.ua Все о бане

Статьи по пеноблоку,пенобетону,пенобетонным блокам

Статьи pp-budpostach.com.ua Статьи по бетону

Статьи Все о заборах

Статьи pp-budpostach.com.ua Все о крышах ( виды, материал, как лутше выбрать)

Статьи Все о Фундаменте

Статьи по газобетону ( газоблоку ), газобетонных блоков, газосиликатнных блоков

Новости, статьи, слухи, факты, разное и по чу-чуть

Статьи по кирпичу ( рядовому, лицевому,облицовочному,клинкерному, шамотному, силикатному,)

  • Одноповерхові будинки з гаражем
    Одноповерхові будинки з гаражем
    Багато забудовників на стадії вибору проекту задаються питанням «чи потрібен гараж в одноповерховому будинку?». Це один із суттєвих питань, з яким треба визначитися ще на стадії вибору проекту одноповерхового будинку. Це необхідно для того, щоб грамо
    Одноповерхові будинки з гаражем
  • Сучасний заміський будинок
    Сучасний заміський будинок
    Не останнє місце при будівництві заміського будинку займає обробка як внутрішня, так і зовнішня. Зовнішнє оздоблення виконує не тільки захисну функцію, але і не менш важливу естетичну. Потрібно будувати так, щоб високоякісна зовнішня обробка і стильн
    Сучасний заміський будинок