Про конструкціях фундаментів
Про конструкціях фундаментів
Фундаменти служать для передачі навантажень від верхніх частин будівлі на грунтову основу при забезпеченні допустимих деформацій підстави. Фундаменти є найважливішою частиною будівель і споруд, так як вони забезпечують можливість нормальної експлуатації всього будинку з урахуванням нормованих деформацій основ, представлених різними типами ґрунтів. Фундаменти розподіляють зосереджені великі (від колон) або лінійні (від стін) навантаження на грунтову основу.
Міцність матеріалів будівлі (бетону, цегли, сталі) не менш ніж на один-два порядку вище, ніж міцність стисливого підстави, тому площа спираються конструкцій треба збільшувати при переході до грунту за допомогою фундаментів. Без фундаментів можна зводити будівлі обмеженою висоти на скельній основі, міцність якого порівнянна з міцністю каменя або залізобетону. Але зазвичай будівлі зводять на стискаються підставах (піщаних, глинистих та ін), що вимагає пристрою розширених фундаментів різних конструкцій.
Розрізняють такі конструкції залізобетонних фундаментів:
- стрічкові (під стіни або з перехресних стрічок під сітку колон), що окремо стоять,
- або стовпчасті (під кожну колону),
- суцільні плитні (під усім будинком або спорудою незалежно від виду конструкцій, що спираються на фундамент).
Плитні фундаменти, в свою чергу, поділяються на
- прямокутні в плані балкові або безбалочні, а також на
- коробчаті (під будівлі),
- круглі,
- кільцеві і
- багатокутні (під споруди баштового типу).
При дії великих навантажень або в умовах слабких ґрунтів під кожним з цих типів фундаментів для збільшення їх несучої здатності та зниження осад.
Вибір типу фундаменту, який фундамент спроектувати під будинок.
Основне завдання фундаменту це прийняття навантажень від будівлі і передачі цих навантажень на підставу – підстильний грунт. Від правильного вибору типу фундаменту, якості його проектування і зведення залежить безпека і довговічність споруди.
При виборі типу фундаменту необхідно враховувати не тільки міцнісні характеристики, несучу спроможність ґрунтів, але і економічну доцільність. Невиправдане завищення характеристик фундаменту може призвести до значного подорожчання. Заниження ж загрожує непередбачуваними наслідками.
Нерідко, коли проектує і будує одна і та ж організація, при виборі типу фундаменту виходять з максимального прибутку для себе - фундамент проектується з колосальним запасом міцності, що не кращим чином позначається на гаманці покупця. І навпаки, спроби заощадити можуть призвести до сумних наслідків, особливо коли будівництво ведеться на грунтах зі слабкою несучою здатністю.
Як правило, помилки виникають саме при проектуванні фундаменту. Більшість індивідуальних проектів, останнім часом, це західні ескізні розробки, які не мають математичного розрахунку, фундамент в них не має прив'язки до ділянки. Навіть у Росії , в різних регіонах грунти підстави мають різні властивості, що вже говорити про інших країнах – значно розрізняються не тільки кліматичні та гідрогеологічні умови, але і технологія будівництва й будівельні матеріали.
Намагаючись скоротити витрати, забудовники нерідко «штампують» один і той же тип фундаменту на всю територію забудови, без урахування індивідуальних геологічних особливостей ділянки, звертаються за проектами малоквалифікованим проектним організаціям, які не мають достатнього досвіду. Як результат виникають осідання фундаментів, з'являються тріщини. В даний існує величезна кількість проектів, які треба пристосовувати до наявних місцевих будівельних матеріалів і геологічних умов ділянки.
Який же тип фундаменту вибрати?
Для початку необхідно визначитися з наявністю підвалу. Підвал зручний в експлуатації – у ньому можна розмістити підсобні приміщення, обладнати майстерню, розмістити інженерне обладнання. Причиною відмови від підвальної частини будинку, як правило, служить наявність геологічних протипоказань. При цьому найчастіше уявні, наприклад підтоплення фундаменту сусіда чи та земля довго не просихає після дощу. Слід враховувати, що остаточний вирок можуть дати тільки геологи.
Далі необхідно визначитися з глибиною заставляння фундаменту. В першу чергу це залежить від:
— вид споруди і її конструктивні особливості (наявність підвалів, кількість поверхів тощо);
— величини і характер навантажень, що діють на фундамент;
— глибини закладання фундаментів прилеглих будівель;
— геологічні і гідрогеологічні умови майданчика;
— можливість пученія грунту при промерзанні та опади при відтаванні.
Підстилаючий ґрунт, який є підставою для фундаменту, повинен володіти необхідною міцністю і несжимаемостью. Не всі грунти відповідають цим вимогам.
Існує безліч різних типів фундаментів.
Стовпчасті фундаменти дуже добре підходять для будинків, де не планується будівництво підвалу, а тиск на грунт відносно невелика. Головна перевага стовпчастих фундаментів у їх економічності. Такі фундаменти як правило використовують в невеликих будинках, якщо планується підвал або цокольним вони не годяться, так само не можна їх використовувати на території з ухилом або перепадами висот.
Стрічкові фундаменти все про них.
Стрічкові фундаменти найчастіше використовують як фундаменти під стіни, для передачі на грунт підстави лінійно розподілених навантажень від стін будівлі. Рідше вони застосовуються при влаштуванні фундаментів під рівномірну сітку колон, у вигляді системи перехресних стрічок. Зазвичай в їх склад входить фундаментна плита і стіна підвалу, передавальна навантаження від стін або колон будівлі. Фундаменти у вигляді перехресних стрічок під колони влаштовують, якщо площі підошов окремих фундаментів під колони великі і підошви змикаються краями або при необхідності отримання жорсткого фундаменту у разі розташування будівлі недостатньо жорсткої конструктивної схеми на нерівномірно сжимаемом підставі.
Розроблені різноманітні конструкції стрічкових фундаментів у вигляді збірних блоків суцільного перерізу, ребристих, пустотілих, кесонних, гратчастих. Блоки суцільного перетину можуть бути трапецієподібної або прямокутної форми. Для зниження витрати бетону на 20...30% застосовуються ребристі і пустотілі блоки, але вони менш технологічні при виготовленні. Найбільше застосування знайшли блоки суцільного трапецієподібного перерізу, що представляють собою двухконсольные плити, товщина яких визначається величиною поперечної сили при відсутності поперечної арматури. Є розробки по криволінійному контуру верхньої поверхні консольного ділянки, відповідного епюрі моментів; по створенню безопорных ділянок на нижній поверхні фундаментної плити для зниження величини згинального моменту. Монолітні плити зазвичай мають більш технологічну трапецієподібну або прямокутну форму.
Для передачі навантаження від верхніх конструкцій будівлі на фундаментні плити служать монолітні або збірні бетонні або залізобетонні стіни (найчастіше вони служать стінами підвалу). Збірні стіни монтують з фундаментних стінових блоків або панелей. Стінові блоки можуть бути суцільні або порожнисті з різною формою пустот. Застосування пустотілих блоків дозволяє приблизно на 20...30% скоротити витрату бетону.
Для монолітних фундаментів
Застосовується важкий конструкційний бетон середньої щільності від 2 до 200 2 500 кг/м3 (включно), класу не нижче В15, а для збірних фундаментів — класу В20, В30. При дії негативних температур від -5° до -40°С застосовують бетон марки по морозостійкості не нижче Р75, а при розрахунковій температурі зовнішнього повітря вище -5 °С марку бетону по морозостійкості не нормують. Для робочої арматури рекомендується арматура періодичного профілю класу А300 (А-П), щоб отримати збільшене перетин стрижнів у цілях більш надійного опору корозії. При техніко-економічному обґрунтуванні може застосовуватися арматура більш високих класів (А400, А500), а також преднапряженная арматура. Товщину захисного шару бетону для конструкцій фундаментів у грунті при відсутності спеціальних захисних заходів і при наявності бетонної підготовки приймають 40 мм, а при її відсутності — 70 мм.
Визначення глибини закладення підошви стрічкових фундаментів є важливим завданням проектування. Вона приймається не менше 0,5 м від поверхні планування і більше товщини ґрунтового шару. При її призначенні враховують глибину промерзання і можливість морозного здимання грунтів в основі. При можливості морозного пученія глибина закладення підошви приймається нижче глибини промерзання, визначається нормами (не менше розрахункової глибини промерзання).
Глибину закладення вибирають з урахуванням розташування фундаменту на досить міцному шарі ґрунту, виключаючи слабкі фунти як можливої підстави. Якщо поруч з майбутнім фундаментом розташовані існуючі фундаменти, то необхідно виключити їх взаємовплив. Для цього потрібно, щоб різниця в глибині залягання підошви існуючого та нового фундаментів становила не більше половини відстані між краями підошов в плані.
Стрічкові фундаменти під несучі стіни рекомендується застосовувати, як правило, за умови повного використання нормативного тиску на основу. Їх широко застосовують при закладення підошви 2...3 м і більше у разі використання підземного простору під будинком. Фундаменти, стіни підвалів цоколі слід, як правило, виконувати збірними з блоків або панелей. Блоки повинні укладатися з перев'язкою вертикальних швів і з ретельним заповненням їх цементно-піщаним розчином.
При розрахунку фундаментних стін у випадках, коли товщина їх менше товщини верхніх стін, слід враховувати випадковий ексцентриситет е - 8 див. Цей ексцентриситет підсумовується з ексцентриситетом поздовжніх сил. Товщини фундаментної стіни і стіни першого поверху повинні відрізнятися одна від одної не більше ніж на 25 см: осі цих конструкцій повинні збігатися. Перехід від однієї глибини закладення стрічкового фундаменту до іншої провадиться уступами. При щільних грунтах відношення висоти уступу до його довжини повинне бути не більше 1 : 1, а висота уступу — не більше 1 м. При нещільних грунтах відношення висоти уступу до його довжини повинне бути не більш 1 :2, а висота уступу — не більше 0,5 м. Розширення бутобетонних і бутових фундаментів до підошви проводиться уступами. Висота уступу приймається для бутобетону не менше 30 см, а для бутової кладки вона становить два ряди кладки (55... 60 см).
При проектуванні бутових, бетонних або бутобетонних фундаментів під стіни розміри кожного з обрізів фундаментів (доданих до ширині стіни) приймають не менше 50 мм з округленням ширини фундаменту до розміру, кратного 100 мм. При проектуванні стрічкових фундаментів під стіни промислових будівель рекомендується застосовувати збірні фундаменти.
У фундаментах і стінах підвалів з бутобетону товщина стін приймається не менше 55 см, а діаметр стовпів — не менше 40 см; товщина стін з бутової кладки приймається не менше 50 см, а діаметр стовпів — не менше 60 див. При застосуванні бута-плитняку допускається зменшення товщини конструкцій з бутової кладки до 30 див. Зовнішні підвальні стіни розраховують з урахуванням активного бічного тиску грунту і знаходиться на поверхні грунту розподіленого навантаження. При відсутності спеціальних вимог нормативна розподілене навантаження на поверхні приймається рівною 10 кН/м2.
Типи і розміри фундаментних блоків застосовуються за затвердженими каталогами типових індустріальних будівельних виробів. Марка розчину для кладки фундаментних стінових блоків призначається в залежності від вологості грунту та ступеня довговічності будівлі. Рекомендується марка розчину 50 (для будівель меншу довговічність — III категорії — марка 25).Марка розчину або клас бетону Тиск на грунт при розрахунковому навантаженні зібрані з блоків — подушок та стінових блоків.
Збірні стрічкові та переривчасті фундаменти
Можна влаштовувати тільки з одних фундаментних стінових блоків, якщо їх ширина дорівнює або більше розрахункової ширини фундаменту. Фундаментні блоки — подушки — або замінюючі їх нижні стінові фундаментні блоки укладають впритул один до іншого, в результаті чого створюється безперервний стрічковий фундамент або з проміжками при створенні переривчастого фундаменту.
Для забезпечення просторової жорсткості збірного стрічкового фундаменту слід передбачати зв'язок між поздовжніми і поперечними стінами шляхом перев'язки фундаментними стіновими блоками або шляхом закладення у шви стін сіток із сталі класів А300...А400 діаметром 8... 10 мм з кроком 150 мм. Сітки повинні бути укладені не менше ніж у двох (верхньому і нижньому) горизонтальних швах. Глибина загортання сіток в поперечні стіни повинна бути не менш подвійної ширини стовпця стінового блоку. Якщо одна зі стін виконана з цегли, то при будь-яких грунтах сітки укладають у кожному ряду фундаментних блоків. Стінові фундаментні блоки повинні укладатися з перев'язкою вертикальних швів.
Для влаштування різних вводів від зовнішніх мереж залишають прорізи між блоками довжиною не більше 0,6 м (при відсутності додаткових конструктивних заходів). Отвори в кутах будівель не допускаються. При зміні глибини закладення підошви перехід від одного закладення до іншого здійснюється уступами, висота яких повинна бути дорівнює висоті фундаментного блоку-подушки або стінового блоку, а відношення висоти уступу до його довжини повинне бути не менш 1:2 — при зв'язних ґрунтах; 1:3 — при піщаних грунтах. У місцях уступів блоки-подушки укладаються при необхідності на підготовку з худого бетону класу В10.
При зведенні збірних стрічкових фундаментів на сильно стискаються грунтах, а також на майданчиках з нерівномірними напластованиями грунтів, які значно відрізняються за своєю стисливості, влаштовують армований шов поверх фундаментних блоків-подушок і армований пояс поверх останнього ряду фундаментних стінових блоків по всьому периметру.
Армований шов повинен бути товщиною 3...5 см; цементний розчин для армованого шва роблять з марки не нижче марки розчину основний кладки, але не нижче марки 50. Армований пояс може виконуватися як з монолітного бетону, так і зі збірних елементів; висота поясу — 10... 15 см, бетон класу не нижче 10. Армування шва і пояса здійснюється стрижнями діаметром 8... 10 мм класів АЗО0...А400 з кроком 100... 150 мм, пов'язаними через 50... 60 см монтажною арматурою; ширина пояса повинна бути не менше 0,8 товщини стіни.
Армовані пояси зовнішніх і внутрішніх стін повинні встановлюватися на одному рівні. При неможливості влаштування по-ясів на одному рівні допускається влаштування їх на різних відмітках, але при цьому пояси повинні перекривати один одного на довжину не менше 50 діаметрів робочої арматури і не менше двох відстаней між ними по вертикалі.
Гідроізоляцію між стінами і фундаментами влаштовують з двох шарів навариваемого рулонного матеріалу типу «Изопласт» з цементно-піщаного розчину складу 1: 3 товщиною 20 мм Осадові шви у стрічкових фундаментах на стискаються грунтах влаштовують при різниці у висоті сусідніх ділянок будівель більше 10,0 м, а також в місцях сполучення ділянок будівлі, розташованих на різних грунтах, і за наявності різниці в тиску на грунт під фундаментами сусідніх ділянок будівлі більш ніж на 50 % від величини більшого тиску на основу.
В цілях економії матеріалів передбачають трапецієвидні перерізу консолей і обриви робочої арматури у відповідності з епюрами згинальних моментів. Для типових плит їх перетин приймається по ГОСТу.
Стрічкові фундаменти під ряди колон виконують найчастіше в монолітному залізобетоні. Вони зазвичай складаються з перехресних балок таврового поперечного перерізу, що включають в себе фундаментну плиту (подушку) трапецеїдального перерізу та вертикальні ребра (можливо, стіни підвалу) прямокутного перерізу. Глибину закладення підошви приймають, як для звичайних стрічкових фундаментів; висота краю консолі — не менше 200 мм, Розміри і армування плити і ребер обґрунтовуються розрахунком, як елементів, що згинаються.
Стовпчастий фундамент всі про них.
Стовпчасті (окремі) фундаменти застосовують для обпирання колон каркасних будівель в цілях передачі всіх зосереджених навантажень від них (нормальних і поперечних сил. згинаючих моментів) на грунт; при відповідному обгрунтуванні їх використовують у поєднанні з фундаментними балками як фундаменти під стіни при глибокому закладенні несучого шару ґрунту. По конструкції фундаменти підрозділяються на наступні типи:
- ступінчасті одноблокові (цілісні) фундаменти;
- ступінчасті збірні фундаменти з декількох окремих блоків;
- збірні фундаменти з траверсами;
- пустотілі фундаменти, ребристі фундаменти;
- фундаменти-оболонки;
- пірамідальні фундаменти (в вытрамбованном ложі або у вигляді забивних блоків);
- заанкеренные фундаменти.
Для переходу від невеликої площі перерізу колони до великої площі підошви влаштовують ступені або роблять ухил верху і підошви. Число ступенів призначають мінімальним; воно залежить від висоти фундаменту: при І < 45 см — одна щабель; при 45 < Н < 90 см — дві сходинки; при Н > 90 см — три сходинки. Якщо біля фундаменту кілька ступенів, то тільки нижню сходинку роблять гнучкою. Фундаментна плита працює на згин під дією опору ґрунту, прийнятого за зовнішнє навантаження, і армується одинарної нижній сіткою
Стовпчасті фундаменти можуть бути центрально - або позацентрово навантаженими з ексцентриситетом в одному або двох напрямках. У центрально-навантажених фундаментів сила діє по відношенню до їх центральної осі. Ці фундаменти виконують з квадратною формою. Інші фундаменти відносяться до позацентрово навантаженим. При дії значних моментів і поперечних сил у позацентрово навантажених фундаментів збільшують довжину підошви в площині дії моменту, підвищуючи її момент опору.
Всі верхні щаблі виконують зазвичай жорсткими, при співвідношенні вильоту до висоти 1:1. Для зручності бетонування ступені найчастіше проектують постійної висоти. Для скорочення витрати бетону виконують похилі верхні поверхні без східців, особливо в збірних фундаментах. Збірні фундаменти під колони проектують зі стиком стаканного типу з колоною. Товщину дна склянки приймають не менше 200 мм з умови запобігання продавлювання його колоною. Зазор між стінками склянки і колоною 75 мм зверху і 50 мм низом служить для замонолічування колони. Глибину закладення колони в склянку приймають не менше найбільшого розміру поперечного перерізу колони
Глибина закладення підошви приймається не менше 0,5 м від поверхні планування і більше товщини ґрунтового шару; з урахуванням глибини промерзання і типів ґрунту; з урахуванням поруч розташованих фундаментів; з умови закладення колони. Розміри в плані плитної частини фундаменту приймають кратними 300 мм, по висоті — кратними 150 мм. З урахуванням виконання нульового циклу верх фундаменту збірних колон влаштовують нижче рівня чистої підлоги на 150 мм, а монолітних колон — на 50 мм. Стінки склянки армують поздовжньої і поперечної арматурою згідно з розрахунком, діаметр поперечних стрижнів — не менше 8 мм і не менше 0,25 діаметра поздовжніх стержнів. У фундаменти дрібного закладення, коли склянку невисокий, якщо товщина стінок більше 200 мм і більше глибини 0,75 склянки, стінки можна армувати конструктивно. Підколонник нижче дна склянки розраховують і армують як продовження колони.
Окремі стовпчасті фундаменти можуть виконуватися в збірному, монолітному або збірно-монолітному варіантах. Як правило, стовпчасті фундаменти армують ненапруженою арматурою, але іноді в цілях підвищення тріщиностійкості застосовують конструкції з напруженим армуванням. Зниження ваги фундаментів досягають застосуванням більш високих класів бетону, пристроєм ребер, натягом арматури, пристроєм пустотілих фундаментів. В даний час найбільш широко застосовують ступінчасті-монолітні залізобетонні фундаменти; за рахунок раціонального поперечного перерізу подколонніка можна знизити витрата бетону на фундаменти. У зв'язку з зростанням вантажопідйомності механізмів стає можливим використання збірних одноблочных фундаментів великої площі в плані.
Фундаменти можна влаштовувати на бетонній підготовці або безпосередньо на грунті без підготовки. Товщину захисного шару бетону в першому випадку приймають рівною 40 мм, у другому випадку — 70 мм. Фундаменти армують зварними сітками з стержнів періодичного профілю класів А300 і А400 діаметром не менше 12 мм, Розміри осередків сітки приймають не менш 100 мм і не більше 200 мм. В цілях економії арматури в фундаментах зі сторонами понад 3 м половину стрижнів (через один) обривають і приймають довжиною 0,8 розміру довгих стержнів. Для спрощення армування зварні сітки укладають у два шари. Стикування колони з фундаментами в монолітному залізобетоні здійснюють за допомогою з'єднання внахлестку випусків арматури з фундаментів з арматурою колон.
Пальовий фундамент всі про нього.
Пальовий фундамент складається з паль і ростверку. Під проектуванням пальових фундаментів розуміється розробка цілого комплексу питань на основае вихідних даних. Для того, щоб грамотно проектувати пальові фундаменти, необхідно мати чітке уявлення про фізичної сутності процесів, що протікають у ґрунтах при виготовленні або занурення (забивання) в них паль.
Розрахунок пальових фундаментів та їх підстав, як і фундаментів на природній основі, виконують за двома групами граничних станів відповідно до СНиП 2.02.03-85. Пальові фундаменти і СП50-102-2003.
Проектування пальових фундаментів включає в себе рішення наступних основних завдань:
- вибір типу та глибини закладення ростверку;
- призначення типу і конструкції паль, способу занурення або виготовлення;
- визначення несучої здатності палі;
- призначення необхідної кількості (кроку) паль у ростверку;
- конструювання і розрахунок ростверку;
- визначення зусиль, що діють на найбільш навантажені палі, та їх порівняння з гранично допустимими по грунту та матеріалу;
- розрахунок деформації пальових фундаментів (осад) і їх порівняння з гранично допустимими;
- розробка технології виробництва зварювальних робіт.
При розробці цих питань виходять з найбільш екологічного, економічного та раціонального рішення, яке може бути отримано на основі варіантного і оптимального проектування.
Доцільність застосування різних типів паль оцінюється можливістю їх виготовлення, транспортування і занурення до проектних відміток із забезпеченням необхідної несучої здатності та опади менше гранично допустимої.
На підставі розрахунків складається проект пальового фундаменту, який включає:
- План розміщення паль з прив'язкою їх і крайніх паль ряду до осей будівлі та ділянки поля, де позначки голів паль відрізняються від загальної оцінки.
- Геологічний розріз з нанесенням на нього контуру підземної частини, включаючи палі з відмітками (вістря) і прив'язками.
- План ростверків, який може бути поєднаний з планом паль.
- Експлікація паль за типами розмірів.
- Вказівки по виконанню конструкцій, основні вихідні дані.
- Пояснювальну записку до проекту з обґрунтуванням варіантів (техніко-економічний розрахунок) і виробництвом пальових робіт (тип молота, проектний відмову, допуски при забиванні паль тощо).
Мелкозаглубленний (малозаглиблений) фундамент всі онімів, достоїнства і недоліки.
Проектування малонавантажених мілкозаглублених фундаментів для легких будівель в пучинистих грунтах є більш складним завданням, ніж звичайних для навантажених фундаментів багатоповерхових будівель. Крім загальних розрахунків розмірів фундаментів, перевірки міцності підстилаючих шарів, осад і інших, необхідно виконувати розрахунки на сприйняття "системою" нерівномірних деформацій пученія-опади.
При влаштуванні малозаглубленных і незаглубленных фундаментів у пучиністому грунті передбачаються переважно расчетноконструктивные заходи, спрямовані не на подолання сил морозного пученія, а на сприйняття деформацій пученія, які не повинні перевищувати гранично допустимих значень для будівлі цього конструктивного типу.
В даний час не запропоновано загальновизнаного інтегрального методу розрахунку зазначених типів фундаментів у рухливих грунтах. Розроблені емпіричні методи розрахунку враховують сукупність основних закономірностей взаємодії пучинистого грунту з фундаментами будівель і споруд (форми і розміри фундаменту, навантаження, деформації пученія, изгибная жорсткість споруди та інші фактори).
Проектно-конструкторське рішення "будівля-фундамент-основа" зводиться до розгляду задачі про спільну роботу несучих елементів споруди (системи) з циклічно деформирующимся спучуючих грунтом основи при сезонному промерзанні-відтаванні. В основі розрахунку "системи", як правило, слід виходити з передумови, що найбільше пучение грунту відбуватиметься під кутами будівлі, так як саме тут менше всього позначається вплив тепла, що виділяється будівлею, швидше і на велику глибину промерзає грунт.
Вихідними даними для розрахунку малонавантажених мілкозаглублених фундаментів на пучиністому грунті є:
- властивості ґрунтів в зоні промерзання-відтавання;
- кліматичні умови району будівництва, рельєф майданчика;
- характеристики будівлі.
У нормативній літературі нема чітких рекомендацій по розрахунку такого типу фундаментів на вплив сил морозного пученія. У загальному випадку робиться перевірочний розрахунок стійкості фундаменту на спільну дію дотичних та нормальних сил морозного здимання на будівельний і експлуатаційний періоди.
В залежності від показника текучості ґрунту випучіваніе мелкозаглубленного фундаменту при відсутності навантаження від надземної частини будівлі (будівельний період) в 1,5 ... 2,8 рази менше випучіванія однотипних фундаментів, влаштованих у відкритих котлованах і траншеях.
Із зростанням кута нахилу бічних граней збільшуються розміри ущільненої зони, досягаючи кращого ущільнення ґрунту, а з точки зору впливу на них сил морозного пученія відбувається погіршення: крім дотичних сил на мелкозаглубленний фундамент діють і нормальні сили морозного пученія, але менше осаду після відтавання грунту). Із збільшенням глибини закладення фундаменту випучіваніе його зменшується, так як збільшується глибина заанкеривания в талому ґрунті. Збільшення навантаження на мелкозаглубленний фундамент у котлованах, що витрамбували, є ефективним засобом боротьби з його выпучиванием.
В цілях підвищення стійкості будівель і споруд та для зменшення глибини промерзання пучинистих грунтів поблизу зовнішніх фундаментів або безпосередньо під неопалюваними будівлями (або їх частинами) у Фінляндії широко застосовуються ефективні теплоізоляційні матеріали типу пінопласт, пінополістирол, а в Росії шлак, шунгизитовый і керамзитовий гравій, пінополістирол, пінопласт та інші.
Товщина шару утеплюючих матеріалів залежить від місця їх розташування, від числа днів з від'ємною температурою за зимовий період, середньої негативної температури зовнішнього повітря за цей період, тобто значення суми зимових градусо-днів.
Вплив грунтових умов на вибір економічного фундаменту.
Конструкція фундаменту визначається інженерно-геологічними і кліматичними умовами майданчика будівництва, типом споруди, навантаженнями і різними впливами (деформаційними, агресивними та ін), можливостями будівельної організації та іншими менш істотними чинниками.
При проектуванні фундаментів спочатку призначають кілька варіантів їх конструкцій. Іноді при одних і тих же варіантах конструкцій приймають різні способи підготовки основи.
Для зручності попереднього призначення конструкцій фундаментів залежно від інженерно-геологічних умов майданчика відомі типи грунтів схематично підрозділяють за фізико-механічними характеристиками та їх напластованиям по глибині на окремі типи. Підрозділ ґрунтів за їх фізико-механічними характеристиками умовно, так як один і той же грунт може бути міцним для малоповерхових будівель і неміцним — для багатоповерхових будівель. Однак умовний поділ ґрунтових нашарувань на окремі схеми полегшує вибір варіантів. Проведемо апробовані в ряді проектних організацій поділ грунтів:
- до міцних грунтів відносяться глинисті грунти з консистенцією < 0,3, всі піщані грунти, окрім пилуватих пісків;
- до неміцним грунтів відносяться глинисті грунти з консистенцією 0,6 > Д > 0,3, а також водонасичені піски пилуваті при коефіцієнті пористості > 0,6;
- до особливо неміцним ґрунтів належать торф, мул, свежеуло-женние насипу, глинисті грунти з консистенцією > 0,6;
- до особливо міцним грунтів відносять скельні і великоуламкові грунти.
На основі цього поділу грунтів різні нашарування можна підрозділити на типові схеми, для яких легше призначати варіанти для зіставлення (наприклад, рис. 1.3):
- під рослинним шаром на велику глибину залягає шар міцного грунту; він може подстилаться на великій глибині особливо міцним грунтом. У цьому випадку раціональні всі типи фундаментів з плоскою підошвою;
- з поверхні на велику глибину залягають неміцні грунти; раціональні пальові ростверки з висячими палями, що мають розвинену бічну поверхню, плитні фундаменти;
- під шаром нетривкого грунту (товщиною до 15...20 м) залягає міцний грунт; раціональні різні типи пальових ростверків з палями-стійками;
- в основі залягають особливо міцні грунти великої потужності; раціональні фундаменти, заанкеренные в грунт, або безфундаментні конструкції;
- в основі залягають особливо нестійкі ґрунти з високим рівнем ґрунтових вод (заторфованные, мули та ін); раціональні легкі фундаменти з великою площею обпирання, що враховують підйомну силу ґрунтових вод.
Раціональна конструкція фундаменту повинна бути найбільш довговічною і надійною протягом терміну експлуатації, а також повинна бути оптимальною за витратами на її влаштування та експлуатацію. Так як довговічність входить в умови визначення оптимальної надійності, раціональність визначається надійністю і економічністю. Порядок вибору раціонального варіанту наступний:
- аналіз інженерно-геологічних умов. Визначення несучого шару ґрунту, на який буде передана навантаження від підошви фундаменту або паль;
- попереднє призначення варіантів фундаментів для схеми ґрунтових нашарувань з урахуванням навантажень і можливостей будівельної організації;
- попередній розрахунок варіантів для одного з сполучень навантажень;
- визначення техніко-економічних показників при проектуванні;
- техніко-економічне порівняння і вибір оптимального варіанта;
- при можливості — визначення потенційної надійності та довговічності та облік цих показників при порівнянні варіантів;
- розрахунок і конструювання обраного типу для всіх сполучень навантажень.
Оцінка інженерно-геологічних умов будівельного майданчика.
Інженерно-геологічні вишукування — складова частина комплексу робіт, виконуваних для забезпечення будівельного проектування і виробниц тва робіт необхідними даними. Інженер-будівельник повинен вміти грамот і кваліфіковано аналізувати інженерно-геологічні вишукування майданчика будівництва і приймаються обґрунтовані рішення на всіх етапах (при проектуванні, будівництві, реконструкції конструкцій, експлуатації) з метою забезпечення мінімально негативного впли на геологічну і природне середовище.
Оцінка інженерно-геологічних умов проводиться на основі аналізу геологічної будови (з урахуванням міс ного досвіду і прогнозу змін), яке характеризується:
-
а) геологічними розрізами, що проходять у межах контуру будівлі;
-
б) даними фізико-механічних властивостей ґрунтового масиву в природній обстановці і з урахуванням прогнозу змін цих властивостей залежно від различныфакторов;
-
в) значеннями розрахункових опорів і модулем деформації грунтів, що складають майданчик.
Не маючи професійних знань про ґрунти та їх властивості, вибрати раціональну і стійку конструкцію фундаменту і його підстави і уникнути невиправданих наслідків просто неможливо.
Грунт — набагато більш складне природне або техногенне утворення, ніж це зазвичай собі уявляють. Складність природи ґрунту пояснюється наступними обставинами.
-
По-перше, він складається з твердої речовини (твердих мінеральних частинок (зерен) різного розміру, рідини (води) і газоподібної фази (повітря), а при негативній температурі ще й льоду. Властивості грунту визначаються в першу чергу розміром складових його частинок.
-
По-друге, зазвичай тверда речовина настільки дисперговані (размельчено), що набуває розмір колоїдних частинок, які активно взаємодіють з навколишнім середовищем (водою).
-
По-третє, відносний вміст в деякому заданому грунті твердої (в т. ч. і органічної речовини), рідкої і газоподібної фаз сильно коливається в результаті впливу навантаження, сезонних змін, зволоження і висихання, проморожування і відтавання. Таким чином, ґрунти розглядаються як складні багатокомпонентні (багатофазні) дисперсні геологічні системи, властивості яких залежать від кількісного соотношенияи характеристик окремих фаз.
Щоб зрозуміти особливості поведінки ґрунту в тих чи інших умовах, необхідно знати склад грунту і відносна кількість складових його речовин, характер і умови взаємодії всіх фаз, визначають властивості грунту. Тому одним з перших кроків інженерного підходу до прогнозу поведінки грунту в тій чи іншій обстановці є встановлення фізичних характеристик грунтів, які могли б бути використані як показники їх властивостей. Потрібно бути добре знайомим з можливими межами їх зміни і уявляти собі їх інженерну значимість. Надійність грунту, особливо в якості підстави, небезпечно недооцінювати, так як міцність майже всіх будівельних конструкцій, що перебувають під силовим впливом, залежить від підтримки, забезпечуваною ґрунтом (основою).
Будівельні властивості підстав не можна оцінювати тільки за результатами визначення фізичних і механічних показників окремих зразків грунтів. Для вибору будівельного майданчика, типу підстави, конструктивного вирішення всього споруди та окремих фундаментів, умов виробництва будівельних робіт, інженерної підготовки території потрібно (у відповідності з ГОСТ 25100-95. Грунти) встановити: особливості складання, формування, залягання окремих шарів грунтової товщі, клас, групу, підгрупу, тип, вид і різновид складають її ґрунтів, наявність різних включень, рівень підземних вод і його коливання, їх агресивність, вік і умови походження грунтів (генезис). Особливості будівельного майданчика оцінюються за матеріалами інженерно-геологічних вишукувань. Обсяг і поєднання методів досліджень визначають з урахуванням як особливостей споруди (класу споруд по відповідальності), так і інженерно-геологічних умов на майданчику будівництва (категорії геологічного середовища і категорії складності пристрою підстав).
Інженерно-геологічні вишукування виконуються, як правило, у два етапи:
- на першому етапі проводиться комплекс робіт для вибору ділянки будівництва майбутньої споруди;
- на другому — детальні інженерно-геологічні дослідження з визначення міцності та деформованості ґрунтів основи, їх стійкості з урахуванням діючих навантажень, впливів і конструктивних особливостей будівель.
Найчастіше проектування будівель здійснюється в одну стадію, звану робочим проектом. Результати інженерно-геологічних вишукувань наводяться в інженерно-геологічних звітах з певним ступенем деталізації інженерно-геологічних умов території проектованого споруди і місцевого досвіду.
У звітах відображаються:
-
місцева природна обстановка (рельєф, кліматичні умови та ін);
-
основні дані про інженерно-геологічні явища на території будівництва (виявлених чи можливих під час будівництва або в процесі експлуатації);
-
рекомендації щодо подолання інженерно-геологічних явищ, що становлять небезпеку для об'єктів будівництва, вивчення досвіду будівництва будівель;
-
геологічне та литологическое будова (карти, колонки, розрізи для рядастворов);
-
гідрогеологічна характеристика району будівництва;
-
результати визначення фізико-механічних властивостей грунтів основи (лабораторні і польові) і рекомендовані розрахункові характеристики (таблиці, графічні матеріали).
Аналіз інженерно-геологічних умов грунтової товщі підстави (оцінка категорії складності геологічного середовища)
Для аналізу просторової мінливості властивостей ґрунтів використовують розрахункові і допоміжні показники.
Коефіцієнт пористості, коефіцієнт водонасичення і показник плинності є класифікаційними характеристиками стану грунтів.
Попередню оцінку загальної стисливості основи в межах площі будівлі можна привести в результаті аналізу і зіставлення модулів деформації або коефіцієнта відносної стисливості шарів по глибині і простяганню підстави.
Зазначена оцінка повинна проводитися стосовно рельєфу, проектованого будівлі з урахуванням процесу опади у часі, залежно від розмірів і форми підошви, типу фундаменту, тиску, умов навантаження та ін. Слід враховувати, що характеристики стисливості визначаються на повністю ущільнених грунтах і не дозволяють оцінити загасання опади у часі. Наприклад, якщо під однією частиною будівлі залягає пісок, а під іншою — глинистий грунт (морена) та їх модулі деформації приблизно рівні, така підстава не можна вважати рівномірно сжимаемым. Осадка пісків закінчиться на 80-90% під час будівництва, а глинистих грунтів може продовжуватися і після здачі будинку в експлуатацію десятки і навіть сотні років і в результаті різниця осад у часі може виявитися неприпустимим. Слід мати на увазі, що чим більше щільність грунтів, тим більше їх абсолютні і, як правило, нерівномірні опади.
Ступінь мінливості стисливості грунтів основи в межах контуру споруди можна оцінити за наведеними середнім значенням модулів деформації, які обчислюють у різних перетинах майданчики.
Чим менше різниця у значеннях окремих шарах, тим однорідніше за стисливості основу і менше. Така оцінка досить об'єктивна, але не дозволяє прогнозувати процес стисливості грунтів у часі. Залежно від геоморфологічних, геологічних та гідрогеологічних факторів грунтові нашарування для цілей фундаментобудування за інженерно-геологічними умовами поділяють на три категорії складності.
Категорія складності інженерно-геологічних умов включає фактори: геоморфологічні, геологічні, геотехнічні, гідрогеологічні, природні, техногенні процеси, специфічні і структурно-нестійкі грунти.
I— проста категорія: будівельна площадка розташовується в межах одного геоморфологічного елементу; поверхня ділянки горизонтальна, не розчленована; грунтові пласти залягають горизонтально або слабо похило, товщина їх витримана по простяганню; підземні води відсутні або є витриманий горизонт з однорідним хімічним складом.
II— середня категорія складності включає кілька геоморфологічних елементів одного генезису; поверхня похила, слабо розчленована; підставою є не більше чотирьох різних за літології шарів, що залягають похило або з выклиниванием, потужність шарів змінюється по простяганню закономірно; підземні води мають два або більш витриманих горизонтів з неоднорідним хімічним складом або володіють напором..
III — складна категорія (найвища): грунт майданчики характеризується кількома геоморфологічними елементами різного генезису, поверхня сильно розчленована; у межах стисливої товщі розташовуються понад чотирьох різних по літології шарів, потужність яких різко змінюється по простяганню, можливо линзовидное залягання шарів; горизонти підземних вод не витримані по простяганню і потужності, мають неоднорідний хімічний склад, місцями можливо складне чергування водоносних і водотривких порід, напори підземних вод змінюються по простяганню. Крім того, до складної категорії відносять також майданчики зі структурно-нестійкими ґрунтами.
В умовах Північно-Заходу, і особливо Карелії, багато будівельні майданчики відносяться до складної та особливо складної категорії. Оцінку неоднорідності нашарувань діючі нормативні документи рекомендують проводити за показником мінливості стисливості основи. Для оцінки грунтів основи будівлі найбільш важливими є властивість стійкості структури і показники.
За стисливості ґрунти поділяються на такі групи:
-
практично несжимаемые (скеля, крупноуламкові грунти, кембрійські глини, щільні піщані і супіщані морени (Е > 50 МПа);
-
слабосжимаемые (Е=20...50 МПа);
-
среднесжимаемые (Е=20...5,0 МПа);
-
сильносжимаемые (Е < 5,0 МПа) (слабкі — неуплотненные водонасичені глинисті грунти, иольдиевые глини, мули, торфи і ін).
Зазвичай використовуються при розрахунку осад значення модуля деформації грунтів підстав, як правило, занижені, особливо для споруд з великою площею фундаментів. Здається, що фактичні опади завжди будуть менше розрахункових.
За даними Держекспертизи Росії, причина повернення 60% технічної документації (проектів) на доопрацювання полягає в неякісних інженерно-геологічних дослідженнях і проектуванні основ і фундаментів.
Друга група — помилки проектування. Хоча вони і мають місце, проектувальники завжди прагнуть створити інженерний запас, тому помилки проектування найчастіше нівелюються.
Третя група — недооблік зовнішніх техногенних впливів на підстави, що призводять до погіршення їх властивостей в процесі інженерної підготовки майданчиків, ведення робіт нульового циклу, експлуатації споруд, господарського освоєння території.
Облік зміни (прогнозування) деформаційних характеристик грантів в процесі будівництва, експлуатації споруд та освоєння території.
Планувальні роботи на майданчику, що є частиною інженерної підготовки, часто ведуть до зміни умов поверхневого стоку, застою поверхневих вод з відвалів ґрунту, розущільнення нижчих грунтів при зрізку верхніх відкладень, додаткової пригрузке грунтів для відсипки, намиві на них інших грунтів. Заміна торфів і слабких глинистих відкладень крупнообломочными, пісками або іншими подібними ґрунтами веде до утворення нового водоносного горизонту (обводнению).
До основних техногенних причин погіршення властивостей грунтів при уривку котлованів і зведенні споруд відносяться: розущільнення, замочування поверхневими і підземними водами, проморожування — відтавання, розрідження ґрунтів при виході (прориві) напірних вод в котлован, розрідження пухких пісків при розтині напірного горизонту, суффозионно винесення частинок в неоднорідних піщаних грунтах при водовідливі, динамічний вплив будівельних машин і механізмів, статичне навантаження від ваги споруджуваних споруд і т. д.
Під час експлуатації споруд та при освоєнні прилеглої території, змінюються геологічні умови, на грунти підстав впливають: замочування при підтопленні територій, локальні витоку води, кислих і лужних розчинів, динамічні навантаження від різних механізмів, вібрація від транспорту, додаткові навантаження від будуються поблизу споруд і ваги насыпаемых або намивається грунтів при піднятті прилеглої території, суффозионные явища у зв'язку з водоотливом з траншей та котлованів на сусідніх ділянках, інтенсивний забір води, освоєння підземного простору, підрізка і пригрузка схилів і т. д.
Серед фахівців існує думка про те, що деформації споруди відбуваються, як правило, після його зведення, і якщо деформації не виникли, то, значить, спорудження ніщо не загрожує. Насправді виникнення деформацій (відмов), пов'язаних з техногенним впливом на геологічне середовище, не має жодних обмежень у часі. Деформації можуть виникнути в будь-який період життя споруди, в тому числі і після багатьох десятків років. Разом з тим поява деформацій споруд внаслідок техногенних впливів підпорядковується певним законам, що обумовлює найбільш ймовірний час їх виникнення. Так, за даними В. Е. Мулюкова, середній період появи відмов підстав з-за недоліків вишукувань складає 12,2 року, через помилки при проектуванні — 15,2 року, з-за низької якості робіт при пристрої підстав і фундаментів — 8,6 року, з причин негативного впливу на грунти підстави експлуатованого будинку — 22,5 року, у зв'язку зі зміною інженерно-геологічних умов території — 20,7 року.
Викладене вище необхідно враховувати при призначенні розрахункових характеристик грунту підстави.
Розрахункові (проектні) значення фізико-механічних характеристик.
В силу природної мінливості ґрунтових нашарувань інженерно-геологічних елементів (ІГЕ) достовірні значення показників фізико-механічних властивостей можливо встановити, виконавши ряд визначень кожної характеристики та провівши їх статистичний аналіз (ГОСТ 2751-88. «Надійність будівельних конструкцій та основ». М., 1988).
При аналізі отриманих результатів окремих ухвал (не менше 6 для кожного ІГЕ) використовують нормативні і розрахункові (проектні) значення показників (ГОСТ 20522, СП50-101-2004).
Спочатку встановлюють нормативне значення показника (на основі даних інженерних вишукувань або на основі досвіду проектування і будівництва — як середньоарифметичну величину окремих ухвал).
Для більшості характеристик СНиП 2.02.01-83 допускає приймати, тобто розрахункове значення дорівнює нормативному. Однак при призначенні розрахункових значень міцнісних показників і питомої ваги грунтів і залежить від способів визначення (польові або лабораторні).
Інший варіант, значно погіршує показники - визначення деформаційних і міцнісних характеристик грунтів за таблицями, використовувати його можна виключно в якості допоміжного.
За даними фізичних характеристик грунтів за допомогою таблиць, наведених у СНиП 2.02.01-83 (Додаток 1, 3), СП50-101-2004 або регіональних нормативних документах, можна (для простої категорії складності), прогнозувати деформативно-міцнісні показники.
Надійність даних СНиП 2.02.01-83 дозволяє використовувати наведені характеристики при попередніх розрахунках підстав споруд будь-якого рівня (I, II, III).
Рекомендується наступний порядок визначення механічних показників ґрунту з використанням таблиць СНиП 2.02.01-83 або СП50-101-2004:
1. визначають нормативне значення фізичних характеристик;
по відповідній таблиці (1...5 Додатка 3) визначають шукану нормативне значення механічного показника , використовуючи для цього в необхідних випадках лінійну інтерполяцію за коефіцієнтом пористості і показником текучості.
2. визначають розрахункове значення механічних характеристик;
Табличні значення використовуються при визначенні попередніх розмірів підошви фундаменту.
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).
Статьи pp-budpostach.com.ua Все о бане
Статьи по пеноблоку,пенобетону,пенобетонным блокам
Статьи pp-budpostach.com.ua Статьи по бетону
Статьи pp-budpostach.com.ua Все о крышах ( виды, материал, как лутше выбрать)
Статьи по газобетону ( газоблоку ), газобетонных блоков, газосиликатнных блоков
Новини, статті, чутки, факти, різне і по чу-чуть
Статті по цеглині ( рядовому, особового,облицювальної,клинкерному, шамотною, силікатній,)
- Сучасний заміський будинокНе 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
- Будинок з мансардою - практично і красиво?Будівництво будинку з мансардою має безліч переваг, у першу чергу - це економія кошти при порівняно невеликій втраті корисної площі. Мансардний поверх обійдеться трохи дешевше повноцінного, так як зверху немає плит з / б, альо вартість 1 м. кв. обштука