Жесткие и гибкие фундаменты

Ф.12.3. В чем отличие гибких фундаментов от жестких фундаментов?

К категории жестких относятся фундаменты, которые вследствие своих конструктивных особенностей практически не изгибаются под действием внешних нагрузок. Принимается, что реактивное давление по подошве жестких фундаментов определяется без учета их изгиба и изменяется по линейному закону (рис.Ф.12.3,а) как по длине, так и ширине фундамента.

Гибкие фундаменты обладают способностью изгибаться в одном или обоих направлениях подошвы. Реактивные давления по подошве определяются исходя из совместной работы фундамента и основания и зависят от прогиба фундамента (рис.Ф.12.3,б).

Рис.Ф.12.3. Распределение реактивных давлений по подошве фундаментов: а – жесткие фундаменты; б – гибкие фундаменты

Ф.12.4. Какие типы фундаментов относятся к категории гибких?

К гибким могут быть отнесены фундаменты, у которых отношение высоты к их длине слставляет менее 1/3. Такими фундаментами являются:

 ленточные фундаменты под колонны гражданских и промышленных зданий (см.рис.Ф.9.12,е);

 сплошные железобетонные плиты высотных зданий, элеваторов, градирен, атомных и тепловых электростанций (рис.Ф.9.12,о,р);

 фундаменты из перекрестных лент (рис.Ф.9.12,ж);

 коробчатые фундаменты (рис.Ф.9.12,н);

 кольцевые фундаменты дымовых труб (рис.Ф.9.12,п).

Ф.12.5. Как определяются предварительные размеры гибких фундаментов?

Предварительные размеры фундаментов в плане и по высоте находят как для жесткой фундаментной балки шириной b= 1 м и длиной 2lисходя из линейного распределения реактивных давлений по подошве фундамента (рис.Ф.12.5).

где Nсумма всех вертикальных нагрузок на фундамент;Aплощадь подошвы фундамента;Mмомент всех сил относительно центра тяжести подошвы фундамента.

Определив реактивное давление, находим изгибающий момент в каждом сечении фундамента.

По величине найденного максимального момента определяют необходимый по условию прочности момент сопротивления фундамента, а по нему требуемые сечение и жесткостьEI.

Ф.12.6. Какие теории применяются при расчете гибких фундаментов?

При расчете гибких фундаментов совместно с грунтовым основанием применяются две теории:

 теория местных упругих деформаций, основанная на гипотезе Винклера-Циммермана;

 теория общих упругих деформаций, основанная на гипотезе упругого полупространства.

Теория местных упругих деформаций основана на гипотезе прямой пропорциональности между давлением и местной осадкой:

где sупругая осадка грунта в месте приложения давления интенсивностьюpв рассматриваемой точке;ksкоэффициент упругости основания, именуемый “коэффициентом постели”.

Из приведенного выражения следует, что осадка поверхности основания возникает только в месте приложения давления pи поэтому модель грунта можно представить в виде совокупности отдельно стоящих пружин (рис.Ф.12.6,а).

В действительности на реальном грунтовом основании понижение поверхности наблюдается и за пределами нагруженного участка (рис.Ф.12.6,б), образуя упругую лунку. Кроме того, коэффициент постели не учитывает размеров подошвы фундамента и не является постоянной величиной для данного грунта. Как показали исследования, данная гипотеза дает достаточно достоверные результаты для слабых грунтовых оснований.

Рис.Ф.12.6. Деформация поверхности грунта основания: а – по теории местных упругих деформаций; б – по теории общих упругих деформаций

Теория общих упругих деформаций основана на гипотезе упругого полупространства, согласно которой основание работает как сплошная однородная упругая среда, ограниченная сверху плоскостью и бесконечно простирающаяся вниз и в стороны. Деформационные свойства упругой среды характеризуются величиной модуля деформации, который не зависит от величины нагрузки под подошвой фундамента, в отличие от коэффициента постели. При нагружении такого упругого основания деформации имеют место не только в месте приложения нагрузки, но и за ее пределами (рис.Ф.12.6,б), что и наблюдается под реальными фундаментами.

Деформация упругого основания по теории общих упругих деформаций определяется с использованием решений теории упругости.

Жесткие и гибкие фундаменты

Если сравнить между собой жесткие и гибкие фундаменты, можно сделать следующие практические выводы

По характеру работы различают ленточные фундаменты жесткие и гибкие.

Жесткие фундаменты

Жесткие фундаменты изготовляются из бута, бутобетона или бетона, т. е. материалов, хорошо сопротивляющихся сжатию, но – плохо — растяжению и скалыванию (изгибу). Кладка бутового фундамента ведется на цементном или сложном растворе. В малоэтажном строительстве (до двух-трех этажей) фундаменты при сухих грунтах могут быть сложены на известковом растворе

Рис.1. Жесткие ленточные фундаменты: а — прямоугольного поперечного сечения б и в ступенчатого поперечного сечения

Ширина подошвы ленточных фундаментов принимается по расчету. Она зависит от величины нагрузки, действующей на подошву фундамента, и расчетного сопротивления грунта основания. Поперечное сечение фундамента при прочных грунтах и небольших нагрузках на подошву имеет прямоугольную форму.

При большем числе этажей нагрузка от веса здания возрастает, что требует соответствующего уширения подошвы, так как ленточный фундамент распределяет нагрузку от веса здания на относительно малопрочные (по сравнению с прочностью каменной кладки стен) грунты основания. В этом случае поперечное сечение фундамента устраивается с уступами консолями, работающими на изгиб под влиянием реактивного сопротивления грунтов основания и распределяющими нагрузку на необходимую ширину основания. Уширение фундамента производится под определенным углом а углом распространения давления в материале.

Поперечное сечение фундамента в этом случае принимает форму трапеции. Как показала практика, в растянутой зоне кладки жестких фундаментов не возникает трещин от изгиба, если, отношение высоты уступа к ширине не менее указанных в таблице.
Высота трапеции и число ступеней зависит от расчетной ширины подошвы ленточного фундамента может быть определена по формуле: h=b-b1/2 tg a

Размеры обрезов (ступеней) в бутовой кладке обычно принимаются 15—25 см при соответствующей высоте ступени.
В зданиях до двух этажей нижняя часть каменной кладки фундамента из соображений экономии может быть заменена подушкой из гравия, щебня, крупного песка. При этом фундамент должен иметь высоту не менее 0,5 м, необходимую для равномерного распределения давления по его подошве.

Гибкие фундаменты

Гибкие фундаменты применяются при малой прочности грунтов основания или при больших нагрузках на подошву. Изготовляются они из железобетона, способного работать на растяжение и скалывание (изгиб). Форму придают им трапецоидальную. Грани в них могут быть наклонены к вертикали под любым углом, так как растягивающие и скалывающие усилия, возникающие при изгибе, воспринимаются арматурой, укладываемой в растянутой зоне. Высота железобетонной трапеции принимается по расчету. Трапецоидальная форма гибкого фундамента может быть заменена ступенчатой.

Сравнивая между собой жесткие и гибкие фундаменты, можно сделать следующие практические выводы. Жесткие фундаменты следует рекомендовать в тех случаях, когда грунты основания относительно прочные, т. е. допускают давление 2—3 кг/см2, нагрузки на подошву относительно невелики — здания высотой до 5—7 этажей, а также когда число уступов (ступеней) не превышает двух – трех.

При слабых же грунтах и больших нагрузках на подошву жесткие фундаменты вследствие малого угла распространения давления в материалах, из которых они изготовляются, получаются большой ширины, глубокими, имеют большой вес и становятся экономически невыгодными.

Поэтому при слабых грунтах, допускающих давление 1,2—1,5 кг 1см2, или при больших нагрузках на подошву рекомендуются гибкие фундаменты, так как они способны работать на изгиб и распределять нагрузку от веса здания на необходимую (расчетную) ширину основания. При этом их не нужно заглублять более глубины промерзания.

Вид фундаментов при разных грунтах:
а — жесткий фундамент при слабых грунтах; б — гибкий фундамент при слабых грунтах; в — жесткий фундамент при прочных грунтах

Прочность кладки жестких фундаментов в основном зависит от марки камня и раствора. Прочность бутовой кладки зависит в значительной степени от формы камня (рваный или постелистый бут) и тщательности его укладки. Бутовую кладку фундаментов и стен подвалов следует вести под лопатку с околкой выступающих частей кам Камни при этом нужно тщательно подбирать, а пустоты плотно заполнен: щебенкой и раствором

Наружные стены подвальных помещений из бута, служащие одновременно фундаментами и находящиеся под действием больших нагрузок, должны быть сложены из постелистого нерваного камня. Стены подвальных помещений, предназначенных, например, для котельных со сложным оборудованием, кухонь, столовых, облицовываются в 1/2 кирпича с перевязкой в 1 кирпич через 4—5 рядов. Дверные и оконные проемы в бутовых стенах подвалов также облицовываются кирпичом.

В ленточных фундаментах и стенах подвалов следует предусматривать отверстия для пропуска труб сантехники, причем размеры отверстий по высоте должны быть такими, чтобы элементы сантехники в процессе осадки здания не были повреждены.

Переход заложения ленточных фундаментов от одной глубины к другой производится уступами. При плотных грунтах отношение высоты уступа к его длине должно быть не более 1 : 1 и высотой не более 1,0 м. При неплотных грунтах отношение высоты уступа к его длине должно быть 1 : 2 и высотой не более 0,5 м.

Ленточные и плитные фундаменты для многоэтажных зданий

В многоэтажных зданиях при большой нагрузке на колонны или при слабых грунтах фундаменты под отдельными опорами могут быть настолько большими, что становится целесообразным объединить их, превратив в систему неразрезных балок.
Фундаментные балки обычно выполняются из железобетона и могут быть в виде отдельных лент или перекрестных систем.

Читайте также:  Выбираем квартиру в новом доме

Ленты рассчитываются на отпор грунта как балки, лежащие на упругом основании. В первом приближении площадь подошвы ленточного фундамента принимается так, чтобы среднее давление на основание не превышало допускаемого. При этом стремятся избежать местных перенапряжений под колоннами и у концов лент путем устройства местных расширений и консолей.

Если вес здания или сооружения (например, в высоких зданиях) на единицу площади основания приближается к допускаемому давлению на грунт, то под зданием делают сплошную ребристую или безбалочную плиту, рассчитываемую на реактивное давление грунта.

Гибкие фундаменты применяются

при малой прочности грунтов основания или при больших нагрузках на подошву. Изготовляются они из железобетона, способного работать на растяжение и скалывание (изгиб). Форму придают им трапецоидальную. Грани в них могут быть наклонены к вертикали под любым углом, так как растягивающие и скалывающие усилия, возникающие при изгибе, воспринимаются арматурой, укладываемой в растянутой зоне. Высота железобетонной трапеции принимается по расчету. Трапецоидальная форма гибкого фундаментаможет быть заменена ступенчатой.

Сравнивая между собой жесткие и гибкие фундаменты, можно сделать следующие практические выводы. Жесткие фундаменты следует рекомендовать в тех случаях, когда грунты основания относительно прочные, т. е. допускают давление 2—3 кг/см2, нагрузки на подошву относительно невелики — здания высотой до 5—7 этажей, а также когда число уступов (ступеней) не превышает двух – трех. При слабых же грунтах и больших нагрузках на подошву жесткие фундаменты вследствие малого угла распространения давления в материалах, из которых они изготовляются, получаются большой ширины, глубокими, имеют большой вес и становятся экономически невыгодными. Поэтому при слабых грунтах, допускающих давление 1,2—1,5 кг 1см2, или при больших нагрузках на подошву рекомендуются гибкие фундаменты, так как они способны работать на изгиб и распределять нагрузку от веса здания на необходимую (расчетную) ширину основания. При этом их не нужно заглублять более глубины промерзания.

Вид фундаментов при разных грунтах:
а — жесткий фундамент при слабых грунтах; б— гибкий фундамент при слабых грунтах; в — жесткий фундамент при прочных грунтах

Определение размеров. Основное требование проектирования — обеспечить равномерную осадку без отклонения вертикалькой оси сводится к тому, чтобы напряжения по подошве распределялись равномерно, т. е. чтобы эпюра напряжений была прямоугольной.

Учет влияния соседних фундаментов на осадку проектируемого. Определение крена фундаментов.

Крены фундаментов

Расчет крена фундаментов весьма прост и применим не только для однородного основания, но и при слоистом залегании грунтов, где искомую равномерную их осадку можно найти способом послойного суммирования деформаций.

Крены фундаментов происходят также и при взаимном их влиянии на деформацию грунтов основания. В этом случае, пользуясь методом угловых точек, определяют осадки противоположных краев фундамента и его крен вычисляют.

Взаимное влияние напряжений, возникающих в грунтах под соседними фундаментами, проявляется в различной мере, что зависит от расстояний между ними и свойств сжимаемости грунтов. В наиболее неблагоприятных условиях это влияние может оказаться весьма

Крен фундамента (или здания, сооружения в целом) следует измерять одним из следующих методов или их комбинированием: проецирования, координирования, измерения углов или направлений, фотограмметрии, механическими способами с применением кренометров, прямых и обратных отвесов.

Предельные погрешности измерения крена в зависимости от высоты Н наблюдаемого здания (сооружения) не должны превышать величин, мм, для:

промышленных зданий и сооружений, дымовых труб, башен и др. 0,0005Н

фундаментов под машины и агрегаты .……………………………. … 0,00001Н

При измерении кренов фундамента здания (сооружения) методом проецирования следует применять теодолиты, снабженные накладным уровнем, или приборы вертикального проецирования.

При измерении кренов методом координирования необходимо установить не менее двух опорных знаков, образующих базис, с концов которого определяются координаты верхней и нижней точек здания (сооружения).

Фотограмметрический метод измерения горизонтальных и вертикальных перемещений и кренов следует применять для измерения осадок, сдвигов, кренов и других деформаций зданий (сооружений) при неограниченном числе наблюдаемых мерок, устанавливаемых в труднодоступных местах для измерений эксплуатируемых зданий и сооружений.

Для измерений деформаций фотограмметрически одновременно по трем координатным осям (X, Y, Z) необходимо выполнять фототеодолитную съемку с двух опорных знаков, являющихся концами базиса фотографирования, не изменяя местоположения и ориентирования фототеодолита в различных циклах наблюдений.

При проведении вышеуказанных видов работ по выявлению перемещений конструкций фундаментов и крена зданий необходимо руководствоваться указаниями ГОСТ 24846-81, СНиП 3.01.03-84 и “Руководства по наблюдениям за деформациями оснований и фундаментов зданий и сооружений” [IV-8].

Для измерений вертикальных перемещений фундаментов применяются нивелиры, обеспечивающие точность нивелирования III класса, типа Н-3, Н-5 и равноточные им. Используются также самоустанавливающиеся нивелиры типа КО-007.

Перед началом и после окончания работ нивелир должен быть обязательно проверен, а рейки проверены с помощью металлической измерительной линейки.

Крен фундамента i при действии внецентренной нагрузки определяется по формуле

,

где E и v – соответственно модуль деформации и коэффициент Пуассона грунта основания; в случае неоднородного основания значения Е и v принимаются средними в пределах сжимаемой толщи;

kе – коэффициент, принимаемый по табл.;

N – вертикальная составляющая равнодействующей всех нагрузок на фундамент в уровне его подошвы;

а – диаметр круглого или сторона прямоугольного фундамента, в направлении которой действует момент; для фундамента с подошвой в форме правильного многоугольника площадью А принимается ;

km – коэффициент, учитываемый при расчете крена фундаментов по схеме линейно деформируемого слоя при а ³ 10 м и Е ³ 10 МПа (100 кгс/см 2 ) и принимаемый по табл.

10. Коэффициент Пуассона v принимается равным для грунтов: крупнообломочных – 0,27; песков и супесей – 0,30; суглинков – 0,35; глин – 0,42.

11. Средние (в пределах сжимаемой толщи Нс или толщины слоев Н) значения модуля деформации и коэффициента Пуассона грунтов основания ( и ) определяются по формулам:

;

;

Глинистые грунты представляют собой тонкодисперсные частицы чешуйчатой формы размером менее 0,005 мм. Сухое глинистое основание может выдерживать большие нагрузки от массы зданий и сооружений. С увеличением влажности глины резко падает ее несущая способность. Влияние положительных и отрицательных температур вызывает во влажной глине усадку при высыхании и вспучивание при замерзании воды в порах глинистого грунта. Разновидностью глинистых грунтов являются супеси, суглинки и лёссы.

Супесчаные грунты представляют собой смесь песка и глинистых частиц в количестве 3. 10 %. Суглинистые грунты состоят из песка и содержат 10. 30 % глинистых частиц. Эти виды грунтов могут использоваться в качестве естественных оснований (если они не подвержены увлажнению). По своей прочности и несущей способности они уступают песчаным и сухим глинистым грунтам. Отдельные виды супесей, подверженных регулярному воздействию грунтовых вод, становятся подвижными. Поэтому они получили название плывунов. Этот вид грунтов непригоден в качестве естественного основания .

Лёссовые грунты — то частицы пылеватых суглинков со сравнительно постоянным гранулометрическим составом. Лёссовые грунты в сухом состоянии могут служить надежным основанием. При Увлажнении и воздействии нагрузок лёссовые грунты сильно уплотняются, в результате чего образуются значительные просадки. Поэтому они называются просадочными.

Наименование грунтов, а также критерии выделения грунтов со специфическими свойствами и их характеристики приведены в СНиП «Основания зданий и сооружений. Нормы проектирования».

Искусственными основаниями называют грунты, которые по механическим свойствам в своем природном состоянии не могут выдерживать нагрузки от зданий и сооружений. Поэтому для упрочнения слабых грунтов необходимо выполнять различные инженерные мероприятия. К слабым относятся грунты с органическими примесями и насыпные грунты. Грунты с органическими примесями включают: растительный грунт, ил, торф, болотный грунт. Насыпные грунты образуются искусственно при засыпке оврагов, прудов, мест свалки. Перечисленные грунты неоднородны по своему составу, рыхлые, обладают значительной и неравномерной сжимаемостью. Поэтому в качестве оснований их используют только после укрепления уплотнением, цементацией, силикатизацией, битумизацией или термическим способом.

Последнее изменение этой страницы: 2016-04-07; Нарушение авторского права страницы

Жесткие и гибкие фундаменты

Основания и фундаменты

Фундамент – основа здания, предназначенная для равномерного распределения нагрузки на грунт.

Основанием для фундамента является грунт на строительном участке. Идеальным является однородный минеральный грунт, не содержащий торфа и глины (но такие грунты встречаются довольно редко).

Существует четыре основных типа грунта:

• скальные и обломочные грунты;
• песчаные грунты с крупнозернистым песком;
• мелкозернистые и пылеватые пески;
• глинистые грунты.

Основания под фундаменты могут быть пучинистыми и непучинистыми.


Пучинистые – это основания, с высоким уровнем залегания грунтовых вод, подверженные деформации под воздействием ливневых дождей и морозов.


Непучинистые
основания представляют собой однородную породу и практически не деформируются.

К непучинистым основаниям относятся скальные и песчаные грунты с крупнозернистым песком (строения на них более устойчивые). В скальных породах сложно вести строительные работы, песчаные же грунты плохо подходят для многоэтажных массивных зданий, они требуют дополнительного укрепления и устройства фундамента глубокого заглубления.

Читайте также:  Как устроены каркасные бассейны?

Мелкозернистые и пылеватые пески, а также глинистые грунты требуют укрепления перед началом строительства, а также создания глубокозаглубленных фундаментов.

Типы фундаментов

В строительной практике используется много разновидностей фундаментов. Они классифицируются по нескольким признакам.

По материалу их разделяют на:

• бутовые фундаменты (из бутового камня обычно на цементном растворе);
• бутобетонные фундаменты (бетон с дополнительным заполнением бутовыми камнями);
• бетонные фундаменты;
• железобетонные фундаменты;
• деревянные фундаменты (деревянные сваи или закопанные стойки);
• металлические фундаменты (как правило, сваи).

В настоящее время почти все фундаменты выполняется из бетона и железобетона. Они практически вытеснили трудоемкие бутовые и бутобетонные фундаменты. Металлические фундаменты (сваи) применяются очень редко, в основном для уникальных сооружений.

По технологии изготовления бетонные и железобетонные фундаменты разделяются на:

• сборные фундаменты;
• монолитные фундаменты.

По особенностям работы фундаменты разделяются на:

• жесткие фундаменты, в которых деформациями изгиба можно пренебрегать (подавляющее большинство фундаментов) ;
• гибкие фундаменты, которые работают на изгиб и проектируются как изгибаемые элементы (плитные фундаменты, ленточные под колоннами и т.д.).

Различие между гибкими и жесткими фундаментами проявляется лишь в способах их проектировании (т.е. при выборе их конструкции, размеров, армирования, класса бетона и т.д.), технология же устройства таких фундаментов в большинстве случаев такая же, как и у жестких фундаментов.

По конструкции фундаменты разделяются на три группы:

• мелкозаглубленные фундаменты (другие названия: «фундаменты на естественном основании»; «фундаменты, сооружаемые в открытых котлованах», «обычные фундаменты» и т.д.):
– ленточные фундаменты ;
– отдельные (другое название «столбчатые фундаменты») ;
– плитные фундаменты;
– массивные под машины ;
• свайные фундаменты;
• специальные фундаменты глубокого заложения.



Мелкозаглубленные фундаменты

Мелкозаглубленные фундаменты имеют много разновидностей, которые можно свести к следующим четырем группам:

• ленточные;
• столбчатые;
• плитные;
• массивные под машины.

Выбор типа фундамента зависит от конструкций, которые на них будут опираться, и от грунтовых условий.

Ленточные фундаменты обычно располагают под стенами бескаркасных зданий, столбчатые фундаменты – под колоннами, плитные – как под стенами, так и под колоннами в неблагоприятных инженерно-геологических условиях («слабые» грунты, карстовые явления и проч.) или при очень больших нагрузках на основание.

Каждый из типов фундаментов имеет множество разновидностей. Например, ленточный фундамент может быть не только сплошным, но и прерывистым, когда его нижняя уширенная часть выполняется из блоков, устанавливаемых не вплотную друг к другу, а с «просветами» 0,1…0,6м. В неблагоприятных грунтовых условиях ленточные фундаменты могут представлять систему взаимно пересекающихся лент, которая работает подобно плите, как единая конструкция («перекрестные ленточные фундаменты»). Для малоэтажных зданий у ленточного фундамента зачастую не требуется уширенной нижней части («подушки»), что делает подобный фундамент исключительно простым по технологии изготовления.

Отдельный (столбчатый) фундамент может быть «стаканным», т.е. с углублением (стаканом) для установки в него сборной железобетонной колонны, или «бесстаканным» – без такого углубления (при монолитной или стальной колонне).

Плитный фундамент может иметь ребра жесткости и может проектироваться без них.

Особым разнообразием отличаются фундаменты под машины, так как каждый вид машин предъявляет к фундаменту свои специфические требования.

Свайные фундаменты

Свайные фундаменты обычно включают сваи и соединяющий их ростверк, но в ряде случаев ростверк может отсутствовать.

Сваи в фундаментах под стены зданий обычно располагаются параллельными рядами (обычно в 1…4 ряда в зависимости от погонной нагрузки и несущей способности принятых свай). При восприятии сосредоточенных нагрузок от отдельных опор сваи располагаются «кустами» (чаще всего по 4…12 свай). Если несущая способность свай достаточно высока или сосредоточенная нагрузка мала, можно ограничиваться одной сваей под опору («односвайный фундамент»). В частности, при нагрузках на опору менее 300кН очень эффективными могут быть сваи-колонны, выполняющие одновременно функции фундамента и колонны

Ростверки выполняются из монолитного, реже сборного железобетона. Если ростверк опирается непосредственно на грунт, он называется низким если между ним и грунтом остается зазор – высоким. В ряде случаев могут быть наиболее эффективными безростверковые свайные фундаменты: на сваях монтируются железобетонные наголовники (на строго заданных отметках), и надземные конструкции опираются непосредственно на них.

Последние десятилетия разработано много новых конструкций свайных фундаментов, которые экономически более эффективны, чем традиционные типы, но чаще всего сложней их.

В настоящее время сваи изготовляются в основном из железобетона. В отдельных случаях могут использоваться другие материалы (дерево, сталь), но это бывает редко. В мировой практике известно около 500 видов свай, однако, широкое применение имеют лишь очень малая их часть. Существуют различные классификации свай, среди которых в первую очередь следует назвать разделение свай по месту их изготовления:

• сваи, изготовляемые на заводе, доставляемые в готовом виде на строительную площадку, и погружаемые в грунт забивкой, вибрированием или вдавливанием (такие сваи обычно называют «забивными» независимо от способа погружения)
• сваи, изготовляемые непосредственно на строительной площадке (с использованием специальных машин и монолитного бетона).

В нашей стране наибольшее распространение получили предварительно изготовленные (забивные) сваи, что в значительной мере связано с суровыми климатическими условиями нашей страны, а также с общей ориентацией строительной отрасли быв. СССР на сборный железобетон.

За рубежом сваи, изготовляемые на строительной площадке, используются шире, чем готовые сваи, погружаемые забивкой или другими способами.

Специальные фундаменты глубокого заложения

К специальным фундаментам глубокого заложения обычно относят:

• глубокие опоры;
• «стены в грунте»;
• опускные колодцы.

Глубокие опоры отличаются от буровых или набивных свай только большими размерами (диаметр до 2,5м, глубина до 60м). Чаще всего они делаются с уширенным нижним концом, иногда с несколькими уширениями. Каждый конкретный вид глубоких опор делается с помощью той или иной специальной машины (комплекса машин).

Стена в грунте обычно понимается не только как конструкция глубокого фундамента, но и как определенная технология устройства подземных помещений. По контуру будущего сооружения откапывается глубокая узкая траншея (обычно шириной 0,6м, глубиной 20…30м, иногда до 50м), в нее устанавливается арматура, и производится заполнение бетонной смесью (иногда используются сборные железобетонные элементы). После этого грунт внутри контура образовавшейся замкнутой стены удаляется с помощью землеройных машин, и создается пространство подземных помещений. Для облегчения восприятия бокового давления грунта железобетонными стенами на одном или нескольких уровнях устраиваются анкерные крепления (путем пробуривания в стене и в грунте шпуров и устройства в них железобетонных тяг). Для предотвращения обрушения стенок глубоких траншей, в процессе откопки такие траншеи заполняются глинистым раствором (бентонитовой суспензией).

Стена в грунте может возводиться также и путем устройства сплошного ряда взаимно пересекающихся (в плане) буровых свай.

Стены в грунте могут использоваться не только как фундаменты и ограждения подземных помещений, но и как противофильтрационные завесы. В таких случаях вместо бетона могут использоваться менее прочные, но водонепроницаемые материалы (цементноглинистые растворы, асфальт и проч.).

Опускной колодец – это большое железобетонное изделие, в плане кольцеобразное или прямоугольное (коробчатое), которое погружается в грунт под действием собственного веса при удалении грунта из его внутренней зоны. Обычно при удалении грунта производится подкапывание под нижние опорные кромки опускного колодца, а сам опускной колодец по мере погружения наращивается сверху (производится дополнительное бетонирование, если колодец монолитный, или дополнительный монтаж, если он сборный железобетонный). В случае «зависания» колодца его дальнейшее погружение обеспечивается вибрацией или дополнительной нагрузкой.

Полный текст данной статьи, а также ее продолжение (см. содержание ниже) вы можете прочитать на сайте ООО “Вирамакс+”

Глава 29 ЖЕСТКИЕ ФУНДАМЕНТЫ НЕГЛУБОКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ

Фундаменты, возводимые в открытых рвах и котлованах глубиной в среднем до 5—6 м, принято называть фундаментами неглубокого заложения.

Фундаменты должны быть достаточно прочны, долговечны, устойчивы против воздействий мороза и агрессивности грунтовых вод. Фундаменты должны быть возведены с учетом физических и механических свойств грунтов основания и местных инженерно-геологических процессов и явлений. Размеры фундаментов в плане должны быть такими, чтобы среднее давление от расчетных нагрузок по подошве фундамента не превосходило расчетного давления на грунт, а расчетные значения абсолютных осадок и разностей осадок между отдельными фундаментами одного сооружения не превосходили предельных значений, установленных нормами проектирования.

Контур фундамента в плане, как правило, повторяет в упрощенной форме контур плана надфундаментных частей здания или сооружения. В соответствии с этим фундаменты могут иметь различные конструктивные формы.

Фундаменты массивных сооружений (мостовых опор, монументов и т. п.) выполняют в виде отдельных массивов.

Фундаменты отдельных опор (колонн) могут быть устроены под каждую колонну отдельно (отдельные, одиночные или столбовые фундаменты) или общими под несколько колонн и иметь вид лент (ленточные фундаменты), перекрестных лент и плит (ребристых и безреберных).

Фундаменты стен могут быть устроены в виде отдельных фундаментных столбов, перекрытых фундаментной балкой (рандбалкой), или подземных стенок, повторяющих план стен. Их называют стеновыми, хотя в литературе их часто называют ленточными, так как по своей форме они не отличаются от ленточных фундаментов, устраиваемых под несколько колонн.

В конструкции каждого фундамента есть две характерные плоскости: верхняя, на которую опирается сооружение, и нижняя — плоскость контакта конструкции фундамента с грунтом основания. Верхняя плоскость носит название плоскости обреза фундамента, а нижняя — плоскости подошвы фундамента ( 29.2).

Сопротивление материала фундамента нагрузке, как правило, значительно выше, чем сопротивление грунта основания. Поэтому размер площади подошвы фундамента всегда больше, чем размер площади обреза, и только в очень редких случаях эти размеры могут быть равны между собой.

Следовательно, боковые грани фундамента должны быть наклонными нли ступенчатыми ( 29.3). Если уширение фундаментов книзу незначительно ( 29.3,с), то в теле фундамента возникают только напряжения сжатия. Если же консольные уширения фундамента достаточно велики, то под действием реактивного давления грунта они изгибаются и в них возникают растягивающие и скалывающие напряжения ( 29.3,6).

Различают две основные группы фундаментов: 1) жесткие, в которых растягивающие и скалывающие напряжения отсутствуют или настолько малы, что ими можно пренебречь; 2) гибкие, испытывающие значительные растягнвающпе и скалывающие напряжения.

Опытами установлено, что может быть найдено значение предельного уширения фундамента, при котором растягивающих и скалывающих напряжений в теле фундамента совсем не будет или они настолько малы, что ими можно пренебречь. Это значение предельного уширения фундамента зависит от материала, из которого устраивается фундамент, и обычно выражается через угол уши- , рения или тангенс этого угла. Тангенс угла уширения а равен отношению размера уширения (размера выноса консоли) к высоте конструкции фундамента

В качестве материалов для устройства фундаментов могут применяться железобетон, бетон, бутобетон, каменная (бутовая или кирпичная) кладка.

Каменную кладку, бутобетон и бетон применяют в более или менее одинаковых условиях, в конструкциях жестких фундаментов.

Необходимость применения железобетона определяется наличием в конструкции фундамента растягивающих или скалывающих напряжений. Поэтому железобетон применяют при устройстве гибких фундаментов, а также для изготовления конструкций сборных фундаментов.

Последние, наз. иногда фундаментами на естеств. основании или фундаменты неглубокого заложения, имеют плоскую
Массивные Ф. в виде бетонных или железобетонных единых жестких массивов сооружают под дымовые высокие трубы.

Усиление фундаментов мелкого заложения может выполняться путем их уширения и углубления, подведением конструктивных элементов под существующие фундаменты.

Набивные фундаменты мелкого заложения устраивают в вытрамбованных специальными трамбовками массой 40. . 60 т котлованах, имеющих форму усеченной пирамиды.

При отсутствии подвалов и больших приямков на таких грунтах обычно проектируют фундаменты мелкого заложения, подошва которых располагается на глубине не менее 0,5 м от уровня земли.

Они целесообразны при неглубоком заложении, особенно для зданий с подвалами. Фундаменты ленточные из бутовой кладки делают различ

Выбор типа и конструкции фундамента

Выбор типа фундамента (какой тип фундамента в каких случаях используется. Преимущества)

Буронабивной – это фундамент, в которых нагрузки от здания на грунт используют буро набивные сваи. Буро набивной фундамент целесообразно возводить тогда, когда несжимаемый слой грунта находится настолько глубоко, что другие типы фундаментов применять нельзя, а именно в случае строительства дома на слабых грунтах (например, в торфяной или в болотистой местности). А так же можно закладывать такой фундамент при строительстве деревянных и каркасных домов. При строительстве дома на склоне применение буро набивных свай является наиболее лучшим. Технология устройства фундамента на буро набивных сваях заключается в бурении скважины и заливки туда бетона. Сначала в грунте бурят скважину на глубину заложения сваи, это делают с помощью мотобура или ручного бура нужного диаметра. Затем в скважину ставится опалубка. Если грунт плотный, то опалубку устанавливать не обязательно, и заливать бетон прямо в скважину, при этом опалубку ставят только над поверхностью земли, чтобы сделать оголовок сваи. Если скважина проходит сквозь сыпучие грунты, то устройство опалубки будет необходимо. Для опалубки можно установить свернутый рубероид или асбестоцементную трубу. Буро набивная свая работает на сжатие и на разрыв. Сжимающая нагрузка действует на нее со стороны дома, нагрузка на разрыв может действовать со стороны пучинистого грунта, когда нижняя часть сваи будет зажата в нижнем слое грунта, а верхнюю часть будет тянуть верх промерзший грунт. Поэтому необходимо армирование буро набивных свай.

Конструкции ленточных фундаментов:

а) и б) щелевые фундаменты ;

в) традиционный фундамент.

Щелевой (стена в грунте)

Щелевым называют фундамент прямоугольного сечения, залитый в подготовленую траншею, в данном случае, является опалубкой нижней части фундамента, опалубка подвальной части изготавливается из обрезной доски или других подручных материалов. Нагрузка на грунт передается нижней и боковыми поверхностями фундамента. Щелевой фундамент применяется при строительстве легких домов, небольших построек на глинистых, связных грунтах. Грунт не должен сыпаться в траншею при заливке бетонного раствора, а также должен иметь ровные грани. Желательно выполнять заливку сразу после подготовки траншей т.к. при высыхании траншеи, происходит осыпание грунта и при заливке он смешивается с раствором, что отрицательно скажется на строительстве. Щелевой фундамент наиболее экономичен, по сравнению с классическим ленточным фундаментом т.к. не требуется ставить опалубку на всю высоту и сокращается объем работ. Глубоко заглубленные щелевые фундаменты закладываются ниже глубины промерзания, при этом расчет ведется на устойчивость и принимается нагрузка подошвы фундамента на грунт, а также боковое давление пучинистого грунта.

Применение щелевых фундаментов

Мелкозаглубленный щелевой фундамент обычно применяют для не пучинистых грунтов. Если опалубка отсутсвует то боковые грани фундамента имеют неровную поверхность и, поэтому, происходит большое сцепление с грунтом, который при морозном пучении может поднять строение и в результате чего дом будет перекошен или, при недостаточной прочности, разрушить ленту фундамента.

Ленточный

Ленточный фундамент применяют при строительстве сооружений с тяжелыми стенами (каменные, бетонные, кирпичные), либо с тяжелыми перекрытиями. Ленточный фундамент устраивается под всеми внешними и внутренними несущими стенами. По всему периметру ленточного фундамента форма сечения закладывается одинаковая. Такой фундамент необходим, если под домом вы решили сделать гараж, подвал или какое либо другое помещение. Если присутствует опасность деформирования основы здания в случае его неглубокого заложения, ленточный фундамент следует усилить армированным поясом. Подошва ленточного типа должна находиться на 0,2 м ниже глубины промерзания. Если грунт сухой или песчаный, то строительство фундамента можно начинать не меньше, чем на 0,5 м от уровня земли. Если грунты вспучиваются или промерзают, то ленточные фундаменты применяются очень редко или вообще не применяются. Толщину песчаной подушки для ленточного фундамента лучше делать до 60 см, но она не должна быть больше половины общей высоты фундамента.

Ленточный фундамент отличается большой надежностью, но при этом и серьезным расходом материалов. Если строение планируется возводить из железобетона – 0,1 м, бетона – 0,25 м, бутобетона – 0,35 м, для кладки из натурального камня – 50 см. Необходимую ширину ленточного фундамента под несущими стенами строения считают исходя из нагрузки, предельно допустимой на грунт. На грунтах глинистых и суглинистых, на глубине около 80 см, нагрузка, допустимая на основании не должна быть более 1,5-2 кг/см².

Плита

Плитный фундамент относится к не заглубленным или мелко-заглубленным фундаментам. Он представляет собой железобетонную плиту, уложенную на слой утрамбованного щебня или песка, толщиной 15-35 см, под которым находится выровненный грунт.Толщина плиты составляет, около, 20-40 см. Возможно применение как монолитной плиты, возводимой на месте проведения работ, так и сборного железобетона например: дорожных плит. В этом случае поверх плит укладывается выравнивающая стяжка из цементного раствора или обычного бетона. Монолитный фундамент имеет большую пространственную жесткость, очень надежен и долговечен в эксплуатации нежели сборный. Бетонирование плитного фундамента может обойтись куда дешевле чем покупка, доставка и монтаж дорожных плит. А так же их придётся “накрывать” цементной стяжкой из раствора.

Плюсы плитного фундамента. Благодаря своей площади и пространственному армированию, такой фундамент снижает давление на грунт до 0,1 кг/см2, а также выдерживает нагрузки, которые возникают при различном движении грунта. Ввиду того, что сплошной железобетонный фундамент располагается под всем зданием, его возведение наиболее оправдано в случае строительства сравнительно небольших объектов.

Случаи при которых целесообразно возводить плитный фундамент

Если сравнивать плитный фундамент с ленточным или свайным, то первый целесообразно применять:

  • на сложных грунтах
  • для домов без подвалов
  • в сооружениях где основанием пола служит сам фундамент.

Ссылка на основную публикацию