Конструктивные схемы зданий. Лекция 3. Грунтами. Грунты представляют собой скопление частиц (зерен) различной величины, между которыми находятся поры (пустоты). Грунты, непосредственно воспринимающие нагрузки от здания или сооружения, называются основаниями

• Название: Грунтами. Грунты представляют собой скопление частиц (зерен) различной величины, между которыми находятся поры (пустоты). Грунты, непосредственно воспринимающие нагрузки от здания или сооружения, называются основаниями
• Анкор: Конструктивные схемы зданий
• Дата: 18.09.2020
• Размер: 21 Kb.
• Имя файла: Лекция 3.docx
• Тип: Документы; #138478

Фундамент – нижний конструктивный элемент здания, воспринимающий все нагрузки от здания и действующих на него сил (ветер, снег и т.д.) и передающий их на грунт основания.

Геологические породы, залегающие в верхних слоях земной коры, используемые в строительных целях, называют грунтами. Грунты представляют собой скопление частиц (зерен) различной величины, между которыми находятся поры (пустоты).

Грунты, непосредственно воспринимающие нагрузки от здания или сооружения, называются основаниями. Основание здания может быть естественным и искусственным.

Естественное основание – это грунты в природном (слежавшемся) состоянии, воспринимающие нагрузку от здания.

Основание искусственное – грунты с искусственно измененными свойствами за счет уплотнения, укрепления (закрепления) химическими, электрохимическим, термическим или иными способами.

Распространенные методы упрочнения грунта:

- поверхностное уплотнение;

- силикатизация;

- цементизация;

- армирование инъецированием.

Классификация фундаментов

По материалу возведения фундаменты бывают:

- деревянными,

- из природного камня,

- бутобетонными,

- грунтобетонными.

- бетонными,

- железобетонными.

По характеру работы конструкции фундаментов могут быть:

-  жесткими (работают только на сжатие),

- гибкими (рассчитаны на восприятие изгибающих усилий).

По характеру нагружения фундаменты различают:

- центрально-нагруженные;

- внецентренно-нагруженные.

По способу изготовления фундаменты могут возводиться:

- монолитными;

- сборно-монолитными;

- сборными.

Глубина заложения фундамента – это расстояние от спланированной поверхности грунта до уровня подошвы фундамента.

По глубине заложения различают фундаменты: мелкого (до 5 м) и глубокого (более 5 м) заложения.

Большинство зданий проектируются и строятся с фундаментами мелкого заложения.

Глубина заложения фундамента принимается с учетом:

- назначения и конструктивных особенностей проектируемого здания (от наличия подвала и подземных этажей);

- величин расчетных нагрузок и воздействий на фундамент (этажность и т.д.),

- глубины прокладки инженерных коммуникаций,

- инженерно-геологических условий площадки строительства (тип и физико-механические свойства грунта),

- существующего и проектируемого рельефа застраиваемой территории,

- гидрогеологических условий площадки строительства и возможности их изменений (расположение УГВ (уровень грунтовых вод)),

- глубины сезонного промерзания грунтов.

По конструктивному типу и форме различают фундаменты:

- ленточные, располагаемые по всей длине стен или в виде сплошной ленты под рядами колонн,

- столбчатые, в виде отдельных опор под колонны, а также под стенами малоэтажных бесподвальных зданий,

- сплошные (плитные), представляющие собой монолитные плиты под всей площадью здания или под ее частью,

- свайные, в виде погруженных в грунт (устроенных в грунте) стержней – свай.

Ленточные фундаменты

Ленточные фундаменты имеют вид непрерывных стен-лент или перекрестных балок. Форма фундамента в плане повторяет очертание несущих и самонесущих стен. Ленточный фундамент также может являться ограждающей конструкцией помещений цокольного или подвального этажа.

Применение ленточных фундаментов целесообразно при  глубине их заложения до 3 м и в зданиях до 12 этажей.

По форме сечения ленточные фундаменты бывают:

- прямоугольные – допускается при небольших нагрузках на фундамент и высокой несущей способности грунта;

- ступенчатые (одноступенчатые, двухступенчатые, многоступенчатые);

- трапециевидные – угол к вертикали составляет 25 – 30⁰.

По способу устройства ленточные фундаменты бывают:

- монолитные;

- из сборных железобетонных элементов.

  Монолитный армированный фундамент в виде перекрестных лет могут работать по гибкой схеме, т.е. «ленты» работают на изгиб как балки.

Монолитный ленточный фундамент

 Монолитный ленточный фундамент - армированная железобетонная конструкция. По надежности и долговечности превосходит сборный ленточный фундамент, т.к. отличается большей устойчивостью к деформирующим нагрузкам и практически не подвергается размытию грунтовыми водами.

Ленточные фундаменты из сборных бетонных элементов

 Сборный ленточный фундамент возводят из блоков ФБС; из бутового камня (бутобетонный); из кирпича (применяют для строительства домов не более пяти этажей).

Сборные ленточные фундаменты в каменных и крупноблочных зданиях выполняют из железобетонных плит-подушек (толщиной 300, 400, 500 и 600 мм, шириной – от 600 до 3200 мм, длиной 1200. 2400, 3000мм).     

Стеновые фундаментные блоки ФБС применяют следующих типоразмеров; высотой 600 и 300 мм (доборные), шириной 300, 400, 500 и 600 мм, длиной 600, 800, 900, 1200, 2400мм. Блоки укладывают с перевязкой (несовпадением) вертикальных швов. В случае несовпадения расчетной ширины подошвы фундамента с шириной типовой железобетонной плиты устраивают прерывистые фундаменты (укладка плит с промежутками).

Глубину заложения фундаментов при переходах от подвальной к бесподвальной части здания изменяют ступенчато (уступами).

Преимущества ленточного фундамента из блоков ФБС:

- короткие сроки возведения (при наличии специальной техники);

- блоки изготавливают из высокопрочного бетона, поэтому фундамент из них получается морозоустойчивый и способный выдерживать большие нагрузки;

- каждое изделие имеет стабильную геометрию (унификация блоков ФБС);

- в некоторых блоках предусмотрены пазы, увеличивающие прочность конструкции.

Недостатки ленточного фундамента из блоков ФБС:

- высокая цена (по сравнению с монолитным ленточным фундаментом);

- устройство фундамента из блоков требует качественной гидроизоляции и заделки швов;

- монтаж возможен только при наличии специальной техники;

- требуется качественное основание для укладки блоков;

- возможная осадка фундамента.

Столбчатые фундаменты

  Сборные фундаменты устраивают под отдельные опоры (колонны каркаса зданий, столбы), а также под стены безподвальных, малоэтажных зданий. Это наиболее дешевый вид фундаментов (в 1,5 – 4 раза дешевле ленточных).

Для опирания наружных и внутренних стен применяют фундаментные балки.

Для колонн промышленных зданий применяют также: фундаменты с анкерами (при передачи нагрузок с эксцентриситетом) см. рис., столбчатые буробетонные фундаменты см. рис., шелевые столбчатые фундаменты см. рис.

Столбчатые фундаменты малоэтажных зданий, как и ленточные, могут быть мелкозаглубленными и теплоизолированными. 

Сплошные (плитные) фундаменты

Сплошные (плитные) фундаменты применяются в следующих случаях:

- при слабых грунтах и значительных нагрузках;

- при недопустимой или регламентированной неравномерной осадке здания;

- при технологической необходимости;

- при необходимости надежной защиты подземных помещений от проникновения в них воды.

Сплошные фундаменты проектируют только монолитными железобетонными под всем зданием любой конструктивной схемы.

Монолитный плитный фундамент относят к «плавающему» фундаменту, все нагрузки на него распределяются равномерно, что полностью исключает любые деформации в пучинистых грунтах.

Плитный фундамент по форме может быть:

- плоский;

- ребристый;

- коробчатым;

- оболочковый.

Толщину монолитной плиты делают от 30 до 100 см, в зависимости от массы будущего дома.

В зданиях повышенной этажности (высотных) глубина заложения фундаментных плит 12 – 15 м. Толщина плит составляет 2 – 4 м, в пределах здания плита может приниматься переменной толщины, с наибольшей толщиной под основными несущими конструкциями.

Преимущества сплошного (плитного) фундамента:

- надежность;

- применение на любых грунтах (включая слабые и пучинистые грунты);

- применение в зданиях сложной конфигурации в плане и большой протяженности.

Недостатки сплошного (плитного) фундамента:

- высокая стоимость;

- значительные материальные затраты (бетон, арматура).

Свайные фундаменты

Свайный фундамент – опорная конструкция глубокого заложения, основными элементами которой являются сваи. Показать на рис стержень сваи. Ростверк и (или) оголовки.

Сваи – стержневые элементы (брусья, столбы, трубы), погружаемые в грунт или устраиваемые в грунте зла передачи нагрузок от здания на основание.

Преимущества свайных фундаментов:

- способность воспринимать вертикальные вдавливающие и выдергивающие нагрузки, горизонтальные нагрузки и изгибающие моменты;

- высокая индустриальность;

- короткие сроки производства работ;

- экономия материалов;

- высокое качество работ нулевого цикла в зимнее время в любой климатической зоне;

- незначительные общие и неравномерные осадки.

  По условиям взаимодействия с грунтом сваи подразделяются на:

- сваи-стойки;

-  висячие сваи (сваи-трения).

К сваям-стойкам  относятся все виды свай, опирающиеся на скальные и малосжимаемые прочные грунты.

  К висячим сваям относятся все виды свай, опирающиеся на сжимаемые грунты и передающие нагрузку на основание силами трения о боковую поверхность.

  По виду основного материала сваи бывают:

- железобетонные;

- сталефибробетонные;

- бетонные;

- грунтобетонные (грунтоцементные);

- стальные.

По способу погружения в грунт:

- забивные, погружаемые в грунт без его выемки с помощью молотов;

- буровые, устраиваемые в грунте путем заполнения пробуренных скважин бетонной смесью или установкой в них железобетонных элементов;

- набивные, устраиваемые в грунте укладкой бетонной смеси в скважины, образованные в результате вытеснения грунта;

- сваи-оболочки -  заглубляемые вибропогружателями с выемкой грунта и заполняемые полностью или частично бетонной смесью;

- винтовые – (с металлическими наконечниками), погружаемые в грунт специальными установками под углом 0 – 45⁰ к вертикали.

В зависимости от размещения в плане, свайные фундаменты проектируют в виде:

- одиночных свай – под отдельно стоящие опоры;

- свайных лент – под стены зданий с расположением свай в один, два ряда и более;

- свайных кустов – под колонны с расположением свай в плане на участке квадратной, прямоугольной, трапециевидной и др. формы;

- сплошного свайного поля – под тяжелые сооружения со сваями, равномерно-расположенными под всем зданием и объединенными ростверком в виде сплошной плиты.

По форме сечения  сваи бывают круглыми (диаметр 400 – 700 мм), квадратные (250*250 – 400*400мм), прямоугольными, ромбовидными, трубчатыми, трехветвевыми.

Для винтовых свай применяют ростверк из бруса или стального профиля (двутавр, швеллер), для остальных - ленточный или плитный железобетонный ростверк. При устройстве фундаментов чаще всего применяют монолитные железобетонные ростверки (из бетона класса не ниже В12,5).

Гидроизоляция фундаментов

Для защиты стен бесподвальных зданий от капиллярной влаги во всех стенах в цоколе укладывают горизонтальную гидроизоляцию из 2-х слоев толя, рубероида или слоя жирного цементного раствора состава 1:2 толщиной 20-30 мм на 150-200 мм ниже уровня пола первого этажа и на 150 200 мм выше отметки тротуара или отмостки.

Фундаменты, находящиеся в агрессивной среде (при наличии в грунтовой воде агрессивных составов), выполняют из бетона на пуццолановом портландцементе и шлакопортландцементе, кроме случаев щелочной активности, когда можно применять цемент любых видов, кроме пуццоланового и шлакопортландцемента.

При напорах воды от 0,1 до 0,2 м для защиты подвала от проникновения воды под пол подвала укладывают слой мягкой жирной глины толщиной 250 мм и бетонную подготовку толщиной 100-200 мм. Наружную поверхность стен изолируют штукатуркой цементным раствором с последующей обмазкой горячим битумом за 2 раза и забивкой слоем мягкой жирной глины толщиной 200-250 мм (рис. 26).

При напорах воды от 0,2 до 0,8 м возникает опасность всплывания пола, поэтому пол искусственно утяжеляют. В этих случаях на грунт укладывают бетонную подушку толщиной 100-150мм, поверхность которой выравнивают цементным раствором или слоем асфальта толщиной 20-25 мм с последующей наклейкой по битумной или асфальтовой мастике гидроизоляционного ковра из 2-х или 3-х слоев рубероида, гидроизола, бризола. Для предохранения этой части гидроизоляционного ковра от механических повреждений устраивают защитную стенку толщиной 120 мм из хорошо обожженного кирпича, выкладываемую на цементном растворе.

При больших напорах воды, когда уровень грунтовых вод превышает уровень пола подвала более чем на 0,8 м, пол устраивают в виде плоской железобетонной плиты, загруженной стенами дома, или в виде плиты с ребрами верх.

На плоскую железобетонную плиту, (а при ребристой - в промежутках между ребрами), укладывают тяжелый бетон, по которому устраивают чистый пол.