Выбор конструкций фундаментов
Эксплуатационная надежность и долговечность возводимых на участке построек во многом определяются качеством подготовки основания и правильностью выбора конструкции фундаментов. Не случайно еще Уложение по строительству XVIII века гласило: «На устройство подошвы (основания) и поддела (фундамента) ни трудов, ни иждивения жалеть не должно». В первую очередь это объясняется сложностью и трудоемкостью работ по ремонту фундаментов и влиянием их работы на состояние надфундаментных конструкций построек.
Стоимость возведения фундаментов в зависимости от конструкции здания и грунтовых условий составляет 5—-10% общей стоимости его строительства. При выполнении работ собственными силами можно сэкономить почти 70% их стоимости, причем на земляных работах — 95% и более, при возведении фундамента — почти 50% их стоимости.
Фундаменты малоэтажных зданий и построек могут быть ленточными, столбчатыми и свайными.
Если здание строится из тяжелого материала — кирпича, бетона, шлакобетона, керамзитобетона и т.д., фундамент его делают, как правило, ленточным. Если здание деревянное рубленое, каркасное с заполнением или щитовое, то фундамент может быть как ленточный, так и столбчатый. В обоих случаях можно применять свайные фундаменты, однако если сваи погружают или изготавливают с применением средств малой механизации, то лучше их использовать лишь в качестве фундаментов деревянных зданий.
Ленточные и столбчатые фундаменты можно подразделить в зависимости от глубины их заложения на заглубленные, если подошва фундаментов заложена ниже глубины промерзания грунта, малозаглу б ленные, если фундамент размещен в слое промерзающего грунта, и незаглубленные (поверхностные, если подошва фундамента расположена на поверхности грунта или подсыпки (рис. 1)).
Выбор глубины заложения фундамента — один из основных вопросов, которые следует решить застройщику. Не в последнюю очередь это связано с определением расчетной глубины промерзания грунта, которая зависит от так называемой нормативной глубины промерзания, конструкции полов и подвала, условий эксплуатации здания, среднесуточной температуры воздуха внутри него.
Нормативная глубина сезонного промерзания, d— это средняя из ежегодных наибольших глубин сезонного промерзания за срок не менее 10 лет на открытой, оголенной от снега горизонтальной площадке при уровне грунтовых вод ниже глубины сезонного промерзания грунтов.
Если здание зимой не отапливают, то значение расчетной глубины промерзания для наружных и внутренних фундаментов будет на 10% больше^. Если среднесуточная температура отапливаемого здания без подвала с полами по утепленному цоколю близка к 0 °С, то расчетная глубина промерзания равна нормативной, при температуре 15 °С расчетная глубина промерзания на 20% меньше d. Для отапливаемого здания с подвалом расчетная глубина промерзания на 20% меньше d, если температура внутри 0 °С, и на 40% меньше d’ если температура внутри 15 °С.
Чтобы обезопасить фундамент здания от воздействия морозного пучения, а дом — от неравномерных подъемов и осадок, в пучинистых, кроме слабопучинистых, грунтах кирпичные двухэтажные и даже одноэтажные здания лучше устанавливать на фундаменты, традиционно заложенные ниже глубины промерзания, тем более что, как правило, в таких зданиях предусматривают подвалы.
В основном на участках делают малозаглубленные фундаменты, основания и конструкции которых выполняют с учетом предотвращения нежелательных деформаций здания от пучения грунта. Мероприятия при этом сводят к ужесточению конструкции фундаментов, уменьшению слоя пучинистого грунта и мелиорации.
Под сараи, мастерские, душевые, туалеты и другие мелкие деревянные постройки укладывают незаглубленные (поверхностные фундаменты.
Малозаглубленные и незаглубленные фундаменты возводят на участках, сложенных с поверхности песчаными и пылевато-глинистыми грунтами, которые по прочностным свойствам могут быть использованы как естественные основания.
Выбор конструкции этих фундаментов.зависит от степени пучинистости грунта, расчетного сопротивления грунта и неоднородности основания в плане.
Более экономичные столбчатые фундаменты целесообразно устраивать при непучинистых и слабопучинистых грунтах. На среднепучинистых грунтах столбчатые фундаменты надо связать жесткой фундаментной балкой. Между фундаментной балкой и поверхностью грунта необходимо оставлять зазор не менее 15 см.
На сильно и чрезвычайно пучинистых грунтах необходимо выполнить монолитный железобетонный ленточный или перекрестно-ленточный фундамент. Такие же фундаменты рекомендуется сделать на насыпных грунтах и на грунтах с расчетным сопротивлением RQ < 1,5 кгс/см2, а также в случае залегания в пятне застройки здания грунтов с различной сжимаемостью. На сильнопучинистых грунтах возможно возведение ленточного фундамента из отдельных армированных блоков с обязательным соединением их в стыках либо омоноличиванием выпусков арматуры, либо сваркой закладных деталей.
Для зданий небольших размеров (стороны 4—5 м) без подвалов иногда в этом случае целесообразно сделать фундамент в виде жесткой монолитной или сборно-монолитной плиты толщиной 0,30 см.
На среднепучинистых грунтах допускается укладывать блоки в ленту без их соединения, но над и под ними надо забетонировать армированный пояс высотой 10—12 см.
Арматура пояса: 4—6 стержней диаметром 10—14 мм. При этом в кирпичных зданиях необходимо выполнить армированные пояса над проемами или на уровне перекрытия.
При строительстве деревянного здания возможно применение поверхностного фундамента из двух рядов армированных блоков сечением не менее 0,25 х 0,2 м, укладываемых на подсыпку с обязательной перевязкой швов. Длина блока должна быть не менее 2 м. Возможно устройство монолитного железобетонного фундамента такого же сечения.
На пучинистых и слабопучинистых грунтах блоки укладывают свободно, без соединения, непосредственно на естественное основание или подсыпку в случае укладки на поверхности.
В остальных случаях малозаглу б ленный фундамент укладывают на уплотненную фильтрующую подсыпку.
В качестве подсыпок применяют пески, кроме пылеватого и мелкого, мелкий щебень, котельный шлак и другие непучинис-тые материалы. При укладке материал подсыпки уплотняют, так как подсыпка одновременно служит и средством повышения несущей способности основания. Подсыпку изолируют от попадания атмосферных осадков, но одновременно предусматривают отвод воды из нее, особенно в случае, если она выполнена в траншеях (рис. 3).
В непучинистых и слабо-пучинистых грунтах она может равняться 0,3—0,7 м, при этом подсыпка может отсутствовать или быть толщиной до 20 см. В среднепучинис-тых грунтах глубина заложения может оставаться такой же, но толщина подсыпки должна увеличиться до (не менее) 30 см при глубине промерзания 1,5 м и до 60 см при глубине промерзания 2 м. В сильнопучинистых грунтах толщину подсыпки увеличивают соответственно до 50 см и 1 м. В чрезвычайно пучинистых грунтах толщина подсыпки должна быть не менее 1/3 глубины промерзания.
Под незаглубленные фундаменты толщину подсыпки увеличивают примерно в 1,5 раза, при этом ширину подсыпки, выходящей за контур фундамента, выполняют не менее чем на 3 ширины фундамента. В связи с этим при сильнопучинистых грунтах из-за большого объема подсыпки, особенно когда имеют место сложности доставки подсыпочного материала, применение поверхностных фундаментов под индивидуальные здания становится нецелесообразным. Назначая глубину заложения фундамента, следует помнить, что уплотненная песчаная подсыпка под фундаментом также является элементом конструкции фундамента. Но для этого ее ширина должна превышать ширину фундамента на (1,5—1,8)d, где —толщина подсыпки. При этом первое значение относится к подсыпкам из песка средней крупности, второе — к крупным и гравелистым пескам. В этом случае за глубину заложения фундамента считают уровень подошвы подсыпки, а за ширину фундамента —ширину траншеи. Ширину непосредственно фундамента определяют, исходя из R0 материала подсыпки.
Ширина фундамента зависит от его материала. Материалом фундамента может быть бут, бутобетон, бетон, железобетон, кирпич, древесина. Для ленточных фундаментов ширина бутового фундамента в зависимости от вида бута может быть 30—50 см, бутобетонного — 30 см, бетонного или железобетонного — до 15 см, кирпичного — не менее 25 см. Минимальные размеры по ширине столбчатых фундаментов соответственно 60, 40, 20 и 38 см. Для снижения неблагоприятных последствий пучения рекомендуется стенки ленточных и столбчатых фундаментов выполнять наклонными и изолировать их от
смерзания с грунтом рубероидом, пленкой или другим материалом, наложенным на смазку, покрывающую фундамент.
К столбчатым фундаментам относятся и фундаменты из свай, изготовленных из асбестоцементных или металлических труб наружным диаметром от 75 до 200 мм, погружаемых в пробуренные скважины или вырытые котлованы. Глубина заложения свай обычно не превышает 2 м.
В основании сваи делают уширение, которое не только расширяет площадь опирания фундамента, но и является анкерующим элементом против выпучивания фундамента.
Поэтому это уширение делают из бетона, обеспечив арматурой диаметром 8—12 мм связь уширенной пяты с трубой. Трубу заделывают в пяте не менее чем на 0,5 м. Желательно эту арматуру пропустить через всю асбестоцементную трубу, оставив наверху выпуски для заделки их в кладке цоколя или монолитном поясе. Внутренняя полость труб заполняется тоже бетоном, чтобы предотвратить попадание в трубу воды и разрушение трубы при замерзании воды. Зазор между трубой и стенками скважины или котлована заполняют песком или песчано-гравийной смесью. Поверхность трубы обмазывают битумом.
Для изготовления фундамента здания можно использовать и старые чугунные трубы диаметром 100—200 мм с раструбом, очищенные от грязи. Раструб позволяет устанавливать эти трубы и в пу-чинистых грунтах без закладки арматуры. Раструб и внутреннюю полость трубы омоноличивают бетоном (рис. 3.1.9). От низа трубы до подошвы бетона необходимо не менее 20 см, если диаметр котлована существенно превосходит диаметр трубы.
Иногда, привлекая буровые машины, выбуривают котлован диаметром 0,35—0,65 м на глубину 1,5—3,5 м. Глубину бурения назначают такой, чтобы фундамент опирался на плотные слои грунта. Заполняя затем котлован бетоном и армируя верхнюю часть фундамента, получают буронабивные сваи (рис. 3.1.10). Такие фундаменты целесообразны при залегании сверху слабых грунтов, в том числе торфа, и необходимости их прорезки.
Количество свай в фундаменте определяют расчетом. Сопротивление буронабивных свай складывается из сопротивления грунта под ее подошвой и сопротивления трения по боковой поверхности сваи. Для свай, стволом которых являются трубы, устанавливаемые в скважины с зазором, заполняемые песком, трение учитывают только на высоту уширения. Сопротивление по подошве определяют умножением площади опирания сваи на грунт на расчетное сопротивление грунта, трение по боковой поверхности — суммированием по глубине трения на отдельных участках. Сопротивление трения вычисляют, умножая площадь боковой поверхности сваи на расчетное сопротивление грунта по боковой поверхности.
При этом предполагается, что в дно котлована втрамбовано не менее 10 см щебня, а глубина котлована не менее 2 м. При меньшей глубине котлована значения расчетных сопротивлений определяют по интерполяции.
Под стены одноэтажных деревянных зданий иногда делают фундаменты из деревянных столбов (стульев), передающих нагрузку на более плотные слои грунта. Материалом для столбов должна быть древесина сосны, лиственницы или дуба диаметром 27—35 см, при этом обычно используют комлевые концы бревен. Длина столбов на 30—50 см больше глубины заложения столба (1,25—1,8 м). Под нижний конец столба подкладывают плиту, доску, крест из двух пластин, чтобы уменьшить его осадку. На верхних концах столбов, находящихся на пересечении стен, нарезают шипы, входящие затем в соответствующие гнезда окладного венца: длина шипа 13—18 см, ширина — 5—7 см, высота — 9—13 см.
Столбы располагают под всеми углами, в местах пересечения стен и под стенами постройки с промежутками 1,5—3,0 м, а также под отдельными опорами, например, поддерживающими крыльцо, прогоны и пр.
Деревянные столбы — фундамент, хотя и дешевый, но недолговечный. Сосновые столбы стоят 5—8 лет, дубовые — до 12 лет, после чего настолько повреждает их гниль, что они должны быть заменены новыми. Чтобы увеличить срок их службы, дерево пропитывают антисептиками — раствором сулемы медного купороса, поваренной соли, хлористого цинка, креозотом и другими или обжигают и осмаливают.
Столбы обжигают над пламенем костра или на жаровнях; обжигаемое дерево постоянно поворачивают для того, чтобы обугливание происходило равномерно со всех сторон, толщина обугленного слоя должна быть 1,5—2,5 см. При обжиге древесина выделяет смолу и другие вещества, обладающие противогнилостными свойствами, кроме того, под влиянием высокой температуры белковые вещества древесного сока свертываются и становятся несъедобными для низших организмов, обусловливающих гниение дерева, и для разрушающих его насекомых. Столбы, обожженные на длину закапываемой части, затем покрывают горячим битумом, что продлевает срок их службы в 1,5—2 раза.
Так как загниванию наиболее интенсивно подвержена та часть столба, которая расположена в грунте ближе к поверхности, эти части должны быть лучше всего обожжены и покрыты битумом или засмолены. При установке столбов в песчаных грунтах рекомендуется обкладывать их слоем глины на глубину 0,35— 0,5 м от поверхности, При установке в глинистые грунты под столб и в зазоры между ним и стенками скважины засыпают песок, что существенно снижает воздействие на столбы морозного пучения грунта.
Столбчатые фундаменты из бута, бутобетона, бетона, кирпича представляют квадратные или прямоугольные в плане столбы, заглубленные в грунт и возвышающиеся над поверхностью грунта на 0,2—0,5 м. В плане они размещаются под всеми углами здания, пересечениями капитальных стен и всеми капитальными наружными и внутренними стенами. Расстояние между фундаментами 2—3 м, отдельные опоры (пристроек) также опирают на столбчатые фундаменты, расстояние между которыми должно быть больше, чем под основным зданием. Нередко часть столбов, возвышающуюся над грунтом, делают из кирпича, причем ее отделяют от подземной бутовой или бетонной части уступом, называемым обрезом. Обрезы оставляют для того, чтобы при переходе от бутовой кладки или бетона к кирпичной кладке, иметь некоторый запас ширины на случай ошибки в разбивке или неточностей в работе и чтобы какой-нибудь кирпич не оказался на весу.
Ленточные фундаменты представляют собой стенку, заглубленную или лежащую на поверхности грунта, возвышающуюся над поверхностью грунта или подсыпки на 0,2—0,5 м. В деревянных зданиях можно делать ленточные фундаменты только под наружные стены, а внутренние стены опирать на столбчатые фундаменты.
Бутовые фундаменты выкладывают из плитнякового и по-стелистого рваного камня, булыжника. При этом бутовые фундаменты из булыжного камня следует возводить только в распор со стенками траншеи. Бутовым камнем может быть гранит, диорит, базальт, песчаник, плотные известняк и ракушечник. Камни укладывают вручную на растворе без опалубки.
Бутобетонный фундамент выполняют в опалубке, в которую послойно заливают раствор или бетон, а затем утапливают булыжник, бой красного кирпича, бут. При мелких траншеях и вертикальных ее стенках возможно выполнение бутобетонных фундаментов без опалубки.
Наиболее экономичны и долговечны фундаменты из монолитного бетона, укладываемого в траншеи и опалубку с послойным трамбованием. Эти фундаменты применяют для всех типов зданий. Армирование этих фундаментов позволяет применять их на грунтах с малой степенью пучинистости, при этом уменьшая размеры фундамента. Фундаменты могут быть ленточными, столбчатыми, плитными.
Фундаменты из хорошо обожженного глиняного (красного) кирпича-железняка применяют при отсутствии более долговечных материалов. Они уступают по долговечности бутовым, бутобетонным и, конечно, бетонным и железобетонным фундаментам. Требуют защиты от агрессивных вод. Не рекомендуют их применять при большой глубине заложения и высоком уровне подземных вод.
Фундаменты из сборных бетонных и железобетонных блоков существенно сокращают процесс возведения фундамента. Соединение блоков зависит от пучинистости и неоднородности в плане грунта основания. Как правило, применяют сборные блоки заводского изготовления. Однако возможно и индивидуальное изготовление блоков, а также использование в качестве блоков обрезков свай и других железобетонных изделий подходящего профиля.
Заводы сборного железобетона выпускают достаточно разнообразную номенклатуру блоков, которые могут быть уложены как фундаменты. Наиболее распространены фундаментные стеновые блоки: сплошные ФБС и пустотелые ФБП. Для пропуска коммуникаций устанавливают сплошные блоки с вырезом ФБВ.
Блоки изготавливают из тяжелого бетона, реже — плотного силикатного бетона и керамзитобетона. Для возведения индивидуального дома достаточна ширина блока 30 или 40 см.
Выпускают и более мелкие блоки, например, размерами 300×300×90 мм, 300×300×450 мм, 150×150×300 мм.
Фундаментные блоки укладывают с перевязкой вертикальных швов, глубину которой принимают не менее высоты блока в случае сильно сжимаемых и пучинистых грунтов и не менее 0,4 высоты блока в остальных случаях.
Фундамент - Выбор конструкций фундаментов
Остались вопросы по теме - "Выбор конструкций фундаментов", задайте их на