Учет совместной работы основания, фундамента и надфундаментной конструкции. Предельные деформации оснований.

Подземная часть здания и сооружения представляет собой две взаимосвязанные системы «фундамент» - «грунтовое основание», зависящие от конструктивных особенностей надземного сооружения.

Фундаменты устраиваются для передачи нагрузок от конструкций зданий и сооружений, установленного в них технологического и другого оборудования и полезных нагрузок на грунты основания. Основание, воспринимая эти нагрузки, претерпевает, как правило, неравномерные деформации, что вызывает появление в конструкциях дополнительных перемещений и усилий. Неправильное проектирование, подготовка оснований и возведение фундаментов могут привести к тому, что даже выполненная согласно проекту конструкция сооружения перестанет удовлетворять предъявляемым к ней эксплуатационным требованиям.

Одной из характерных особенностей неправильного возведения фундаментов является то, что его отрицательное действие проявляется после накопления грунтами основания достаточных деформаций, то есть, как правило, в период эксплуатации сооружения. Известны случаи, когда уже построенные и заселенные здания из-за развития чрезмерных деформаций приходилось срочно подвергать сложным ремонтно-восстановительным работам, а нередко и полностью или частично разбирать. Таким образом, ошибки, допущенные при проектировании и возведении фундаментов, или стремление к неоправданной экономии ресурсов могут потребовать проведения дополнительных мероприятий, стоимость которых во много раз превысит стоимость фундаментов.

Можно сформулировать общие требования, предъявляемые в действующих нормативных документах к проектированию оснований и фундаментов:

 обеспечение прочности и эксплуатационных параметров зданий и сооружений (общие и неравномерные деформации не должны превышать допустимых величин);

 максимальное использование прочностных и деформационных свойств грунтов основания, а также прочности материала фундамента;

 достижение минимальной стоимости, материалоемкости и трудоемкости, сокращение сроков строительства.

Соблюдение этих положений основывается на выполнении указанных ниже условий:

 комплексный учет при выборе типа оснований и фундаментов инженерно-геологических и гидрогеологических условий строительной площадки;

 учет влияния конструктивных и технологических особенностей сооружения на его чувствительность к неравномерным осадкам;

 оптимальный выбор методов выполнения работ по подготовке оснований, устройству фундаментов и подземной части сооружений;

 расчет и проектирование оснований и фундаментов с учетом совместной работы системы «основание - фундаменты - конструкции сооружения».

 

 

Расчетная схема к определению критического давления на грунты основания:
а — схема фундамента; б — расчетная схема; 1 — начало развития зон предельного равновесия в грунтах основания; 2 — допустимое развитие зон

 

Расчетная схема к определению предельного давления на грунты основания: 1 — поверхность грунта; 2 —:область пластического течения грунта; 5 — зона уплотнения; 4 — поверхность скольжения

 

 

Учёт инженерно – геологических и климатических условий, особенностей сооружения и метолов производства работ при назначении предельных деформаций.

 

при проектировании фундамента предполагаются осадки и деформации основания, при условии, что их величина не превысит предельные значения деформаций

При проектировании необходимо учитывать местные условия строительства, а также имеющийся опыт проектирования, строительства и эксплуатации сооружений в аналогичных инженерно-геологических и экологических условиях и указания территориальных норм. Для этого необходимо иметь данные об инженерно-геологических и инженерно-экологических условиях этого района и характерных особенностях окружающей застройки, о применяемых конструкциях возводимых сооружений, нагрузках, типах и размерах фундаментов, давлениях на грунты основания и о наблюдавшихся деформациях оснований сооружений. Следует также учитывать данные о производственных возможностях строительных организаций и парке оборудования, ожидаемых климатических условиях на весь период строительства. Указанные данные могут оказаться решающими при выборе типа фундаментов (например, на естественном основании или свайные), глубины их заложения, метода подготовки основания и пр.

При проектировании оснований и фундаментов уникальных зданий и сооружений или их реконструкции, а также сооружений I уровня ответственности, в том числе реконструируемых, в условиях окружающей застройки необходимо предусматривать научно-техническое сопровождение строительства.

Современные и перспективные виды фундаментов (материалы, конструкции, методы устройства, области применения). Вариантное проектирование, принципы технико–экономического сопоставления вариантов фундаментов.

Для придания устойчивости зданию существуют разнообразные виды фундаментов, которые часто обустраивают самостоятельно. Правильно выбранный и построенный фундамент – гарант надежной и долголетней эксплуатации здания без дополнительных ремонтных работ.

Современная классификация фундаментов

Существующие варианты оснований под строящиеся здания или сооружения можно классифицировать по внешнему виду, основным конструктивным элементам и методу строительства на такие виды фундамента для дома:

ленточный или рамочный;

столбчатый;

свайный;

монолитный;

плавающий;

плитный;

винтовой.

Выбор варианта основания под здание определяется составом грунта, планируемыми габаритами здания и весом стройматериалов, высотой залегания подпочвенных вод. Серьезным фактором при выборе является и бюджет на стройку.

Метод вариантного проектирования заключается в том, что наиболее значительные проектные решения принимаются путем обоснованного выбора их из ряда составленных вариантов, сравниваемых между собой по присущим им достоинствам и недостаткам. Этот метод широко используется в отечественной практике проектирования тоннелей всех назначений. Применение его гарантирует от случайных, иногда ошибочных выводов и обеспечивает оптимальность принимаемых решений, что способствует повышению эффективности капиталовложений в тоннельное строительство.

Обязательным условием правильного использования метода вариантного проектирования является равноценность сравниваемых вариантов по обеспечению выполнения задач, поставленных перед сооружением в целом или его отдельным проектируемым элементом. Поэтому нельзя, например, проводить сопоставление двухпутного и однопутного тоннелей, но можно сравнить тоннель, строящийся сразу под два пути с двумя однопутными тоннелями, сооружаемыми в два этапа, соответственно перспективе развития перевозок на дороге.

 

Конструкции фундаментов: монолитные и сборные массивные фундаменты, ленточные, коробчатые и плитные фундаменты.

 

По виду конструкции фундаменты бывают:

Ленточный – такой фундамент располагается под всеми конструкциями сооружения в виде сплошной ленты. Различают ленточный сборный и ленточный монолитный. Применяется в строительстве домов, стены которых делают из кирпича и блоков. В зависимости от уровня промерзания почвы бывает малозаглубленный и заглубленный.

Плитный (сплошной) – этот вид фундамента располагается под всеми конструкциями в виде плиты. Используется фундаментная плита для перераспределения нагрузки на фундамент, понижая нагрузки на слабых участках грунта и увеличивая сильные участки. Если фундаменты имеют большое заглубление, то с целью экономии материалов и обеспечения требуемой прочности и жёсткости, их можно проектировать железобетонными коробчатыми с размещением между рёбрами-стенами и перекрытиями помещений подвалов или подземных гаражей. Коробчатые фундаменты проектируют в один или несколько этажей.

 

 

Основные типы фундаментов мелкого заложения: а - отдельный фундамент под колонну; б - отдельные фундаменты под стену; в - ленточный фундамент; г - то же под колонны; д - то же под сетку колонн; е - сплошной (плитный) фундамент

 

 

1. Гидроизоляция, дренаж и защита фундаментов от агрессивных жидкостей и грунтовых вод.

Для сохранения стен дома от грунтовых вод устраивают дренаж (гидроизоляцию) фундамента. Вот несколько способов изоляции фундаментов:

Слой цементно-песчаного раствора, около 25 мм, состава 1:2 выравнивают, цементируют, сушат. Поверх стелют один слой толя или рубероида.

Готовят мастику из одной части разогретого битума на 1/2 части извести-пушонки, просеянной на частом сите. Известь можно заменить сухим просеянным мелом, смешивая его со смолой в пропорции 1:1. Горячую мастику наносят в 2 слоя. Слоев можно нанести больше, меньше нельзя. Общая толщина должна быть не менее чем 8 мм.

Настилают насухо два слоя толя или два слоя рубероида, но так, чтобы на концах швы перекрывались не менее чем на 15 см.

Наиболее надежная изоляция — на мастиках (толь — на дегтевой, рубероид — на битумной). Верх фундамента покрывают мастикой и наклеивают на нее первый слой рулонного материала, который вновь покрывают мастикой, и наклеивают второй слой. Для этих работ применяются толь и рубероид без песчаных и каменных подсыпок.

Цементирование выполняют для надежной защиты конструкции от проникновения сырости. Есть два способа:

Первый способ. На хорошо выровненный свежий цементно-песчаный раствор насыпают 2-3-миллиметровый слой сухого цемента и тут же хорошо заглаживают его лопаткой или кельмой. Цемент впитывает влагу, образует цементное тесто, которое, высыхая, не пропускает воду.

Второй способ. На выровненный свежий раствор накладывают 2-3-миллиметровый слой цементного теста и также заглаживают.

В каменных и кирпичных фундаментах гидроизоляцию укладывают на высоте 15-20 см от уровня земли. Если полы кладут на балки, то гидроизоляция должна быть на 10 см ниже их.

Иногда борьбу с подземными водами ведут с помощью системы дренажа. Цель этой системы понизить на необходимом участке уровень грунтовых вод. Но необходимо учитывать, что устройство системы дренажа требует больших начальных расходов при строительстве.

Дренаж фундамента — это инженерное сооружение, которое защищает здание от воздействия избыточной влаги. Грамотно спроектированная и правильно собранная система дренажа фундамента способна предотвратить повреждения здания, вызванные повышенной влажностью:

образование инея, обмерзлости, плесени;

подтопление погребов;

отсыревание пола первого этажа здания;

образование наледей и луж на дорожках, расположенных вблизи здания.

Выполняя монтаж дренажной системы фундамента, необходимо укладывать дренажные трубы в материал, хорошо пропускающий влагу (к примеру, щебень). Чтобы облегчить монтажные работы, можно укладывать в единую траншею трубы ливневой канализации и системы дренажа. Верхний край труб при этом всегда должен находиться несколько ниже, чем подошва фундамента.

 

Основание положения расчета фундаментов из большеразмерных плит и лент. Гибкие фундаменты.