Конструктивные решения основных видов фундаментов (ленточных, свайных, столбчатых, отдельностоящих, сплошных) гражданских зданий.

Ленточные фундаменты. Ленточный фундамент может служить не только несущей конструкцией, передающей нагрузки от здания на основание, но и ограждающей конструкцией помещений подвала. Ленточные фундаменты получили большое распространение в жилищном строительстве для зданий до 10 этажей, выполненных по бескаркасной схеме. На рис. 1 а и рис.3представлены план и разрезы ленточного фундамента. Форма фундамента· в плане повторяет очертания капитальных стен здания – несущих и самонесущих. Форма, размеры фундамента в разрезе зависят от материала фундамента, нагрузок от здания, качества грунтов, грунтовых вод, глубины промерзания, местных условий и т. д. Ширину подошвы ленточных фундаментов определяют исходя из величин нагрузок и расчетных сопротивлений грунтов основания. При небольших нагрузках фундамент выполняют как подземную стену увеличенной толщины. При больших нагрузках разница между величиной обреза и подошвой фундамента может быть значительной. Теоретической формой фундамента является трапеция с углом 26-30⁰ к вертикальной оси. Переход от ширины обреза к ширине подошвы фундамента обычно выполняют уступами, моделирующими этот угол (в этом случае в теле фундамента не появятся растягивающие усилия).

В зависимости от характера приложенной нагрузки фундамент может быть симметричным и несимметричным.

Широкое применение в гражданском строительстве получили сборные ленточные фундаменты. Сборные ленточные фундаменты (рис. 3) монтируют из двух типов сборных элементов – фундаментных подушек прямоугольного или трапециевидного сечения и блоков стен подвалов ФБС. Стандартные фундаментные подушки имеют следующие размеры (в мм): ширина b = 800 ÷ 3200; длина l = 1200 ÷ 2400; толщина h= 300и 500. Фундаментные плиты

По форме: ленточные, отдельностоящие, плитные, свайные. По материалу: деревянные, бутовые, каменные, бутобетонные, бетонные, металлич. По технологии: сборные, сборно–монолитные, монолитные (бетонные, бутобетон., бутовые). Требования к фунд.: прочность, долговечность, устойчивость на оп­рокидывание и на скольжение, стойкость к воздействию грунтовых вод, химической и био­логической агрессии. Ленточные фундаменты устраи­вают под все капитальные стены, а в некото­рых случаях под рядами колонн в виде сплошной ленты (рис а,б). Отдельностоящие фундаменты - отдельные плиты с установленными на них подколонниками или башмаками колонн. Их устраивают для кар­касных зданий. Разновидностью отдельностоящих фундаментов являются столбчатые, ко­торые проектируют для малоэтажных зданий (рис в,г). Сплошные фундаменты - монолитная плита под всей площадью здания или его частью, примен-ся при больших нагрузках на стены и при непрочных грунтах в основании (д,е). Свайные фундаменты (ж) приме­няют на слабых грунтах, при глу­боком залегании прочных материковых пород, больших нагрузках и т. д. Получили широкое рас­пространение для обычных оснований, так как это дает экономию объемов земляных работ и затрат бетона. Свайные фундаменты бывают: висячие, сваи-стойки. Бывают: заводского изготовления, бетонные, буро набивные. По сечению: круглые, квадратные, кольцевые. Бывают с ростверком (монолитный, сборный), без ростверка. Выбор определяется конструктивной схемой, нагрузкой. Расположение свай однорядное, двухрядное в шахм. парядке. При сборном ростверке на сваю добивают оголовок и затем укладывают ростверк.

По методу возведения: индустриальные и неиндустриальные. По величине заглубления в грунт: мелкого (менее 5м) и глу­бокого (более 5м) заложения.

 

Рис.3. Ленточные сборные фундаменты:
а – план фундаментов; б – элементы сборных фундаментов; в, ж – переход от одной глубины заложения фундаментов к другой; г, д – сечения фундаментов в зданиях с подвалом и без него;
1 – фундаментная плита; ФЛ; 2 – цеменетно-песчаный раствор; 3 – фундаментные блоки стен подвала ФБС; 4 – вертикальная гидроизоляция: окраска битумом за два раза; 5 – отмостка;
6 – горизонтальная гидроизоляция; 7- конструкция пола; 8 – цокольное перекрытие

укладывают на песчаную подготовку. Поверх них по слою раствора монтируют блоки ФБС, соблюдая перевязку швов. Продольные и поперечные стены ленточных фундаментов в местах сопряжения должны иметь перевязку.

Фундаментные подушки) маркируют буквами ФЛ с добавлением размеров в дм (например, ФЛ-12 - фундаментный блок шириной 120 см и длиной 2380 см).

Фундаменты на глинистых и просадочных основаниях усиливают армированием. Армированный шов устраивают поверху фундаментных подушек. Армированный бетонный пояс завершает стены ленточных фундаментов.

Рис.4. Устройство фундаментов:
а – на неравномерно уплотняемых основаниях; в – в местах деформационных швов

Фундаменты на основаниях с разнородной структурой грунтов разделяют деформационными швами, т.е. сквозными вертикальными зазорами в конструкции фундамента. В месте прохождения шва закладывают доски, обернутые рубероидом, а вертикальные швы с обеих сторон защищают битумной мастикой. Деформационные швы расчленяют все конструкции здания, включая ленточные фундаменты, на отсеки, допускающие вертикальное смещение отдельных частей здания. Этим предупреждается появление деформационных трещин при неравномерной осадке здания.

Отдельностоящие (столбчатые) фундаменты возводят под колонны и столбы (рис.1 в, г). Фундаменты выполняют монолитными или сборными.

Столбчатый фундамент состоит из плитной части и подколонника. Если фундамент устраивается под сборную железобетонную колонну, подколонник имеет углубление – «стакан» для установки колонны. Широко распространенной конструкцией фундаментов каркасных зданий из сборного железобетона является отдельностоящий фундамент «стаканного» типа в виде единого блока.

Если фундамент проектируют под монолитную колонну, его выполняют в виде цельной конструкции со сквозной рабочей арматурой.

Для опирания самонесущих стен используют фундаментные балки, которые опирают на верхний обрез фундамента, либо на специально предусмотренные столбики – приливы.

Разновидностью столбчатых фундаментов являются столбчатые фундаменты под несущие стены малоэтажных зданий. Столбчатые фундаменты устанавливаются с шагом до 3 м (обязательно в местах пересечения осей, под простенками). Поверх фундаментов укладывают железобетонные балки или устраивают железобетонный монолитный пояс (рис. 5).

а) б)

Рис.5. Отдельностоящие фундаменты:

а – план; б – элементы сборного фундамента под железобетонную колонну; в - разрез в здании без подвала

Свайные фундаменты применяются при строительстве на слабых грунтах, а также при больших нагрузках на основание. Основными элементами свайных фундаментов являются собственно сваи, оголовки и ростверки (рис. 1 б). Сваи представляют собой железобетонные, бетонные и реже деревянные или металлические стержни, погруженные в грунт ударным или вибрационным способом, ввинчиванием или бетонируемые на месте, в заранее пробуренных скважинах. В зависимости от способа погружения в грунт различают забивные, набивные, сваи­оболочки, буроопускные и винтовые сваи. Забивные железобетонные сваи погружают с помощью копров, вибропо­гружателей и вибровдавливающих агрегатов. Эти сваи получили наибольшее распространение в массовом строительстве. В поперечном сечении они могут быть квадратные, прямоугольные, круглые. Деревянные забивные сваи устраивают там, где существуют постоянные температурно-влажностные условия. Набивные сваи устраивают методом заполнения бетонной или иной смесью предварительно пробуренных, пробитых скважин В зависимости от грунтовых условий сваи подразделяют:

на сваи-стойки, которые проходят через слабые слои и опираются на плотный, практически несжимаемый грунт; несущая способность этих свай не зависит от прочности окружающего их грунта;

на висячие, погружаемые в сжимаемые грунты, которые передают нагрузку на грунт боковой поверхностью и нижним концом.

Свайные фундаменты могут выполнять в виде (см. рис. 6, а-г) ленты под стены здания, с расположением свай в один, два и более рядов; кустов свай под тяжело нагруженные опоры; сплошного свайного поля - под тяжелые сооружения с равномерно распределенными по плану здания нагрузками.

Расстояние между сваями и их число определяют расчетом. Для равномерного распределения нагрузки на сваи по их верхним концам укладывают распределительные балки или плиты, называемые ростверками. Железобетонные ростверки могут быть сборные и монолитные. В последнее время разработаны конструктивные решения свайных фундаментов без ростверков. Плиты перекрытия в этих случаях опирают на сборные оголовки свай. Монолитный ростверк выполняет функцию фундамента под внутренние и наружные цокольные стены. Ростверк выполняют по слою подготовки, которая на 100 мм шире, чем монолитный ростверк. Для низкого ростверка сваи забивают так, чтобы они были выше отметки подошвы не менее чем на 200 мм. По ростверку укладывают блоки стен подвала до отметки опирания плит, перекрывающих подвальное помещение. При сборном ростверке на сваи надевают сборные головки и по ним устанавливают цокольные панели или ростверковые балки.

Рис.6. Свайные фундаменты:
а –г – расположение свай в плане;
д – сечение фундаментов

Сплошные фундаменты и перекрестные ленты. Сплошные (плитные) фундаменты применяют в следующих случаях:

- если на площадке слабые грунты и значительные нагрузки, которые не могут воспринимать одиночные и ленточные фундаменты для создания допустимого давления на грунт;

- если неравномерная осадка сооружения не допускается или регламентируется, так как фундаментные плиты значительно перераспределяют усилия на основание и делают осадки и давление на него равномерными;

- если имеется техническая необходимость в создании такого фундамента (например, установка технологического оборудования) или необходимость надежной защиты основания от проникновения воды (плиту используют в качестве гидроизоляции). Сплошные фундаменты проектируют в виде плоских плит. Для придания плите большей жесткости ее выполняют ребристой. В зданиях каркасной конструкции места пересечения ребер служат для установки колонн, при бескаркасной конструкции ребра используют в качестве стен подвала, на которые устанавливают несущие конструкции (стены, диафрагмы жесткости).

В каркасных зданиях при необходимости увязки отдельно стоящих фундаментов в единую пространственную систему применяют фундаменты из перекрестных железобетонных лент, которые пересекаются в местах установки колонн. Отсутствие плиты позволяет экономить бетон и сталь. Однако эта конструкция имеет сложную конфигурацию (рис. 2, в).

Для высотных бескаркасных зданий с большими нагрузками при необходимости обеспечить большую жесткость фундаментов, могут выполняться фундаментные конструкции коробчатого сечения (рис. 2 б). Ребра такой плиты предусматриваются на полную высоту подвалa, являются стенами и соединяются с перекрытиями, придавая конструкции исключительную жесткость.