Стрічкові та стовпчасті (окремі) фундаменти.

Стрічкові фундаменти. Їх улаштовують під несучі та самонесучі стіни будівель з підвалами і без них. Такі фундаменти складаються з нижньої частини у вигляді монолітної прямокутної або ступінчастої стрічки й стінки. В будівлях із підвалом остання одночасно є і стіною підвалу.

Нижню частину збірних фундаментів монтують з елементів за ГОСТ 13580-85 завдовжки 1180 або 2380 мм, завширшки від 600 до3200 мм та завви-шки 300 або 500 мм. Якщо ширина стрічки за розрахунком і прийнята за стан-дартом не збігаються, використовують найближчу більшу за розрахункову ширину елемента. Для зменшення перевитрати ресурсів стрічку приймають переривчастою. Величину проміжків між елементами визначають за вказівками пп. 2.195-2.198 Пособия по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83*). Проміжки заповнюють місцевим ґрунтом з ущільненням.

Збірні елементи стрічки кладуть на вирівнюючий шар піщаної підготовки 8-10 см завтовшки для повного стикання їх з основою. Якщо передбачено вла-штування арматурного шва, то зверху на стрічці розміщують арматурні стриж-ні.

Поздовжні та поперечні фундаменти з’єднують перев’язуванням елементів. Іноді в примиканні стін кладуть арматурні сітки. Перехід від однієї глибини закладання до другої здійснюють уступами.

Із метою збереження ресурсів використовують полегшені елементи стрічки, які мають кутові вирізи з довжиною 2380 мм, висотою 500 і шириною 2000-3200 мм. Така конструкція зберігає близько 12% металу й близько 9% бетону.

Окремі фундаменти. Їх улаштовують у будівлях змішаного або каркасного типу, коли між окремими опорами відстань досить велика, а основа має достатню несучу здатність. Іноді разом із рандбалками такі фундаменти влаштовують і під несучі стіни.

Окремі фундаменти здебільшого складаються з плитної та підколонної частини. З’єднання збірних колон із фундаментом улаштовують стаканного типу, монолітних залізобетонних колон шляхом установлення спільної арматури з фундаментом. Металеві колони з’єднують за допомогою анкерних болтів, які замонолічують у тілі фундаментів.

При дії центрального завантаження, незначних моментів і поперечних сил окремі фундаменти проектують квадратними або круглими в плані. Винятком може бути випадок, коли такому окресленню заважають сусідні фундаменти під обладнання чи підземні приміщення. При позацентровому завантаженні окремі фундаменти проектують пря-мокутними з розміщенням більшої сторони залежно від напряму дії згинально-го моменту.

Для багатоповерхових каркасних будівель застосовують фундаменти за ГОСТ 24476-80, для будівель сільськогосподарського призначення – за ГОСТ 24022-80. Маса таких збірних фундаментів становить 0,9-5,5 т. У котлованах їх установлюють на підготовку з піску або гравію 100 мм.

Останнім часом використовують тонкостінні фундаменти у вигляді конічної оболонки. Такі фундаменти мають високу міцність та жорсткість і досить економічні з точки зору витрати ресурсів.

 

3.4. Лабораторна робота № 3 «Моделювання влаштування стрічкових фундаментів неглибокого закладання».

Фундаменти пальові.

Загальні положення.

У 1899 р. під час будівництва Миколаївського костьолу в Києві інженер А. Е. Страус застосував уперше в Європі нову конструкцію фундаментів, які складалися з бетонних стовпів, розміщених у вертикальних свердловинах. Виготовлення цих фундаментів полягало в бурінні свердловин л.в обсадній трубі, нижня частина якої мала фрезу, і дальшому заповненні свердловин жорстким бетоном з одночасним витяганням обсадної труби. Цей процес супроводжувався постійним трамбуванням бетону, за рахунок чого після звільнення від оболонки він щільно заповнював свердловину. В шарах слабкого ґрунту діаметр палі збільшувався, і тому вона мала неправильну форму.

Такі вертикальні конструкції далі набули широкого розвитку в різних ґрунтових умовах. Так виникли набивні палі різних типів. Замість трамбування почали використовувати стиснуте повітря або тиск від нагнітання води.

За характером передачі тиску конструкції на основу розрізняють палі-стійки та висячі палі.

Палі-стійки прорізають всю товщину стиснутих грунтів і спираються на шар практично не стиснутго грунту. Вони передають тиск тільки через нижній кінець (п’яту) і працюють як стиснуті.

Висячі палі навколо всіх сторін і сторони нижнього кінця, стискаються грунтами.

Класифікація фундаментів.

В залежності від характеру розміщення паль в плані розрізняють наступні пальві фундаменти: поодинокі палі, стрічкові пальові фундаменти з розміщенням паль рядами, пальові кущі, суцільне пальове поле.

Поодинокі палі застосовуються під бдувлі, коли навантаження від колони будівлі чи стика панелей сприймає одна паля.

Стрічкові пальові фундаменти влаштовують під стінами будівель і іншими протяжними конструкціями.

Пальові кущі – це група паль, які розміщенні під окремими конструкціями. Мінімальне число паль в кущі – 3.

Суцільне пальове поле влаштовують під тяжкі будівлі, коли палі розташовуються по деякій сітці під всією конструкцією чи частини її.

Від залежності матеріала палі розрізняють на дерев’яні, металеві, залізобетонні та комбіновані. За виглядом перерізу бувають – квадратні, квадратно пустотілі, круглі пустотілі та ін.

За способои занурення в грунт розрізняють палі забивні, зануреними вібруванням, вдавлюванням і гвинчуванням. Для полегшення занурення паль в піщані і і гравійні грунти іноді застосовують підмив грунтів, а в пилувато-глинястих – електроосмос і буріння лідерних свердловин.

Забивні, задавлюванні палі.

Традиційний спосіб улаштування основ і фундаментів полягає у проходці котловану, спорудженні фундаментів і зворотному їх засипанні. Проте паралельно з цим способом із давніх-давен фундаменти влаштовують зануренням у ґрунт забивних паль. Об’єм земляних робіт при цьому значно скорочується або навіть повністю виключається. З розвитком будівельної техніки значно розширюється застосування фундаментів, що споруджуються без виймання ґрунту. Це передусім забивні палі й блоки різної форми поперечного перерізу і поздовжнього профілю. Їх типові представники: залізобетонні забивні призматичні, пірамідальні палі та блоки. Набивні палі виготовляють на місці в пробитих або виштампуваних свердловинах (ложах), витрамбуваних котлованах. Штучні основи споруджують шляхом поверхневого трамбування ґрунтів важкими трамбівками, глибинного віброущільнення, влаштування піщаних та ґрунтових паль, вибухом тощо.

Забивні палі з постійним перерізом стовбура. Найбільш поширені призматичні суцільні залізобетонні палі квадратного перерізу в плані. Такі палі рекомендується застосовувати при будь-яких стисливих ґрунтах, які підлягають прорізанню, за винятком насипів з уключенням залишків кам’яних, бетонних і залізобетонних конструкцій або ґрунтів природного складу з твердими включеннями, які часто зустрічаються. Ці палі можуть сприймати вертикальні вдавлюючі і висмикуючі навантаження, горизонтальну силу й згинальний момент. Армують такі палі поздовжньою та поперечною арматурою. Поз-довжня арматура може бути попередньо напруженою.

Нетипові вирішення залізобетонних суцільних паль, спрямовані на збільшення площі поперечного перерізу і поверхні стовбура при більш економному витрачанні матеріалів на їх виготовлення порівняно з палями квадратного перерізу. Поздовжня арматура таких паль може бути напруженою або ненапруженою, з поперечним чи без поперечного армування стовбура. Застосування забивних призматичних паль квадратного перерізу з круглою порожниною з попередньо напруженою поздовжньою і без поперечної арматури дозволяє зменшити витрати бетону до 20 % порівняно із суцільними призматичними палями. Забивні залізобетонні круглі палі діаметром від 400 до 800 мм та палі-оболонки (трубчасті) діаметром до 1600 мм, довжиною від 4 до 12 м використовують для прорізання слабких ґрунтів з опиранням на ґрунти, спроможні сприймати вертикальні, горизонтальні й моментні навантаження. Занурюються вони із закритим або відкритим нижнім кінцем. Застосування таких паль дає можливість зменшити витрати бетону в два рази порівняно із суцільними палями.

Забивні палі з перемінним перерізом стовбура. Відрізняють такі типи паль із змінним перерізом:

1. Пірамідальні палі квадратного поперечного перерізу зі стороною 200 мм біля вістря і 400, 430, 460 мм – зверху, з кутом між вертикаллю й гранню палі α=1…4°, завдовжки 3-8 м армують ненапруженою або попе-редньо напруженою арматурою.

2. Короткі пірамідальні забивні залізобетонні палі квадратного поперечного перерізу з кутом між вертикаллю і гранню палі α=4…12°. У зв’язку з більшою конічністю стовбура цих паль вони формують при занурюванні більш розвинуту зону ущільненого ґрунту.

3. Забивні залізобетонні фундаментні блоки. Їх виготовляють як суцільні, так і з циліндричною порожниною. Занурюють у ґрунт і розширеним кінцем, і звуженим.

4. Забивні залізобетонні палі із забивними оголовками (шайбами) різної конструкції. Найчастіше застосовують забивні порожнисті блоки. Наявність оголовка підвищує опір палі горизонтальним і моментним наванта-женням.

5. Забивні залізобетонні призматичні палі з розширенням у нижній частині стовбура. Застосовуються при прорізанні товщ слабких ґрунтів (мулів, торфів, текучих глинистих), які чинять незначний опір тертя за бічною поверхнею паль, з опиранням на відносно щільні ґрунти.

6. Забивні залізобетонні козлові та віялоподібні палі. Їх влаштовують як призматичні палі з однобічним загостренням і занурюють. При занурюванні таких паль за рахунок виникнення реактивного опору ґрунту за нахиленою поверхнею палі виникає момент, який розвертає палю в ґрунті відносно шарнірно закріпленої голови в спеці-альному наголовнику. Козлові палі сприймають значні горизонтальні навантаження.

У результаті поєднання параметрів паль різних типів надалі були сконструйовані й деякі їх проміжні варіанти, наприклад: ромбічні, пірамідально-призматичні, біпірамідальні, плоскопрофільовані, з багатоярусними розширеннями за стовбуром тощо.

Удавлювання паль звичайно здійснюють потужними гідродомкратами й використовують тоді, коли не можна застосувати забивання чи віброзанурення (влаштування пальових фундаментів поблизу від існуючих споруд, при посиленні існуючих фундаментів чи в ґрунтах, які ущільнюються під впливом коливань тощо).

Процес удавлювання паль полягає в наступному. Трактор із щоглою встановлюють над місцем заглиблення паль і за допомогою лебідки на поверхню землі опускають опорну плиту, на яку потім установлюють привантажуючий трактор. Попередньо лебідкою палю розміщують у проріз щогли трактора, що знаходиться на ґрунті. Зусилля від лебідки передають на наголовник, і він починає переміщуватись за направ-ляючими, вдавлюючи палю в ґрунт.

Установка розвиває зусилля вдавлювання до 350 кН і може занурити за зміну 10-15 паль довжи-ною до 6 м. Недоліком цього методу є невисока продуктивність, громіздкість обладнання, що знижує маневреність, і невелика глибина занурення паль.

Більш ефективним зарекомендувало себе обладнання для вдав-лювання паль із вакуумним анкером СВО-В-1 конструкції НДІБК (м. Київ). Базовими машинами служать крани РДК-25, МГК-25БС, МГК-25БР тощо. Максимальне зусилля вдавлювання складає 1150 кН при швидкості занурення палі 1-2 м/хв.

У просадочних ґрунтах палями необхідно пройти всю просадочну товщу і заглибити їх кінці в непросадочний ґрунт. Нерідко здійснити прорізання твердих супісків і суглинків палями не вдається. Для полегшення процесу занурювання паль у тверді глинисті ґрунти застосовують лідирування.

Лідируючі свердловини можна влаштовувати двома способами:

1) за допомогою металево-го лідера з поперечним перерізом, розмір якого трохи менший, ніж у палі (на-приклад, для палі перерізом 30x30 см переріз лідера 25x25 см); такий лідер за-нурюють у ґрунт молотом, а виймають за допомогою гідравлічних домкратів або поліспастів;

2) шляхом буріння свердловини меншого діаметра, ніж діаметр палі. Глибина лідируючої свердловини призначається меншою на 1/3 глибини занурення палі. Для полегшення занурювання палі в лідируючу свердловину за добу заливають 20-40 л води.

Несуча здатність паль, занурених у пробурені лідируючі свердловини, дещо менша, ніж паль, занурених у пробиті металевим лідером свердловини або без лідирування.