Понятие о фундаменте. Виды фундаментов.

ФУНДАМЕНТЫ – подземные конструкции, воспринимающие всю нагрузку от здания и передающие ее основанию. Нагрузку на грунт передают через подушку, а на нее опирают столбы или стены фундамента.

Глубина заложения фундаментов зависит от многих факторов: глубины промерзания грунтов, нормативного давления на основание и расчетных нагрузок, структуры и характера грунта, от уровня грунтовых вод, глубины заложения слабых грунтов, глубины заложения соседних фундаментов, подвалов, котлованов и выемок, наличия подвала и т.д.

Глубина заложения фундаментов на скальных, гравелистых, крупнообломочных грунтах и песках средней крупности не зависит от глубины промерзания, т.к. эти грунты не подвержены пучению при замерзании.

В зданиях с подвалом заложение фундаментов должно быть ниже отметки пола подвала не меньше, чем на 0,2-0,5 м.

При расчете глубины заложения фундаментов необходимо учитывать наличие рядом более глубоких котлованов, подвалов, выемок.

На фундамент действуют различные факторы. Давление вертикальной нагрузки от элементов здания, горизонтальное давление грунта, вибрация грунта, действие грунтовых вод, попеременное замерзание и оттаивание, химическая агрессия грунтовых вод, температура наружная и внутренняя (при наличии подвала), влажность подвального помещения.

Учитывая условия содержания фундаментов, необходимо, чтобы материал фундаментов был: достаточно стойкий против грунтовых вод и возможной химической агрессии; водонепроницаемый, морозостойкий в состоянии выдержать попеременное замораживание и оттаивание; прочный на механические нагрузки и вибрацию; долговечный. Из этих условий видно, что для фундаментов пригоден ограниченный круг материалов.

По виду материалов фундаменты делятся на:

- деревянные – применяются как временные или в исключительных случаях;

- бутовые – из обломков камней размером 0,15-0,5 м, добываемых взрывным способом из горных пород. Применяются редко, т.к. их устройство трудоемко и возможно только в теплое время года;

- бутобетонные – менее трудоемки, их не надо выкладывать из отдельных камней. Бетонную смесь с вкраплением бута (30% бута) укладывают в опалубку и ждут пока затвердеет;

- бетонные;

- железобетонные – позволяют облегчить конструкции благодаря арматуре;

- из сильно обожженного кирпича.

По способу возведения фундаменты делятся на:

- монолитные – изготавливаются на строительной площадке (железобетон);

- сборные – из элементов заводского изготовления. Они менее материалоемки по сравнению с монолитными. Сборные элементы укладывают на цементные растворы.

В целях повышения долговечности фундаментов и предохранения стен от воды и влаги конструкции, находящиеся в земле, гидроизолируют.

При строительстве малоэтажных домов используют деревянные фундаменты. На местности с высоким уровнем грунтовых вод деревянные сваи стоят очень долго (400 и более лет – Венеция – фундаменты из архангельской древесины), если постоянно находятся в воде.

В зависимости от нагрузок, передаваемых на фундамент, характера основания и его несущей способности, типа зданий и условий эксплуатации, от формы конструкций фундаменты бывают ленточные, столбчатые, свайные, сплошные.

Наиболее древние - ленточные. В поперечном сечении – это прямоугольная стенка, располагаемая под несущими стенами здания по всему периметру. Устанавливаются на подушку, которую для уменьшения давления на грунт приходится расширять. Ленточные фундаменты бывают монолитные – из бутового камня или бетона. Подушки не воспринимают скалывающих реактивных усилий от грунта, поэтому их приходится делать массивными. Бывают фундаменты сборные – подушка железобетонная, а стены из пустотелых блоков или ребристых панелей. Этот вид фундаментов менее материалоемок.

Столбчатые (отдельно стоящие) фундаменты позволяют получить еще большую экономию материалов. Эти фундаменты бывают деревянные, каменные, монолитные, сборные. Они состоят из подушки с подколонником, столба и фундаментных балок.

Деревянные фундаменты применяют редко, под временные деревянные здания.

Каменные – в малоэтажных кирпичных и деревянных зданиях.

Монолитные (бетон) – для зданий по индивидуальным проектам.

Сборные (железобетон) – в каркасных зданиях под колоннами и столбами каркаса. Подушка устраивается из железобетонной плиты и фундаментного блока. На подушку на цементно-песчаном растворе монтируют подколонники стаканного типа. В них устанавливают колонну фундамента.

Нагрузка от здания передается через фундаментные блоки на столбы фундамента, от которого через подушки и подколонники нагрузки передаются на основания. При устройстве столбчатых фундаментов опорная часть подушек становится меньше, а удельное давление на грунт – больше. Поэтому столбчатые фундаменты применяют в прочных грунтах или невысоких зданиях.

В грунтах с невысокой несущей способностью часто применяют свайные фундаменты. Они состоят из свай и ростверков. Ростверк – конструкция верхней части свайного фундамента в виде бетонной или железобетонной балки. Объединяет сваи в одну устойчивую систему.

Ростверки, как фундаментные балки, воспринимают нагрузку от элементов здания и передают их на сваи, а сваи – на более плотные грунты. Ростверки делают из железобетона, а сваи – из дерева, металла, железобетона и бетона. Свайные фундаменты не имеют подушки, а непосредственно проходят через слабые грунты и опираются на твердые слои грунта. Их можно погружать в рыхлые грунты на глубину, которая обеспечивает бес просадочность свай за счет бокового сцепления и трения грунта о сваю (висячие).

Свайные фундаменты бывают: 1) из забивных свай – механически внедряют в грунт ударным и вибрационным способом, вдавливанием или завинчиванием; 2) из свай-столбов; 3) из винтовых свай – железобетонные полые сваи со стальными наконечниками. При завинчивании не происходит сотрясения грунта; 4) свай-оболочек – железобетонные полые сваи, заглубленные с выемкой грунта и закрепленные бетонной смесью; 5) набивных свай – их делают непосредственно в грунте. Бурят отверстия и заполняют их несущими материалами: арматурными каркасами, бетоном, песком и т.д.

Свайные фундаменты на плане различаются в зависимости от размещения:

1) одиночные сваи – под отдельно стоящей опорой;

2) свайные ленты – 1-2 и более рядов свай;

3) свайные куски – под тяжелой опорой;

4) сплошное свайное поле – под тяжелыми зданиями со сваями, объединенными ростверком.

Свайные фундаменты очень экономичны.

В слабых грунтах и при больших нагрузках применяют сплошной (плитный) фундамент. Он представляет собой толстую железобетонную плиту, располагаемую под всем зданием. На нее опираются непосредственно стойки каркаса или несущие продольные и поперечные стены. Колонны устанавливаются на места пересечения ребер.

Коробчатые фундаменты – одна из разновидностей сплошных. Такая структура принимается для уменьшения массы и расхода материала. Пустоты часто используют для прокладки коммуникаций и хозяйственных целей (гаражи). Пустоты позволяют увеличить строительную высоту плиты и, следовательно, ее жесткость, не увеличивая расход материалов.

Подвалы, приямки и люки.

В многоэтажных зданиях обычно устраивают подвалы. Они используются в качестве кладовых, хозяйственных помещений, временных мастерских, гаражей для легковых машин.

Наружными стенами подвала служат стенки ленточных фундаментов. В каркасных зданиях со столбчатыми фундаментами стены подвала делают в виде железобетонных панелей. Они опираются на выступающие из железобетонных стоек каркаса железобетонные опорные консоли или опорные стальные столики, привариваемые к закладным деталям стоек каркаса.

При проектировании подвальных помещений очень важно учитывать их гидроизоляцию от грунтовых вод.

Если уровень грунтовых вод не превышает 0,2 м над уровнем пола подвала, то применяют горизонтальную гидроизоляцию выше подушки фундамента и вертикальную гидроизоляцию по наружной поверхности стен подвала, защищенную слоем жирной мятой глины толщиной 0,2-0,25 м для предупреждения механических повреждений гидроизоляции. Жирная мятая глина и сама может быть хорошей гидроизоляцией.

Когда уровень грунтовых вод выше 0,2 м, но не более 0,8 м, гидроизоляция должна устраиваться под полом подвала и укладываться на бетонную подготовку. Гидроизоляцию вертикальных поверхностей защищают облицовкой сильно обожженного кирпича толщиной в половину кирпича. Чтобы избежать выпучивания подготовки и пола подвала напором гидростатического давления, в период проектирования учитывают, что гидростатическое давление, равное высоте уровня грунтовых вод, должно быть меньше веса подготовки и пола подвала.

Когда уровень грунтовых вод выше 0,8 м отметки пола подвала, гидроизоляцию устраивают так же, как во втором случае, но бетонный пол подвала должен рассчитываться на гидростатическое давление и заделываться по периметру в стены подвала.

В качестве гидроизоляции применяют битумную мастику, толь, рубероид, гидроизол. При наличии грунтовых вод наиболее надежна обмазочная и оклеечная гидроизоляция.

На высушенную поверхность подушки фундаментов и подготовки пола подвала наносят слой битумной мастики толщиной 4,5 мм, после твердения сплошь по всей поверхности наклеивают 1-2 слоя гидроизоляционного материала. Затем устанавливают вертикальные элементы сборных стен подвала, на них наносят гидроизоляцию, выкладывают защитную стенку и пол подвала.

Для предупреждения увлажнения стен капиллярной влагой в стене выше тротуара на 13-15 см устраивают горизонтальную гидроизоляцию.

В подвальных помещениях иногда предусматривают естественное освещение через окна, расположенные в стенах. По современным нормам в подвальных помещениях не допускаются длительные работы, требующие естественного освещения. Поэтому устройство световых проемов, а, следовательно, и приямков встречается редко.

Приямки перед оконными проемами стен подвалов делают из кирпича или железобетона. Полы приямков делают с уклоном наружу от стен (как отмостка). Сверху приямки защищают металлическими откидными сетками, а иногда делают покрытие для приямков из пустотелых стеклянных блоков.

Люки устраивают в подвальных помещениях, где предусматривается хранение материалов, загружаемых в подвал снаружи через люки.

Стенки люков делают также, как и у приямков, из кирпича или сборных железобетонных плит. Пол – пологий в сторону подвала. Для закрывания проема люка устраивают деревянные утепленные щиты, обитые железом, если одни щит, и не утепленные, если два щита.