Фундаменты конструктивные решения области применения соответствие различным типам зданий

Глава 3. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ВЫБОРА ТИПА ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ

3.1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Основания и фундаменты зданий и сооружений служат для восприятия нагрузок от строительных конструкций, технологического оборудования и нагрузок на полы.

Проектирование оснований и фундаментов выполняется в соответствии с действующими СНиП [4, 5, 6]. При проектировании оснований и фундаментов необходимо учитывать следующие положения:

• – обеспечение прочности и эксплуатационных требований зданий и сооружений (общие и неравномерные деформации сооружения не должны превышать допустимые);
• – максимальное использование прочностных и деформационных свойств грунтов;
• – максимальное использование прочности материала фундаментов;
• – достижение минимальной стоимости, материалоемкости и трудоемкости.

Выбор типа оснований или конструктивных решений фундаментов выполняется на основании сравнений технико-экономических показателей, получаемых с помощью вариантного проектирования [1, 2, 3, 7].

3.2. ТИПЫ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ И ОБЛАСТЬ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ

При большом различии инженерно-геологических условий площадок строительства на территории СССР, а также разнообразии конструкций зданий и сооружений, применяемых в массовом строительстве, используются в основном столбчатые, ленточные и плитные фундаменты на естественном, уплотненном или искусственно закрепленном основании и свайные фундаменты.

Предварительная оценка области применения фундаментов различных типов в зависимости от грунтовых условий может быть выполнена с помощью табл. 3.1, в которой указаны случаи безусловного применения фундаментов соответствующего типа либо случаи, когда необходимо выполнение вариантного проектирования.

3.3. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ И ИХ НАЗНАЧЕНИЕ

Под технико-экономическими показателями оснований и фундаментов зданий и сооружений понимаются технические и экономические характеристики проектного решения.

К техническим показателям относятся тип оснований и конструкции фундаментов, расчетные данные о деформируемости и прочности грунтов основания (ожидаемые осадки, перемещения, крены и т.п.), данные об использовании прочности материала фундаментов, материалоемкость. к экономическим показателям относятся приведенные затраты, сметная стоимость (себестоимость), трудоемкость изготовления и возведения, продолжительность работ, капитальные вложения в материально-техническую базу строительства, эксплуатационные расходы (если деформируемость оснований требует дополнительных затрат на ремонт или усиление конструкций зданий либо сооружений для обеспечения их пригодности в течение эксплуатационного периода). Полный перечень экономических показателей приведен в табл. 3.2.

ТАБЛИЦА 3.1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ФУНДАМЕНТОВ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ

Основания	Грунты		Тип фундамента
	прорезаемые	основания	на естественном основании	на уплотненном или искусственно закрепленном основании	свайные
Однослойные	Слабые Средние Прочные		± ± +	± ± –	± ± –
Двухслойные	Слабые	Средние Прочные	± ±	± ±	± +
	Средние	Слабые Прочные	– ±	± –	± ±
	Прочные	Слабые Средние	± ±	± ±	– –

Условные обозначения: «+» — рекомендуется для применения; «±» — требуется вариантное проектирование; «–» — не рекомендуется для применения.

ТАБЛИЦА 3.2. ПОЛНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

Показатели	Единица
Стоимостные
Приведенные затраты	руб.
Сметная стоимость (себестоимость) возведения оснований и фундаментов	– || –
Капитальные вложения в материально-техническую базу строительства	руб./год
Эффект от ускорения строительства	руб.
Экономическая оценка фактора дефицитности стали	– || –
Эксплуатационные затраты	– || –
Натуральные
Продолжительность возведения	смена
Затраты труда, всего	чел.-дн.
В том числе: на изготовление материалов, конструкций, полуфабрикатов и их транспортирование на устройство оснований и возведение фундаментов	– || –

– || – Расход основных материалов:
стали (приведенной к стали класса А-I)
цемента (приведенного к марке 400)
топлива (в пересчете на условное) кг
– || –
– || –

Технико-экономические показатели определяются, как правило, для основания и фундаментов здания и сооружения. Для анализа технико-экономических показателей вариантов проектных решений фундаментов должна быть выбрана сопоставимая единица измерения. В качестве такой единицы могут приниматься 1 м 2 общей площади здания, 1 фундамент, 1 м стен, единица расчетной нагрузки от здания или сооружения и т. п.

Оптимальное проектное решение принимается по минимуму приведенных затрат [1]. Приведенные затраты определяются с учетом себестоимости возведения основания и фундаментов, капитальных вложений в материально-техническую базу строительства, эксплуатационных затрат, фактора дефицитности материальных ресурсов и экономического эффекта, который может быть получен в случае сокращения общей продолжительности строительства. При отсутствии информации о различии продолжительности и трудоемкости устройства фундаментов по сравниваемым вариантам и других данных, необходимых для определения показателей приведенных затрат, допускается на стадии разработки проекта использовать показатели сметной стоимости.

Анализ других показателей выполняется для выявления факторов, влияющих на рациональность применения того или иного решения, и определения путей совершенствования конструкций фундаментов. Например, себестоимость служит для определения возможного снижения стоимости устройства оснований и фундаментов за счет применения рациональных решений. Аналогичное назначение имеет анализ показателей материалоемкости, трудоемкости изготовления, продолжительности работ. Показатели материалоемкости и капитальных вложений в материально-техническую базу строительства используются также для обоснования предложений по развитию более эффективных конструкций (фундаментов, свай и др.) и определения требуемых объемов капитальных вложений в строительную индустрию.

Сорочан Е.А. Основания, фундаменты и подземные сооружения

Источник

Классификация фундаментов по конструктивным решениям. Области применениям различных фундаментов

Изготавливают фундаменты из местных строительных материалов (естественный камень, бутобетон, красный кирпич и др.), а также используют монолитный бетон или сборные бетонные и железобетонные блоки. Плоскость нижней части фундамента – подошва, ее уширение – подушка, а грунт под ней- основание.

По характеру конструктивного решения: а) ленточные-выполнены в виде сплошных стен(лент),установленных по всему нагруженной стены здания; б) столбчатые-состоят из столбов и фундаментных балок. Фундаментные балки устанавливают по всему контуру стен(аналогично лентам).Они принимают на себя нагрузку от стен и передают ее на столбы.Столбы устанавливают в местах пересечения стен и в промежутках между ними,с определенным шагом,который определяют расчетом в зависимости от массы здания и несущей способности грунта. в) свайные, устраиваемые из свай, опускаемых в грунт;(свая-относительно длинный стержень ,погружаемый в грунт в готовом виде,или изготавливаемый прямо в грунте.(делится на сваи-стойки,упирающиеся в плотный грунт;и сваи-трения,держащиеся засчет силы трения более плотного грунта) г) сплошные или плитные, состоящие из одной фундаментной плиты из тяжелого ж/б(ребристые, плоские, коробчатые).

По технологии возведения: монолитные и сборные, по глубине заложения: мелкого заложения (менее 2м) и глубокого (более 3м).

Ленточные фундаменты в виде сплошных стенок устанавливают по всему контуру стен. Размер подошвы определяют расчетом. Столбчатые фундаменты состоят из столбов и фундаментных балок, которые устанавливают по всему контуру стен. Фундамент на коротких сваяях: сваи располагают под стенами по аналогии со столбчатым фундаментом, но с меньшим шагом. По верху свай устанавливают балки ростверка, которые имеют много общего с фундаментными балками. Фундаменты на коротких сваях оказались наиболее экономичны для строительства жилых малоэтажных зданий. Сплошную плиту фундамента проектируют только в случаях строительства здания на грунах с неравномерной осадкой или вспучивании и при высоком стоянии грунтовых вод. Плиту выполняют из монолитного железобетона толщиной не менее 100мм.

Деревянные столбчатые фундаменты используют при реконструкции и строительстве деревянных домов на болотистых грунтах и вечной мерзлоте. Сплошные и плитныефундаменты- при слабых грунтах и большой нагрузке, в т.ч. от высотных зданий. Свайные фундаменты- в районах с вечной мерзлотой,для малоэтажного и многоэтажного гражданского и промышленного строительства, крупнопанельного домостроения.

Столбчатые фундаменты. Представляют собой ряд отдельных опор, устанавливаемых под стойками или колоннами, а также под стенами, опертыми на фундаментные балки.

Столбчатые фундаменты в виде монолитных или сборных конструкций применяют для отдельно стоящих колонн или столбов, а также в многоэтажных каркасных и одноэтажных промышленных зданиях. Колонны каркаса в большинстве решений опираются на фундаментные блоки стаканного типа(блок-стакан) Монолитный столбчатый фундамент представляет собой ступенчатую конструкцию с подколонником и стаканом для установки колонн. Сборные фундаменты могут иметь различные варианты устройства блок-стаканов. Верх фундаментной балки устанавливают на 30мм ниже уровня чистого пола.

Свайные фундаменты. В свайных фундаментах стаканного типа подколонник одновременно выполняет функцию железобетонного ростверка. В крупнопанельном домостроительстве- безростверковая конструкция, в которой роль опорного ростверка выполняют цокольные панели. Также свайные фундаменты распространены в многоэтажных гражданских и промышленных зданиях.

Сплошные или плитные фундаменты. Применяют в строительстве на слабых грунтах и при большой нагрузке. Фундаментные плиты проектируют плоской(толщина 1/6…1/8 пролета) или ребристой(1/8. 1/10 пролета) конструкции с расположением ребер под несущими стенами или колоннами. Коробчатые могут быть в один или несколько этажей.

Источник

Фундаменты и их конструктивные решения

Фундаменты являются важным конструктивным элементом здания, воспринимающим нагрузку от надземных его частей и передающим ее на основание. Фундаменты должны удовлетворять требованиям прочности, устойчивости, долговечности, технологичности устройства и экономичности.

Верхняя плоскость фундамента, на которой располагаются надземные части здания, называется поверхностью фундамента или обрезом, а нижняя его плоскость, непосредственно соприкасающаяся с основанием, – подошвой.

Расстояние от спланированной поверхности грунта до уровня подошвы называется глубиной заложении фундамента, которая должна соответствовать глубине залегания слоя основания. При этом необходимо также учитывать глубину промерзания грунта (рис.4.1). Если основание состоит из влажного мелкозернистого грунта (песка мелкого или пылеватого, супеси, суглинка или глины), то подошву фундамента нужно располагать не выше уровня промерзания грунта.

Глубина заложения фундаментов под внутренние стены отапливаемых зданий не зависит от глубины промерзания грунта; ее назначают не менее 0,5 м от уровня земли или пола подвала. На рис.4.1 приведены изолинии нормативных глубин промерзания суглинистых грунтов.

В непучинистых грунтах (крупнообломочных, а также песках гравелистых, крупных и средней крупности) глубина заложения фундаментов также не зависит от глубины промерзания, однако она должна быть не менее 0,5 м, считая от природного уровня грунта при планировке подсыпкой и от планировочной отметки при планировке участка срезкой.

Рис.4.1 – Определение глубины заложения фундаментов: а – схема: 1 – подошва фундамента; 2 – тело фундамента; 3 – отметка глубины заложения фундамента; 4 – отметка глубины промерзания грунта; 5 – отметка уровня грунтовых вод; 6 – планировочная отметка; 7 – стена; 8 – уровень пола I этажа; 9 – обрез фундамента; hф – глубина заложения фундамента; b – ширина подошвы фундамента; б – карта нормативных глубин промерзания суглинистых грунтов

По конструктивной схеме фундаменты могут быть: ленточные, располагаемые по всей длине стен или в виде сплошной ленты под рядами колонн (рис.4.2, а, б); столбчатые, устраиваемые под отдельно стоящие опоры (колонны или столбы), а в ряде случаев и под стены (рис.4.2, в, г); сплошные, представляющие собой монолитную плиту под всей площадью здания или его частью и применяемые при особо больших нагрузках на стены или отдельные опоры, а также недостаточно прочных грунтах в основании (рис.4.2, д, е); свайные в виде отдельных погруженных в грунт стержней с целью передачи через них на основание нагрузок от здания (рис.4.2, ж).

Рис.4.2 – Конструктивные схемы фундаментов:

а – ленточный под стены; б – то же под колонны; в – столбчатый под стены; г – отдельный под колонну; д – сплошной безбалочный; е – сплошной балочный; ж – свайный; 1 – стена; 2 – ленточный фундамент; 3 – железобетонная колонна; 4 – железобетонная фундаментная балка; 5 – столбчатый фундамент; 6 – ростверк свайного фундамента; 7 – железобетонная фундаментная плита; 8 – сваи

По характеру работы под действием нагрузки фундаменты различают жесткие, материал которых работает преимущественно на сжатие и в которых не возникают деформации изгиба, и гибкие, работающие преимущественно на изгиб. Для устройства жестких фундаментов применяют кладку из природного камня неправильной формы (бутового камня или бутовой плиты), бутобетона и бетона. Для гибких фундаментов используют в основном железобетон.

Ленточные фундаменты. По очертанию в профиле ленточный фундамент под стену в простейшем случае представляет собой прямоугольник. Его ширину устанавливают немного больше толщины стены, предусматривая с каждой стороны небольшие уступы по 50-150 мм. Однако прямоугольное сечение фундамента на высоте допустимо лишь при небольших нагрузках на фундамент и достаточно высокой несущей способности грунта.

По способу устройства ленточные фундаменты бывают монолитные и сборные.

Монолитные фундаменты устраивают бутовые, бутобетонные, бетонные и железобетонные (рис.4.3). Ширина бутовых фундаментов должна быть не менее 0,6 м для кладки из рваного бута и 0,5 м – из бутовой плиты. Высота ступеней в бутовых фундаментах составляет обычно около 0,5 м, ширина – от 0,15 до 0,25 м.

Устройство монолитных бутобетонных, бетонных и железобетонных фундаментов требует проведения опалубочных работ. Кладку бутовых фундаментов производят на сложном или цементном растворе с обязательной перевязкой (несовпадением) вертикальных швов (промежутков между камнями, заполняемых раствором).

Рис.4.3 – Ленточные монолитные фундаменты под кирпичную стену: а – бутовый фундамент; б – бутобетонный

Монолитные бутовые фундаменты не отвечают требованиям современного строительства, для их устройства трудно механизировать работы. Бутовые и бутобетонные фундаменты являются трудоемкими при возведении и поэтому применяются в основном в районах, где бутовый камень является местным материалом.

Более эффективными являются бетонные и железобетонные фундаменты из сборных элементов заводского изготовления (рис.4.4), которые в настоящее время имеют наибольшее распространение. При их устройстве трудовые затраты на строительство уменьшаются вдвое. Их можно возводить и в зимних условиях без устройства обогрева.

Сборные ленточные фундаменты под стены состоят из фундаментных блоков-подушек и стеновых фундаментных блоков. Фундаментные подушки укладывают непосредственно на основание при песчаных грунтах или на песчаную подготовку толщиной 100-150 мм, которая должна быть тщательно утрамбована.

Фундаментные бетонные блоки укладывают на растворе с обязательной перевязкой вертикальных швов, толщина которых принимается равной 20 мм (рис.4.5). Вертикальные колодцы, образующиеся торцами блоков, тщательно заполняют раствором. Связь между блоками продольных и угловых стен обеспечивается перевязкой блоков и закладкой в горизонтальные швы арматурных сеток из стали диаметром 6-10 мм.

Рис.4.4 – Элементы сборных бетонных и железобетонных фундаментов: а – бетонный блок сплошной; б – то же, пустотелый; в – блок-подушка сплошная; г – то же, ребристая; 1 – монтажные петли	Рис.4.5 – Ленточный сборный фундамент из крупных блоков: а – разрез и фрагмент раскладки конструкций фундамента; б – общий вид; 1 – армированный пояс; 2 – стена; 3 – фундаментный блок; 4 – блок-подушка; 5 – участок, бетонируемый по месту; 6 – песчаная подготовка

Блоки-подушки изготавливают толщиной 300 и 400 мм и шириной от 1000 до 2800 мм, а блоки-стенки – шириной 300,400, 500 и 600 мм, высотой 580 и длиной 780 и 2380 мм.

При строительстве крупнопанельных зданий и зданий из объемных блоков применяют фундамент, состоящий из железобетонной плиты толщиной 300 мм и длиной 3,5 м и установленных на них панелей, представляющих собой сквозные безраскосные железобетонные формы, имеющие толщину 240 мм и высоту, равную высоте подвального помещения. Соединяют элементы между собой с помощью сварки закладных стальных деталей.

В местах пропуска различных трубопроводов (водопровода, канализации и др.) в монолитных фундаментах предусматривают соответствующие отверстия, а в сборных между блоками – необходимые зазоры с последующей их заделкой.

Столбчатые фундаменты. При небольших нагрузках на фундамент, когда давление на основание меньше нормативного, непрерывные ленточные фундаменты под стены малоэтажных домов без подвалов целесообразно заменять столбчатыми. Фундаментные столбы могут быть бутовыми, бутобетонными и железобетонными (рис.4.6, а). Расстояние между осями фундаментных столбов принимают 2,5-3,0 м, а если грунты прочные, то это расстояние может составлять и 6,0 м. Столбы располагают обязательно под углами здания, в местах пересечения и примыкания стен и под простенками. Сечение столбчатых фундаментов во всех случаях должно быть не менее: бутовых и бутобетонных – 0,6х0,6 м; бетонных – 0,4х0,4 м.

а	в	г
б

е

д

Рис.4.6. Столбчатые фундаменты:

1 – железобетонная фундаментная балка; 2 – подсыпка; 3 – отмостка; 4 – гидроизоляция; 5 – кирпичный столб; 6 – блоки-подушки; 7 – железобетонная плита; 8 – железобетонная колонна; 9 – башмак стаканного типа; 10 – плита; 11 – блок-стакан

Столбчатые фундаменты под стены возводят также в зданиях большой этажности при значительной глубине заложения фундаментов (4-5 м), когда устраивать ленточный фундамент нецелесообразно из-за большого расхода строительных материалов.

Столбы перекрывают железобетонными фундаментными балками. Для предохранения их от сил пучения грунта, а также для свободной их осадки (при осадке здания) под ними делают песчаную подсыпку толщиной 0,5-0,6 м. Если при этом нужно утеплить пристенную часть пола, подсыпку выполняют из шлака или керамзита.

Столбчатые одиночные фундаменты устраивают также под отдельные опоры зданий (рис.4.6, б, в, г). Сборные фундаменты под железобетонные колонны могут состоять из одного железобетонного башмака стаканного типа (рис.4.6, д) или из железобетонных блока-стакана и опорной плиты под ним (рис.4.6, е).

Сплошные фундаменты возводят в случае, если нагрузка, передаваемая на фундамент, значительная, а грунт слабый. Эти фундаменты устраивают под всей площадью здания. Для выравнивания неравномерностей осадки от воздействия нагрузок, передаваемых через колонны каркасных зданий, в двух взаимно перпендикулярных направлениях применяют перекрестные ленточные фундаменты (рис.4.7, а). Их делают из монолитного железобетона. Если балки достигают значительной ширины, то их целесообразно объединять в сплошную ребристую или безбалочную плиту (рис.4.7, б, в). При сплошных фундаментах обеспечивается равномерная осадка здания, что особенно важно для зданий повышенной этажности. Сплошные фундаменты применяют также в том случае, если пол подвала испытывает значительный подпор грунтовых вод.

В практике строительства под инженерные сооружении (телевизионные башни, дымовые трубы и др.) применяют сплошные фундаменты коробчатого типа. Свайные фундаменты используют при строительстве на слабых сжимаемых грунтах, а также в случаях, когда достижение естественного основания экономически или технически нецелесообразно из-за большой глубины его заложения. Кроме того, эти фундаменты применяют и для зданий, возводимых на достаточно прочных грунтах, если использование свай позволяет получить более экономическое решение.

Рис.4.7 – Сплошные фундаменты: 1 – колонна; 2 – железобетонная лента; 3 – железобетонная плита; 4 – бетонная подготовка

По способу передачи вертикальных нагрузок от здания на грунт сваи подразделяют на сваи-стойки и сваи висячие. Сваи, проходящие сквозь слабые слои грунта и опирающиеся своими концами на прочный грунт, называются сваями-стойками (рис.4.8, а), а сваи, не достигающие прочного грунта и передающие нагрузку на грунт трением, возникающим между боковой поверхностью сваи и грунтом, называются висячими (рис.4.8, б, в).

По способу погружения в грунт сваи бывают забивные и набивные. По материалу изготовления забивные сваи бывают железобетонные, металлические и деревянные. Набивные сваи изготавливают непосредственно на строительной площадке в грунте.

В зависимости от несущей способности и конструктивной схемы здания сваи размещают в один или несколько рядов или кустами.

Поверху железобетонные и металлические сваи объединяются между собой железобетонным ростверком, который может быть сборным или монолитным. При деревянных сваях ростверк также выполняют из дерева.

Рис.4.8 – Виды свайных фундаментов:

1 – свая забивная; 2 – ростверк; 3 – свая набивная

Выбор того или иного вида фундамента осуществляют в результате технико-экономического сравнения.

Источник