Содержание
Конструктивные особенности таких конструкций
Надземная часть, представляющая из себя упор для возводимых строений, называется обрез. Противоположная нижняя часть, которая передает нагрузки на грунт – подошва фундамента. Ширина траншеи принимается равной ширине подошвы, а его высота равна расстоянию от нижнего края подошвы до верхнего края обреза. Глубина траншеи — это расстояние от поверхности до края подошвы. У таких фундаментов выступающую часть над поверхностью называют подколонник.
При обустройстве такого типа основы, зачастую обходятся без глубокой траншеи. Бывает достаточно снять верхний слой грунта. Он редко превышает глубину в полметра. Снимают его для того, чтобы подошва опиралась на более плотный грунт с хорошим показателем несущей способности. Хотя такой грунт и подвержен силам морозного вспучивания, фундамент двигается вместе с конструкцией и обеспечивает необходимую устойчивость. Для этого нужно правильно определить размеры подошвы.
Важно знать! Силы морозного вспучивания действуют на все виды фундаментов, направленность этого воздействия как снизу вверх, так и сбоку на стенки. Взаимное влияние таких сил очень опасно, оно может привести к деформациям и разрушению конструкции.
Конструктивная особенность мелкозаглубленной основы состоит в том, что воздействие боковых сил уменьшается, за счет снижения площади его тела, а силы, действующие снизу вверх, уравновешиваются массой конструкции.
Необходимость обустройства песчаной подушки под подошву
Особенности возведения фундаментов мелкого заложения не предполагают копать глубокую траншею, достаточно убрать верхний слой грунта. После этого обустраивают небольшую песчано-гравийную подушку из крупного песка и щебня средней фракции. Полученный слой хорошо утрамбовывают, и после этого можно начинать возводить фундамент.
Бытует мнение, что для заливного монолитного фундамента такую подушку можно не сооружать. Текучий бетон самостоятельно проникнет во все неровности на дне и будет равномерно распределять нагрузку и без подушки. Еще некоторые строители рекомендуют не делать подушку под подошву, когда на участке грунт в виде супеси или глинистый. Определенная логика в таких рекомендациях присутствует. Выполнив песчано-гравийную подсыпку на участках с таким грунтом, существует риск создать под подошвой песчаный мешок, в который может попасть вода, и силы морозного вспучивания окажут воздействие гораздо выше, чем без подушки. Такого эффекта можно избежать, применяя систему дренажа и утеплитель.
Причина попадания воды кроется в повышении пропускающей способности песчаных и глинистых грунтов около фундамента из-за нарушения естественной плотности грунта при проведении работ и прокладке коммуникаций. Попав в песчаную подсыпку, воде будет сложно уйти оттуда, так как грунт вокруг гораздо плотнее. Во время сильных морозов вспучивание будет неравномерным. Это может привести к повреждению конструкции.
Утепление вокруг фундамента
Для предотвращения воздействия морозного вспучивания грунта желательно утеплить фундамент мелкого заложения. После утепления грунт будет промерзать на малую глубину и его расширения и смещения станут незначительными, соответственно, воздействие на основание ослабнет. Если довести глубину заложения утеплителя до границы промерзания, под подошвой образуется непромерзающая зона и силы морозного вспучивания будут равны нулю.
Используя обустройство теплоизоляции грунта на ширину около метра от фундамента, можно полностью избавиться от воздействия вспучивания в холодный период года. Это поспособствует и утеплению дома, ведь само тело фундамента очень хорошо проводит холод и может способствовать промерзанию грунта под строением.
После обустройства фундамент нельзя оставлять под зиму ненагруженным. Необходимо возвести хотя бы часть строения до минусовых температур, иначе силы морозного вспучивания грунта могут неравномерно поднять фундамент из земли.
- Строим дом из пеноблоков своими руками
- Плавающий фундамент
- Опалубка для фундамента своими руками
- Фундамент под печь в баню
Устройство фундаментов мелкого заложения
Монолитный мелкозагубленный фундамент, построенный для бани, и его плита мелкого заложения, не подвержены не линейной не касательной деформации, которая может быть спровоцирована из-за вспучивания грунта.
Потому, представленная конструкция популярна не только среди тех, кто имеет собственную баню, но и у тех владельцев участков, которым был подан хороший пример использования представленной конструкции.
Такая конструкция, созданная своими руками на глинистой почве, на подготовленном месте для бани, должна быть изготовлена в соответствии со всем требованиями СНиПа.
Такой утепленный фундамент для бани, который установлен на глинистой почве, в соответствии со СНиПом, должен быть снабжен монолитным каркасом.
Читайте также: как и чем осуществить утепление фундамента и отмостки?
Пример соответствия может быть заключен в объединении всех элементов, начиная с опор, расположенных на глинистой почве и заканчивая ростверком для бани.
Морозоустойчивые фундаменты мелкого заложения
Представленная конструкция может быть устойчива к нагрузкам постоянного и сезонного характера. Как пример, можно рассмотреть установку таких плитных оснований с учетом мелкого заложения в следующих разновидностях фундаментов:
- Ленточный;
- Столбчатый;
- Монолитный.
Любой представленный пример типа основания, созданного своими руками на глинистой почве, должен быть выполнен в полном соответствии с регламентом СНиПа.
Такая конструкция принимает форму монолитного цоколя. Фундамент, возводящийся для бани, может быть полым в том случае, если его конструкция будет ленточной, или цельным, если будет задействована фундаментная плита мелкого заложения.
Монолитная разновидность ростверка для бани, которая с легкостью может быть изготовлена своими руками, может быть снабжена интегрированными в структуру вертикальными опорными столбами.
Этот пример демонстрирует точность при произведении расчетов габаритов с ориентировкой на такие параметры, как общий вес бани и оптимальный показатель площади контакта с основанием почвы.
СНиП жестко регламентирует эти показатели, и при установке фундаментной плиты мелкого заложения требуется неукоснительно придерживаться правил, изложенных в СНиПе.
Теплоизоляция фундаментов мелкого заложения
Если производить дальнейшее утепление представленной фундаментной конструкции для бани своими руками, то следует учесть, что при максимальной площади контакта может сформироваться минимальный уровень давления, что может привести к значительному увеличению сметы.
Читайте также: как выполняется утепление фундамента пенополиуретаном?
Этот пример должен донести необходимость точного следования при возведении фундамента своими руками всех положений СНиПа.
Все устройство плит и фундаментов мелкого заложения разделяется на две основных категории. Это метод, с помощью которого производится изоляция и утепление фундамента и метод, с помощью которого пучение устраняется благодаря подсыпке песком.
Этот пример не демонстрирует решения вопроса, связанного с повышенным уровнем энергозатрат, сопряженных с обогревом бани.
Сейчас, для того, чтобы обеспечить утепление помещения производится подсыпка материала с дренирующими свойствами.
В соответствии с требованиями и рекомендациями СНиПа это может быть гравий или щебень. Наиболее целесообразно совмещать подсыпку с комплексными мерами по водоотведению.
Если в непучинистых грунтах наблюдается не очень высокий уровень залегания грунтовых вод, то опирание фундаментной плиты мелкого заложения на грунт должно производиться по СНиПу только после предварительно проведенного утепления.
Устройство готового фундамента мелкого заложения
Для этого может проводиться комплекс работ, связанных с засыпкой пазух плиты и фундамента фрагментами непучинистого грунта.
Это поможет значительно снизить риск возникновения деформационных процессов в отмостке. СНиП допускает применение современных гидрофобных теплоизоляционных материалов с завышенными показателями прочности.
Разновидности фундаментов мелкого заложения
В соответствии с современной классификацией, все виды мелкозаглубленных фундаментов подразделяются на несколько категорий. Они могут быть:
- Столбчатыми мелкозаглубленными;
- Представленными в виде монолитных плит;
- Незаглубленными решетчатыми;
- Ленточными.
Мелкозаглубленный ленточный
Мелкозаглубленый столбчатый фундамент зачастую предназначен для домов с нестандартными габаритами, и строений, построенных из дерева.
Это могут быть хозяйственные постройки и бани, которые располагаются на слабопучинистых или непучинистых видах грунтов.
Если строительство проводится на скальных грунтах, то на такую конструкцию могут быть установлены дома брусового или бревенчатого типа.
Устройство типичного фундамента мелкого заложения
Эта разновидность конструкции должна быть расположена на опорах, параметр шага между которыми равен 1,5-2,5 метрам.
Зачастую, изначально на грунт укладываются плиты, на которые и устанавливается все строение. Для того чтобы сформировать нужную опору можно использовать уже готовые бетонные блоки.
Столбы могут быть изготовлены из кирпичной кладки, с применением бетона или пескобетона. Конструкции из силикатных кирпичей возводить настоятельно не рекомендуется.
На крупноблочных и скальных грунтах опора может быть поставлена на жесткие фрагменты почвы. Предварительно удаляются все его слабые составляющие.
Монолитная плита
Конструкция фундамента, характерная для мелкого заложения, зачастую в своей основе имеет плиту. Плита при создании конструкции устанавливается на тех грунтах, которые относятся к категории просадочных.
Монолитная плита может быть задействована при строительстве небольших строений, которые могут быть возведены на грунтах с повышенной степенью сыпучести.
Это относится и к условиям с повышенной мерзлотой. Представленный вид фундамента не применятся для строительства легких сооружений, которые не будут инициировать в плитах значительный уровень напряжения.
Читайте также: как устроен фундамент шведская плита и в чем его плюсы?
Ввиду высокой степени универсальности фундаментов с мелким заложением, производится их укладка на пучинистые грунты.
Устройство фундамента мелкого заложения
После этого происходит их поднятие и опускание во время сезонного изменения климатических условий. Если установка дома будет производиться на плите, выполняющей функцию пола для первого этажа, то грунт под ней может подвергаться замерзанию.
Особенно это заметно в средней части здания. Такой фундамент, представленный в виде монолитной плиты мелкого заложения, может содержать в себе слой утеплительного материала, расположенного между грунтом и, собственно, железобетонным изделием.
С этой целью широко используется пенополистирол, при этом параметр толщины плиты не должен превышать 15 см. Благодаря такому решению значительно сокращаются тепловые потери, которые производятся через пол на первом этаже.
Утеплитель выстилается сверху слоя крупнофракционного песка, при этом значение толщины подушки должно равняться 30-40 см.
Незаглубленный решетчатый фундамент
Эта разновидность фундамента мелкого заложения применяется при строительстве зданий на грунтах, отличающихся высокой степенью просадочности и сыпучести.
Такие фундаменты характеризуются наличием высокой степени жесткости, что в свою очередь позволяет значительно сократить уровень расхода бетонной массы и арматуры.
Фундамент из монолитной плиты
Стоит отметить, что представленная конструкция при монтаже нуждается в создании классической деревянной опалубки, что довольно неэкономично.
Из-за этого данный вид фундамента не получил широкого распространения. Такие конструкции могут быть обустроены с применением плит, изготовленных из экструдированного пенополистирола, который может выполнять функцию опалубки с несъемными частями.
Ленточный фундамент
Отличается простотой при монтаже и установке. Однако, для создания ленточных элементов, требуется немалое количество расходных материалов.
В основе мелкозаглубленного ленточного фундамента лежит бетонная плита, которая прокладывается по всему периметру возводимой конструкции.
По большому счету ленточный фундамент представляет собой сплошную полосу, изготовленную с применением железобетона, и расположенную по всему периметру конструкции.
Представленная конструкция может достаточно равномерно распределять общий вес здания по своему основанию. Дом может быть построен как из дерева, так и из кирпича.
Расчет фундаментов мелкого заложения
Фундамент каркасного дома
При создании любого сооружения необходимо производить ряд расчетов. Сначала производится ряд изысканий, направленных на выявление особенностей грунта, на котором будет располагаться фундамент.
После того, как данные будут получены, следует произвести выбор конструкции на основании данных о размерах мелкозаглубленного фундамента. Параметр глубины определяется с учетом трех факторов. Это:
- Глубина промерзания грунта.
- Высота уровня грунтовых вод.
- Степень пучинистости грунта.
Все эти факторы плотно взаимосвязаны между собой. Чем выше уровень воды к поверхности грунта, тем на большую глубину он будет промерзать в зимний период времени.
Для того чтобы выбрать нужную глубину заложения фундамента нужно производить его закладку выше имеющегося уровня грунтовых вод, при этом глубина должна быть на 50 см ниже уровня на котором находится пол строения.
В параметр высоты фундамента закладывается значение общей высоты, включающей показатель величины заглубления, высоты отмостки и расстояние до верхней кромки обреза.
Современные фундаменты обладают глубиной залегания равной 50 сантиметрам. Пи этом наземная часть конструкции должна быть немного меньшей, чем подземная часть.
Фундамент мелкого заложения
При произведении расчета, важно иметь в виду, что ширина конструкции прямо зависит от того уровня нагрузки, который испытывает основание.
Параметр толщины стен также оказывает некоторое влияние. Возводимый фундамент рекомендуется формировать с шириной стен равной 10-15 сантиметрам.
Фундаменты мелкого заложения
Ф.9. КОНСТРУКЦИИ ФУНДАМЕНТОВ МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ
Ф.9.1. В каких случаях целесообразно применение фундаментов мелкого заложения?
Фундаменты мелкого заложения могут применяться для любых зданий и сооружений и инженерно-геологических условий. Однако при наличии в основании слабых слоев грунта выбор типа фундамента (мелкого или глубокого заложения) должен определяться на основе технико-экономического сравнения вариантов.
Ф.9.2. Как называются основные элементы фундамента мелкого заложения?
Основными частями фундамента являются: обрез; подошва, боковая поверхность и ступени (рис.Ф.9.2,а). Верхняя плоскость фундамента, на которую опираются надземные конструкции (2), называется обрезом (3) фундамента. Нижняя плоскость, через которую передается нагрузка на основание, называется подошвой (4). Вертикальные плоскости образуют боковую поверхность.
Расстояние от поверхности планировки DL до подошвы называется глубиной заложения d. Высота фундамента hf определяется расстоянием от подошвы фундамента до его обреза. За ширину подошвы фундамента принимается ее наименьший размер b, а за длину — ее больший размер l, то есть l³ b.
Фундаменты под колонны могут иметь одну или несколько ступеней. Верхняя часть такого сборного фундамента имеет подколонник. Место в подколоннике, в которое устанавливается колонна, называется стаканом.
Вертикальная часть наружного ленточного фундамента образует фундаментную стену.
Рис. Ф.9.2. Фундамент под колонну (а,б) и под стену (в): 1 — фундамент; 2 — колонна; 3 — обрез фундамента; 4 — подошва фундамента; 5 — подколонник; 6 — бетонные блоки
Ф.9.3. От чего зависит глубина заложения фундамента?
Глубина заложения фундаментов является одним из основных факторов, обеспечивающих необходимую несущую способность и деформации основания, не превышающие предельных по условиям нормальной эксплуатации.
Глубина заложения фундаментов определяется:
а) конструктивными особенностями зданий или сооружений (например, жилое здание с подвалом или без него), нагрузок и воздействий на их фундаменты;
б) глубиной заложения фундаментов примыкающих сооружений, а также глубиной прокладки инженерных коммуникаций;
в) инженерно-геологическими условиями площадки строительства (физико-механические свойства грунтов, характер напластования и пр.);
г) гидрогеологическими условиями площадки и возможными их изменениями в процессе строительства и эксплуатации зданий и сооружений;
д) глубиной сезонного промерзания грунтов.
Глубина заложения фундаментов исчисляется от поверхности планировки (рис.Ф.9.3,а) или пола подвала до подошвы фундамента (рис.Ф.9.3,б), а при наличии бетонной подготовки — до ее низа.
При выборе глубины заложения фундаментов рекомендуется:
а) предусматривать заглубление фундаментов в несущий слой грунта не менее чем на 10-15 см;
б) избегать наличия под подошвой фундамента слоя грунта, если его прочностные и деформационные свойства значительно хуже свойств подстилающего слоя грунта;
в) стремиться, если это возможно, закладывать фундаменты выше уровня грунтовых вод для исключения необходимости применения водопонижения при производстве работ.
Рис.Ф.9.3. Схемы к определению глубины заложения фундаментов d: а — фундамент внешней оси здания; б — фундамент внутри здания
Ф.9.4. Допускается ли закладывать подошвы соседних фундаментов на разных отметках?
Фундаменты здания рекомендуется закладывать на одной отметке. Однако, если здание состоит из нескольких отсеков, то для ленточных фундаментов допускается применение различной глубины их заложения. При этом переход от более заглубленной части к менее заглубленной должен выполняться уступами (рис.Ф.9.4). Уступы должны быть не круче 1:2, а высота уступаD h — не более 60 см.
Рис.Ф.9.4. Заложение соседних фундаментов на разной глубине
Допустимая разность отметок заложения столбчатых фундаментов (или столбчатого и ленточного) определяется по формуле
где a — расстояние между фундаментами в свету; j Iи cI- расчетные значения угла внутреннего трения и удельного сцепления грунта; p — среднее давление под подошвой расположенного выше фундамента под действием расчетных нагрузок.
Ф.9.5. Как определяется нормативное значение глубины сезонного промерзания грунта?
Нормативная глубина сезонного промерзания грунта dfn принимается равной средней из ежегодных максимальных глубин сезонного промерзания грунтов (по данным наблюдений за период не менее 10 лет) под открытой, оголенной от снега поверхностью горизонтальной площадки при уровне грунтовых вод, расположенном ниже глубины сезонного промерзания грунтов.
При отсутствии данных многолетних наблюдений нормативную глубину сезонного промерзания грунтов определяют на основе теплотехнических расчетов. Для районов, где глубина промерзания не превышает 2,5 м, ее нормативное значение определяется по формуле
где d0- глубина промерзания при 
, м, принимаемая: для суглинков и глин — 0,23; супесей, песков мелких и пылеватых — 0,28; песков гравелистых, крупных и средней крупности — 0,30; крупнообломочных грунтов — 0,34;Mt — безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, ° C, принимаемых по СНиП или по результатам наблюдений гидрометеорологической станции, находящейся в аналогичных условиях.
За неимением этих данных нормативную глубину сезонного промерзания можно определить по схематической карте (рис.Ф.9.5), где даны изолинии нормативных глубин промерзания для суглинков, т.е. при d0= 0,23 м. При наличии в зоне промерзания других грунтов значение dfn, найденное по карте, умножается на отношение d0/0,23 (где d0соответствует грунтам рассматриваемой строительной площадки).
Рис.Ф.9.5. Карта нормативных значений глубины промерзания d0, см
Ф.9.6. Как определяется расчетное значение сезонного промерзания грунта?
Расчетная глубина сезонного промерзания грунта определяется по формуле
где kh — коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения и принимаемый для отапливаемых зданий в зависимости от конструкции полов и температуры внутри помещений, а для наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых зданий kh = 1,1 (кроме районов с отрицательной среднегодовой температурой).
Ф.9.7. В каких грунтах глубина заложения фундаментов назначается независимо от расчетной глубины промерзания грунтов?
В скальных, крупнообломочных с песчаным заполнителем грунтах, песках гравелистых, крупных и средней крупности глубина заложения фундаментов назначается произвольно, так как в этих грунтах при замерзании не возникает сил морозного пучения.
Ф.9.8. Можно ли снизить силы морозного пучения конструктивными мероприятиями?
Глубину заложения фундаментов по условиям морозного пучения можно уменьшить за счет применения:
а) постоянной теплозащиты грунта по периметру здания;
б) водозащитных мероприятий, уменьшающих возможность замачивания грунтов;
в) полной или частичной замены пучинистого грунта на непучинистый под подошвой фундамента;
г) обмазки боковой поверхности фундаментов битумной мастикой или покрытия ее полимерными пленками;
д) искусственного засоления грунтов обратной засыпки.
Ф.9.9. Как определить, будет ли фундамент при данных условиях выдавливаться из грунта при его замерзании?
Фундамент будет испытывать деформации подъема при следующих условиях:
а) если фундамент заложен выше расчетной глубины сезонного промерзания в глинистом грунте текучей консистенции и пылеватом водонасыщенном песке, а расстояние между подошвой фундамента и уровнем грунтовой воды менее двух метров;
б) если касательные силы морозного пучения, возникающие на боковой поверхности фундамента, будут больше нагрузок от веса фундамента и надземных конструкций.
При этом второе условие является определяющим. Поэтому глубина заложения фундаментов может быть уменьшена за счет применения конструктивных мероприятий, обеспечивающих прочность и нормальные условия эксплуатации сооружения при неравномерных деформациях основания. Например, сооружение с монолитным каркасом выполнено на фундаментах в виде монолитной железобетонной плиты.
Ф.9.10. Из каких материалов делаются фундаменты?
В качестве материала фундаментов применяются бетон, железобетон, бут, кирпич. Основными материалами для фундаментов являются железобетон и бетон, которые применяются при устройстве всех видов фундаментов в различных инженерно-геологических условиях.
Железобетонные фундаменты выполняются из бетона марки не ниже В15 с армированием горячекатаной арматурой из стали класса А-III.
Каменная кладка фундаментов из кирпича, бута и пустотелых блоков предусматривается в конструкциях, работающих на сжатие, в основном для ленточных фундаментов и стен подвалов.
Бутобетон и бетон применяются наиболее часто при устройстве фундаментов в траншеях при их бетонировании в распор со стенками.
В строительстве применяются бутовые, бутобетонные (в бетон втапливают бутовые камни в количестве 25-30 % объема кладки) и бетонные фундаменты с уступами или наклонными гранями (рис.Ф.9.10). Высота уступа hy для бетона принимается обычно не менее 30 см, для бутобетона и бутовой кладки — 40 см.
Рис.Ф.9.10. Отдельно стоящий столбчатый фундамент: а — с наклонными боковыми гранями; б — с уступами
Положение боковой грани фундамента определяется углом жесткости a , при котором в теле фундамента не возникают растягивающие напряжения. Угол жесткости, определяющий отношение между высотой h и шириной b уступов, или наклон боковых граней (угол a ), зависит от марки бетона, бута, кирпича и изменяется от 30 до 40° .
Ф.9.11. Отличаются ли конструктивно фундаменты мелкого и глубокого заложения?
Да, отличаются. Фундаменты глубокого заложения, в отличие от фундаментов мелкого заложения, имеют более развитую боковую поверхность и подошву фундамента.
Кроме того, фундаменты мелкого заложения устраиваются с разработкой котлованов, а фундаменты глубокого заложения — непосредственно в грунте.
Армирование фундаментов также различно. У фундаментов мелкого заложения армируется только подошва (рис.Ф.9.11,а,б), а у фундаментов глубокого заложения — как оболочка (наружная часть), так и днище фундамента (рис.Ф.9.11,в).
Рис.Ф.9.11. Конструкция фундаментов мелкого (а,б) и глубокого (в) заложения: а — ленточный фундамент; б — столбчатый фундамент; в — опускной колодец: 1 — стеновые блоки; 2 — плита-подушка; 3 — фундаментная балка; 4 — опорная подушка; 5 — стакан; 6 — ступени; 7 — оболочка; 8 — нож; 9 — днище; 10 — перекрытие
Ф.9.12. На какие типы можно подразделить фундаменты мелкого заложения?
Различают следующие основные типы фундаментов мелкого заложения (рис.Ф.9.12).
1. Ленточные фундаменты под стены и колонны.
2. Ленточные прерывистые фундаменты под стены.
3. Столбчатые фундаменты под стены.
4. Отдельно стоящие фундаменты под колонны.
5. Щелевые фундаменты.
6. Фундаменты в вытрамбованных котлованах.
7. Сплошные фундаменты в виде железобетонных плит.
8. Коробчатые фундаменты.
Ф.9.13. Как конструктивно подразделяются фундаменты под стены и колонны?
Ленточные фундаменты под стены устраиваются монолитными или из сборных блоков (рис.Ф.9.12,а,б,в,г,д). В монолитном варианте армируется только плитная часть фундамента. В сборном варианте используются железобетонные (с армированием) подушки и бетонные блоки (без армирования) для фундаментных стен. Толщина фундаментной подушки равна 300, 500 мм. Ширина изменяется от 600 до 3200 мм. Фундаментные блоки имеют унифицированную ширину 300, 400, 500, 600 мм и высоту 280, 580 мм. Длина блоков равна 880, 1180 и 2380 мм.
Ленточные фундаменты под колонны (рис.Ф.9.12,е) выполняются из монолитного железобетона с армированием подошвы и стен фундамента. Если ленты делаются в двух взаимно перпендикулярных направлениях, то фундамент называется фундаментом из перекрестных лент (рис.Ф.9.12,ж). Данный тип фундаментов имеет ряд преимуществ перед обычными ленточными, так как обладает способностью к выравниванию неравномерных деформаций основания.
Ф.9.14. Какие особенности имеют ленточные прерывистые фундаменты?
Ленточные прерывистые фундаменты (см.рис.Ф.9.12,а) отличаются от обычных тем, что фундаментные подушки укладываются с разрывом, величина которого определяется расчетом. Пространство между подушками заполняется песком или грунтом с уплотнением. Нагрузка от фундаментной стены передается через уплотненный грунт на основание. Стоимость прерывистых фундаментов до 10-15 % менее стоимости обычных ленточных.
Рис.Ф.9.12. Фундаменты мелкого заложения: а — сборный ленточный, прерывистый; б, в, г,д — поперечные сечения ленточных фундаментов под стены; е — ленточный монолитный под колонны; ж — фундамент из перекрестных лент; з, к — отдельно стоящий из сборных столбов и рандбалок; л,м — отдельно стоящий под колонны; н — коробчатый плитный; о — плоский плитный; п — многоугольный плитный; р — плитный под колонны: 1 — отмостка; 2 — гидроизоляция; 3 — сборные бетонные стеновые блоки; 4 — армированный пояс; 5 — подушка ленточного фундамента; 6 — стеновая ребристая панель; 7 — подушка под колонну (столб); 8 — колонна (столб); 9 — рандбалка сборная; 10 — колонна; 11 — железобетонная лента; 12 — железобетонная плита; 13 — бетонная подготовка
Ф.9.15. В каких случаях необходимо обеспечить устойчивость наружных стен ленточных фундаментов и чем это достигается?
Если глубина подвала превышает 3 м, то под действием активного давления грунта возможно смещение фундаментных стеновых блоков по направлению в подвал. Поэтому для повышения устойчивости стен подвала в горизонтальные швы между блоками вводятся плоские сетки (см. рис.Ф.9.12,г) из арматуры диамет- ром 8-10 мм.
Ф.9.16. Что такое армированный пояс?
При возведении сборных ленточных фундаментов на сильносжимаемых, просадочных и других структурно неустойчивых грунтах для повышения жесткости фундаментов предусматриваются армированные швы или пояса (рис.Ф.9.16) поверх фундаментных плит или последнего ряда стеновых блоков по всему периметру здания с соблюдением следующих требований:
— армированный шов должен быть толщиной 3-5 см; для его устройства применяется цементный раствор не ниже марки раствора основной кладки и не ниже М 50;
— армированный пояс выполняется из монолитного бетона шириной не менее толщины фундаментного блока (кирпичной стены) и высотой 15-30 см, бетон марки не ниже В15;
— шов и пояс армируют стержнями диаметром не менее 10 мм.
Ф.9.17. Для чего осуществляется перевязка фундаментных стеновых блоков?
Для обеспечения пространственной жесткости сборного фундамента предусматривается связь между продольными и поперечными стенами путем перевязки их фундаментными стеновыми блоками или закладки в горизонтальные швы арматурных сеток.
Фундаментные стеновые блоки укладывают с перевязкой вертикальных швов на участке длиной не менее высоты фундаментного стенового блока на структурно неустойчивых грунтах и не менее 0,4 высоты блока при модуле деформации грунтов E > 10 МПа.
Ф.9.18. Какую конструкцию имеют столбчатые фундаменты под стены?
Столбчатые фундаменты (см.рис.Ф.9.12,з,к) применяются в зданиях с конструктивной схемой из неполного каркаса. Столбчатые фундаменты состоят из фундамента стаканного типа, на обрез которого укладываются фундаментная балка или цокольная панель. Фундаменты данного типа допускается устраивать на грунтах с высокими деформационными и прочностными характеристиками. Это объясняется тем, что подобные фундаменты не допускают неравномерности деформаций. Фундаменты армируются в плоскости подошвы сварными сетками и пространственными каркасами в теле столба (колонны).
Ф.9.19. Какую конструкцию имеют отдельно стоящие фундаменты под колонны?
Отдельно стоящие фундаменты (см.рис.Ф.9.12,л,м) устраивают под колонны из монолитного железобетона, включая плитную часть ступенчатой формы и подколонник. Монолитные фундаменты выполняются как одно целое с колоннами. При этом арматура колонн соединяется с арматурой фундамента (рис.Ф.9.19). Сопряжение сборных колонн с фундаментом осуществляется с помощью стакана, а металлических колонн — при помощи анкерных болтов.
Рис.Ф.9.19. Соединение колонн с фундаментом: а — монолитное; б — со стальной колонной; 1 — арматура; 2 — анкерные болты
Высота ступеней принимается кратной 150 мм. Первая ступень должна быть не менее 300 мм. Ширина ступеней определяется из условия продавливания.
В песчаных грунтах под монолитными фундаментами обязательно устраивается монолитная подготовка толщиной 150 мм из бетона марки не ниже М.50. В глинистых грунтах подготовку можно не устраивать, но необходимо увеличить защитный слой бетона до 80 мм.
Отдельные фундаменты могут быть сборными, состоящими из одного или нескольких элементов (см.рис.9.12,м).
Ф.9.20. Какую конструкцию имеют щелевые фундаменты?
Щелевые фундаменты (рис.Ф.9.20) представляют собой тонкие стенки толщиной от 10 до 20 см, устраиваемые путем прорезки грунта и заполнения щели бетоном с полным или частичным армированием. Подколонник опирается непосредственно на бетонные пластины и выполняется в монолитном варианте. Преимущество щелевого фундамента в том, что нагрузка на основание передается не только торцом, но и боковой поверхностью. Однако щелевые фундаменты можно устраивать только в глинистых грунтах.
Рис.Ф.9.20. Ленточный многощелевой фундамент: 1 — поверхность грунта; 2 — распределительная плита; 3 — надземная стена; 4 — бетонные пластины; 5 — перекрытие; 6 — пол подвала
При разработке щели барой часть грунта остается на ее дне и зачистку приходится делать вручную, что снижает технологичность устройства подобных фундаментов.
Ф.9.21. Какую конструкцию имеют фундаменты, устраиваемые в вытрамбованных котлованах?
Фундаменты в вытрамбованных котлованах (рис.Ф.9.21) устраивают с помощью конической или трапецеидальной трамбовки путем ее сбрасывания с высоты 4-6 м до образования полости в грунте, которая заполняется бетоном. Преимущество подобного фундамента в том, что при вытрамбовании грунта вокруг котлована образуется зона с большей плотностью, чем плотность естественного грунта. В результате не только увеличивается несущая способность фундамента, но и частично устраняются просадочные свойства лессовых грунтов.
Рис.Ф.9.21. Фундаменты в вытрамбованных котлованах: а — столбчатый без уширения; б — с уширенным основанием: 1 — стакан для установки колонны; 2 — фундамент; 3 — уплотненная зона грунта; 4 — втрамбованный жесткий материал (грунт)
Несущую способность фундамента можно увеличить, если выполнить устройство уширенной зоны втрамбованием в грунт щебня.
Применение фундаментов в вытрамбованных котлованах дает наибольший эффект при степени влажности Sr £ 0,75 и удельном весе не более 16 кН/м3.
Ф.9.22. Как устраиваются фундаменты в виде сплошных железобетонных плит?
Фундаменты в виде сплошных железобетонных плит (см. рис.Ф.9.12,н,о,п) устраиваются под всем зданием или сооружением и представляют собой плоскую, ребристую или коробчатую плиты (рис.Ф.9.22). В плане эти фундаменты имеют прямоугольное, круглое или кольцевое очертания.
Рис.Ф.9.22. Плитные фундаменты: а — со сборными стаканами; б — с монолитными стаканами;в — ребристая плита; г — плита коробчатого сечения: 1 — верхняя рабочая сетка; 2 — нижняя рабочая сетка;3 — вертикальная арматура
В отличие от рассмотренных ранее, сплошные фундаменты обладают способностью изгибаться под действием внешних нагрузок. Поэтому сплошные фундаменты армируются как в нижней, так и в верхней зонах сечения (рис.Ф.9.22). Армирование выполняется плоскими сварными сетками или отдельными стержнями, которые укладываются на поддерживающие каркасы.
Данный тип фундаментов имеет наибольшее преимущество при слабых грунтах, так как эти фундаменты нечувствительны к неравномерным осадкам.
Ф.9.23. Почему у некоторых фундаментов подошва выполняется наклонной?
Подобные фундаменты применяются в том случае, если на обрезе фундамента действует наклонная нагрузка. Наклонная нагрузка возникает от распорных конструкций без затяжки. Примером являются Г-образные рамы сельскохозяйственных зданий и арочные покрытия спортивных сооружений.
Фундаменты устраиваются в монолитном или сборном исполнении (рис.Ф.9.23) с углом наклона подошвы к горизонту не более 20° . Устройство наклонной грани устраняет возможность сдвига фундамента по подошве, повышая тем самым его устойчивость.
Рис.Ф.9.23. Фундамент с наклонной подошвой: 1 — цокольная панель; 2 — полурама; 3 — раствор; 4 — фундамент; 5 — подготовка
Ф.9.24. Для чего под подошвой фундамента устраивается песчаная подготовка?
Основное назначение песчаной подготовки — устранить неровности в плоскости контакта подошвы фундамента и грунта основания, образующиеся при разработке котлована. При этом устраняется возможность смятия грунта и тем самым выравниваются контактные напряжения по подошве фундамента.
Песчаная подготовка устраивается в глинистых грунтах. В песчаных грунтах при устройстве монолитных железобетонных фундаментов роль песчаной подготовки выполняет слой из тощего бетона, называемый подбетонкой. Толщина подбетонки принимается равной 100-150 мм.
Целесообразно возводить фундаменты на промежуточной подготовке переменной жесткости в плане (рис.Ф.9.24). В этом случае эпюра контактных давлений трансформируется таким образом, что наибольшие давления на грунт концентрируются под бетонной частью подготовки.
Рис.Ф.9.24. Фундамент на промежуточной подготовке: 1 — эпюра контактных давлений; 2 — рыхлый песок; 3 — бетон; 4 — фундамент
Ф.9.25. В чем отличие напряженного состояния под столбчатыми, ленточными и круглыми в плане фундаментами?
Характер распределения напряжений в грунтах зависит от вида нагрузки, приложенной на его поверхности.
Под подошвой столбчатых фундаментов, имеющей очертание в плане в виде квадрата или прямоугольника, напряжения и деформации, возникающие в грунте от нагрузки, передаваемой фундаментом, распределяются в основании в условиях пространственной деформации. Поэтому для определения напряжений и деформаций в основании в этом случае следует использовать решение Буссинеска для сосредоточенной силы с интегрированием по площади квадрата или прямоугольника.
Под ленточными фундаментами мы имеем условия плоской деформации, поэтому для определения напряжений используется решение Фламана, полученное для линейной нагрузки с его интегрированием по ширине фундамента.
Для круглых в плане фундаментов, массив грунта под которыми находится в условиях осесимметричной деформации, используется решение Буссинеска с интегрированием для нагрузки, равномерно распределенной по кругу.
Ф.9.26. В чем отличие центрально и внецентренно нагруженных фундаментов?
Центрально нагруженными называют фундаменты, у которых центр тяжести подошвы и внешней нагрузки находятся на одной вертикали (рис.Ф.9.26,а).
Внецентренно нагруженными называют фундаменты, у которых внешняя нагрузка приложена с эксцентриситетом относительно центра тяжести подошвы фундамента (рис.Ф.9.26,б).
Рис.Ф.9.26. Центрально (а) и внецентренно (б) нагруженные фундаменты. Эпюры реактивных давлений под подошвой фундаментов при различном эксцентриситете внешней нагрузки
Для ленточных и столбчатых фундаментов из-за их большой жесткости реактивные (контактные) давления под подошвой принимаются распределенными равномерно у центрально нагруженных фундаментов или изменяющимися по трапецеидальному закону у внецентренно нагруженных фундаментов. В некоторых случаях при большой величине эксцентриситета внешней нагрузки эпюра реактивных давлений может иметь треугольное очертание.
