Ленточные и столбчатые фундаменты

Фундаментом называется подземная часть здания, воспринимающая все нагрузки, как постоянные, так и временные, возникающие в надземных частях, и передающая эти на­грузки на основание.

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

Фундаменты должны удовлетворять тре­бованиям прочности, устойчивости, долговеч­ности и экономичности. При выборе типа фун­дамента следует исходить из требований ин­дустриализации, достигаемой применением сборных блоков заводского или полигонного изготовления с максимальным укрупнением их, насколько это позволяют имеющиеся на строительстве подъемно-транспортные меха­низмы. Конструкции фундаментов проектиру­ют с учетом характера несущего остова зда­ний и сооружений и степени чувствительности их к возможным осадкам, характера геологи­ческих и гидрогеологических условий участка, условий района строительства, наличия мест­ных строительных материалов и средств ме­ханизации, мощности материально-технической базы.

Глубину заложения фундаментов или рас­стояние от планировочной отметки земли до подошвы фундамента для зданий без подва­ла принимают в зависимости от назначения зданий и сооружений и их конструктивных особенностей, наличия подземных коммуника­ций, величины и характера нагрузок, глубины заложения фундаментов примыкающих зда­ний, геологических и гидрогеологических ус­ловий строительной площадки (виды грунтов, несущая способность и пучинистость, уровень грунтовых вод и возможные колебания его в период строительства и эксплуатации зда­ний, наличие верховодья) и от климатических условий района. Глубина заложения фунда­ментов под наружные стены и колонны жи­лых и общественных зданий, возводимых на всех грунтах, за исключением скальных, дол­жна быть не менее 0,5 м от спланированной поверхности земли. Глубина заложения фун­даментов в пучинистых (глинистых) грунтах, в среднезернистых и мелкозернистых влаж­ных песчаных грунтах, мелкозернистых пыле- ватых песках и илистых грунтах определяется глубиной промерзания грунта и конструкцией пола первого этажа. При этом, если здание во время строительства не отапливается, необ­ходимо защитить от промерзания грунты под фундаментами внутренних стен и колонн.

Глубину заложения фундаментов стен и колонн зданий с неотапливаемыми подвалами назначают от уровня пола подвала и прини­мают равной половине расчетной глубины промерзания. При сборных фундаментах ми­нимальную глубину заложения их под внут­ренние стены принимают равной 0,2 м, а при монолитных фундаментах (бетонных, бутобе- тонных и т. п.) — 0,5 м.

По виду конструкции различают ленточ­ные, сплошные и свайные фундаменты. В за­висимости от технологии возведения фунда- мёнты бывают сборные и монолитные.

Ленточные фундаменты представляют со­бой непрерывную стену, равномерно загру­женную вышележащими несущими или само­несущими стенами или же колоннами каркаса (рис. 11,2, а—ж).

Чаще всего такие фундаменты устраивают под зданиями с каменными стенами (крупно­блочными, кирпичными и др.) и под крупно­панельными зданиями. Равномерная передача ленточными фундаментами нагрузки на осно­вание очень важна, когда на строительной пло­щадке есть неоднородные по сжимаемости грунты, просадочные или слабые грунты с про­слойками.

Монолитные ленточные фунда­менты выполняют из бута, бутобетона, бе­тона, железобетона, крупнопористого бетона и грунтобетона. Бутовые фундаменты обычно выполняются толщиной не менее 500 мм, а при применении постелистого бута- плитняка толщина стенки может быть умень­шена до 300 мм.

Бутовые фундаменты трудо­емки в изготовлении и неэкономичны, так как возводят их вручную, что снижает степень ин­дустриализации строительства. Применяют такие фундаменты только в районах, где бу­товый камень является местным материалом. Для бутовых фундаментов применяют тяже­лые природные камни, обычно из известняка или песчаника марки не ниже 200.

Для бутобетонных фундаментов минималь­ная толщина 350 мм. Верхний обрез бутобе­тонных и бутовых фундаментов ввиду неточ­ности плоскости обреза следует увеличить на 80—100 мм по отношению к толщине надзем­ной стены.

Для передачи нагрузки на большую пло­щадь основания применяют уширение к по­дошве, которое в бутовых и бутобетонных мо­нолитных фундаментах производится уступа­ми. Высота уступа принимается не менее 300 мм для бутобетонных массивов, а для бу­товых — два ряда кладки, или 350—600 мм. Отношение высоты уступа к его ширине при­нимают из условия исключения растягивающих напряжений в нижней части фундамента в пределах 1,25—1,75, в зависимости от дав­ления на грунт и марки бетона или раствора. При небольших нагрузках на основание и при хороших грунтах ширину фундаментов книзу можно не увеличивать.

Из монолитных ленточных фундаментов наиболее индустриальны и экономичны буто- бетонные. Применение бутобетонных фунда­ментов дает возможность механизировать производство работ и сократить размеры фун­дамента, например, по сравнению с бутовы­ми. При устройстве этих фундаментов при­меняют инвентарную щитовую опалубку с вы­сокой степенью оборачиваемости. Бутобетон- ные фундаменты выполняют из тяжелого бетона марки 75 и выше с введением в бетон по мере возведения фундаментов бутового камня («изюма») до 30—40% объема. Бутобетонные фундаменты устраивают по щебеночной под­готовке толщиной 50—100 мм, втрамбованной в грунт. На бетонные монолитные фундамен­ты расходуется значительно больше цемента, чем на Другие, поэтому они применяются тЬлько в тех районах строительства, где нет бутового камня и других заполнителей, заме­няющих бутовый камень. Бетонные фунда­менты выполняют из бетона марки 50 и выше.

Монолитные ленточные железо­бетонные фундаменты применяют в тех случаях, когда требуется значительное развитие ширины подошвы ленты при мини­мальной ее высоте. Такое решение фундамен­тов встречается редко. Оно может быть при­менено при слабых грунтах и при высоком уровне грунтовых вод, когда заглубление фундаментов экономически нецелесообразно.

Ленточные фундаменты можно выполнять также из крупнопористого бетона марки не ниже 50. Крупнопористый бетон изготовляют без применения песка из смеси крупного за­полнителя (гравия или щебня), вяжущего и воды. Такие фундаменты применяют в ма­лоэтажных зданиях, возводимых на сухих и маловлажных грунтах, в районах, где песок дефицитен.

Сборные ленточные фундамен­ты из блоков заводского или полигонного из­готовления — более индустриальная конструк­ция (см. рис. II.2) по сравнению с монолит­ными фундаментами. При их устройстве тру­довые затраты на строительстве уменьшаются вдвое. Сборные ленточные фундаменты под стены сооружают из фундаментных блоков- подушек и из фундаментных стеновых бло­ков. Для малоэтажных зданий фундаменты выполняются из фундаментных стеновых бло­ков, образующих соответственно подошву и стену фундамента (рис. П.2,г, ж). Фунда­ментные блоки-подушки и фундаментные сте­новые блоки широко применяют в массовом строительстве жилых и общественных зданий.

Фундаментные блоки укладывают на вы­ровненную поверхность основания при песча­ных грунтах или на слой утрамбованного пес­ка толщиной около 100 м.м при прочих грун­тах. Под пустотелые подушки следует делать бетонную подготовку.

Фундаментные стеновые блоки бывают пустотелые и сплошные. Пустотелые блоки с пустотностью 30—40% изготовляют из тя­желого обыкновенного бетона или силикато­бетона. Сплошные блоки выполняют из тяже­лого бетона, силикатобетона, бутобетона и из природных камней. Фундаментные стеновые блоки часто выполняют из более прочных ма­териалов, чем надземные стены здания, по­этому фундаментные стены могут быть тонь­ше стен здания. Свес стен здания должен быть при этом не более 130 мм.

Столбчатые фундаменты устраивают в тех случаях, когда нагрузки на основание на­столько малы, что давление на грунт от фун­дамента здания меньше нормативного давле­ния на грунт или когда слой грунта, служа­щий основанием, залегает на значительной глубине (3—5 м) и применение ленточных фундаментов экономически нецелесообразно.

Для малоэтажных домов применение столбчатых фундаментов целесообразно при глубине залегания грунта основания более 2—3 м (рис. II.2,и). Такие фундаменты эко­номичнее ленточных. Столбчатые фунда­менты, устраиваемые под зданием с несущи­ми стенами, располагают под углами стен, на пересечениях наружных и внутренних стен и под простенками. На столбчатые фундамен­ты под стены укладывают перемычки или фундаментные балки.

Перемычки могут быть кирпичными с уст­ройством армированного шва под нижним ря­дом кирпича или железобетонными (монолит­ными или сборными). Перемычки обычно при­меняют при пролетах до 4 м. При больших пролетах применяют железобетонные фунда­ментные балки (сборные или монолитные), называемые иногда рандбалками. При пучинистых грунтах под перемычками и фунда­ментными балками оставляют свободный за­зор величиной 40—50- мм с устройством подушки из песка или шлака толщиной 0,5— 0,6 м.

Под малоэтажные здания с массивными стенами обычно возводят бутобетонные столб­чатые фундаменты. Размеры сечения бутобе­тонных столбов принимаются не менее 400 мм.

При строительстве многоэтажных зданий применяют железобетонные фундаменты, в зависимости от работы фундаментов под нагрузкой различают фундаменты жесткие и гибкие. Жесткие работают преимуществен­но на сжатие. К ним относятся бетонные, бутобетонные, бутовые и кирпичные. Гибкие ра­ботают в основном на растягивающие и ска­лывающие усилия. К ним относятся фунда­менты с железобетонными подушками (рис. II.3,а).

Глубина заложения фундаментов зданий, примыкающих к смежным зданиям, принима­ется на отметке существующих фундаментов. Если проектируют фундамент рядом с суще­ствующим, то для размещения новых фунда­ментов на более низких отметках подошвы не0бходимо принять меры защиты существу­ющих фундаментов от осадки устройством шпунтовых ограждений и др. В местах распо­ложения приямков, подвалов, подземных ком­муникаций, фундаментов под тяжелое обору­дование отметку подошвы вновь возводимых фундаментов следует располагать на одном уровне с отметками низа наиболее заглублен­ной части. Переход подошвы фундамента от высокой отметки к более низкой делают усту­пами высотой 0,5—0,6 м и длиной 1—1,2 м каждый. В очень плотных грунтах высота уступа может быть увеличена до 1 м. Разме­ры уступов принимают в зависимости от рода грунта и конструкции фундаментов.

Фундаментные блоки-подушки трапецие­видной формы изготовляют обыкновенно сплошными из тяжелого (обычного) бетона марки 150 с армированием сварными сетками или без армирования. Для уменьшения расхо­да бетона на изготовление блоков-подушек разработаны и внедряются в практику строи­тельства другие решения этих блоков, в том числе предварительно-напряженные блоки, армированные высокопрочной проволокой или струнобетонными стержнями, ребристые ре­шетчатые блоки-подушки различных типов, армированные сварными каркасами и сетка­ми. Здесь по сравнению с обычными типовы­ми конструкциями снижается расход бетона и стали. К недостаткам предварительно-на­пряженных блоков относятся необходимость применения бетона высоких марок (300 вмес­то 150 при обычном армировании), вызыва­ющее увеличение расхода цемента и соответ­ственно стоимости фундамента. Фундамент­ные блоки-подушки или заменяющие их ниж­ние фундаментные блоки укладывают вплот­ную один к другому или с промежутками. При укладке блоков с промежутками образу­ются так называемые прерывистые фундамен­ты (рис. II.3, б, в).

При возведении ленточных сборных фун­даментов на сильно сжимаемых грунтах или на площадках с неравномерным напластова­нием грунтов, значительно отличающихся по своей сжимаемости, необходимо предусмат­ривать армированный шов поверх фундамент­ных блоков-подушек и армированный пояс поверх последнего ряда фундаментных стено­вых блоков.

Армированный шов располагают по всему периметру стен здания и выполняют при тол­щине его 30—50 мм из раствора марки не ме­нее 50, а при толщине 100—150 мм — из мо­нолитного бетона или из сборных железобе­тонных элементов (бетон марки не ниже 150). Швы и пояса армируют сварными сетками, состоящими из 4—6 продольных стержней диаметром 8—10 мм и из поперечных стержней диаметром 4—5 мм, укладываемых через 300—400 мм. Стенки фундаментов выполняют из рядов стеновых блоков, укладываемых с пе­ревязкой швов по каждому ряду. Смещение блоков принимают при слабых и просадочных грунтах не менее чем на высоту блока, а при плотных малосжимаемых грунтах — на 0,4 высоты блока (рис. П.3,г). Для увеличения пространственной жесткости сборных фунда­ментов необходимо создать связь между про­дольными и поперечными фундаментными стенами перевязкой швов между стеновыми блоками и закладкой в горизонтальные швы сварных сеток из круглых стержней диамет­ром 6—10 мм (рис. 11.3,(3). Столбчатые фун­даменты под колонны каркасных и крупнопа­нельных зданий выполняют сборными из же­лезобетонных элементов, состоящих из по­душки и фундаментного столба или из блока стаканного типа (рис. II.4,а, б), образующих «башмак». При больших размерах стаканный башмак выполняется из нескольких сборных элементов (рис. II.4,в).

Фундаменты для крупнопанельных зданий более рационально выполнять из крупнораз­мерных элементов, как это показано на рис. II.5. При конструктивной схеме с по­перечными несущими стенами подземную часть целесообразно выполнять или из пане­лей сплошного сечения, или из фундаментных рам (рис. II.5,а), которые устанавливаются на фундаментные блоки-подушки. В этих слу­чаях следует особое внимание обращать на сопряжение фундаментных рам с цокольными панелями, которые выполняются путем свар­ки арматурных петель с последующим их замоноличиванием.

При конструктивной схеме с продольными несущими стенами фундаменты целесообраз­но выполнять из крупноразмерных фунда­ментных элементов (рис. II.5,б), которые яв­ляются опорами для панелей наружных и внутренних стен. Фундаментные элементы ставят на тщательно выровненную песчаную подсыпку толщиной 80—100 мм. В продоль­ном направлении эти элементы разбиваются таким образом, чтобы стыки их не совпадали со стыками наружных стен. Фундаментные элементы сопрягаются между собой через ар­матурные петли, расположенные в торцах с по­следующим замоноличиванием бетоном.