Отличие фундамента от основания

Обновлено: 15.05.2024

Типы фундаментов, их преимущества и недостатки

Перед началом строительства дома или любого другого сооружения будет совсем не лишним изучить, какие существуют типы фундаментов и чем они отличаются друг от друга. Если ошибиться с выбором основы, последствия могут быть самыми непредсказуемыми. Вполне вероятно, что дальнейшая эксплуатация здания станет невозможной.

На сегодняшний день используется несколько технологий возведения фундамента, но ни одна из них не является универсальной, то есть подходящей к абсолютно любой ситуации. Более того, каждая имеет свои достоинства и недостатки. Поэтому, когда для здания подходит не один тип фундамента, а сразу несколько, нужно уметь выбрать лучший вариант.

Роль фундамента в строительстве

Фундамент здания предназначен для фиксации каркаса снизу. Он играет роль некоего связующего пояса для несущих стен, не позволяя им смещаться друг относительно друга и удерживая возникающие внутренние напряжения. Исключением в этом смысле не являются в том числе свайные фундаменты или столбчатые конструкции, которые необходимо обвязывать балками и плитами.

Еще одна функция основания здания состоит в восприятии всей массы дома и в ее перераспределении. Будучи расположенным в самом низу постройки, фундамент испытывает на себе наибольшую нагрузку. Ее создает все здание целиком, которое после окончания строительства будет обладать определенной цельностью. Нагрузка зачастую действует на основание неравномерно, вследствие чего возникают разнонаправленные силы: сдавливающие, растягивающие, скалывающие (действующие сверху).

Фундамент в свою очередь передает вес постройки на находящийся под ним грунт, обеспечивая фиксацию здания и сохранение его проектного расположения. Этому препятствует целая группа сил: сдвигающие боковые, выталкивающие, опрокидывающие, скользящие. Следует учитывать, что почва под фундаментом не всегда достаточно стабильна, и основную сдерживающую функцию создают силы трения в более глубоких слоях грунта. Этим объясняется сложность строительства на подвижных и рыхлых грунтах.

Разные типы фундаментов отличаются друг от друга эффективностью защиты здания от воздействия грунтовых вод на внутреннее пространство. К примеру, с этим хорошо справляется ленточная монолитная конструкция. Данная проблема особенно актуальна в случае возведения дома с подвальным или цокольным этажом на участке, где грунтовые воды залегают близко к поверхности.

Итак, с учетом сказанного фундамент должен обладать достаточной прочностью для противодействия нагрузкам и их эффективного перераспределения, быть устойчивым к разнонаправленным силам, а также долговечным (то есть, обладающим не меньшим сроком эксплуатации, чем у самого здания). Наконец, перед возведением данной конструкции необходимо учитывать ее экономическую целесообразность, а в процессе — обеспечивать наименьшую трудоемкость.

Классификация фундаментов

Разнообразие различных конструкций позволяет подобрать сразу несколько типов фундаментов при строительстве дома.

Основания для здания классифицируют по глубине заложения: заглубленные и мелкозаглубленные. Этот параметр выбирается в зависимости от конструктивных особенностей дома (к примеру, наличия подвальных помещений), гидрогеологических характеристик почвы (уровень грунтовых вод, пучинистость грунта под домом), общей массы дома.

Заглубленные фундаменты сооружаются ниже точки промерзания грунта на данном участке (то есть, глубже одного метра). Это прочный вариант — такая конструкция способна выдержать наибольшие нагрузки. Мелкозаглубленными считаются ленточные монолитные фундаменты, закладываемые выше уровня промерзания (на глубине 50-70 см).

Существует также классификация по способу изготовления. В зависимости от этого параметра различают сборные и монолитные фундаменты. В последнем случае конструкцию отливают из бетона или бутобетона непосредственно на месте строительства. Это позволяет формировать любую конфигурацию основания. Монолитный фундамент отличается повышенной трудоемкостью при возведении. Он требует большего времени для укладки. Сборный вариант предполагает использование штучных элементов — кирпича, камня, бетонных или железобетонных блоков различной формы (в большинстве случаев). Этот вариант является наиболее индустриальным, поскольку элементы производятся на заводе.

Назначение фундамента и различия между его разновидностями определяются конструктивными особенностями. По данному признаку выделяют плитные, ленточные, столбчатые, свайные и блочные типы оснований.

Основные конструкционные типы фундаментов

Плитный тип фундамента

Плитный тип фундамента имеет смысл обустраивать на нестабильном грунте, подверженном сильному и неравномерному воздействию сжимающих сил, на почве с сильной пучинистостью и существенными просадками, а также при наличии на участке близко расположенных к поверхности грунтовых вод (то есть, при глубине их залегания менее 1 м). Данная разновидность представляет собой железобетонный монолит либо решетчатую плиту из связанных друг с другом железобетонных балок. Стыки в последнем случае заделываются. Фундамент этого типа покрывает все пятно застройки, не ограничиваясь лишь несущими стенами. У плитного основания имеется лишь один существенный недостаток — его дороговизна.

Ленточный тип фундамента

В данном случае формируется основание только под несущими стенами. Тем не менее, данный способ более трудозатратен, так как требует большого объема земляных работ. Также по сравнению с предыдущим типом увеличивается расход материалов. Преимущества ленточного фундамента, впрочем, весьма существенны:

Простота укладки. Если не считать земляных работ, возводится такой фундамент достаточно просто. Из материалов необходим лишь бетон либо железобетон.
Постояннаяширина основания на всем протяжении. Поскольку фундамент закладывается исключительно под несущими стенами, он будет одинаковым по ширине по всему периметру.

Ленточный тип фундамента целесообразно использовать при возведении здания с тяжелыми несущими стенами из кирпича, бетона, камня и блочного материала. Кроме того, это идеальный вариант, если в доме запроектирован утепленный подвал, подземный гараж либо жилой цокольный этаж.

Ленточные фундаменты также могут быть монолитными и сборными. Конструкция первого типа рассчитана на значительные нагрузки, поэтому основание из монолита применяют при возведении железобетонных стен. Но такой фундамент требует большого расхода материалов и много человеческих ресурсов. К тому же здесь понадобится специализированная техника.

Сборная конструкция отличается относительной простотой возведения, но ее нельзя применять на грунте с высокой пучинистостью и в условиях его глубокого промерзания. Также этот вариант ленточного фундамента не подойдет при строительстве здания сложной формы. Иначе стандартные блоки, составляющие основание, придется обрезать, а этот процесс весьма трудоемкий. Постройки же, представляющие собой в плане простые фигуры (к примеру, капитальный гараж), вполне можно ставить на сборный ленточный фундамент.

Столбчатый тип фундамента

Отличается низкой стоимостью материалов. К примеру, по сравнению с ленточным фундаментом столбчатая конструкция обойдется владельцу участка в 2 раза дешевле.

Однако в данном случае существуют ограничения. Столбчатый фундамент пригоден только для возведения построек с легкими несущими стенами, не предусматривающих наличие подвала или цокольного этажа. В качестве примера подходящих домов можно назвать финские домики или здания, возводимые по каркасной технологии. Этот вариант хорошо подойдет и при строительстве бани.

Фундамент столбчатого типа сооружается достаточно просто. Необходимо в угловых точках внешнего контура стен, в местах пересечения несущих стен, а также по всему периметру здания хотя бы через каждые 2,5 м расставить столбы. Затем эти опоры связываются друг с другом горизонтальными балками.

Свайный тип фундамента

Это единственный вариант при возведении постройки на нестабильном грунте. Также свайная конструкция лучше других подходит для крупногабаритного строительства. В случае же небольших зданий данный фундамент будет неоправданно дорогим. Конструктивно он состоит из свай, представляющих собой столбы, заостренные с одного конца.

Устанавливаются такие сваи путем вбивания или вкручивания с помощью специально предназначенной для этого малогабаритной техники. Эти опоры проходят сквозь мягкий грунт и упираются в более твердые слои, служащие основой для всего здания и воспринимающие всю его нагрузку. По верху сваи обвязываются балками, за счет чего создается жесткая и надежная конструкция. Каждая такая опора по отдельности способна выдержать вес в пределах 2-5 т.

Сваи также классифицируются на несколько видов:

Забивные. Изготавливаются из железобетона и забиваются с точно рассчитанной ударной нагрузкой до момента прекращения углубления.
Буронабивные. Для установки такой сваи сначала формируется каркас из арматуры в заранее сформированной скважине на расчетной глубине. Такие скважины делаются с определенным шагом. Если грунт слишком рыхлый, дополнительно сооружаются обсадные трубы. Далее заливается железобетонный ростверк.
Винтовые. Оборудованы специальными лопастями на нижнем конце, благодаря которым их можно вкручивать в грунт. Образованные вокруг такой сваи полости заливаются бетоном. Установленные опоры затем обвязывают либо формируют ростверк.
Свайно-ростверковая конструкция. Представляет собой железобетонные сваи, установленные с шагом 1,2-2,5 м и углубленные ниже уровня промерзания грунта, с уложенной по верху монолитной лентой-ростверком в местах несущей нагрузки здания. Конструкция связывается воедино стальными стержнями. Вместо ленты может использоваться сплошная плита-ростверк, которая дает возможность обустроить подвальное помещение.

Свайный фундамент сооружают при строительстве на плывунах и слабых грунтах, не способных выдержать большой вес здания. Также данный тип основания используется при близком расположении к поверхности грунтовых вод.

Блочный тип фундамента

Этот вариант достаточно популярен, особенно при строительстве коттеджей в 3-4 этажа. Такой тип фундамента представляет собой систему сплошных железобетонных блоков, укладываемых под наиболее нагруженными узлами здания — в местах пересечения несущих стен, под опорами при прогонах.

Блочная конструкция способна выдерживать существенные нагрузки, но при этом она относительно легко возводится и не требует больших финансовых затрат. Основной же недостаток этого варианта заключается в особых требованиях к грунту. Лучше всего для блочного фундамента подходит сухой песчаник. При наличии близко расположенных к поверхности грунтовых вод требуется качественная гидроизоляция, значительно увеличивающая общую стоимость работ.

Выбор типа фундамента

Итак, мы разобрали основные типы фундаментов для частного дома со всеми достоинствами и недостатками. Этой информации должно быть достаточно для выбора наиболее оптимального варианта на конкретном земельном участке. Однако при этом необходимо учитывать определенные нюансы.

При строительстве 2-3-этажного теплого семейного коттеджа с возможностью круглогодичного проживания сразу исключайте столбчатые и стандартные свайные фундаменты. Если предполагается обустройство подвала, лучше обратить внимание на ленточную конструкцию. А в болотистой местности или в регионе с вечной мерзлотой наиболее оптимальный тип фундамента — монолитный свайно-ростверковый.

Жители средней полосы России чаще всего выбирают между плитной и ленточной конструкцией основания. Почва на данной территории представлена песчаниками, торфяниками и глинистыми грунтами. На Урале рельеф более разнообразен. Помимо болот и глинистых участков здесь встречаются горы и предгорья со скальными сухими породами. Из-за горного характера местности тут наиболее уместным будет ленточный фундамент с заглублением.

При возведении относительно легкой деревянной постройки или каркасно-щитового здания на участке с переувлажненной почвой либо на пучинистом грунте, склонном к промерзанию, желательно выбирать свайную конструкцию основания. Аналогичный выбор следует делать на местности с большими перепадами высот. Если же участок достаточно ровный, а почва сложена в основном из песчаника, можно использовать столбчатый фундамент.

В условиях мягких грунтов сооружать баню, навес, капитальный забор и прочие хозяйственные строения из дерева или щитов, имеющие малый вес, желательно на винтовых сваях, столбчатом либо ленточном основании. Однако если любое сооружение будет иметь массивные движущиеся части (например, раздвижные ворота в гараже), свайный фундамент обустраивать нельзя. В этом случае следует использовать ленточную, а в идеале — плитную конструкцию. Столбчатый же фундамент не применяют даже для легких построек, если грунт нестабилен, неоднороден или переувлажнен.

Следует также учитывать типы фундаментов зданий, уже возведенных на участке ранее. Если новый дом будет расположен вплотную к имеющейся постройке, желательно выбирать ту же конструкцию основания. Таким образом удастся избежать деформационных процессов в фундаменте вследствие разной осадки.

Соединить несколько фундаментов в единую конструкцию можно двумя способами. Первый заключается в использовании жесткого армирования. При этом должны быть обеспечены следующие условия: отсутствует пучинистость в грунте, существующее здание построено не менее 10 лет назад. Во втором способе используется деформационный шов. Это универсальный, более простой и дешевый вариант. Заключается он в оставлении зазора между двумя фундаментами и последующем его заполнении изоляционными материалами.

Подытожим. Во избежание деформаций несущих стен с появлением на них трещин, а также разрушения фундамента и подтопления здания следует заранее внимательно исследовать грунт. Особое внимание нужно уделить проектированию здания. Выбор типа фундамента для сельского дома, коттеджа или любой иной постройки зависит от климатических условий в данной местности, особенностей грунта и рельефа на территории участка. Важно учесть каждую мелочь в будущем доме: его размеры, общую массу, материалы для строительства и отделки, схему коммуникаций и условия эксплуатации. При отсутствии собственного опыта в этих тонкостях желательно привлечь грамотного специалиста.

Для того чтобы дом покоился на надежном фундаменте, а не трещал по швам и рассыпался, необходимо основательно подойти, в первую очередь, к выбору типа фундамента. Для этого нужно понимать какие бывают фундаменты и в каких случаях каждый из них следует применять.

Фото: характерные наклонные трещины от неравномерной осадки фундамента

Как это бывает в большинстве случаев, у каждого типа фундамента есть и преимущества, и недостатки. Не углубляясь в тонкости, попробуем выяснить какой фундамент подходит для Ваших условий больше.

2. Типы грунтовых оснований для фундаментов

Естественное основание – это грунты природного сложения, не подвергавшиеся никакому вмешательству со стороны человека и образовавшиеся естественным путем.

Искусственные основания – это слои грунта, появившиеся в результате целенаправленных действий человека. Из искусственных оснований часто применяются – планомерно возведенные насыпи, песчаные и грунтовые подушки, слои грунта, уплотненные тяжелыми трамбовками, искусственно закрепленные грунты.

Проектирование искусственных оснований необходимо в случае если никакие типы фундаментов в данных конкретных грунтовых условиях не могут обеспечить требуемую прочность, жесткость и устойчивость здания/сооружения, или это экономически невыгодно.

3. Основные типы фундаментов

Основных типов фундаментов всего 4:

1. Столбчатые (отдельные) фундаменты – отдельные, не связанные между собой опоры под стены или колонны здания, имеющие сравнительно небольшую глубину заложения.

2. Ленточные фундаменты – сплошные линейные фундаменты под несущие стены здания.

3. Плитный фундамент – сплошная фундаментная плита, как правило из монолитного железобетона, сразу под все сооружение или под секцию сооружения.

Свайные ростверки

Свая – стальной, железобетонный (а иногда и деревянный) стержень, погруженный в грунт сквозь слабые слои для передачи нагрузки на более прочные грунты основания, как правило расположенные на глубине более 4 м.

4. Свайные фундаменты – ленточные, столбчатые или плитные фундаменты, опертые на сваи.

[В случае опирания на сваи, конструкция, объединяющая несколько свай, называется свайным ростверком (столбчатым, линейным или плитным)]

4. Какие грунты под фундаментом?

Важнейшим этапом проектирования фундамента являются инженерно-геологические изыскания. Правильнее изыскания выполнять еще до начала проектирования.

[Инженерно-геологические изыскания – комплекс работ по изучению грунтов и грунтовых вод в основании будущего сооружения. Включают в себя как минимум бурение разведочных скважин с отбором образцов грунта и грунтовой воды и последующим испытанием их в грунтовой лаборатории]

Дело в том, что фундамент, как отмечалось выше – важнейшая часть любого сооружения, и правильность выбора параметров фундамента напрямую зависит от правильности и полноты сведений о грунтах в его основании.

Пример инженерно-геологического разреза

Даже лучшие инженеры-проектировщики в области фундаментов не смогут правильно запроектировать конструкцию, если у них неверные или неполные сведения о грунтах в основании. Проект будет заведомо ошибочным, или фундамент окажется избыточно дорогим и трудоемким.

[Недостаток сведений о грунтах при проектировании фундамента можно перекрыть только большими запасами по прочности и, как следствие, перерасходом финансов, но и это не дает гарантии надежности]

Если вы не знаете какие грунты залегают под вашим будущим фундаментом то попробуйте поспрашивать соседей которые уже начали или даже окончили строительство на своих участках. Если и у соседей не окажется информации о инженерно-геологических изысканиях то рекомендую прочитать статью определяем тип и характеристики грунта самостоятельно без лаборатории.

5. Столбчатые (отдельные) фундаменты – все за и против

Отдельно стоящие столбчатые фундаменты применяются не только в малоэтажном строительстве, но и при строительстве производственных, торговых, административных и жилых зданий.

Вообще в литературе времен СССР отдельный столбчатый фундамент на естественном основании под колонны был основным решением для каркасных зданий по технико-экономическим показателям (самый дешевый вариант). То есть его применение рассматривалось ранее всех остальных вариантов.

Когда столбчатые отдельные фундаменты следует применять?

Бывают случаи, когда столбчатые фундаменты – единственное рациональное решение даже при строительстве крупного объекта. Как правило эта ситуация происходит когда характеристики грунтов ухудшаются по мере увеличения глубины их залегания.

Например, при разработке проекта для двухэтажного торгового центра в его основании в верхней части геологического разреза оказались достаточно прочные грунты , а нижние слои становились тем слабее, чем глубже они залегают вплоть до глубины 10-12 м. Применение свай в таких условиях только ухудшает положение, а ленточные и плитные фундаменты не выгодны из-за большого шага колонн (9х9 м).

Преимущества столбчатого фундамента:

Самая невысокая стоимость из всех типов;
Простота возведения.

Недостатки:

При малоэтажном строительстве столбчатые фундаменты можно порекомендовать только для деревянных дачных построек, или если в основании действительно прочные грунты (гравий, средний или крупный песок, скала).

Для домов из жестких каменных материалов (кирпич, газобетон) такие фундаменты не подходят из-за большого риска неравномерных осадок, что для тяжелых хрупких стен недопустимо.

Кроме того, применение столбчатых фундаментов вызывает необходимость в создании какого-либо жесткого цоколя здания (фундаментные балки, нижняя деревянная обвязка или др.) на который будут опираться стены здания, а если здание с подвалом необходимо отдельно возводить стены подвала.

6. Ленточные фундаменты – когда они нужны?

Ленточный фундамент выполняется в виде непрерывного замкнутого в плане контура (ленты) под всеми наружными и внутренними несущими стенами здания. А если есть несущие стены, значит здание не каркасное. Иногда ленточный фундамент применяют и для каркасных зданий, но как правило при небольшом шаге колонн – до 6х6 м и относительно слабых грунтах.

Ленты могут быть малозаглубленные:

Малозаглубленный ленточный фундамент

Заглубленный ленточный фундамент

Ленточный фундамент в общем случае состоит из стеновой и плитной (подошвы) частей . Стены и подошва ленточного фундамента могут выполняться сборными – из блоков ФБС, или монолитными – из армированного железобетона, залитого на прямо на месте.

[Для сборного ленточного фундамента из блоков ФБС и др. штучных материалов очень желательно выполнять сплошные армированные монолитные пояса по верху блоков, и монолитную ленту в основании стен из блоков. Тогда такой фундамент будет намного лучше сопротивляться неравномерным деформациям и перераспределять нагрузки на основание]

Преимущества ленточного фундамента перед столбчатым:

Большая суммарная площадь подошвы. Это позволяет передавать распределенную нагрузку на более слабые грунтовые основания;
Неравномерные нагрузки от здания перераспределяются за счет большой жесткости и прочности конструкции фундамента. Это снижает среднюю осадку фундамента и неравномерные деформации;
Сразу образуются стены подвала и опоры для вышерасположенных стен.

Недостатки:

Более высокая стоимость и трудоемкость чем у столбчатого варианта;
При неравномерных нагрузках в лентах возникают большие усилия, для восприятия которых требуются серьезное армирование;
Нет возможности передавать большие точечные нагрузки на основание, т.к. ширина подошвы ленты ограничена.

Если Вы сэкономили на армировании и монолитном поясе и ленточный фундамент не выдержал нагрузок, в нем появились трещины, то он по своей сути превращается в столбчатый – отдельные фрагменты работаю независимо друг от друга, перераспределения усилий между фрагментами не происходит, увеличиваются неравномерные деформации.

В целом для малоэтажного строительства это наиболее оптимальный вариант если грунты недалеко от поверхности достаточно прочные (на глубине 1,5-3 м).

7. Плитные фундаменты – область применения, преимущества, недостатки

Плитные фундаменты применяют при специальном технико-экономическом обосновании. Они распределяют нагрузки от надземной части здания на очень большую площадь, но при этом в самой плите возникают огромные напряжения. Для того чтобы воспринять эти нагрузки без разрушения и излишних деформаций, необходимо выполнять плиту очень мощной с надежным армированием (толщина плиты многоэтажных домов достигает 1,5 м и более). Да и вообще перекрыть всю площадь под зданием плитой толщиной 0,5 м – очень накладно.

Преимущества плитного фундамента:

Применим на слабых основаниях, самый надежный вариант на естественном основании при правильном проектировании;
Снижает осадки и неравномерные деформации основания даже при слабых грунтах;
Для зданий с подвалом сразу служит несущей плитой пола.

Недостатки:

В конструкции возникают очень большие усилия, особенно от точечных нагрузок, восприятие которых требует больших затрат на бетон и арматуру;
Еще более высокая стоимость и трудоемкость;

Применяют плитный фундамент, когда в основании сооружения слабые грунты (площади подошвы столбчатых и ленточных фундаментов недостаточно), а применение свай не дает ожидаемого увеличения несущей способности.

8. Свайные фундаменты – когда без них никак?

Свайные фундаменты выполняются в виде:

отдельных столбчатых свайных ростверков под колонны каркаса;
линейных ростверков, в том числе и непрерывных замкнутых ленточных фундаментов на свайном основании;
плитных ростверков – монолитные (редко сборные) фундаментные плиты, опертые на сваи;
иногда применяют одиночные сваи под колонны.

Нагрузка от ростверка передается на сваи, а те в свою очередь передают ее на грунтовое основание своими боковыми поверхностями и нижними концами (лопастями, если сваи винтовые). Обычно на нижний конец сваи приходится основная нагрузка, а боковые поверхности передают меньшую часть усилия.

Сваи по типу погружения в основном применяют: забивные, буронабивные и винтовые. На типах свай останавливаться подробно не будем, на этот счет см. соответствующие статьи. По материалу сваи бывают железобетонные , стальные, иногда деревянные.

Преимущества свайного фундамента:

Позволяет пройти слабые грунты и передать нагрузки на заглубленные плотные геологические слои;
Позволяет воспринимать не только сжимающие нагрузки, но и выдергивающие и горизонтальные усилия, хорошо сопротивляется морозному пучению;
При правильном проектировании очень высокая надежность фундамента.

Недостатки:

Самая высокая стоимость и трудоемкость;
Необходимость возведения свайного ростверка;
Необходимость применения спец. техники для погружения свай или бурения скважин;
Стальные сваи подвержены коррозии в агрессивных грунтовых условиях, а антикоррозионные покрытия часто повреждаются при погружении свай.

[Сваи, вопреки бытовому мнению, не дают никакой гарантии от осадок и перекосов фундаментов, а в некоторых грунтовых условиях могут быть вообще неприменимы (например, при текучих суглинках и глинах под нижними концами свай)]

В целом сваи применяют, когда необходимо передать нагрузки на заглубленные плотные грунты минуя верхние слабые слои, или, когда при сравнении вариантов, фундаменты на естественном основании оказываются дороже чем свайные.

Исключением являются свайные фундаменты из винтовых свай под деревянные малоэтажные дома и постройки – они выполняются без ростверка, под обкладной брус. Имеют сравнительно небольшую стоимость и высокую надежность, поэтому могут быть выгоднее других вариантов и рекомендованы к применению при определенных грунтовых условиях.

Сваи из стальных труб, заполненных бетоном, объединенные железобетонным ростверком

Минимальная глубина погружения сваи, применяемой в строительстве как правило 4,0 м. Если глубина будет меньше – по сути получится столбчатый фундамент, погруженный в грунт без откопки котлована.

9. Заключение

Краткое описание фундаментов в этой статье может помочь Вам определиться с выбором и, если он сделан, то следует переходить к более глубокому изучению выбранного типа фундамента.

Основания и фундаменты. Основные понятия и определения.

Фундаментом называют подземную или подводную часть сооружения, которая передает нагрузку от сооружения грунту основания. Нижнюю плоскость, которой фундамент опирается на грунт называют подошвой.

Основание - грунт лежащий под подошвой и воспринимающий нагрузки от сооружения.

Основания могут быть естественными и искусственными. Если фундамент возводят на грунте с сохранением его природных качеств, то такое основание называют естественным. Если грунты перед возведением фундамента укрепляют тем или иным способом, то основание называют искусственным.

2.Предельные состояния оснований фундаментов, принципы их проектирования.

Основания рассчитываются по 2 группам пред состояний:1-по прочности, несущей способности грунтов основания и устойчивости фундамента; 2-по деформациям – осадки, крен фундамента, неравномерные осадки, перекос сооружения, выгиб и прогиб (главный расчет).

I фаза – зона упругой работы грунта;

II фаза – зона пластической работы грунта

III фаза – зона проектирования фундамента

Принципы проектирования:

1.О и Ф проектируют по пред состояниям независимо от типа ф-та.

2.О и Ф проектир с учетом совместной работы грунта, ф-та и надземных констр.

3.Точная оценка грунтовых условий, прогноз их поведения в будущем и на основе этого выбор типа ф-та (ТЭО- технико-эк-ое обоснование).

Данные необход для проектиров Ф:

1.инженерно-геолог изыскания (разрез площадки по вертикали) с физ-мех св-ми грунтов.

2.выдается карта стр пл- топосъемка М1:500 и общего района стр-ва (сит план М1:2000)

3.данные о блуждающих токах

4.данные о подземных комуникациях

5.констр особенности зд-ия и хар-р передачи нагрузки.

3.Типы зданий по жесткости, виды их деформаций.

Все сооружения можно разбить на 3 типа: абсолютно гибкие; абсолютно жесткие; обладающие конечной жесткостью

Абсолютногибкие сооружения беспрепятственно следуют за перемещениями поверхности грунтов основания во всех точках контакта с ней. При развитии неравномерной осадки в конструкциях таких сооружений не возникает дополнительных напряжений. (Земляные насыпи).

Абсолютножесткие сооружения не могут искривляться. При симметричном загружении и симметричной податливости основания их осадка будет равномерной, при неравномерной деформации основания они получат крен без изгиба конструкции (дымовые трубы).

К сооружениям конечнойжесткости относятся большинство зданий и многие инженерные сооружения. При развитии неравномерных осадок они получат искривления. В то же время такие здания уменьшают неравномерности осадок, так как давление по подошве фундаментов частично перераспределяется.

В зависимости от характера развития неравномерных осадок и от жесткости сооружения возникают деформации и перемещения сооружений следующих простейших видов: прогиб, выгиб, перекос, крен, скручивание, горизонтальные перемещения фундаментов.

Прогиб и выгиб связаны с искривлением сооружения. Такие деформации могут возникать в зданиях и сооружениях, не обладающих очень большой жесткостью. Иногда на одних участках возникает прогиб, на других – выгиб.

Перекос возникает в конструкциях, когда резкая неравномерность осадок проявляется на участке небольшой протяженности при сохранении относительно вертикального положения конструкции.

Крен сооружения – поворот по отношению к горизонтальной оси, проходящей через центр тяжести площади подошвы фундамента – возможен, если основание сооружения загружено несимметрично или имеет несимметричное напластование грунтов относительно вертикальной оси сооружения.

Скручивание возникает при неодинаковом крене сооружения по его длине, особенно при развитии крена в двух сечениях сооружения в разные стороны.

Горизонтальные перемещения фундаментов возможны, если опирающиеся на них конструкции передают значительные горизонтальные усилия (распорные конструкции, подпорные стенки).

1.Осадки - из-за уплотнения грунта или от собств веса грунта под влиянием внешн нагрузок, при этом коренного изменения стр-ры не происходит.

2.Просадки-//-//, сопровождается коренным изменением. Чаще происходят под доп факторами (замачивание просадочного грунта, оттаивание мерзлого).

4.Нормативные и расчетные нагрузки, их сочетания.

В зависимости от продолжительности действия нагрузок следует различать постоянные и временные (длительные- вес временных перегородок, стационарного оборудования, нагрузки от людей, от мостовых и подвесных кранов), кратковременные - снеговые с полным нормотивн значением, ветровые, гололедные, от веса людей и ремонт мат-ов в зонах обслуживания и ремонта оборудования, особые- статические, взрывные возд-ия, нагрузки вызванные деформ-ми основания с коренными изменениями стр-ры грунта) нагрузки.

Нагрузки, возникающие при изготовлении, хранении и перевозке конструкций, а также при возведении сооружений, следует учитывать в расчетах как кратковременные нагрузки.

В зав-ти от учитываемого состава нагрузок различают сочетания:

1.основные сочетания нагрузок, состоящие из постоянных, длит(0,95) и кратковременных(0,9)

2. особые - пост, длит(0,95), кратковрем(0,8), и одна из особых.

Если учитываются сочетания, включ-щие пост и не менее 2 кратковрем нагрузок, расчетные значения временных нагрузок необход умножать на коэф-ты сочетаний:

в основных сочетаниях для длительных нагрузок y₁ = 0,95; для кратковременных y₂ = 0,9;

в особых сочетаниях для длительных нагрузок y₁ = 0,95; для кратковременных y₂ = 0,8, кроме случаев, оговоренных в нормах проектирования сооружений для сейсмических районов и в других нормах проектирования конструкций и оснований.

Основания и фундаменты

Прочность и устойчивость любого сооружения обеспечивается, прежде всего, прочностью и устойчивостью фундамента, который должен быть заложен на надежном основании.

Основанием называется толща естественных напластований грунтов, непосредственно воспринимающая нагрузку и взаимодействующая с фундаментом возводимого сооружения.

Основания называют естественными, если грунты под подошвой фундамента остаются в естественном состоянии. В случае недостаточной прочности грунтов принимают меры по искусственному их упрочнению. Такие основания называют искусственными. Естественным основанием

могут служить самые разнообразные грунты, слагающие верхнюю часть земной коры. Естественные грунты, используемые в качестве естественных оснований, подразделяют на четыре вида: скальные, крупнообломочные, песчаные и глинистые.

Несущая способность глинистого грунта в большой степени зависит от влажности. Несущая способность сухих глин довольно высокая и такие грунты могут служить хорошим основанием, при увеличении влажности их несущая способность значительно падает.

Супеси и мелкозернистые пески при разжижении водой становятся я настолько подвижными, что текут, как жидкость, и называются плывунами.

Возведение зданий на таких грунтах связано со значительными трудностями.

К глинистым грунтам относятся также лёссы, которые при замачивании водой обладают просадочными свойствами или набухают. Использование так их грунтов в качестве оснований требует применения специальных мер.

Помимо перечисленных видов встречаются также грунты с органическими примесями (растительный грунт, торф, болотистый грунт и др.), многолетнемерзлые и насыпные грунты. Грунты с органическими примесями в качестве естественных оснований не применяют, так как они неоднородны по своему составу, рыхлы, обладают значительной и неравномерной сжимаемостью. Насыпные грунты также неоднородны по составу и сжимаемости и их использование в качестве оснований требует особых обоснований.

Упрочнение грунтов путем поверхностного ил и глубинного их уплот- нения осуществляется трамбованием пневматическими трамбовками с втрамбовыванием щебня ил и гравия. Уплотнение трамбовочными плитам и массой 1 т и более, которые сбрасывают с высоты 3–4 м, доходит до глубины 2–2,5 м. Для уплотнения больших площадей применяют укатку грунта тяжелыми катками.

Песчаные и пылеватые грунты хорошо уплотняют вибрированием специальным и поверхностными вибраторам и, такое уплотнение осуществляется значительно быстрее, чем при трамбовании.

Глубинное уплотнение грунта осуществляют применением песчаных или грунтовых свай. Предварительно вибропогружателем вводят в грунт инвентарные стальные трубы диаметром 400–500 мм с остроконечным раскрывающимся стальным башмаком на конце. Погруженные на необходимую глубину трубы заполняют песком и затем извлекают с вибрированием. При таком извлечении песок уплотняется и хорошо заполняет скважину.

Закрепление слабого грунта основания (его упрочнение) достигается также применением тампонажа (цементации, силикатизации и битумизации).

Фундаментом (рис. 1.1) называется подземная часть сооружения, возводимая на естественных ил и искусственных основаниях и служащая для передач и нагрузок от сооружений на основания. Конструктивная форма фундамента позволяет обеспечить бол ее равномерное распределение давления от сооружения на грунт.

Верхняя граница между фундаментом и наземной частью сооружения так же, как и границы между отдельным и уступами фундамента, называется обрезом фундамента. Нижняя плоскость фундамента, опирающаяся на грунт, называется подошвой фундамента. Расстояние от уровня земли около законченного здания (отметка планировки) до подошвы называется глубиной заложения фундамента.

Рис. 1.1. Схема фундамента на естественном основании:

1 — фу ндамент ; 2 — наземная часть

соору жения; 3 — отметка подошвы фу ндамент а; 4 — от метка повер хно сти гру нта; 5 — отметка пл анир овки;

6 — вер хний обр ез фу ндамента;

Н — глу бина заложения фу ндамента;

В — шир ина фу ндамент а

К фундаментам предъявляются следующие основные требования : прочность; устойчивость на опрокидывание; сопротивляемость влиянию грунтовых и агрессивных вод и влиянию атмосферных воздействий (морозостойкость); долговечность, отвечающая сроку службы зданий, технологичность изготовления конструкций фундамента и его экономичность (минимальная стоимость).

Основными материалами дл я фундаментов являются: бутовый камень, кирпич, бутобетон, бетон, железобетон.

По конструктивному решению различают следующие виды фунд аментов : ленточные, столбчатые(отдельные), сплошные (плитные) и свайные.

Рис. 1.2. Ленточные фундаменты:

а— под стены; б— под колонны; 1— стена здания; 2— фундамент; 3— колонны

Столбчатые фундаменты устраивают обычно в каркасных зданиях под каждой опорой ил и колонной. Наибольшее распространение в промышленном строительстве имеют сборные железобетонные фундаменты в виде башмака стаканного типа под сборную железобетонную колонну (рис. 2.16). При больших нагрузках размеры башмаков могут быть на- столько большим и, что их транспортирование и монтаж становятся затруднительными.

Размеры подошвы фундамента определяются расчетом. Эти размер ы зависят от величины давления на подошву фундамента и расчетного со- противления основания.

Рис. 1.3 Сборный фундамент под колонну промышленного здания:

2– ступенчатый сборный фундамент;

Расчетная формула получается из условия, чтобы действующее на подошву фундамента давление не превышало (было равно) расчетного сопротивления грунта. Для жесткого ленточного фундамента (см. рис. 1.3) ширину подошвы определяют по формуле

Сплошные (плитные) фундаменты устраивают при больших нагрузках и слабых грунтах под всей площадью здания или же под отдельной частью здания с повышенными нагрузками. Такие фундаменты представляю т собой сплошную монолитную ребристую железобетонную плиту ил и железобетонную безбалочную плиту (рис. 1.4). Свайные фун даменты обычно применяют при возведении зданий на слабых грунтах или при залегании плотных грунтов на значительной глубине от подошвы фундаментов. В последнее время свайные фундаменты на коротких сваях получили распространение при строительстве промышленных и гражданских зданий и на обычных грунтах.

Рис.1.4. Сплошные

фундаменты:

а– ребристая плита;

б– безбалочная плита

При современной технологии изготовления свай и устройства свайных фундаментов замена ленточных, столбчатых и сплошных фундаментов свайными позволяет уменьшить объем земляных работ, материала и сборных конструкций дл я устройства фундамента. Кроме того, свайные фундаменты обладаю т меньшим и осадками и имеют другие преимущества. В настоящее врем я замена обычных ленточных фундаментов из сборных блоков свайными целесообразна при глубине заложения подушки ленточного фундамента более 1,7 м от поверхности планировки.

По характеру работы различают сваи двух типов : сваи-стойки и висячие сваи. Сваи-стойки пронизывают толщу слабого грунта и передаю т нагрузку своими нижними концам и слою более прочного и плотного грунта (рис. 1.5, а). Такие сваи работают как колонны. Фундаменты из свай стоек применяют тогда, когда на глубине от подошвы фундамента, не превышающей длины свай, залегает слой грунта, достаточно мощный и прочный, чтобы передать на него всю нагрузку от веса здания.

Согласно нормам, таким слоем (пластом) может служить скальная

порода, плотный крупнообломочный гру нт или твердая глина. Сваи- стойки, опирающиеся нижним концом на такие грунты, практически не получают осадок.

Висячие сваи (рис. 1.5 , б), находясь полностью в уплотненном при забивке свай слабом грунте, передают нагрузку на грунт за счет сил трения по боковой поверхности свай и сопротивления внедрению свай в грунт (лобового сопротивления).

Рис. 1.5. Свайные ундаменты:

а– со сваями- стойками; б– с висячими сваями; 1– железобетонные сваи-стойки;

2– деревянные висячие сваи; 3– железобетонный ростверк*

*Ростверк– плита, воспринимающая нагрузку от веса здания и равномерно распределяющая ее на все сваи фундамента

Фундаменты из висячих свай применяют в тех случаях, когда слой прочного грунта, способного воспринять нагрузку от веса здания, залегает на глубине, при ко торой применение свай-стоек технически неосуществимо или экономически нецелесообразно.

Висячие сваи находятся в грунтовых условиях, при которых неизбежны осадки свайного фундамента. Величина осадки зависит от вида и плотности грунтов, залегающих ниже плоскости острия свай.

Сваи в плане располагают в шахматном порядке ил и рядами на рас- стояниях от 3 до 5 диаметров сваи. При забивке свай с такой густо той грунт между сваями уплотняется. Сваи изготовляются из дерева, бетона и железобетона. Деревянные сваи готовят из сосновых, еловых, реже дубовых бревен диаметром 20—30 см. Их можно применять в грунтах ниже самого низкого уровня грунтовых вод на участке строительства. В противном случае под влиянием периодического смачивания и высыхания сваи загнивают. В настоящее время деревянные сваи применяют все реже, их вытеснили более прочные и долговечные бетонные и железобетонные сваи.

Читайте также: