Промежуточная подготовка фундамента это

Обновлено: 14.05.2024

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.

Фундаменты с промежуточной подготовкой

Одним из путей снижения материалоемкости фундаментов является уменьшение их высоты и снижение рабочей арматуры. С этой целью следует осуществлять трансформацию эпюры контактных напряжений таким образом, чтобы наибольшие их значения были сконцентрированы в центральной части подошвы. При этом происходит разгрузка консольных частей фундамента и снижение в расчетных сечениях изгибающих моментов и поперечных сил, в результате чего можно уменьшить высоту фундамента и расход арматуры.
Контактные напряжения можно перераспределять и другими приемами. Одним из них является устройство между фундаментом и грунтом основания промежуточной подготовки переменной жесткости в плане. Для выявления степени трансформации эпюры контактных напряжений и влияния подготовки на работу фундамента и его основания были проведены исследования. С этой целью использовали железобетонные плиты размером в плане 100x100 см и высотой 10; 20 и 30 см. Основанием служил песок средней крупности плотностью 1,7 т/м3. В первой серии опытов плиты устанавливали всей нижней плоскостью на основание; во второй между железобетонной плитой и основанием устраивали бетонную прокладку шириной 30; 50; 65 и 90 см и высотой 20 мм; в третьей — устраивали промежуточную подготовку толщиной 10 см, состоящую из бетонной части шириной 30 см и рыхлого песка плотностью 1,4 т/м3. Нагрузку на плиту создавали фундаментным стеновым бетонным блоком шириной 30 см и гидравлическим домкратом, упираемым в траверсную балку. Нагрузку передавали ступенями по 50 кН с выдержкой до условной стабилизации осадки и доводили до разрушения плиты. При этом замеряли осадки и контактные напряжения под подошвой.
Эксперименты показали следующее:
- создаваемая во второй серии опытов нагрузка на плиты передается на грунт бетонным уступом; при осадке, равной 20 мм, включаются в работу консольные участки плиты, что приводит к замедленному росту осадки;
- при наличии бетонной подготовки нагрузки трещинообразования и разрушающая значительно превышают соответствующие нагрузки для плит, опирающихся всей подошвой. Так, в последнем случае разрушающая нагрузка составила 200—230 кН, а при наличии бетонной подготовки — до 400 кН. Это может быть объяснено тем, что при наличии бетонной подготовки трансформируется эпюра напряжений и значительно уменьшается момент в расчетном сечении,
В третьей серии опытов нагрузка, при которой происходит разрушение плит на промежуточной подготовке, превышала соответствующую нагрузку для плит, опираемых всей плоскостью на основание, примерно в 1,5 раза, что также указывает на трансформацию эпюры контактных напряжений.
Измерения контактных напряжений полностью подтвердили отмеченную выше трансформацию эпюры, Так, на рис. 2.38 приведены экспериментальные эпюры контактных напряжений. Из опыта следует, что в первой серии опытов контактные напряжения в начальной стадии загружения отмечались под бетонной подготовкой. При нагрузке, соответствующей осадке более 20 мм, т. е. после опирания консольных участков плиты на грунт, под консолями фиксировались контактные напряжения. Дальнейшее возрастание нагрузки приводило к увеличению напряжений как в пределах бетонной части подготовки, так и под консолями плиты. В целом эпюра контактных напряжений имеет ступенчатую форму с наибольшими напряжениями под центральной частью плиты.

Отличие эпюры контактных напряжений в третьей серии опытов от отмеченной выше эпюры заключается в том, что напряжения под консолями плиты возникали сразу же после приложения нагрузки. Концентрация напряжений под центром плиты наблюдалась и в данном случае, однако соотношение между краевыми и средними напряжениями было иное. В табл. 2.28 приведены опытные значения соотношения между напряжениями под центром рс и краями рb фундамента. Данные таблицы показывают, что с увеличением среднего давления под фундаментом снижается до определенного значения соотношение между напряжениями под бетонной частью подготовки и краями фундамента.

Для определения оптимальной ширины бетонной части подготовки были проведены эксперименты, в которых этот параметр был переменным. Была установлена зависимость нагрузок трещинообразования и разрушающей для блоков, укладываемых на промежуточную подготовку и на сплошное основание, от отношения ширины бетонной части подготовки bb к ширине фундамента b (табл. 2.29) Очевидно, чем больше указанные нагрузки, тем больше концентрация контактных напряжений под центром плиты.
При bb/b=0 и 1 фундамент всей подошвой опирается на основание. У фундаментов с промежуточной подготовкой нагрузки трещинообразования и разрушающая оказываются больше, чем у обычных фундаментов. При этом их наибольшие значения соответствуют ширине бетонной части подготовки, равной 0,3—0,7 ширины фундамента.

Таким образом, трансформация эпюры контактных напряжений приводит к улучшению условий работы железобетонного фундамента с промежуточной подготовкой, в частности к уменьшению моментов в расчетном сечении. С другой стороны, такая трансформация этой эпюры будет влиять и на работу основания. В частности, расчетное сопротивление грунта основания, вычисленное по действующим нормам, будет различным в пределах подошвы фундамента. Так, при вычислении расчетного сопротивления грунта основания для фундамента с плоской подошвой, а также для кон сольных участков фундамента с промежуточной подготовкой в качестве пригрузки принимают вес лежащего выше грунта обратной засыпки. При определении расчетного сопротивления грунта основания бетонной части подготовки пригрузкой является давление, передаваемое консольной частью фундамента, которое значительно превышает давление, создаваемое обратной засыпкой грунта. Поэтому расчетное сопротивление грунта основания бетонной части подготовки будет значительно выше его значения для фундамента с плоской подошвой.
Применять общепринятую нормативную методику к расчету основания фундамента с промежуточной подготовкой правомерно в том случае, если при передаче на грунт бетонной частью подготовки повышенного давления не увеличиваются размеры зон пластических деформаций под краем фундамента. С целью выявления влияния повышенного давления под центром фундамента на развитие краевых пластических зон рассмотрены различные схемы передачи нагрузки на основание. Так, на рис. 2.39, а приведена схема нагрузок, передаваемых на основание традиционным фундаментом с плоской подошвой шириной b, а на рис. 2.39, б — на основание фундамента с промежуточной подготовкой, ширина бетонной части которой равна b'.

Формула для второй схемы нагрузок отличается от формулы (2.101) наличием дополнительного давления q1 и оказывается сложной из-за выражений для определения компонент напряжений Поэтому принят следующий подход. Рассматривают две полубесконечные нагрузки интенсивностью q2 и q1 (рис. 2.39, е) и решают задачу нахождения q2 при фиксированном q1, для которой зона развития пластических деформаций имеет заданную глубину. При этом нагрузка принимается полубесконечной, а начало координат располагают в месте перепада нагрузки.
Приведенное далее решение базируется на следующих положениях:
- компоненты напряжений от заданной на границе полупространства нагрузки находят интегрированием решения Фламана;
- компоненты напряжений от собственного веса грунта определяют, исходя из гидростатического закона распределения напряжений в грунте;
- уравнение границы пластической зоны находят подстановкой полученных компонент напряжений в условие прочности Кулона—Мора;
- давление от нагрузки q1, соответствующее расчетному сопротивлению грунта в основании фундамента, находят в предположении, что максимальная глубина развития пластической зоны составляет 0,25 ширины фундамента b.
Интегрирование решения Фламана дает от нагрузки q1

Полученные компоненты подставляем в условие Кулона—Мора

Полученная функция F определяет уравнение границы пластической зоны. В результате преобразований функция F принимает вид:

Для получения выражения экстремума этой функции решают совместно систему уравнений:

т. е. выражение, полностью совпадающее с выражением (2.101).
Отсюда следует вывод, что глубина развития пластической зоны под краем фундамента не зависит от ширины бетонной части промежуточной подготовки.
Следует отметить, что повышение среднего давления по подошве фундамента с промежуточной подготовкой приводит к незначительному увеличению его осадки по сравнению с осадкой фундамента без подготовки. На грунтах с высоким модулем деформации повышенная осадка фундамента с промежуточной подготовкой, как правило, не превышает предельных значений. Однако в практике возможны случаи, когда указанное возрастание осадки будет недопустимым.
Трансформация эпюры контактных давлений с одновременным уменьшением осадки может быть достигнута следующим приемом. Под центральной частью фундамента осуществляют местное уплотнение грунта статическим или ударным способом. При этом понижение поверхности в этом месте составляет 5—10 см. Затем образовавшееся углубление заполняют жестким материалом, например щебнем или бетоном, и таким образом получают горизонтальную поверхность На этой поверхности располагают фундамент с плоской подошвой При загрузке фундамента контактные напряжения будут действовать под всей подошвой фундамента. Однако в центральной части подошвы под местным уплотнением будут концентрироваться напряжения, превышающие напряжение под краями фундамента.
Наличие местного уплотнения приведет к уменьшению сжимаемости грунта основания, вследствие чего осадка такого фундамента будет меньше, чем осадка фундамента, расположенного на природном грунте.
Для проверки влияния местного уплотнения на концентрацию напряжений и уменьшение осадки проведены эксперименты на песке и суглинке. Методика эксперимента была следующей. Статической нагрузкой задавливали штамп, соответствующий размеру бетонной части подготовки, на глубину 5 см. В образовавшееся углубление устанавливали мессдозы, а затем укладывали бетон, после чего устанавливали сборные фундаменты с плоской подошвой. Таким образом, под подошвой фундамента создавался локально уплотненный массив. Между подошвой фундамента и грунтом основания также располагали мессдозы, что позволяло измерять контактные напряжения под фундаментом и углубленной бетонной подготовкой. Фундаменты испытывали гидравлическими домкратами, упираемыми в опорную балку.

На песчаных грунтах были испытаны ленточные фундаменты шириной 1 м и длиной 3 м. Ширина бетонной подготовки составляла 0,5 м. На суглинках испытывали квадратные фундаменты размером 1,5x1,5 м; размеры подготовки составляли 0,6x0,6; 0,9x0,9 и 1,2x1,2 м. На рис. 2.40 приведены схемы опытных фундаментов и эпюры контактных давлений при различной нагрузке. Как видно из рисунка, в этом случае так же, как и при наличии промежуточной подготовки переменной жесткости, наблюдается концентрация напряжений под бетонной частью подготовки. При этом с увеличением общей нагрузки разница в значениях напряжений под бетонной подготовкой и фундаментом уменьшается.
Влияние предварительного уплотнения на осадки видно из рис. 2.41, на котором приведены графики осадки квадратного фундамента на обычном основании и фундамента с предварительным уплотнением, расположенного на суглинке. Из рисунка видно, что предварительное локальное уплотнение грунта существенно уменьшает осадки. Так, при давлении по подошве, равном 0,3 МПа, осадка фундамента, имеющего локальное уплотнение размером в плане 0,9x0,9 м, меньше осадки традиционного фундамента в 2 раза.

Прерывистые фундаменты

В случае несовпадения расчетной ширины сборного фундамента с шириной типовой плиты приходится устраивать фундамент завышенной ширины. Вследствие этого несущая способность грунта основания используется не полностью. Этот недостаток сборных фундаментов устраняют, укладывая плиты не вплотную, а на некотором расстоянии одна от другой, т. е. устраивая прерывистый фундамент.
Прерывистый фундамент можно запроектировать таким образом, что давление по его подошве будет равно расчетному сопротивлению грунта основания. В этом случае площадь прерывистого фундамента будет соответствовать площади расчетного ленточного, т. е.

Из этого условия можно определить расстояние между плитами.
Площадь ленточного фундамента

Площадь прерывистого фундамента

Число плит в прерывистом фундаменте равно:

Подставляя полученные значения в равенство (2.111), после преобразования получим

Пренебрегая величиной f/L как незначительной по сравнению с величиной bc, получим формулу для определения расстояния между плитами прерывистого фундамента, эквивалентного по площади ленточному:

Как известно, осадка фундамента зависит не только от площади фундамента, но и от его формы. Следовательно, можно выбрать фундамент такой формы, осадка которого будет минимальной или наоборот, площадь такого фундамента будет наименьшей. Поэтому исследования совместной работы сборного фундамента и основания были направлены на нахождение оптимального конструктивного решения фундамента, площадь которого при заданной предельной осадке и прочих равных условиях (одинаковых грунтах, нагрузках и т. д.) была бы наименьшей. Для определения наиболее рациональной формы фундаментов сравнивали осадку ленточного и прерывистого фундаментов при постоянной нагрузке. Для сравнения принимали не абсолютные значения осадок этих фундаментов, а их отношение (приведенная осадка):

Приведенная осадка, а следовательно, осадка прерывистого фундамента, зависит от расстояния между плитами, отношения сторон фундамента и отношения сторон плиты.
Рассмотрим влияние расстояния между плитами на приведенную осадку, когда ширина прерывистых фундаментов больше ширины ленточных. Такая зависимость для прерывистых фундаментов шириной 1,6; 2 и 2,5 м, заменяющих ленточный шириной 1,6 м, приведена на рис. 2.42, а. Из рисунка видно, что приведенные осадки прерывистого фундамента шириной 1,6 м, равного по ширине заменяемому им ленточному фундаменту, более единицы, и, следовательно, осадка такого прерывистого фундамента превышает осадку ленточного. Для прерывистых фундаментов шириной 2 и 2,5 м при расстояниях между плитами менее 70 и 100 см соответственно приведенная осадка меньше единицы. Следовательно, при определенных расстояниях между плитами осадка прерывистых фундаментов будет равна осадке заменяемого ленточного.

Расчет оснований фундаментов по предельным деформациям производится так, чтобы осадка не превышала допустимого значения. При расчете прерывистых фундаментов за допустимую принимается осадка сплошного ленточного фундамента, не превышающая предельную осадку, установленную нормами. В этом случае ленточный фундамент шириной 1,6 м может быть заменен прерывистым шириной 2 м с расстоянием между плитами 70 см или фундаментом шириной 2,5 м с расстоянием между плитами 100 см. Следовательно, верно и обратное, что ленточные фундаменты разной ширины можно заменять эквивалентными им по величине осадки прерывистыми фундаментами большей ширины, но с разными расстояниями между плитами, Подобная замена имеет большое практическое значение, так как позволяет при устройстве сборных фундаментов ограничиться небольшим числом типоразмеров плит.
Изменение опорной площади при замене ленточного фундамента прерывистым, эквивалентным ему по величине осадки, показано па рис 2 42, б, где по оси ординат отложены отношения опорной площади прерывистого фундамента Ab к опорной площади ленточного A, а по оси абсцисс — расстояния между плитами с. Из рисунка видно, что по мере увеличения расстояния между плитами уменьшается площадь прерывистого фундамента. Сравнение рис. 2.42, а и б показывает, что осадка прерывистого фундамента возрастает не пропорционально изменению опорной площади, а значительно медленнее. Поэтому можно подобрать такой прерывистый фундамент, площадь которого при прочих равных условиях (одинаковых осадках, грунтах и нагрузках) будет меньше площади ленточного, что обусловливает экономическую эффективность прерывистых фундаментов.
Для определения расстояния между плитами рассмотрим ленточный фундамент и заменяющий его прерывистый большей ширины. При этом достаточно рассмотреть не весь ленточный фундамент, а только часть его, т. е. участок длиной L=10b, так как при отношении сторон фундамента больше 10 напряжения в грунте практически такие же, как и при ленточном.
Для замены ленточного фундамента прерывистым необходимо выполнение условия

Максимальную осадку под центром ленточного фундамента находят по формуле

Осадка прерывистого фундамента определяется осадкой средней плиты. Ho так как на осадку средней плиты прерывистого фундамента влияют плиты, расположенные от нее с обеих сторон, то осадка возрастает в k раз. Поэтому осадку прерывистого фундамента можно представить в виде

Осадку средней плиты определяют по формуле, аналогичной формуле (2.127), поэтому

Подставляя значение Sb и S в выражение (2.119), получим

В прерывистом фундаменте одна плита передает на грунт нагрузку N', приходящуюся на длину l+с, т.е.

Заменяя значение q, получим

С другой стороны, нагрузку, передаваемую на грунт одной плитой прерывистого фундамента, можно определить по формуле

Вычисляя из уравнений (2.125) и (2.126) значение рb и подставляя его в равенство (2.123), получим формулу для определения расстояния между плитами

Анализ характера распределения сжимающих напряжении в грунте основания показывает, что в случае замены ленточных фундаментов прерывистыми, эквивалентными им по величине осадки, наблюдается увеличение напряжений в верхних слоях основания, в то время как в нижних слоях отмечается их уменьшение. Этим и объясняется равенство осадок таких фундаментов. Расчетами установлено, что глубина зоны концентрации напряжении не превышает полуторной ширины заменяемою ленточного фундамента.
Площадь прерывистого фундамента, эквивалентного по величине осадки ленточному, меньше площади последнего, а давление по подошве больше. Увеличение давления по подошве прерывистого фундамента может привести к появлению пластических зон в контактном слое и к нелинейным деформациям, кроме того, оно отражается на работе плиты. Для выяснения последнего вопроса были рассмотрены условия работы плит в ленточном и прерывистом фундаменте и установлено, что в последнем случае реактивные давления распределяются более равномерно. Следовательно, условия работы плиты в прерывистом фундаменте более благоприятны.
Для проверки приведенных расчетов проведены полевые эксперименты и наблюдения за осадками зданий, построенных на ленточных и прерывистых фундаментах. Целью исследований было определение зависимости осадки прерывистых фундаментов от расстояния между плитами и от отношения их сторон.
Опыты проводили на двух площадках, грунты которых по своей сжимаемости значительно отличались: первая площадка сложена сильносжимаемыми грунтами, а вторая — малосжимаемыми. Первая площадка представлена современными аллювиальными отложениями, сверху залегает растительный слой толщиной 0,3 — 0,4 м, ниже — слой супеси толщиной в 1,7 м, подстилаемый суглинками. Подземные воды расположены на глубине 0,6—0,7 м от дневной поверхности, На этих площадках проводили испытания с ленточными и прерывистыми фундаментами шириной 40 и 60 см и длиной 390 см. Опытные фундаменты устраивали из плит размерами 40х30; 40х40; 60x30 и 60х40 см.
Экспериментами установлена линейная зависимость приведенной осадки от расстояния между плитами прерывистых фундаментов. Испытания фундаментов с различными типами плит позволили выявить их рациональную форму. Оказалось, что наименьшая приведенная осадка будет у прерывистого фундамента, собранного из плит вытянутой формы.
Экспериментальными работами установлено, что взаимное влияние плит в прерывистом фундаменте меньше, чем принимаемое по расчетам Кроме того, эксперименты подтвердили предположение об уменьшении пластических зон под подошвой плит прерывистых фундаментов: участку линейной зависимости между деформациями и напряжениями (пределу пропорциональности) при прерывистых фундаментах соответствует большее давление, чем при ленточных. Так, для ленточного фундамента предел пропорциональности соответствует давлению 60 кПа, а для прерывистых при расстояниях между плитами 6; 15 и 30 см — давлениям соответственно 65; 75 и 90 кПа. Таким образом, при прерывистом фундаменте с расстоянием между плитами 30 см предел пропорциональности соответствует давлению, 1,5 раза большему, чем при ленточном. Увеличение длины участка линейной зависимости между деформациями и напряжениями при прерывистых фундаментах объясняется следующими причинами:
- изменением распределения нагрузки от фундамента на основание, в результате чего напряженно-деформированное состояние грунта приближается к пространственному;
- более равномерным распределением контактных напряжений по подошве плит, вследствие чего размеры области развития пластической деформации по краям блока уменьшаются;
- большим периметром фундамента, что приводит к увеличению несущей способности грунта от сопротивления его срезу.
Из сказанного можно сделать вывод, что несмотря на некоторое увеличение давления по подошве прерывистых фундаментов, для их расчета допустимо использовать формулы, полученные на основе линейной зависимости между напряжениями и деформациями.
Наблюдения показали, что осадка зданий на прерывистых фундаментах при возрастании давления по подошве увеличивается (в противоположность их осадке на сплошных фундаментах) не пропорционально этому возрастанию, а значительно медленнее. Так, увеличение давления по подошве прерывистого фундамента одного из домов в 1,2 раза привело к увеличению осадки всего лишь в 1,1 раза; в другом здании при увеличении давления в 1,15 раз осадка возросла в 1,09 раза.

Фундамент с комбинированной подготовкой

Изобретение относится к строительству, в частности к конструкциям фундаментов под колонны промышленных и сельскохозяйственных зданий. Техническим результатом является повышение надежности фундамента при передаче центральной нагрузки и уменьшение деформируемости грунта основания. Технический результат достигается тем, что фундамент с промежуточной подготовкой, включающий железобетонный элемент с плоской подошвой и комбинированную промежуточную подготовку переменной жесткости, выполнен из двух бетонных плит разных геометрических размеров в плане, в зоне, испытывающей сжатие, таким образом, чтобы их геометрические оси совпадали с вертикальной осью фундаментного блока. Предлагаемая конструкция фундамента создает более благоприятные условия для работы грунта основания в целом, то есть уменьшает величину максимальных контактных напряжений, а следовательно, и деформацию грунта основания. 1 ил.

Изобретение относится к строительству, в частности к конструкциям фундаментов под колонны промышленных и сельскохозяйственных зданий.

Недостатком является то, что консольная часть имеет большой изгибающий момент и поперечную силу.

Известна и наиболее близка по технической сущности к заявляемому изобретению конструкция фундамента для зданий и сооружений (Авторское свидетельство №755952 СССР. Фундамент для зданий и сооружений/ Сорочан Е.А. (СССР). Опубл. 1980. - Бюл. №30. С.172), включающая железобетонный элемент с плоской подошвой и промежуточный слой основания, расположенный между подошвой и грунтом.

Недостатком является то, что не в полном объеме использован резерв снижения расхода материалов (арматуры, бетона) при центральной нагрузке.

Техническим результатом является повышение надежности фундамента при передаче центральной нагрузки и уменьшение деформируемости грунта основания.

Технический результат достигается тем, что фундамент с промежуточной подготовкой, включающий железобетонный элемент с плоской подошвой и комбинированную промежуточную подготовку переменной жесткости, выполнен из двух бетонных плит разных геометрических размеров в плане, в зоне, испытывающей сжатие, таким образом, чтобы их геометрические оси совпадали с вертикальной осью фундаментного блока.

Сущность заявляемого изобретения поясняется следующим чертежом (фиг.1), где изображена конструкция фундамента на комбинированной промежуточной подготовке при центральной нагрузке, которая выполнена из двух бетонных плит с разными геометрическими размерами в плане и рыхлого песка по контуру, таким образом, чтобы оси бетонных плит совпадали с вертикальной осью фундаментного блока, а также показана эпюра контактных напряжений под подошвой.

Фундамент состоит из железобетонного элемента 1 с плоской подошвой 2 и комбинированной промежуточной подготовки переменной жесткости, включающий бетонные плиты 3 и 3' и рыхлый песок 4. Давление фундамента с плоской подошвой на грунт основания при центральной нагрузке имеет вид прямоугольника, а при наличии промежуточной подготовки переменной жесткости, состоящей из одной бетонной плиты и песчаной подготовки, эпюра трансформируется. При использовании для промежуточной подготовки вместо одной двух бетонных плит с разными геометрическими размерами в плане, выполняемых в сжатой зоне, эпюра контактных напряжений больше трансформируется и имеет очертание 5-7.

Наличие комбинированной промежуточной подготовки переменной жесткости приводит к трансформации эпюры контактных напряжений, то есть к увеличению напряжений под центральной частью фундаментного блока и уменьшению их под консолями фундамента.

Согласно предлагаемой конструкции фундамента при использовании для промежуточной подготовки вместо одной двух бетонных плит с разными геометрическими размерами в плане в начальный период загрузки фундамента в работу вступает первая (нижняя) бетонная плита 3', при этом грунт под плитой уплотняется и эпюра имеет вид прямоугольника 5. При дальнейшем увеличении нагрузки в работу вступает вторая (верхняя) плита 3, при этом грунт под плитами продолжает уплотняться, а эпюра контактных напряжений трансформируется и имеет вид 6. Затем при дальнейшем увеличении нагрузки в работу вступает вся площадь подошвы фундамента 2 и эпюра еще более трансформируется 7, при этом напряжения в центральной части увеличиваются, а в консольной части - уменьшаются, что позволяет снизить материалоемкость фундамента, в частности расход арматуры и бетона.

Таким образом, предлагаемая конструкция фундамента создает более благоприятные условия для работы грунта основания в целом, то есть уменьшает величину максимальных контактных напряжений, а следовательно, и деформацию грунта основания.

Величина изгибающего момента пропорциональна значению контактного напряжения на консольных участках фундаментной плиты. Поэтому предлагаемая конструкция фундамента имеет следующие преимущества перед прототипом:

- во-первых, снижаются контактные напряжения в консольных участках, что приводит к снижению изгибающего момента в расчетном сечении фундамента, а следовательно, снижается расход материалов на конструкцию фундамента;

- во-вторых, максимальные контактные напряжения уменьшаются в консольной части фундамента и больше сосредотачиваются в центральной части по сравнению с фундаментом на промежуточной подготовке;

- в-третьих, уменьшается глубина развития зон пластических деформаций у краев фундамента и деформации грунта основания в целом.

Фундамент, включающий блок, опертый на грунт через промежуточную подготовку, состоящую в плане из зоны повышенной жесткости и размещенной вокруг нее зоны пониженной жесткости, отличающийся тем, что жесткая часть комбинированной промежуточной подготовки выполняется из двух бетонных плит разных геометрических размеров в плане, таким образом, чтобы их геометрические оси совпадали с вертикальной осью фундаментного блока.

Для чего под подошвой фундамента устраивается песчаная подготовка?

67. 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.

Устройство бетонной подготовки под фундамент

До начала работ по возведению фундаментной конструкции делается несущая подготовка. В этой технической документации приведены нормативные требования к технологии работ, применяемым материалам и толщине слоев в зависимости от вида грунта и некоторых других условий. Порядок и правила ее устройства регламентируются СНиП 52-101-200., а так же частично в:

Бетонная подготовка представляет собой насыпную уплотненную подушку, на которую опирается фундамент здания или материалы дорожного покрытия. От качественного выполнения этого этапа работ в значительной мере зависит устойчивость фундаментной конструкции, а значит и долговечность всего здания в целом.

Устройство опорной подушки может быть выполнено из хорошо уплотненного щебня или тощего бетона.

Несмотря на достаточно длительный период применения этой технологии в строительстве, достаточно часто возникают споры, стоит или нет устраивать такую подушку или этот этап можно пропустить. В ролике ниже приведены аргументы в пользу обеих мнений и даны выводы авторитетным в этой области специалистов.

Подушка из щебня

Проект строительства в обязательном порядке должен содержать данные о способе бетонной подготовки, применяемых для этого материалах и толщине слоев. На устойчивых вида грунтов и грунтовых водах ниже точки промерзания толщина щебеночного слоя обычно составляет 200 мм. При этом щебень засыпается на дно траншеи при устройстве ленточного фундамента или по всей площади застройки при монтаже плитных конструкций и хорошо утрамбовывается. Качество уплотнения слоя обеспечивает устойчивость фундаментной конструкции и отсутствие просадки в будущем.

При этом важно подобрать правильный щебень, его прочность не должна быть ниже — М1200.

После выемки грунта на необходимую глубину дно траншеи или котлована утрамбовывается и покрывается мембранным полотном типа геотекстиля. Это предотвращает прорастание сорных растений и уменьшает вероятность проникновения влаги к строительным конструкциям. При устройстве фундаментов плитного типа слой щебня покрывается рулонной гидроизоляцией, поверх которой укладываются теплоизоляционные плиты.

Уплотнение гравия вибромашиной

Щебеночная подготовка под фундамент это не только хорошая опорная подушка, но и эффективный дренажный слой, отводящий поступающую с поверхности воду в грунт. Наличие профильной мембраны из геотекстиля позволяет движение влаги только в одном направлении.

Применение тощего бетона

Использование бетонной смеси для фундаментной подготовки относится к более дорогостоящей технологии, чем применение щебенки. В этом случае материал основы представляет собой смесь из 5-6% цемента с классом прочности до В15 и наполнителей в виде песка, гравия или щебня. При этом каменных материалов должно быть в 3-4 раза больше. Более подробно о этом растворе можно почитать здесь.

Что касается точного состава тощего бетона, он следующий:

2200 кг песка;
160 кг цемента;
Около 75 л воды.

Толщина бетонного слоя зависит от типа грунта, весовой нагрузки от здания, уровня грунтовых вод, глубины промерзания и может находиться в пределах 50-100 мм. Перед заливкой бетона в фундаментную траншею или котлован укладывают мембрану и засыпают слой щебня или песчано-щебеночную смесь толщиной 100-400 мм. После трамбовки насыпную подушку накрывают еще одним мембранным слоем для того, чтобы при заливке бетона цементный раствор не уходил вниз.

В качестве наполнителя для приготовления бетона допускается использовать керамзит. Однако в этом случае количество цемента необходимо удвоить. Такая смесь обладает определенными теплоизолирующими свойствами, но стоит дороже и приготовить ее сложнее.

Использование профильной мембраны

Одна из основных задач такой подготовки, это препятствие преждевременному высыхания бетонного раствора, включая и просачивание воды в грунт. Для решения этой задачи на современном рынке продается такой вид изоляции как профильная мембрана. Скорость монтажа и низкая цена являются основными преимуществами этого материала. Однако, многие строители сомневаются в ее надежности.

Бетонная подготовка под плитные фундаменты

Опорная основа для монолитной фундаментной плиты укладывается по всей площади застройки. Под бетон необходимо насыпать щебеночно-песчаную смесь, которую можно сделать самостоятельно или купить уже готовую. Подстилающий слой из песка и щебня необходимо выровнять, хорошо утрамбовать и покрыть мембранным полотном, но которое и будет заливаться тощий бетон.

На плотных устойчивых грунтах допускается применять для устройства фундаментной подготовки сухую цементно-песчаную смесь без щебня. Для этого на каждый мешок цемента (50 кг) добавляют 700 кг песка и хорошо перемешивают. После этого смесь высыпают в котлован, выравнивают в горизонтальной плоскости и поливают водой через распылитель. Для обеспечения необходимой влажности во время схватывания рекомендуется накрыть материал пленкой.

Подготовка под монолитный ленточный фундамент, 5 этапов

После выполнения разметки в соответствии с проектом и выемки грунта на необходимую глубину под всеми стенами, приступают к устройству фундаментной подготовки:

дно траншеи выравнивают и уплотняют с помощью трамбовки;
насыпают щебеночный слой толщиной 50-100 мм, уплотняют его и накрывают слоем геотектиля;
устанавливают опалубку из досок шириной 150-200 мм, с установкой упоров на стенки траншеи;
для увеличения прочности по всей длине укладывают стальную армирующую сетку из проволоки 6-8 мм с размером ячейки не более 150 мм;
заливают тощий бетон до верхнего уровня опалубки и уплотняют его с помощью виброплиты.

Укладка геотекстильного полотна предотвратит протекание цементного раствора из бетонной смеси вниз и обеспечит качество фундаментной подготовки. Допускается заменить полотно заливкой слоя горячего битума, но такой слой обойдется дороже. Армирующая сетка должна быть приподнята над полотном на 5 см, опираясь на камни или специальные пластиковые опоры. Расстояние от крайней проволоки до стенки опалубки должно быть не менее 25 мм.

Для обеспечения надежной связи бетонной подушки с монолитным фундаментом рекомендуется воткнуть в бетон арматурные штыри. Они должны выступать вверх на 25-30 см. Ширину ленты подготовки лучше сделать на 10-15 см шире фундаментного монолита, более подробно о армировании можно почитать на этой странице.

Сборный ленточный фундамент

Возведение фундамента такого типа осуществляется из бетонных или каменных блоков изготовленных в заводских условиях или самостоятельно. На объектах индивидуальной застройки для этого часто используют блоки из различных видов пенобетона. Уменьшенный вес таких строительных конструкций допускает использовать в качестве опорной подушки уплотненную подсыпку из песка и щебня. Бетонную подготовку применяют только для больших тяжелых зданий. Технология выполнения работ аналогична устройству подготовки под монолитные конструкции.

Схема устройства на песчаной подушке

Толщина слоев подготовки зависит от типа грунта и полной весовой нагрузки от дома. Для плотных типов грунта достаточно толщины 100-150 мм. При более мягкой или увлажненной почве слой бетона необходимо увеличивать. Подушка из песка и щебня не менее 15 см. Для ее уплотнения можно использовать ручную трамбовку или пролить водой.

Схема устройства на щебневой подушке

Устройство подготовки под сборный ленточный фундамент допускает поэтапное выполнение работ с наличием перерывов, что является невозможным при монтаже железобетонных монолитных конструкций.

Опорная подушка под столбчатый фундамент

Для возведения опорных столбов выкапывается траншея на 40-50 см шире их сечения и глубиной на 20-30 см больше, чем проектная величина закладки. После этого на дно траншеи в местах возведения опор устанавливается опалубка. Ее размеры должны превышать поперечное сечение столбов на 5-10 см с каждой стороны.

Внутрь опалубки засыпается слой щебня 10-15 см, хорошо трамбуется и покрывается изолирующей мембраной. После этого укладывается армирующая сетка из прутка или проволоки диаметром 6-8 мм, приготавливается тощий бетон с содержанием 5-6% цемента и заливается в опалубку. Выкладывание столбов можно выполнять только после набора бетоном прочности до 80%. Обычно это происходит через 4-5 дней.

Стоимость устройства фундаментной бетонной подготовки в смете

Применение технологии с применением тощего бетона при устройстве опорной фундаментной подушки приводит к удорожанию строительства. Поэтому ее применение должно быть обязательно обосновано расчетом, а конструкция слоев и применяемые материалы точно указаны в проекте.

Повышенная надежность такой конструкции может быть оправдана при возведении тяжелых каменных зданий высотой более одного этажа. Кроме этого бетонную подушку применяют на слабых, заболоченных и пучинистых грунтах.

Стоимость выполнения работ по устройству фундаментной подготовки с использованием тощего бетона зависит от объемов материала и в среднем составляет 1100-1400 руб./м 3 . Чем больше будет общий объем, тем дешевле берут строитель за свою работу.

Бетон это каменный строительный материал, получаемый в результате твердения залитой в форму и уплотненной полужидкой смеси. Его приготавливают путем перемешивания .

Фундаментные конструкции подвержены воздействию влаги поступающей при сезонном повышении грунтовых вод, при таянии снега и после сильных дождей. При этом .

Технология выполнения монолитных работ это способ возведения элементов зданий и сооружений из бетонной смеси и арматуры с использованием специальных опалубочных .

Технология устройства монолитных стен при возведении зданий, построек и конструкций относится к категории наиболее распространенных способов современного строительства. Это обусловлено .

Читайте также: