Виды фундаментов применяемые в строительстве
В процессе возведения дома одним из самых важных моментов является сооружение фундамента – ведь в том случае, если основание дома будет заложено с нарушениями, то дальнейшая эксплуатация такого здания просто невозможна. Нет никакой гарантии, что в любой момент стены просто-напросто не дадут трещину и не возникнет реальной опасности жизни жильцов.
Прежде чем приступать к сооружению фундамента, необходимо досконально изучить различные виды фундаментов и выбрать из них наиболее подходящий для конкретного случая. Бывали случаи, когда из-за неправильно подобранного типа фундамента дом давал трещину, несмотря на то, что он был возведен правильно.
Основными моментами, исходя из которых была предложена классификация фундаментов, использующихся при строительстве домов, являются:
Вариант опоры на почву;
Давайте же теперь более детально рассмотрим каждый из них, а также вопрос относительно того, в каком случае какие виды фундаментов рациональнее использовать.
Содержание и виды фундаментов
Ленточный
Модель ленточного фундамента
Что представляет собой ленточный фундамент и почему в частном строительстве его применяют чаще, чем другие виды фундамента
Этот тип основания создается под каждой несущей стеной, что обуславливает необходимость проведения большого количества земляных работ и требует больший расход материалов. Однако у него есть существенные преимущества:
Простота самого возведения – этот фундамент можно будет соорудить из бетона или железобетона;
Одинаковая ширина по всему периметру – основание ведь заложено строго под несущими стенами.
Монтаж ленточного типа фундамента дома применяют в том случае, если планируется возведение дома с кирпичными, каменными, бетонными или блочными стенами, которые имеют значительный вес. Кроме того, если же в здании планируется создание теплого подвала, подземного гаража или даже цокольного этажа, то ничего лучше, чем ленточный фундамент, найти не получится.
Принято выделять два типа этого фундамента:
Идеален для домов с кирпичными, каменными, бетонными или блочными стенами, которые имеют значительный вес.
Обзор монолитного и сборного фундамента
На фото схема монолитного фундамента
Особенности монолитного и сборного фундамента для строительства частного дома. Отличительной характеристикой монолитного фундамента является способность выдерживать значительные нагрузки, благодаря чему именно монолитный фундамент используется как основа для железобетонных ограждений. Однако на его возведение потребуется очень много ресурсов – как материальных, так и человеческих. Использование специальных видов техники – это также одно из необходимых условий в данном случае.
Выдерживает значительные нагрузки
Сборная конструкция будет несколько проще в плане сооружения, однако этот тип фундамента не подходит для пучинистых грунтов, подверженных глубокому промерзанию. Кроме того, не получится на таком основании построить дом сложной формы – необходимо будет обрезать стандартные блоки, использующиеся для его возведения, что само по себе весьма проблематично. А вот для зданий простой формы (капитальных гаражей, например), сборный фундамент – то, что надо!
Подходит для гаражей и прилегающих строений
Свайный фундамент
Модель винтового свайного фундамента
Конструкция этого типа фундамента состоит из отдельных свай, которые вворачиваются прямо в грунт. В виду того, что создание такого фундамента является довольно простой операцией, применение его очень распространено в современном частном строительстве.
Для «ввинчивания» свай может использоваться специальная техника или же можно обойтись даже одному человеку (но лучше работать в паре). После того, как свая закручена в её полость вливают смесь бетона для лучшего закрепления. После этого на сваях закрепляют балки и делают решетчатое основание.
По срокам – это один из самых быстровозводимых видов основания для дома. Вы легко сможете управиться за день-два. Самое главное – правильно рассчитать нагрузку, количество свай на кв м и их расположение.
Один из самых быстрых и простых для возведения фундаментов.
Плита в качестве основания дома
Модель плитного фундамента
В том случае, если планируется строительство на плавающих почвах, которые подвержены сильному и неравномерному сжиманию, просадочных или пучинистых грунтах, целесообразно будет возводить плитный фундамент. Выглядит этот вид он как монолитная или же решетчатая плита, собранная из железобетонных балок с заделанными стыками. Этот тип фундамента возводят по всей площади строения, а не только под несущими стенами. Кстати сказать, «плавающий» фундамент целесообразно закладывать в том случае, если стройка планируется на том участке, где уровень грунтовых вод располагается близко к поверхности земли (менее одного метра). Недостатком этого типа фундамента будет только лишь его высокая стоимость.
Надежный, но высокий по стоимости
Столбчатый вид
Модель столбчатого фундамента
Эта разновидность фундамента характеризуется довольно низкой себестоимостью – например, общая смета этого фундамента будет в два раза ниже, чем в случае с ленточным фундаментом. Столбчатая конструкция применима для строительства зданий, проект которых не подразумевает наличие подвального помещения, а стены не тяжелые. Примеры – финские домики или каркасные сооружения. Кроме того, этот вид фундамента было бы очень неплохо использовать для строительства бани.
Технология сооружения его достаточно проста – под углами наружных стен здания и под местами их пересечения устанавливаются столбы, а сверху на них кладутся балки связи. Столбы также устанавливаются и по всему периметру строения на расстояние не более 2,5 м друг от друга.
Хорошо подойдет для подсобных строений
Блочный фундамент
Модель блочного фундамента
Используется достаточно широко, особенно при возведении трех- или четырехэтажных коттеджей. Технология возведения этого типа фундамента заключается в создании системы блоков ЖБС (железобетонных блоков сплошных), которая устанавливается местах максимальной нагрузки. Это могут быть опоры при прогонах или точки пересечения несущих стен.
Преимуществами блочного фундамента являются:
Способность выдерживать значительные нагрузки;
Простота в сооружении;
Относительно низкая себестоимость;
ЖБС отличаются повышенной химической стойкостью, что делает возможным возведение этого фундамента на почвах с повышенной кислотностью.
Однако надо учитывать, что потребуется надежная теплоизоляция, так как между блоками существуют швы.
Подойдет для трех-четырехэтажных загородных домов
Комбинированный ленточно-свайный
Модель смешанного: ленточно-свайного фундамента
Эта конструкция состоит из равномерно распределенных свай, которые устанавливаются
соответственно несущей нагрузки исходя из данных предварительного проекта будущего здания. Верхняя часть свай фиксируется с ленточной основой армированием и бетонированием по подготовленной опалубке.
Свайно-ленточный тип фундамента – идеальный вариант для основания здания, строительство которого будет происходить на рыхлом или же сложном грунте.
Отличный вариант для неустойчивых грунтов
Какой же в итоге тип фундаментов выбрать?
Фундамент – это основа возводимого дома, на которой будет лежать вся нагрузка. Именно качество заложенного фундамента определяет срок службы постройки. Так что прежде, чем определиться с тем, какие виды фундаментов применить лучше в конкретном случае, необходимо учесть множество факторов. Ведь у каждого вида фундамента есть определенные качества, которые и определяют целесообразность использования определенного типа основания при строительстве.
Виды и типы фундаментов для частного дома
Строительство любого жилого дома, промышленного корпуса, иного вида зданий начинается с подготовки фундамента. Правильный расчет и монтаж основания является гарантией длительной эксплуатации здания без осадки, появления трещин в стенах, возникновения других проблем с нарушением геометрии.
В современном строительстве используются различные виды и типы фундаментов, выбор которых зависит от: характеристики грунтов, на которых строится дом; размеров здания; используемых стеновых и конструкционных материалов; климатических условий; уровня залегания грунтовых вод.
Эти и другие факторы определяют выбор варианта конструкции, оптимальной для конкретного дома. Фундамент должен не просто выдержать вес здания, но и обладать достаточным запасом прочности для компенсации непредвиденных нагрузок, стихийных бедствий (например, наводнений, сильных морозов, вызывающих вспучивание грунта и т. д.) и увеличение веса здания за счет дополнительной внешней и внутренней отделки, перепланировки, увеличения этажности, снега на крыше.
В жилом и промышленном строительстве применяются различные фундаменты, отличающиеся по сложности монтажа, несущей способности, стоимости. Виды фундаментов для частного дома ограничиваются несколькими вариантами: ленточные; плитные; свайные.
Ленточные фундаменты
Этот вид основания наиболее распространен в частном строительстве. Хотя ленточный фундамент требует определенного объема земляных работ и значительного расхода бетона, он является самым надежным решением для каменных, кирпичных, блочных, керамзитобетонных и шлакобетонных домов. Он выдерживает значительный вес стен, равномерно распределяя его по всему периметру и оказывает равномерное, но не чрезмерное, давление на грунт, за счет большой площади опоры.
Конструктивно ленточный фундамент представляет собой монолитную железобетонную конструкцию, идущую по всему периметру дома и под всеми несущими стенами. Часто заливается бетонное основание и под перегородками — это несколько удорожает конструкцию, но значительно повышает ее надежность. Ленточные фундаменты позволяют оборудовать под домом подвалы, цокольные этажи, гаражи — в этом случае фундамент заглубляется на высоту подземного помещения и его несущие способности ничуть не уменьшаются.
Существуют различные виды ленточных фундаментов, которые по способу монтажа можно разделить на две большие группы — монолитные и сборные.
Монолитный ленточный фундамент
Для монтажа монолитных потребуются:
- песок;
- гравий или щебень;
- цемент;
- арматура;
- доски или специальные щиты для опалубки.
Технология монтажа достаточно проста — выкапывается траншея по всему контуру дома (включая внутренние стены и перемычки) шириной 0,4 – 0,8 м, в зависимости от толщины будущих стен. По ширине траншея должна быть на 10 – 15 см шире расчетных размеров фундамента. Расширение траншеи необходимо для обеспечения возможности установки опалубки. После монтажа опалубки внутри связывается армирующий пояс из арматуры диаметром 10 – 18 мм. При строительстве двухэтажного дома арматурная обвязка устанавливается как в подземной, так и в надземной части фундамента.
Замешанный непосредственно на участке или готовый (с завода) бетон заливается в опалубку за один день до полной высоты фундамента. Так достигается необходимая прочность и водонепроницаемость основания. Многие частные застройщики делают весьма опасную ошибку — за один рабочий день заливают бетон в траншею, а за второй — в верхнюю часть опалубки. Появившийся в месте контакта шов сильно снижает прочность фундамента и служит очагом водной эрозии.
Монолитные ленточные фундаменты удобны тем, что они могут иметь достаточно сложную конфигурацию, включая и криволинейные контуры. Здесь важно только правильно выставить опалубку и установить надежный армопояс.
Сборный ленточный фундамент
Сборные фундаменты монтируются из готовых блоков заводского производства. Они устанавливаются в готовую траншею, связываются стальной проволокой, а швы заполняются цементным раствором. Для монтажа такого фундамента необходима грузоподъемная техника средней мощности. Сборные ленточные фундаменты очень прочные и долговечные — срок эксплуатации превышает 150 лет.
Но в применении блоков есть одно ограничение — из них удобно монтировать фундаменты только прямоугольной конфигурации, по размерам кратные длине блока. Резать блок — сложная и дорогостоящая операция. Также сборные фундаменты ограничены по глубине. Цокольные помещения и подвалы строить из блоков нецелесообразно — рано или поздно сквозь швы начнет просачиваться вода.
По глубине заложения ленточные основания подразделяются на мелко и полно заглубленные.
Мелкозаглубленный ленточный фундамент
Мелкозаглубленный фундамент предпочтителен для одноэтажных кирпичных и деревянных домов на грунтах всех типов. Особенно он уместен при высоком залегании грунтовых вод. Представляет он собой бетонную ленту на песчаной подушке. Заглубление в землю не превышает 50 см (на мягких грунтах — до 70).
Практика показывает, что при правильно подготовленной песчаной подушке высотой не менее 15 см и установленного по всем правилам армопояса, такой фундамент отлично справляется со своими обязанностями. Для повышения надежности основания необходимо установить утепленную отмостку шириной не менее 50 см, служащую для отвода дождевых вод и защиты грунта по периметру дома от промерзания.
+ Плюсы мелкозаглубленных ленточных фундаментов
- Экономия материалов, по сравнению с полнозаглубленным ленточным фундаментом.
- Возможно возведение на участках с высоким уровнем грунтовых вод.
– Минусы мелкозаглубленных ленточных фундаментов
- Невысокая жесткость.
- Необходимо очень качественное армирование.
- Большая вероятность появления трещин в стенах построенных из тяжелых материалов.
- Обязательно необходим дренаж и песчаная подушка.
Полнозаглубленный ленточный фундамент
Полнозаглубленный ленточный фундамент применяется при строительстве домов в два и более этажей, с массивными стенами и бетонными перекрытиями. Глубина его монтажа — на 20 – 30 см ниже глубины промерзания грунта в климатической зоне строительства. Это чрезвычайно прочная и надежная конструкция, практически неподверженная температурным деформациям и не боящаяся подъема грунтовых вод.
Надежность фундамента увеличивает армирование, которое выполняется путем вязки каркаса из рифленой арматуры. Иногда заглубленные ленточные фундаменты строятся без армирования, но это уместно только на плотных и каменистых грунтах. Стоимость полнозаглубленного фундамента довольно высокая — требуется большое количество бетона и значительный объем земляных работ. Цена арматуры в общих затратах составит не более 5 – 8%, а усиливает фундамент армирование весьма ощутимо, полностью исключая вероятность появления трещин и сколов. Экономить на армопоясе не стоит даже при ограниченном бюджете строительства.
+ Плюсы полнозаглубленных ленточных фундаментов
- Очень высокая надежность конструкции.
- Не подвержен температурным деформациям.
- Подходит для возведения домов с тяжелыми стенами.
- Позволяет оборудовать под домом подвал или цокольный этаж.
– Минусы полнозаглубленных ленточных фундаментов
- Большие затраты на материалы.
- Большой объем земляных работ.
- Сложно возводить при высоком уровне грунтовых вод.
Плитные фундаменты
Основания дома в виде сплошной или сборной плиты на всю площадь здания менее популярны, чем ленточные фундаменты, но в некоторых случаях являются единственно возможным вариантом. При строительстве на неустойчивых, песчано- глинистых, вспучивающихся грунтах, при высоком залегании грунтовых вод (выше 1 м), глубоко промерзающих почвах, лучше всего залить сплошную железобетонную плиту, на которой возводятся здания любой этажности.
Для каркасных одно и двухэтажных домов плитный фундамент практически идеальное решение. Он менее сложный, чем ленточный и свайный, но по сравнению с ними более затратный в плане расхода материалов и требуемого количества рабочего времени. Такие фундаменты часто называют плавающими — они сооружаются без заглубления и воздействуют практически только на поверхность почвы. Температурные и другие подвижки грунта на устойчивость фундамента, а, значит, и всего здания, влияния практически не оказывают.
Плитные виды фундаментов применяемые в строительстве подразделяются на монолитные и сборные. Второй вариант чаще используется при сооружении габаритных зданий с большой площадью основания и сложной конфигурацией периметра. Для жилого дома лучше остановиться на монолитном фундаменте из литого армированного бетона.
+ Плюсы плитных фундаментов
- Простота конструкции и сооружения.
- Подходит для возведения на сильно пучинистых, подвижных и просадочных грунтах.
- Не требует большого заглубления в грунт.
- Можно использовать при высоком уровне грунтовых вод.
– Минусы плитных фундаментов
- Большой расход материалов.
- Необходимость сооружения цоколя
- Возможность применения только на горизонтальных площадках или при уклоне не более 1 метра на всю длину или ширину дома.
Столбчатые фундаменты
Этот вид фундаментов получил распространение вместе с ростом популярности каркасных и панельных коттеджей, а также домов из клееного и пиленого бруса. Затраты на такой фундамент в несколько раз ниже, чем на ленточный или плитный. Главная особенность такого фундамента — необходимость монтажа нижней обвязки из бруса или балок, которая служит основанием дома.
Столбы устанавливаются под всеми стенами периметра и внутренними перегородками с интервалом до 2,5 м (оптимально 1,5 – 2 м). Они заглублены в землю на глубину больше, чем уровень промерзания и поднимаются над уровнем грунта на требуемую высоту. Очень удобны такие фундаменты на площадках неровного ландшафта — варьируя высоту столбов легко добиться идеально горизонтального положения обвязки.
Размеры столбов зависят от материала изготовления, их строят из:
Размеры варьируются в диапазоне 38 – 50 см по стороне, как правило, в поперечном сечении они представляют квадрат, реже — прямоугольник.
По способу строительства столбчатые фундаменты подразделяются на монолитные и сборные.
Монолитный столбчатый фундамент
Выбор варианта определяется свойствами грунтов на площадке, где строится дом. При глубоком залегании грунтовых вод идеальным выбором будет монолитный столбчатый фундамент из армированного бетона. Как и в ленточном фундаменте, арматурный каркас в столбе обязателен в любых климатических условиях.
Монтаж столбчатого фундамента производится в несколько этапов:
- подготовка ямы (скважины);
- монтаж опалубки;
- сборка арматурного каркаса;
- заливка бетона.
В промежуток между столбом и краем скважины (расстояние должно составлять не менее 10 см) засыпается мелкий гравий или песок — таким образом снижаются нагрузки на фундамент со стороны грунта при замерзании или других подвижках. Но на грунтах с риском горизонтальных движений (плывунах и других неустойчивых почвах) устанавливать столбчатые фундаменты не рекомендуется — они обладают невысокой устойчивостью к опрокидыванию и всегда существует риск нарушения устойчивости дома.
Сборный столбчатый фундамент
Сборные столбчатые фундаменты представляют собой столбы и бетонные платформы, изготовленные на заводе.
Они собираются в виде конструктора на участке и соединяются между собой сваркой арматуры и бетонированием стыков. При всей дешевизне и простоте монтажа, столбчатые фундаменты достаточно ограничены в сфере применения. Они оправданы на прочных и устойчивых грунтах для зданий не выше 2 этажей, без подвалов и цоколей. Но «узкая специализация» не снижает их привлекательности для частного строительства.
+ Плюсы столбчатых фундаментов
- Экономия материалов.
- Небольшие трудозатраты.
– Минусы столбчатых фундаментов
- Слабая устойчивость в горизонтально подвижных грунтах.
- Потребность в обустройстве цоколя.
- Невозможно использовать для зданий с тяжелыми стенами.
Свайные фундаменты
Самые популярные фундаменты в промышленном и многоэтажном жилом строительстве. Часто используются и при возведении небольших частных домов и коттеджей по современным технологиям. Если при строительстве промышленном способом на свайных фундаментах строят дома из любых материалов, то в частном секторе на сваях стоят преимущественно легкие сооружения из СИП-панелей, бруса, бревна.
Различные виды свайных фундаментов позволяют выбрать подходящий для любого типа строения, практически на любом грунте. Очень удобны сваи для строительства на участках сложного рельефа, в том числе и на неустойчивых грунтах. Дело в том, что длина свай практически не лимитируется — они могут достигать глубины 50 и более метров, что позволяет гарантировано достигнуть устойчивых слоев грунта, на которые может опереться здание любого размера и массы.
Современные технологии строительства используют три основных вида свай: винтовые, бурозабивные и буронабивные.
Фундамент на винтовых сваях
Наиболее востребованные в малоэтажном строительстве винтовые сваи — обычные металлические толстостенные трубы с винтом в нижней части. Они вкручиваются в землю как обычные шурупы, делается это вручную или при помощи специальных машин. Длина свай может достигать 10 -12 м при диаметре 50 – 150 мм.
После вкручивания таких опор, они срезаются на заданной высоте и соединяются горизонтальными балками — ростверком, выполняющим роль основания дома, на которое укладывается обвязка, настилается пол и затем возводятся стены.
+ Плюсы фундаментов на винтовых сваях
- Простота и скорость монтажа,
- Возможность использования на любых грунтах,
- Низкая стоимость готового фундамента.
– Минусы фундаментов на винтовых сваях
- Недолговечность (металл в земле подвержен коррозии).
- Необходимость завинчивания на большую глубину.
- Отсутствие возможности оборудования подвалов.
Фундамент на буронабивных сваях
Буронабивные сваи монтируются по другой технологии — сначала бурится скважина, в которой монтируется арматурный каркас. Затем вся конструкция заливается бетоном. Выступающие над землей оголовки срезаются на заданной высоте и соединяются ростверком. Глубина таких свай может достигать 50 метров.
+ Плюсы фундаментов на буронабивных сваях
- Возможность строительства многоэтажных зданий на любом типе грунта — сваи погружаются на необходимую глубину, до плотных слоев, способных выдержать вес здания.
- Равномерное распределение нагрузки на основание.
- Регулировка действующего на одну сваю веса изменением количества опор.
- Снижение объема земляных работ.
– Минусы фундаментов на буронабивных сваях
- Сложность расчетов и монтажа.
- Необходимость дорогостоящих геологических изысканий.
- Необходимость использования тяжелой грузоподъемной и буровой техники.
Фундамент на забивных сваях
Забивные сваи — бетонные изделия в виде балок квадратного или круглого сечения большой длины — 12 и более метров. Они забиваются в землю ударными устройствами или способом вибропогружения. Используются преимущественно в промышленном строительстве — для забивания требуется сложная и дорогостоящая техника.
Рассмотрев все основные виды фундамента для частного дома выбор оптимального варианта упрощается. Для кирпичных, блочных и каменных зданий оптимальный фундамент ленточный. Для каркасного строительства, домов из бруса и бревна более подходят плитные или свайные (винтовые), на прочных грунтах — столбчатые. Но в каждом отдельном случае выбирается свой вариант, главное, чтобы фундамент выполнял свою основную функцию — служил надежной опорой для дома.
Основания и фундаменты
Силкин А.М., Фролов Н.Н.
1987 г.
размещено: 06 Декабря 2018
М.: Агропромиздат, 1987, – 284с., ил.; 2-е изд., перераб. и доп.
Изложены сведения о физических, физико-механических и физико-химических свойствах грунтов как оснований фундаментов и сооружений. Приведены основные положения и методы проектирования естественных и искусственных оснований, различного вида фундаментов и способы их устройства. Второе издание (1-е – в 1981 г.) доработано с учетом новых СНиП, ГОСТов, Стандартов СЭВ и других материалов. Для студентов высших сельскохозяйственных учебных заведений по специальности “Гидромелиорация”.
Оглавление
Часть I. ОСНОВЫ ГРУНТОВЕДЕНИЯ И МЕХАНИКИ ГРУНТОВ
Глава 1. Состав и строение грунтов . 7
1. Природа и составные компоненты грунтов . 7
2. Твердые частицы грунтов . 8
3. Вода в грунтах, ее виды и свойства . 13
4. Газы в грунтах . 16
5. Структура и текстура грунтов . 17
Глава 2. Физические свойства грунтов и их показатели . 23
6. Основные показатели физических свойств грунтов . 24
7. Производные показатели физических свойств грунтов . 26
Глава 3. Физико-химические свойства грунтов и их показатели . 29
8. Консистентностъ грунтов . 29
9. Просадочность грунтов . 30
10. Набухаемость и усадочность грунтов . 33
11. Плывунность и тиксотропность грунтов . 36
12. Размягчаемость, размокаемость и растворимость грунтов . 37
13. Пучинистость грунтов . 38
Глава 4. Физико-механические свойства грунтов и их показатели . 39
14. Водопроницаемость грунтов . 40
15. Деформируемость грунтов . 43
16. Прочность грунтов . 68
17. Классификационные показатели и классификация грунтов . 80
Глава 5. Характеристика различных видов грунтов . 84
18. Скальные грунты . 85
19. Нескальные грунты . 87
Глава 6. Напряжения в грунтовом массиве . 108
20. Природные напряжения . 109
21. Напряжения от внешних нагрузок в однородном полупространстве . 111
22. Напряжения от внешних нагрузок в неоднородном полупространстве . 128
23. Напряжения в грунте по подошве нагруженных площадок — контактные напряжения . 131
24. Критические нагрузки на грунт основания . 134
Часть II. ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ
Глава 7. Основные положения проектирования оснований и фундаментов . 139
25. Виды оснований и фундаментов . 139
26. Совместные деформации сооружений и оснований . 142
27. Выбор основания, фундаментов и методов их устройства . 143
28. Основные положения проектирования оснований и фундаментов по предельным состояниям . 149
Глава 8. Фундаменты неглубокого наложения . 16З
29. Конструкции фундаментов неглубокого наложения . 163
30. Проектирование фундаментов . 167
31. Проектирование гибких железобетонных фундаментов . 165
Глава 9. Расчет естественных оснований . 166
32. Определение конечных осадок . 166
33. Расчет осадок во времени . 173
34. Определение неравномерных осадок . 175
35. Проектирование оснований по первой группе предельных состояний . 177
36. Расчет нескальных оснований гидротехнических сооружений . 183
Глава 10. Искусственные основания . 188
37. Принципы расчета искусственных оснований . 188
38. Поверхностное к глубинное уплотнение грунтов механическими способами . 190
39. Замена слабых грунтов (грунтовые подушки) . 196
40. Физико-химические методы укрепления и улучшения грунтов . 197
41. Улучшение свойств лёссовых просадочных грунтов . 202
42. Искусственные основания при строительстве на заторфованных грунтах и торфах . 207
Глава 11. Свайные фундаменты . 209
43. Виды свайных фундаментов, типы и конструкции свай . 209
44. Принципы проектирования свайных фундаментов . 216
45. Расчет свай и ростверков по первому предельному состоянию . 220
46. Определение несущей способности свай испытанием статической и динамической нагрузками . 222
47. Расчет свайных фундаментов и их оснований по второму предельному состоянию . 224
48. Особенности расчета свайных фундаментов в просадочных лёссовых грунтах . 226
Глава 12. Фундаменты глубокого заложения . 228
49. Принципы проектирования фундаментов глубокого заложения . 228
50. Опускные колодцы . 229
51. Колодцы-оболочки и буровые опоры-столбы . 232
52. Кессонные фундаменты . 236
Глава 13. Устройство котлованов под фундаменты и сооружения . 238
53. Назначение размеров котлованов и разбивка их на местности . 238
54. Крепление стенок траншей и котлованов . 240
55. Осушение котлованов . 247
56. Устройство котлованов и фундаментов на местности, покрытой водой . 249
Глава 14. Проектирование и устройство оснований и фундаментов на лёссовых просадочных грунтах . 250
57. Проектирование оснований в фундаментов зданий в промышленных сооружений на просадочных грунтах . 251
58. Методы устройства оснований в гидросооружений оросительных систем на просадочных грунтах . 257
59. Проектирование оснований гидросооружений на лёссовых просадочных грунтах . 260
Глава 15. Устройство фундаментов в особых условиях . 263
60. Основные принципы устройства фундаментов и сооружений в особых грунтовых условиях . 263
61. Устройство фундаментов зданий и гидромелиоративных сооружений на водонасыщенных биогенных грунтах . 264
62. Устройство фундаментов на вечномерзлых и набухающих грунтах . 265
63. Устройство фундаментов в других сложных грунтовых условиях . 270
64. Фундаменты при динамических нагрузках . 273
Приложение . 278
Указатель литературы . 280
Предметный указатель . 281
Какой фундамент лучше для малоэтажного строительства?
Если крыльцо дома оказывается перекошенным, плохо открываются двери и окна, а в стенах наблюдаются трещины, все это свидетельствует о неправильно выбранном фундаменте. Так что к данному вопросу необходимо подойти со всей ответственностью и серьезностью.
Виды фундаментов в малоэтажном строительстве
Фундамент – важный элемент любого здания, его основание. От прочности данного компонента зависит надежность и долговечность строения. Если при возведении фундамента допускаются ошибки, то исправить их будет потом крайне сложно. К тому же это обернется лишними тратами. Если стоимость фундамента одноэтажного дома из камня составляет 5-20% от общих затрат на реализацию проекта, то при исправлении основания вы можете потратить до 50%.
Фундаменты необходимы для удерживания конструкций здания и предотвращения их разрушения. Кроме того, подвалы и цокольные этажи оказываются защищенными от негативного воздействия грунтовых вод и сырости. Важно определить правильный фундамент для дома. Его выбирают с учетом ряда факторов, среди которых:
- величина нагрузок;
- особенности грунта;
- опасности морозного пучения.
Разновидности фундаментов
По глубине заложения фундаменты бывают мелко или глубоко заглубленными. Основания первого типа возводят, когда речь идет о легких зданиях и грунтах, которые не подвержены морозному пучению. При таких фундаментах требуется теплая отмостка, придающая стабильность и исключающая пучение грунта. Глубоко заглубленные фундаменты возводят ниже уровня промерзания грунта. Это делается, чтобы исключить негативное воздействие на основание в результате морозного пучения.
По способу сооружения основания зданий бывают:
Монолитный фундамент делают из армированного бетона. Такие основания считаются наиболее прочными и надежными в строительстве. Однако здесь важно использовать качественные материалы и соблюдать необходимые технологии.
В фундаментах сборного типа применяются готовые элементы из железобетона. Это балки, плиты, блоки и другое.
В комбинированных фундаментах применяются заводские элементы и бетон.
По конструктивным особенностям различают следующие основные фундаменты:
Такие фундаменты хорошо подходят для строений с тяжелыми стенами или перекрытиями. При этом дома могут возводиться из камня, бетона, кирпича. Ленточный фундамент закладывают под все капитальные стены. Он будет актуален при возведении подвала, подполья, гаража или цокольного этажа.
Такой фундамент полно загубленного типа закладывается на всю длину промерзания грунта. Получается достаточно простое при изготовлении основание, которое при этом обладает высокой надежностью. К недостаткам можно отнести большой расход материалов.
Мелко заглубленный фундамент ленточного типа требует непрерывного армированного пояса. Однако при его возведении не нужно много материалов. К недостаткам данного фундамента можно отнести низкую жесткость, что иногда приводит к возникновению трещин. К тому же здесь предъявляются высокие требования к качеству армирования. Помимо этого, необходимо наличие дренажа и песчаной подушки.
Такие основания хороши для домов с легкими стенами. Это постройки деревянного, рубленного, каркасного или щитового типа. В этом случае под углы, а также в местах повышенных нагрузок устанавливают специальные столбы. Они могут быть изготовлены из дерева, кирпича или бетона. Столбы закапывают в землю на глубину от 1,5 м, чтобы при морозном пучении они не подверглись разрушению.
Столбчатый фундамент требует, чтобы нагрузка была распределена правильно. Столбы обязательно устанавливают под всеми углами здания, а также в местах пересечения стен, под опорами тяжелых прогонов. Оптимальное расстояние между этими элементами фундамента – 1,2-2,5 м. Поверх столбов укладываются специальные обвязочные балки. Если расстояние между столбами больше 2,5 м, балка должна быть более мощной. Фундамент данного вида обойдется в 1,5-2 раза дешевле ленточного.
Винтовые сваи представляют собой трубы из стали, на конце которых находится винт. Их вкручивают в землю, после чего устанавливают на них конструкцию. Фундамент выигрывает особой быстротой возведения. Например, основание для дачного дома на 80м2 вы возведете за 2 дня. К тому же свайный фундамент не требует выполнение подготовительных земляных работ. Однако в таком типе фундамента имеются свои недостатки. Со временем сваи выходят из строя, потому такие конструкции не являются долговечными.
Фундамент данного типа можно возводить из буронабивных свай. Это глубокие отверстия в грунте, куда вставляется стальная арматура и заливается бетон. В некоторых случаях сваи делают с расширенной нижней частью, что увеличивает их прочность и несущую способность.
Фундамент на сваях буронабивных подойдет для тяжелого дома. Основание данного вида актуально для случаев со слабым грунтом. Сваи обеспечивают прочность строению, снижая нагрузку на грунт. К тому же такой тип фундамента приводит к сокращению объема земляных работ. Если же фундамент свайного типа возводят в сыпучих и текучих грунтах, это приводит к большим расходам.
Такое основание возводят из монолитного железобетона. При этом фундамент получает нужную пространственную жесткость. Необходимость в таком основании при малоэтажном строительстве возникает, когда приходится сталкиваться с неравномерными и сильно сжимаемыми грунтами.
В этом случае под домом устанавливается единая плита, которая может быть плоской или ребристой, утепленной или нет. Фундамент получил широкое распространение, что связано с его универсальностью. Плитное основание часто применяют при реализации типовых проектов индивидуальных домов. Преимущество такого фундамента в том, что он может использоваться почти на всех типах грунтов. Исключением бывают плывуны, текучие глины и грунты с большим содержанием торфа.
Иногда такой фундамент называют плавающим. Он практичен, надежен и не требует большого заглубления в грунт. Если грунтовые воды находятся на высоком уровне, особенности такого фундамента превращаются в серьезные преимущества. Однако это лучший фундамент не для всех ситуаций. Например, для больших домов сложной формы он не подойдет. Конструкция основания становится очень сложной и потребует большого количества материалов.
Еще для такого фундамента необходимо особое устройство цоколя, поскольку основание обычно располагается на уровне земли. Плитный фундамент не рекомендуют выбирать для строений на склонах, где перепад высот по длине превышает 1 м.
Фундамент на песчаных подушках
Анализируя, какой фундамент больше подходит для конкретного случая, необходимо рассмотреть и вариант с основанием на песчаных подушках. Такой фундамент позволяет экономить стройматериалы для полной или частичной замены непригодных грунтов. При возведении таких фундаментов в котлован засыпают слои песка в 150-200 мм. Затем утрамбовывают и заливают водой.
В некоторых случаях устройство песчаной подушки сопровождается обязательным созданием дренажа. Это необходимо, когда в грунте большое количество вод, а также имеется опасность морозного пучения. Иначе подушки могут потерять первоначальные свойства.
Для такого фундамента больше подойдет грунт однородного минерального типа, в котором отсутствует торф и крупные валуны. В данном случае необходимо, чтобы грунтовые воды находились глубоко. В таких грунтах при правильном выполнении работ, когда нагрузка на основание распределяется равномерно, фундамент получает нужную осадку. Для отвода поверхностных вод необходимо организовать уклон грунта. Здесь требуется планировка вертикального типа, а вокруг здания делается отмостка.
Выбор фундамента
Какой вид фундамента лучше? На этот вопрос нет единого ответа, поскольку при выборе основания необходимо учитывать множество различных факторов. Фундамент, цена и качество которого вас устроит, должен соответствовать следующим критериям:
- подходит для реализации конкретного проекта;
- расходы находятся в пределах определенного вами бюджета;
- соблюдены все требования безопасности;
- учтены особенности местности, тип грунта и уровень грунтовых вод;
- учтены технологические рекомендации, особенности материала, технические характеристики, уровень нагрузки.
Важно, чтобы выбранный вами тип оказался наиболее оптимальным с учетом совокупности перечисленных факторов. Когда остается вариативность, можете отдать предпочтение фундаменту, который вам больше всего нравится. Однако на первый план должен выходить фактор целесообразности, а не личных предпочтений.
Ленточные фундаменты устраивают и в том случае, когда цоколь выполняет роль подпорной стенки для грунтовой подсыпки пола.
Ленточный фундамент
Как было сказано ранее ленточные фундаменты делятся на 2 основных типа – полно заглубленные и мелко заглубленные.
SGround.ru
Сайт о фундаментах, их основаниях и морозном пучении грунтов
Типы фундаментов и области их применения
Как выбрать тип фундамента для дома?
Оглавление
1. Введение
Фундамент — это наиважнейшая часть любой постройки. От надежности фундамента зависит надежность всего здания или сооружения.
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.
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.
[Фундамент — несущая строительная конструкция, часть здания или сооружения, которая воспринимает все нагрузки от сооружения, перераспределяет их и передает на грунтовое основание]
2. Типы грунтовых оснований для фундаментов
Основание фундамента — слои грунта, залегающие ниже подошвы фундамента и воспринимающие нагрузку от него. Основания могут быть естественными и искусственными.
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.
Например — если на месте строительства Вашего дома оказался небольшой участок с залежами торфа толщиной около 1м, а вы планировали возведение малозаглубленного фундамента или полов по грунту, то целесообразно заменить этот слой слабого грунта на песок с послойным уплотнением – это и будет искусственным основанием. Такое решение позволит избежать неприятностей с фундаментом в будущем и сэкономить некоторую сумму денег.
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.
Глубина заложения таких фундаментов обычно сравнительно небольшая — от 0 до 3,0 метров, размеры в плане меняются в широких приделах от 0,3х0,3 для деревянных построек до 4,5х4,5 м под колонны многоэтажных зданий. Располагаются отдельные столбчатые фундаменты с определенным шагом вдоль стен или под узловыми точками здания (углами, колоннами, пересечением балок и т.д.) и не связаны между собой ничем кроме надземной части зданий или сооружения.
[Когда говорят «столбчатый фундамент» имеют ввиду не фундамент в виде столба небольшого сечения, а фундамент имеющий колонную часть — столб и плитную часть — подошву.]
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?
- прежде всего когда проектируется/строится каркасное здание, то есть нагрузка на основание предается точечно, от каждой колонны каркаса отдельно.
- когда недалеко от поверхности (на глубине 1,5-3 м) залегают достаточно прочные грунты, которые могут воспринимать расчетные нагрузки от здания при сравнительно небольших размерах подошвы фундамента (в моей практике самая крупная подошва ступенчатого фундамента была размером 4,5х4,5 м, но это не предел);
- При малоэтажном строительстве под не ответственные деревянные постройки (баня, сарай) при сухих прочных грунтах — применяют малозаглубленные или поверхностные столбчатые фундаменты как максимально простой и дешевый вариант.
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:
- Требуют дополнительных конструкций для опирания стен здания (монолитный цоколь, фундаментные балки), а для зданий с подвалам требуется отдельное возведение стен подвала;
- Фундаменты не связаны между собой и, как следствие, не перераспределяют нагрузки. Для исключения неравномерных осадок, фундаменты должны иметь точно подобранные размеры подошвы в зависимости от действующей нагрузки на них — если нагрузки разные, то и размеры фундаментов разные;
- Применимы только на относительно прочных и однородных грунтах.
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.
Замкнутая лента под стены здания
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.
Фундамента плитного типа в малоэтажном строительстве применяют при небольших размерах дома и простой форме здания. Основные преимущества данного основания — простота сооружения, возможность применения в сложных грунтовых условиях: пучинистых, слабых и просадочных грунтах, а также высокая надежность при мелкой заглубленности . Однако такие фундаменты сравнительно дороги из-за большого расхода бетона и металла на арматуру.
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.
Фото: процесс массового погружения забивных свай на стройплощадке
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
Выбор типа фундамента — сложная задача, требующая учета множества факторов и точных сведений о грунтах основания.
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.
Дополнительную информацию по теме см. ниже в разделе «Связанные статьи».
10. Связанные статьи
- Выбор глубины заложения фундаментов
- Инженерно-геологические изыскания – обязательно или нет?
- Ленточные фундаменты – виды и особенности
- Столбчатые фундаменты
- Свайные фундаменты – забивные сваи
- Свайные фундаменты – буронабивные сваи
- Свайные фундаменты – винтовые сваи
- Плитные фундаменты
- Незаглубленные или малозаглубленные фундаменты
- Что такое пучинистые грунты
- Определяем тип и характеристики грунта самостоятельно без лаборатории
Один комментарий к публикации “Типы фундаментов и области их применения”
висячие (сваи трения) все виды свай, которые опираются на сжимаемые грунты. Они передают нагрузку на грунты основания нижним концом и боковой поверхностью.
Основания и фундаменты
При строительстве мостов на устройство фундаментов затрачивают до 40% времени и труда и до 30% финансовых средств, а в сложных инженерно-геологических условиях эти показатели еще выше.
Повышение экономической эффективности фундаментостроения должно осуществляться в неразрывной связи с повышением качества работ, которое во многом предопределяет надежность и долговечность любых сооружений в целом. Особое внимание требуется уделять доброкачественному проектированию и выполнению подземных работ, поскольку из-за отсутствия надежных методов контроля за состоянием оснований и фундаментов в период эксплуатации сооружений не всегда удается своевременно принять необходимые меры по устранению последствий случайных дефектов. Такие дефекты, возникшие в результате допущенных ошибок при проектировании и не замеченные в период возведения фундаментов, в дальнейшем, спустя некоторое время, начинают проявляться в виде разного рода деформаций сооружений, затрудняющих или исключающих нормальную их эксплуатацию. Устранение дефектов, как правило, требует затрат, значительно превышающих первоначальные, а для мостов, кроме того, и длительных перерывов или ограничений движения обращающихся нагрузок.
Чтобы проектировать и строить фундаменты не только экономично, но, главное, надежно, необходимо ясно представлять, как передаются на грунты нагрузки от сооружений, особенности поведения грунтов под действием на них сжимающих, выдергивающих и сдвигающих нагрузок, как изменяются свойства разных грунтов при действии на них воды, какие фундаменты и в каких грунтах следует применять, какими способами их возводить. Ответы на перечисленные и многие другие вопросы можно получить в результате изучения предмета «Основания и фундаменты».
Для изучения предмета «Основания и фундаменты» необходимо знать основы инженерной геологии, механики грунтов и гидрогеологии. Инженерная геология изучает и оценивает влияние геологических факторов на работу проектируемых зданий и сооружений, а также возможные изменения этих факторов в результате нарушения природных условий при возведении и эксплуатации зданий и сооружений. Механика фунтов занимается изучением напряженно-деформированного состояния и физико-механических свойств грунтов оснований, разработкой методов расчета прочности и деформаций оснований, способов определения давления грунтов на ограждающие конструкции. Гидрогеология изучает подземные воды, содержащиеся в толще грунтов.
§ 2. Основные понятия. Классификация оснований и фундаментов
Рис. В. 1. Фундамент опоры моста из одного несущего элемента 1 — надфундаментная часть опоры; 2 — фундамент; 3 — поверхность грунта (дно водотока); 4 — уровень размыва; 5 — несущий пласт грунта; 6 — условный контур основания; 7 — подошва фундамента; 8 — боковая грань фундамента; 9 — уступ; 10 — обрез фундамента; d — глубина заложения фундамента; А — высота фундамента; d1 — расчетное заглубление фундамента в грунт
Рис. В. 2. Фундамент из куста несущих элементов 1 — надфундаментная часть опоры; 2 — фундамент; 3 — ростверк; 4 — тампонажный слой бетона; 5 — несущие элементы; 6—поверхность грунта (дно водотока); 7 — уровень размыва; 8 — несущий пласт грунта; 9 — подошва тампонажного слоя; 10—боковая поверхность ростверка; 11 — обрез фундамента
Рис. В. 3. Безростверковая опора 1 — подферменная плита (насадка); 2 — стойка; 3 — фундамент стойки; 4 — поверхность грунта (дно водотока); 5 — уровень размыва
Все здания и сооружения опираются на поверхностные слои земли (глины, пески, скальные породы и др.), именуемые в строительной практике грунтами.
Основанием называют часть массива грунтов, непосредственно воспринимающую нагрузку и вследствие этого подверженную деформациям под ее воздействием. Основание из грунтов природного сложения называют естественным. Основание из предварительно уплотненных или укрепленных тем или иным способом грунтов называют искусственным.
Если основание состоит из одного слоя грунта, его называют однородным, если из нескольких слоев — неоднородным. Слой (пласт) грунта, на который опирается фундамент, называют несущим слоем, а нижележащие слои — подстилающими.
Фундаментом называют часть здания или сооружения, находящуюся ниже поверхности грунта (на суше) или ниже самого низкого (меженного) уровня воды в водотоке (водоеме) и предназначенную для передачи нагрузок на основание. Различают массивные фундаменты, состоящие из одного несущего элемента (рис. В.1), и немассивные, состоящие из группы (куста) несущих элементов — свай разных видов, свай-оболочек (оболочек), свай-столбов (столбов), объединенных в единую конструкцию плитой, называемой ростверком (рис. В. 2).
Независимо от типа фундаментов и особенностей их конструкции принято называть обрезом фундамента поверхность его соприкасания с надфундаментной частью здания или сооружения; подошвой фундамента нижнюю поверхность его соприкасания с грунтом основания; высотой фундамента расстояние от его подошвы или нижнего конца (низа) несущих элементов до обреза; глубиной заложения фундамента расстояние от поверхности грунта или уровня воды в водоеме до подошвы фундамента или низа несущих элементов.
Под воздействием на фундамент вертикальных нагрузок, равномерно сжимающих грунты основания, происходят перемещения зданий и сооружений, называемые осадкой. При действии на фундаменты неравномерных сжимающих нагрузок наблюдаются наклоны, именуемые кренами. Воздействие больших горизонтальных нагрузок иногда приводит к смещениям, называемым сдвигами.
Для предотвращения возможности появления недопустимых осадок, кренов или сдвигов зданий и сооружений (исходя из условия обеспечения их нормальной эксплуатации) фундаменты закладывают на некоторой глубине от дневной поверхности, чтобы передать расчетные нагрузки на более прочные грунты.
В зависимости от особенностей передачи нагрузки на грунты основания фундаменты подразделяют на два типа: мелкого и глубокого заложения. Характерной особенностью фундаментов мелкого заложения (см. рис. В. 1), иногда неправильно называемых «фундаментами на естественном основании», является передача на основание вертикальных, горизонтальных и изгибающих (от моментов) нагрузок от надфундаментной части сооружения только через их подошву. Их боковая поверхность в работе не участвует из-за невозможности, как правило, обеспечить засыпку пазух между боковыми поверхностями фундаментов и котлованов грунтом с плотностью, равной или выше природной. В отличие от фундаментов мелкого заложения нагрузки, воспринимаемые фундаментами глубокого заложения (см. рис. В. 2), передаются на грунт не только через их подошву или торец несущих элементов в виде свай, оболочек, столбов либо опускных колодцев, но и через их боковую поверхность вследствие проявления сил трения, сопротивляющихся вдавливанию (вертикальному смещению) фундаментов в грунт, и сил бокового отпора грунта, сопротивляющихся смещению (сдвигу или повороту) фундаментов.
Благодаря тому, что в работе фундаментов глубокого заложения кроме подошвы участвует их боковая поверхность, повышается степень использования прочностных свойств материалов, а следовательно, сокращается их расход. Для устройства фундаментов глубокого заложения в равных с фундаментами мелкого заложения условиях требуется, в зависимости от конструкции фундаментов и сложности местных особенностей строительства, в 2—4 раза меньше бетона. При этом объем земляных работ сокращается в 5—10 раз, затраты труда и сроки строительства фундаментов уменьшаются в 1,5—3 раза. Кроме существенной экономической эффективности фундаменты глубокого заложения обладают более высокой надежностью.
Водопропускные трубы сооружают, как правило, с фундаментами мелкого заложения и редко с фундаментами из свай разных типов. Опоры мостов традиционной конструкции, имеющие надфундаментную часть, возводят с фундаментами как мелкого, так и глубокого заложения.
Применяемые для мостов, водопропускных труб, зданий и других сооружений фундаменты мелкого и глубокого заложения подразделяют по конструктивным особенностям. Фундаменты мелкого заложения можно разделить на массивные, сплошные в виде плиты, ленточные, стоечные, комбинированные. Фундаменты глубокого заложения подразделяют по виду несущих элементов: из свай, оболочек, столбов или опускных колодцев.
В свою очередь фундаменты перечисленных видов могут быть монолитными, полностью возводимыми на месте постройки, и сборными, монтируемыми из заранее изготовленных элементов. Промежуточное положение занимают сборно-монолитные фундаменты, состоящие из сборных элементов, омоноличиваемых бетоном, например сваи с монолитной плитой, фундаменты из сборных железобетонных оболочек, заполняемых бетоном, и т. п.
Помимо перечисленных основных видов фундаментов в практике строительства мостов и труб известны разновидности фундаментов, представляющие собой видоизмененные основные конструкции, например безростверковые фундаменты опор мостов, так называемые безростверковые опоры. Характерной особенностью таких опор (рис. В. 3) является использование нижней заглубленной в грунт части стоек в качестве фундамента, не имеющего объединяющего их ростверка, а верхней части стоек, возвышающейся над грунтом или над водой и объединенной подферменной плитой (насадкой), в качестве надфундаментной конструкции опор. В качестве стоек опор используют сваи, оболочки или столбы.
Безростверковые опоры широко применяют для мостов с длиной пролетных строений до 33 м, в ряде случаев до 100 м. Опоры проектируют преимущественно из одного, реже из двух рядов стоек по фасаду моста. В каждом ряду имеется две и более стоек.
Отказ от устройства ростверка в конструкции опор одновременно с уменьшением потребности в бетоне обеспечивает значительное сокращение затрат ручного труда и сроков возведения опор главным образом благодаря исключению котлованных работ по устройству ростверка.
Загрузка...