Классификация фундаментов. Виды фундаментов и их характеристика.. Виды оснований

Классификация фундаментов

Фундаменты классифицируют на фундаменты, возводимые в открытых котлованах, свайные, фундаменты глубокого заложения.

Фундаменты, возводимые в открытых котлованах, окружены насыпным грунтом и передают нагрузку на основание только по подошве. Фундаменты глубокого заложения передают нагрузку на основание как по подошве так и за счет сил трения по боковой поверхности фундамента.

По конструктивной схеме фундаменты делятся на: ленточные (располагаются в виде непрерывной ленты под всеми несущими стенами или под рядами колонны); столбчатые (в виде системы отдельных столбов и фундаментных балок); сплошные (монолитная плита под всем зданием, применяется при особо больших нагрузках на стены или опоры); свайные (в виде отдельных свай)

По характеру работы под действием нагрузки фундаменты подразделяются на жесткие, материал которых работает на сжатие и в которых не возникает деформации изгиба) и гибкие – работающие на изгиб.

Для устройства жестких фундаментов применяют кладку из природного камня неправильной формы (бут, бутобетон). Для гибких фундаментов применяют в основном ЖБК.

Конструкции фундаментов зависят в основном от конструктивной схемы здания, нагрузок, наличия средств механизации, возможности использования местных строительных материалов.

 

Виды фундаментов и их характеристика.

 

В массовом строительстве фундаменты сооружают сборными из железобетонных плит и блоков.

Ленточные фундаменты подразделяются на сборные и монолитные. В основном применяют сборные. Они состоят из ЖБ блоков-плит и фундаментных стеновых блоков. Блок -подушки выполняются прямоугольной или трапециидальной формы, укладываемые на утрамбованное основание. Монолитные фундаменты применяются редко, так как трудоемки и неэкономичны. В целях сокращения расхода бетона и уменьшения массы применяют пустотелые блоки. Экономия также достигается при устройстве прерывистых фундаментов (укладывают с промежутками)

Столбчатые фундаменты устраивают в тех случаях, когда нагрузки от здания вызывают давление на грунт меньше нормативного давления грунта основания (малоэтажные здания). Такие фундаменты бывают монолитными и сборными.

Под зданиями с несущими стенами эти фундаменты располагают под углами стен, в местах пересечения наружных и внутренних стен, под простенками и через 3 – 5 метров на глухих участках стен. Под столбчатые фундаменты под несущие стены устраивают фундаментные балки из сборного или монолитного ЖБ. Сборные фундаменты устраивают также и под отдельно стоящие опоры зданий: под каменные столбы – сборный фундамент из ЖБ плит; под ЖБ колонны каркасных зданий – из ЖБ подушек и подколонников стаканного типа.

При очень слабых грунтах и больших нагрузках применяют монолитные ЖБ фундаменты в виде сплошной ЖБ плиты под всей площадью здания.

Виды оснований

 

Долговечность любого сооружения зависит от надежности основания и фундаментов. Основанием называется массив грунта, расположенный под фундаментом и воспринимающий нагрузку от здания. Грунтовые осно­вания подразделяют: на естественные и искусственно улучшенные.

Естественным основанием называют грунт, залегаю­щий под фундаментом и способный всвоем природном состоянии воспринимать нагрузку от построенного зда­ния.

Нагрузка, передаваемая фундаментом, вызывает в грунте основания напряженное состояние и деформиру­ет его. На рис. 14. 1 показана примерная форма напря­женного объема грунта. Как видно из рисунка, глубина и ширина напряженной зоны значительно превосходят ширину фундамента.

По мере углубления ниже подошвы фундамента область распространения напряжений увеличивается до определенного значения, а их абсолютная величина сни­жается и постепенно область распространения напряже­ний уменьшается. На глубине более 6 b грунт практиче­ски не испытывает напряжений.

Грунты, используемые в качестве естественных осно­ваний, должны иметь необходимую прочность, неболь­шую и равномерную сжимаемость (деформативность) хорошо сопротивляться действию грунтовых вод, не под­вергаться пучению при замерзании, иметь достаточную мощность слоя, обладать неподвижностью и допускать только равномерную осадку здания.

Сжимаемость и несущая способность различных ви­дов грунтов неодинаковы, так как различны их физико-механические свойства, которые зависят от природы и структуры самих грунтов, а также от наличия или от­сутствия в них подземных вод. В большинстве случаев подземные воды снижают несущую способность основа­ния, а колебание уровня подземной воды (например, в результате изменения сезонного режима) может вы­звать неравномерную осадку здания. Грунт, способный удерживать в своих порах воду, при промерзании вспу­чивается, так как вода при замерзании увеличивается в объеме. Силы пучения велики и могут вызвать недопу­стимые деформации здания. Пучение грунтов зависит не только от их влажности, но и от уровня подземных вод, крупности зерен и глубины промерзания грунтов. Чем мельче зерна грунта и чем больше в нем влаги, тем боль­ше способность грунта к пучению при замерзании. Есте­ственные основания должны обладать постоянством объ­ема при промерзании или находиться ниже линии про­мерзания грунта.

Грунты основания должны быть устойчивыми к воз­действию подземных вод. При наличии в грунтах основа­ния легко растворимых в воде веществ (например, гип­са) возможно выщелачивание грунта, что может приве­сти к недопустимым деформациям основания.

Если грунт искусственно уплотняют, то такое основание называют искусственным.

Искусственно улучшенные основания устраивают тог­да, когда грунт обладает слабой несущей способностью и не может быть использован в качестве естественного основания. Такие основания создают путем уплотнения, закрепления или замены слабого грунта на более проч­ный (рис. 14. 3). Уплотняют грунты укаткой, трамбова­нием, вибрацией и устройством грунтовых свай. Укатка грунта катками уплотняет его на 15—20 см, а трамбова­ние падающими механическими трамбовками — на глу­бину до 1, 5—2, 0 м, причем в последнем случае несущая способность увеличивается до 30 %.

Крупнообломочные и крупнозернистые песчаные грунты хорошо уплотняются поверхностными вибратора­ми. Укатка, трамбование и вибрирование относятся к по­верхностному уплотнению грунтов. Глубинное уплотне­ние производят глубинными вибраторами или с помощью грунтовых свай (путем заполнения заготовленных сква­жин песком или грунтом с послойным трамбованием его до необходимой плотности). Длина свай может достигать 15 м.

Для выбора основания грунты на участке строитель­ства исследуют с целью определения характера напла­стований, толщины слоев, физико-механических свойств грунтов, вида подземной воды и уровня ее стояния. Ис­следование (разведку) грунтов производят способом бурения или шурфования При бурении, как наиболее эффективном методе разведки грунтов, с каждым изменением пласта (но не реже, чем через 50 см) отбирают пробы грунта для исследования его в лабораторных условиях. При шурфовании роют отдель­ные колодцы (шурфы), позволяющие брать пробы с не­нарушенной структурой и осматривать грунт в условиях природного залегания. На основании исследований со­ставляют геологические разрезы (рис. 14. 2, 6), дающие представление о геологическом строении участка и явля­ющиеся исходным материалом для расчета основания.

 

Основные строительные свойства грунтов.

Скальные грунты залегают в виде сплошного массива (граниты, кварциты, песчаники и т. д. ) или в виде трещиноватого слоя, Они водоустойчивы, несжимаемы и при отсутствия трещин и пустот являются наиболее прочными и надеж­ными основаниями. Трещиноватые слои скальных грун­тов менее прочны.

Крупнообломочные грунты — несвязные обломки скальных пород с преобладанием обломков размером более 2 мм (свыше 50 %)• К ним можно отнести гравий, щебень, гальку. Эти грунты являются хорошим основа­нием, если под ними расположен плотный слой.

Песчаные грунты состоят из частиц размером от 0, 1 до 2 мм и подразделяются на гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые, а по минераль­ному составу — на кварцевые, сланцевые и известковые. Наиболее прочными являются кварцевые пески. С увели­чением содержания пылеватых и глинистых частиц проч­ность песчаного грунта уменьшается. Вследствие значи­тельной водопроницаемости увлажнение гравелистых, крупных и средней крупности песков почти не сказыва­ется на их механических свойствах, а при насыщении во­дой мелких и пылеватых песков последние становятся текучими (плывуны), приобретают подвижность и тем самым уменьшается их несущая способность. Песчаные грунты при промерзании не вспучиваются, дают быструю, окончательную осадку под нагрузкой и являются хорошим основанием.

Частицы грунта крупностью от 0, 05 до 0, 005 мм назы­вают пылеватыми. Если в песке таких частиц содержит­ся от 15 до 50 %, то их относят к категории пылеватых. Когда в грунте пылеватых частиц больше, чем песчаных, грунт называют пылеватым.

Глинистые грунты состоят из мельчайших частци че­шуйчатой формы размерами в плане менее 0, 005 мм и толщиной менее 0, 001 мм. Благодаря большой удель­ной поверхности соприкасания и наличию тонких капил­ляров, всасывающих подземную воду, создается взаим­ное притяжение частиц, обусловливающее вязкость гли­нистых грунтов.

К глинистым грунтам относят глину, супеси и суглин­ки. Глиной называют глинистый грунт, содержащий бо­лее 30 % глинистых частиц; суглинком — грунт, содер­жащий от 10 до 30 % тех же частиц; и супесью — от 3 до

10%.

В зависимости от влажности глинистые грунты могут находиться в твердом, пластичном или текучем состоя­нии. Несущая способность твердых глин больше, чем пластичных. При замерзании глинистые грунты вспучи­ваются. Вследствие небольшой скорости уплотнения час­тиц грунты обладают длительной осадкой под нагрузкой.

Кроме перечисленных грунтов в строительстве прихо­дится иметь дело с растительными (верхний гумусовый слой) грунтами, непригодными для оснований из-за не­однородности состава и сильной сжимаемости под на­грузкой, насыпными грунтами в виде различных пород и отходов, являющимися ненадежными основаниями из-за неравномерной сжимаемости.

             

    Фундаменты под промышленное оборудование 

Фундаменты под машины и механизмы должны работать и на статические нагрузки, и противостоять длительным и большим динамическим нагрузкам, от работы машины в виде толчков, ударов, сотрясений, вибрации. Кроме этого фундаменты должны обладать способностью гасить различные динамические усилия, вибрации без передачи их конструкциям здания или фундаментам соседних машин. Для выполнения этих условий необходимо правильно рассчитывать размер фундамента, его массу, конструкцию фундамента, выбор способа крепления машин на фундаменте.

Фундаменты под машины подразделяют на массивные и рамные. Более распространены массивные – в виде сплошных блоков и плит с прямоугольным очертанием подошвы, различными выемками. Простеющие фундаменты машин могут быть выполнены из бетона и бутобетона. Фундаменты машин средней и большой мощности выполняют из ЖБ. Для защиты конструкций зданий от воздействия на них динамических усилий, фундаменты под машины отделяют от конструкций здания виброизоляционными прокладками.

Наиболее эффективным способом уменьшения колебаний грунта является устройство фундаментов с амортизаторами.

Горизонтальную и вертикальную гидроизоляцию фундаментов под оборудование устраивают в тех случаях, когда это обусловлено гидрогеологическими данными грунтов, т. е. увлажнение фундаментов подземными водами может сказаться на прочности и долговечности фундаментов (например, при наличии агрессивных подземных вод), когда не допустимо капиллярное увлажнение пола у машины или увлажнение фундамента технологическими жидкостями или водами сверху.

 

 

СТЕНЫ совмещают ограждающую и защитную функции. Бывают наружными и внутренними.

СТЕНЫ, ВИДЫ СТЕН И НАЗНАЧЕНИЕ.   

Стены по расположению и назначению подразделяют на наружные и внутренние. Наружные стены ограждают помещение от внешней среды и защищают их от атмосферных воздействий; внутренние – отделяют одни помещения от других. Все стены воспринимают ветровые нагрузки на здание, обеспечивают звуко и теплоизоляцию; защищают здание от внешних климатических воздействий.

Стены бывают несущими, самонесущими и ненесущими.

Несущие стены и воспринимают и передают на фундамент нагрузку не только от собственного веса, но и от других конструкций, которые находятся на них (перекрытия, крыша, лестницы), а также ветровые нагрузки. С такими стенами строят жилые и общественные (кирпичные, блочные, крупнопанельные) здания и нередко подсобно-производственные здания.

Самонесущие стены передают на фундамент нагрузку только собственного веса. На такие стены не опираются перекрытия или другие конструкции. Чаще всего такие стены бывают в одноэтажных подсобно-производственных зданиях.

Стены, которые только ограждают помещение от внешнего пространства и передают собственный вес в пределах этажа на другие конструкции называются ненесущими.

Во многих жилых и общественных зданиях верхняя часть наружной стены выступает за ее плоскость. Такая часть стены называется простенком.

Часть стены, расположенная по фасаду здания выше кровли называется парапетом.

Нижняя часть наружной стены, опирающаяся на фундамент составляет ее цокольную часть.

Часть стены между проемами называют простенком.

Участок стены над проемом – перемычка.

К стенам предъявляют следующие требования: они должны быть прочными и устойчивыми; обладать нужными тепло – и звукоизолирующими свойствами; быть огнестойкими, долговечными и экономичными.

     Кирпичные стены.

Каменная кладка стен выполняется из естественных или искусственных камней на растворе. Прочность кладки зависит от прочности камня и раствора, от системы перевязки вертикальных швов, от воздействия влаги, температуры, ветра и коррозии.

Камни укладывают горизонтальными рядами. Перевязку вертикальных швов делают через определенное количество рядов. Для кладки применяют известковые, цементные и цементно-известковые растворы. Раствор выбирается в зависимости от вида кладки и воспринимающей нагрузки.

Порядок чередования ложковых и тычковых рядов называют системой перевязки. В основном применяют многорядную систему и цепную. Многорядная перевязка легче в исполнении.

Стены из сплошной каменной кладки тяжелы, трудоемки и обладают низкими теплотехническими качествами. Более эффективны облегченные стены из кирпича, которые позволяют экономить до 40% кирпича, 30% вяжущих материалов. Впервые облегченные стены предложил русский инженер ГЕРАРД в 1829 году. Стены системы ПОПОВА и ОРЛЯНКИНА состоят из 2-х стенок толщиной в ½ кирпича, образующих между собой пространство, засыпаемое шлаком. Недостаток этих стен – малая прочность из-за оседания шлака (здания до 2-х этажей); невозможность применения в сейсморайонах. Через каждые 4 ряда кладки шлаковый слой перекрывают двумя рядами кирпичей, которые связывают между собой кладку и препятствуют осадке шлака.

 

       Стены из природного камня 

 

Стены из природного камняцелесообразно возводить при наличии в районе строительства горных пород с пористой структурой, обладающих малой объемной массой и легко подвергающихсямеханической обработке. Таки­ми камнями являются, например, известняки-ракушечни­ки (в Причерноморье), инкермановский известняк (в Крыму), артикский туф (в Армении) и др.

Из пористых пород изготовляют камни того же раз­мера, что и легкобетонные, т. е. 390x190x188 мм. Клад­ка стен ведется по двух- или трехрядной ложковой си­стеме. Стены из этих камней имеют красивый внешний и ид и не требуют штукатурки.

Стены из природных камней неправильной формы устраивают в редких случаях, главным образом из бу­товой плиты для возведения хозяйственных построек. Среди местных стеновых материалов наряду с природ­ными камнями особое место занимают стеновые грунто­вые материалы, которые вырабатывают без обжига из грунтов, обладающих необходимой связностью. Строи­тельство домов из этого стенового материала характерно для безлесных районов с сухим климатом и продолжи­тельным летом (Средняя Азия, Северный Кавказ, Крым, Украина).

Возведение зданий из мелкоразмерных элементов требует больших затрат труда, не позволяет широко ис­пользовать средства автоматизации и механизации строи­тельства. Одним из путей повышения степени индустриа­лизации строительного производства является проекти­рование и строительство зданий из крупных блоков Сравнение технико-экономических показателей кирпич­ных и крупноблочных зданий показывает, что сроки строительства сокращаются почти на 15%, а затраты труда — на 20 %.

Крупноблочные здания.           

Крупноблочными называются здания, стены которых возводятся из крупных камней (блоков) массой от 0, 3 до 3 т и более. В этих зданиях все другие конструктивные элементы также выполняются из крупноразмерных элементов и деталей (рис. 15. 15). Материалом для изго­товления блоков служат легкие бетоны (керамзитобетон, шлакобетон, ячеистый бетон и др. ), а также местные ма­териалы (ракушечники, туфы), которые выпиливаются на карьерах. Крупные блоки изготовляют также из кир­пича. Основной формой крупного блока является прямо­угольный параллелепипед.

Размеры блоков выбирают в зависимости от схемы членения стены, так называемой разрезки. При этом их размеры и масса должны быть согласованы с грузоподъ­емностью монтажных кранов. Номенклатура блоков (их размеры и основные параметры) унифицирована и све­дена в каталоги, которыми руководствуются при проек­тировании зданий и изготовлении блоков на заводах.

Наиболее оптимальной для зданий из крупных бло­ков является конструктивная схема с продольными не­сущими внутренними и наружными стенами.

Различают следующие виды блоков: цокольные, про­стеночные, подоконные, поясные (рядовые, перемычечные и угловые), угловые вертикальные, карнизные, верти­кальные и горизонтальные блоки внутренних стен, блоки с вмонтированными в них асбоцементными трубами для газоходов, санитарно-технические и электротехнические блоки.

В целях уменьшения массы и экономии материала блоки внутренних стен выполняют пустотелыми. Часть таких пустот используется под различные каналы (на­пример, вентиляции). Внешняя поверхность наружных блоков имеет водостойкий защитный (он же отделоч­ный) слой. Внутренняя поверхность наружных блоков и обе внешние плоскости внутренних блоков гладкие, ис­ключают штукатурку и позволяют ограничиться на строи­тельной площадке только затиркой швов. В прошлом основным материалом для крупных бло­ков наружных стен являлся шлакобетон. Но запасы шла­ка сокращались, и в стране было широко организовано производство керамзитового гравия, и основным мате­риалом для блоков наружных стен стал керамзитобетон. Крупные блоки из пено- и газобетона легче керамзито-бетонных, но уступают им по прочности.

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: