7. Воздействия на фундамент

Фундаменты не только передают нагрузку на грунт, но и сами подвергаются ряду статических и динамических силовых и несиловых воздействий. К статическим силовым воздействиям относятся воздействия собственного веса конструкций здания с приходящимися на них вертикальными нагрузками .бокового давления грунта, его упругого отпора и неравномерных деформаций основания; к динамическим - ветровые, сейсмические ,вибрационные воздействия. При высоком уровне стояния грунтовых вод (У.Г.В.) фундамент подвергается также гидростатическому давлению по боковой поверхности и подошве; при основании, сложенном пучинистыми грунтами - воздействию сил пучения. К несиловым относятся воздействие грунтовых вод и растворенных в них химически агрессивных примесей, а также переменных температур по высоте фундамента и его толщине (при наличии теплого подвала или техподполья). Возможные воздействия на фундамент приведены на рис.10.

Анализ перечисленных воздействий в процессе проектирования и эксплуатации позволяет найти конструктивные или строительные меры для исключения или уменьшения некоторых из них. Например, миграция грунтовой влаги через конструкцию может быть исключена или прервана введением гидроизоляционных слоев или составов в конструкцию фундамента или стены; воздействие горизонтальных подвижек оснований и вибраций - отсыпкой вертикальных пазух по внешнему обводу фундаментов амортизирующими материалами (например, шлаком) и т.п.

Рис. 10 Воздействия на фундамент

8. Конструкции фундаментов

8.1 Ленточные и прерывистые фундаменты

Ленточные фундаменты выполняются в виде непрерывных или прерывистых лент под несущими и самонесущими стенами бескаркасных зданий высотой до 12 этажей.

Конструкция ленточного фундамента позволяет наиболее равномерно передавать и распределять нагрузку на основание.

Фундаменты могут быть сборными или монолитными. Форма и размеры зависят от материала фундамента, нагрузок от здания, качества грунтов, наличия и расположения грунтовых вод, глубины промерзания, рельефа или планировки местности и т.д.

Теоретически формой поперечного сечения фундамента является трапеция, где угол боковых сторон с вертикалью определяет распространение давления и принимается для бутовой кладки и бутобетонов от 27 до 33° , а для бетона 45°. Практически такие фундаменты в зависимости от расчетной ширины подошвы выполняются прямоугольной или ступенчатой формы с соблюдением определенного правила - габариты фундамента не должны выходить за пределы его теоретической формы. Размеры ступеней по ширине принимаются не более 0,2-0,25м, а по высоте - соответственно не менее 0,4-0,5м.

Чаще всего ленточные фундаменты возводят из сборных бетонных или железобетонных элементов – стеновых фундаментных блоков (по [31]) и фундаментных плит-подушек (по [32]). Монтаж фундаментных блоков осуществляют на цементном растворе с обязательной перевязкой швов. В целях сокращения расхода бетона также можно использовать пустотелые блоки.

Основными параметрами ленточных фундаментов является их глубина заложения, толщина фундаментных стен и ширина подошвы фундамента. Толщину стен фундаментов можно принимать равной или меньше толщине наземных конструкций. При этом свес стен здания не должен превышать 130мм.

Ширину подошвы сборных ленточных фундаментов определяют расчетом в соответствии с [19] исходя из величины нагрузок, расчетных сопротивлений грунтов основания и типа фундамента. Конструктивно ширину железобетонных подушек и плит можно принимать для наружных стен в пределах 1,0 - 1,8м; для внутренних несущих стен 1,8 - 2,4м. Железобетонные блоки-подушки укладываются непосредственно на выровненную поверхность грунта основания или на песчаную подготовку толщиной 100-150мм.

Если по расчету ширина подошвы фундамента не превышает ширины бетонного блока, то фундаменты выполняются без подушек.

При слабых грунтах по фундаментным подушкам и по обрезу фундамента устраивают армированные распределительные пояса. При плотных грунтах, не насыщенных водой, и малых нагрузках фундаментные подушки могут быть уложены с промежутками 0,2…0,9 метров, которые следует засыпать грунтом.

Рис. 11 Ленточные фундаменты в разрезе

рис…. Кладка может быть различной формы: прямоугольной, трапецеидальной, ступенчатой, или с расширенной нижней частью, иначе называемую подушкой. Для оптимальной компенсации нагрузки от массивного здания является форма трапеции. При использовании в качестве материала для фундамента кирпича или бутового камня угол наклона боковой грани к вертикали не должен превышать 30°,а для бетона - 45°.

а - прямоугольный, б - трапецеидальный, в - ступенчатый, г- прямоугольный с подушкой, 1 - обрез, 2 - подушка

Достоинства ленточных монолитных фундаментов: прочность, надежность, могут быть использованы для зданий любой формы.

Достоинства ленточных фундаментов из железобетонных блоков: значительное сокращение сроков возведения, простота сооружения.

Недостатки монолитных ленточных фундаментов: увеличение срока строительства за счет производства земляных работ, высокая трудоемкость заполнения бетоном опалубки, массивность, не экономичность.

Недостатки ленточных фундаментов из железобетонных блоков: менее практичны, чем ленточные фундаменты (пропускают воду в местах своего соединения), пригодность преимущественно для зданий простых форм (при сложных архитектурных формах блоки, выпускаемые стандартных размеров, приходится обрезать).

При выборе типа ленточного фундамента рекомендуется учитывать следующее: применение сборных фундаментов позволяет снизить продолжительность возведения фундаментов на 20—30 % и уменьшить затраты труда на строительной площадке; суммарные затраты труда на возведение сборных и монолитных фундаментов примерно одинаковые; по стоимостным показателям, энергоемкости, расходу цемента и арматурной стали монолитные фундаменты экономичнее сборных. Поэтому для жилых зданий рекомендуется предпочтительно применять монолитные ленточные фундаменты.

Рис.12 Пример плана фундамента

а. Схема расположения ленточного монолитного фундамента без подушки

б. Схема расположения ленточного монолитного фундамента с подушкой

в. Схема расположения ленточного фундамента из сборного ж/б без подушки

Усл. обозн. - - монолитный участок

В крупнопанельном домостроении применяются укрупненные элементы в виде сквозных безраскосных ферм (панелей) и блоков-подушек под внутренние стены и цокольные панели с подушками – под наружные.

Рис.13 Фрагмент плана сборного ленточного фундамента панельного здания

Рис. 14 Конструкции ленточных фундаментов для панельного домостроения