Лекция №6 основания и фундаменты

План лекции:

1. Основания.

1. Естественные основания.

2. Искусственные основания.

2. Фундаменты.

1. Общие понятия.

2. Классификация.

3. Конструктивные решения.

3. Технико-экономические анализ фундаментов.

1. Основания.

Основанием называется массив грунта, расположенный под фундаментом и воспринимающий через них нагрузку от здания или сооружения.

1.1. Естественные основания

В природном состоянии имеющие достаточную несущую способность для восприятия нагрузки от здания. Качество естественных оснований зависит от влажности грунта, уровня грунтовых вод и условий промерзания.

Действующие силы при расчете фундамента на основания зданий и сооружений представлена на рис. 1.

Грунты подразделяются на:

Скальные – залегают в виде сильного массива (граниты, кварциты, песчаники и др.), водоустойчивы, несжимаемы. При отсутствии трещин и пустот являются наиболее прочными и надежными основаниями.

Крупнообломочные – несвязанные обломки пород размером  2 мм (щебень, галька, гравий и др.). Хорошие основания, если подстилаются плотными грунтами и не подвержены размыванию.

П есчаные – из округленных частиц диаметром 0.1 – 2мм. Бывают крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые. Чем крупнее зерна и плотнее песчаный грунт, тем выше несущая способность и меньше осадка.

Глинистые – связанные породы с очень маленькими частицами (<0.005мм). Они пластичны, изменяют объем при увлажнении. В сухом состоянии очень прочные.

суглинки – 10  30% глинистых частиц

супеси – 3  10% глинистых частиц.

1.2. Искусственные основания.

Увеличивают несущую способность путем уплотнения или замены грунта более прочным.

Уплотнение – укаткой, тромбованием, вибрацией и устройством грунтовых свай.

Закрепление грунтов силикатизацией, цементированием и битумизацией – путем нагнетания по трубам в грунт соответствующих эмульсий.

Силикатизация – для песчаных пылеватых грунтов, плывунов.

Цементирование – гравелистые, крупно- и среднезернистые грунты.

Битумизация – сильно трещиноватые скальные и песчаные породы и песчаные грунты.

2. Фундаменты.

2.1. Общие понятия.

Фундамент – это часть здания, расположенная ниже отметки поверхности грунта.

Назначение – передать все нагрузки от здания на грунт основания.

В общих затратах на возведение здания доля фундаментов составляет по стоимости 8-10% и по трудоемкости 10-15%

В оздействия:

1. Силовые:

• Масса здания (1);

• Боковое давление грунта (2);

• Сейсмические нагрузки (3).

• Силы пучения (4);

• Отпор грунта (5);

• Вибрация (6);

2. Несиловые

• Температура грунта (7);

• Температура подвала (8);

• Влага грунта (9);

• Влага воздуха подвала (10);

• Агрессивные примеси в грунте и воздухе (11);

• Биологические факторы (12).

Рис. 2. Воздействие на фундамент.

Требования.

Прочность, устойчивость на опрокидывание и скольжение в плоскости подошвы фундамента, долговечность, экономичность и индустриальность.

2.2. Классификация.

По материалу:

• Дерево – для деревянных зданий, необходимо антисептировать, лучше полностью в грунтовой воде;

• Бут – рваный камень (кладка прочностью 18-24 кгс/см²);

• Бутобетон, возводят в опалубке, добавляя в бетон 25-35% бута (50-90 кгс/см²);

• Бетонные и ж/б.

П о конструктивной схеме:

• Ленточные – устраивают под стены здания или под отдельные опоры. Имеет вид сплошных стен или перекрестных балок, рис. 2а, 4;

• Столбчатые (отдельно стоящие) – имеет вид отдельных опор, предусматриваемые под стены или колонны, рис. 2б, 5;

• Сплошные – применяются на слабых грунтах при глубоком залегании

материковых пород и больших нагрузках, рис. 2в, 6.

По методу возведения:

• Индустриальные (бетонные, ж/б, сборные) – без ограничения сезона и трудозатраты на строительной площадке;

• Неиндустриальные.

По величине заглубления:

• Мелкого заложения (<5м);

• Глубокого (>5м).

По характеру работы:

• Жесткие – работающие только на сжатие (все фундаменты, кроме ж/б);

• Гибкие – воспринимают растягивающие усилия.

Глубина заложения

Минимальная глубина заложения подошвы фундамента для наружных стен 0,7м, а для внутренних 0,5м в отапливаемых зданиях.

Глубина заложения должна быть не менее расчетной глубины промерзания грунта.

Гидроизоляция фундаментов – окрасочная, штукатурная, литая асфальтовая, оклеечная, оболочковая.

Гидроизоляция фундаментов представлена на рис. 8.

2 .3. Конструктивные решения.

3

д

.Технико-экономические анализ фундаментов

Технико-экономические показатели фундаментов различных конструкций колеблются в широких пределах. Соотношение стоимости, трудоемкости и массы фундаментов различных конструкций приведено в табл.1. Показатели приведены к стоимости 1 м² жилой площади.

Таблица 1

Соотношение стоимости, трудоемкости и массы фундаментов

Показатели	Монолит-ный фундамент ленточный	Сборный ленточный железобетонный со сплошной стенкой	Панельный ленточный	Свайный
Стоимость	100	99	68	76 – 86
Трудоемкость	100	66	54	44
Масса	100	62	40	42

Поэтому требования экономики являются главными при проектировании и выборе типа фундамента в различных условиях.

Технико-экономический анализ фундаментов для жилых домов различной этажности позволяет сделать следующие выводы.

Для зданий высотой 1-2 этажа без подвалов экономически целесообразны столбчатые фундаменты; в 5-этажных домах с подвалом – ленточные сборные, особенно с панельной стеной; в зданиях без подвала (5 этажей) при большой нагрузке и небольшом нормативном давлении на основание рекомендуются свайные фундаменты с длиной свай до 7 м; в 9-этажных зданиях без подвала – свайные, а с подвалом – ленточные с панельной стеной; для 16-этажных зданий рекомендуются свайные фундаменты или сплошные коробчатые.

Выбор фундаментов зданий в 16 этажей и более необходимо в каждом случае сопровождать экономическим анализом.

Свайные фундаменты экономичнее ленточных на 30-34% по стоимости; на 40% - по расходу бетона; на 80% - по объему земляных работ.

Однако на сваи увеличивается расход арматурной стали примерно на 1-3 кг на 1 м² общей площади.

Литература

1. Архитектура: Учеб. для студентов сантехн. специальностей строит. вузов / Орловский Б.Я., Магай А.А., Бабаян Г.А., Сербинович П.П.; Под ред. Б.Я. Орловского.- 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Высш. шк., 1984.- с. 92 – 97, 207 – 209, 216 – 217.

2. Архитектура гражданских и промышленных зданий. Учебник для вузов. В 5-ти т. Т. 3. Жилые здания. Под ред. Шевцова К.К. М.: Стройиздат, 1988.- с. 93 – 104.

3. Архитектура гражданских и промышленных зданий. В 5 т. Учебник для вузов. Т. 5. Промышленные здания / Л.Ф. Шубин.- 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Стройиздат, 1986.- с. 173 –175.

4. Сербинович П.П. Архитектура гражданских и промышленных зданий. Гражданские здания массового строительства. Учеб. для строительных вызов. Изд. 2-е, испр. и доп. М.: Высшая школа, 1975. с. 112 – 133.

5. Орловский Б.Я., Орловский Я.Б. Архитектура гражданских и промышленных зданий. Промышленные здания: Учеб. для вузов по спец. «Пром. и гражд. стр-во». 4-е изд., перераб. и доп.- М.: Высш. шк., 1991.- с. 212 – 214.

6. Понамарев В.А. Архитектурное конструирование / М.: Архитектура-С, 2008 – С.136-156, 156-162.