Краткая характеристика грунтов основания

В качестве оснований могут быть использованы различные грунты:

– скальные – в виде сплошного или трещиноватого массива из кварцитов, известняков, песчаников и других каменных пород. Такие грунты практически несжимаемы, не подвержены пучению, водоустойчивы и являются идеальным основанием;

– крупнообломочные - в виде слоев крупного камня (валунов), гальки. Эти грунты малосжимаемы, непучинисты, водоустойчивы и представляют собой хорошее основание;

– песчаные. Гравелистые, крупные и средней крупности пески под нагрузкой быстро уплотняются, при замерзании не вспучиваются и являются прочным и надежным основанием. Мелкие и пылеватые пески при увлажнении и последующем замерзании становятся пучинистыми. Несущая способность их при увлажнении уменьшается. Пылеватые пески в водонасыщенном состоянии становятся неспособными воспринимать нагрузки;

– глинистые, в сухом или маловлажном состоянии способные воспринимать значительные нагрузки. Однако при увлажнении их несущая способность снижается. Такие грунты отличаются длительной осадкой под нагрузкой и вспучиванием при замерзании;

– лессовидные в естественном состоянии имеют поры в виде вертикальных трубочек, различаемых невооруженным глазом. Такие грунты в сухом состоянии обладают достаточной несущей способностью. Однако при увлаж­нении структура лессовидных грунтов разрушается, и под действием нагрузки образуются просадки. При использовании таких грунтов в качестве оснований требуются специальные меры по укреплению и защите от увлажнения;

– насыпные, образованные при засыпке оврагов и других мест. Такие грунты неоднородны по структуре, их несущая способность зависит от того, когда сде­лана насыпь. Для использования таких грунтов в качестве оснований необходимы исследования их несущей способности.

Общие сведения о фундаментах

Фундаменты - это часть здания, расположенная ниже отметки дневной поверхности грунта. Их назначение – передать все нагрузки от здания на грунт основания. В случаях, когда под зданием устраивают подвалы, фундаменты выполняют роль ограждающих конструкций подвальных помещений.

Работа фундаментов протекает в сложных условиях. Они подвергаются влиянию разнообразных внешних воздействий, как силовых, так и несиловых. Силовые воздействия: нагрузки от массы здания и грунта, отпор грунта, силы пучения, сейсмические удары, вибрация – вызывают появление различного вида напряжений, результатом которых могут быть недопустимые деформации и разрушения. Несиловые воздействия: переменные температура и влажность, избыточное увлажнение, воздействие химических веществ, деятельность грибков и бактерий – могут привести как к появлению напряжений и разрушений в фундаментах, так и к нарушению эксплуатационного режима помещений зданий.

Чтобы противостоять различного рода воздействиям и обеспечить необходимые условия эксплуатации здания, фундаменты должны быть прочными, долговечными, устойчивыми, стойкими к воздействию грунтовых вод, химической и биологической агрессии.

Разнообразие материалов и конструктивных решений зданий, климатических и грунтовых условий определило множество различных видов фундаментов, используемых в современном строительстве.

Фундаменты классифицируют по конструктивным схемам, материалу, характеру работы, глубине заложения и способу возведения.

По конструктивной схеме фундаменты различают ленточные, отдельностоящие (столбчатые), свайные и сплошные (рис.1, 2).

Рис. 1. Конструктивные схемы фундаментов жилых зданий: а – ленточный монолитный, фрагмент плана и разрез; б – свайные с монолитным ростверком; в – столбчатые под несущие стены; г – столбчатые для каркасного здания

Рис. 2. Плитные фундаменты: а – ребрами вверх; в – коробчатый; г – из перекрестных лент в каркасных зданиях

Ленточные фундаменты представляют собой заглубленные в грунт ленты-стенки, располагаемые под всеми несущими и самонесущими стенами (см. рис.1а).

Отдельностоящие фундаменты представляют собой отдельные опоры, установленными под колонны каркасных зданий. Разновидностью отдельностоящих фундаментов являются столбчатые, которые проектируют под стены малоэтажных зданий при малых нагрузках и прочных основаниях, когда ленточные фундаменты нерациональны (см. рис.1, в и г).

Сплошные фундаменты устраиваются в виде массивной плиты под все здание. Сплошные фундаменты применяют для зданий с большими нагрузками или при слабых и неоднородных основаниях (см. рис.2).

Свайные фундаменты выполняются в виде отдельных стержней, погруженных а грунт. Применяют на слабых сжимаемых грунтах, при глубоком залегании прочных материковых пород, больших нагрузках и т. д. В последнее время свайные фундаменты получили широкое распространение для обычных оснований, так как их применение дает значительную экономию объемов земляных работ и затрат бетона (см. рис.1б).

Материалом для фундаментов могут служить природный камень (бут), бутобетон, бетон, железобетон.

В современных условиях все реже применяют фундаменты из бута. Устройство таких фундаментов трудоемко. Несколько проще устройство бутобетонных фундаментов. Их возводят в опалубке, включая в бетон 25-35 % бута. Бетон и железобетон в наибольшей степени отвечают требованиям, предъявляемым к материалам для фундаментов: морозостойкости, механической прочности, стойкости к агрессивным водам, биостойкости и т. д.

По характеру работы конструкции фундаменты могут быть жесткие, работающие только· на сжатие, и гибкие, конструкции которых рассчитаны на восприятие сжимающих и растягивающих усилий. Применение железобетонных фундаментов позволяет резко снизить затраты бетона, но резко увеличивает расход металла.

Важнейшим параметром, от которого зависит объем фундаментов, является глубина его заложения, т. е. расстояние от подошвы фундамента до дневной поверхности грунта. Подошва фундамента – это нижняя плоскость фундамента, опирающаяся на основание. По глубине заложения различают фундаменты мелкого заложения (до 5 м) и глубокого (более 5 м).

Глубина заложения фундаментов зависит от многих факторов. Однако, в первую очередь, на заглубление будет влиять наличие подвала, качество грунтов основания, уровень грунтовых вод и промерзание грунта.

Для внутренних стен и колонн отапливаемых зданий глубину заложения фундаментов можно назначить независимо от расчетной глубины промерзания, если в период строительства грунты основания будут защищены от увлажнения и промерзания.

Для всех остальных случаев глубина заложения фундаментов должна быть ниже расчетной глубины промерзания.

При разной глубине заложения фундаментов под стенами одного и того же здания переход от одной глубины заложения к другой следует производить постепенно, уступами. Высоту и длину уступов принимают в зависимости от плотности грунтов.