7.Классификация фундаментов, возводимых в открытых котлованах. Определение предварительных размеров подошвы.

Основным назначением любого фундамента является пере­дача нагрузки от несущих конструкций сооружения на грунты основания.

К фундаментам в открытых котлованах относятся фундамен­ты, имеющие отношение высоты к ширине подошвы, не превы­шающее 4:1, и передающие нагрузку на грунты основания, в ос­новном, через подошву.

Давление от веса основных несущих конструкций сооружения передается на обрез фундамента и через его подошву и перераспре­деляется на грунт основания. Фундамент должен так снижать дав­ление по подошве, чтобы оно не приводило к недопустимым на­пряжениям и деформациям основания сооружения. Другой важной задачей фундаментов является уменьшение неравномерности осадки для данного сооружения. Для этого нагрузку от группы колонн или стен передают на один или несколько фундаментов, проектируя их в виде непрерывных лент или сплошной плиты.

Таким образом, целью проектирования фундаментов является выбор типа их конструкции, глубины заложения и размеров подо­швы, которые обеспечивали бы деформации оснований сооруже­ний и напряжения под их подошвой менее предельно допустимых.

Типы фундаментов

Основными типами фундаментов в открытых котлованах яв­ляются: отдельные, ленточные под колонны или стены, сплош­ные и массивные.

Отдельные фундаменты (рис. 3.1, а) в виде бетонных, же­лезобетонных кирпичных или каменных столбов с уширением

Рис. 3.1 Основные типы фундаментов мелкого заложения: а - отдельный фундамент под колонну; б - отдельные фундаменты под стену; в - ленточный фундамент; г - то же под колонны; д - то же под сетку колонн; е - сплошной (плитный) фундамент

Рис. 3 2 Фундамент под колонну в сочетании с ранд бал кой'

У - ступени фундамента, 2 - подколонник;

3 - рандбалка: 4 - бетонные столбики

в нижней части могут устраиваться под колонны и стены в комби­нации с фундаментными балками - рандбалками (рис. 3.2). Подо­шву таких фундаментов можно развивать в длину и ширину. По­скольку отдельные фундаменты не увеличивают жесткости зда­ния, их, как правило, применяют в случаях, когда по расчету не­равномерности осадки не превышают допустимых значений.

К этому типу фундаментов могут быть отнесены буробетон­ные фундаменты (рис. 3.3). Буробетонные фундаменты, хорошо работающие на горизонтальные нагрузки и моменты, устраива­ются в разбуриваемых полостях, заполняемых бетоном. При этом армируется только стаканная часть (см. рис. 3.3).

Ленточные фундаменты под колонны (рис. 3.1, г) воспри­нимают нагрузку от ряда КОЛОНН. т. Они устраиваются для уменьшения неравномерностей осадки от-

дельных колонн. Для выравнивания осадок не только отдельных колонн в ряду, но и здания в целом ленточные фундаменты выпол­няют в двух направлениях (перекрестные ленты) (рис. 3.1, д).

Ленточные фундаменты под стены (рис. 3.1, б, в) при боль­шой жесткости стен почти не работают на изгиб в продольном направлении. Эти фундаменты в целях снижения давления по по­дошве можно развивать только в поперечном направлении.

Сплошные фундаменты (рис. 3.1, е) устраиваются под всем сооружением или частью его в виде сплошных железобетонных плит под сетку колонн или стен. Такие плиты работают на изгиб в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Фундаментные плиты разрезаются в плане только осадочными швами. В преде­лах каждого выделенного отсека они обеспечивают жесткость зда­ния и совместную работу фундамента и надземной части соору­жения. Иногда целесообразно делать сплошные фундаментные плиты коробчатой формы с устройством внутри них подвальных помещений.

Сплошные фундаменты способствуют уменьшению неравномер­ности осадок в двух направлениях, поэтому СНиП 2.02.01-83* разре­шает увеличивать предельные значения средних осадок в 1,5 раза.

Массивные фундаменты устраивают в виде жесткого масси­ва под всем небольшим в плане сооружением (дымовая труба, до­менная печь, устой моста). Для сокращения объема бетона в тело массивных фундаментов иногда закладывают пустотообразовате- ли в виде картонных или полиэтиленовых вкладышей диаметром 10...30 см (рис. 3.4). В случае передачи на сооружение (мачты, дымовые трубы и т. п.) больших моментных усилий массивные фундаменты закрепляют анкерами, что повышает устойчивость сооружения и позволяет уменьшить его размеры и массу.

Сборные фундаменты. Из сборного железобетона изготав­ливают как отдельные фундаменты под колонны, так и ленточные (рис. 3.5).

Рис. 3.5. Сборные фундаменты: а - под стену: б - под колонну: I - подколонник; 2 - плита; 3 - песчаная подсыпка;

4 - фундаментные блоки

Сборные фундаменты под колонны наиболее целесообразны, когда их можно сделать из одного блока небольшой массы, удоб­ного для монтажа (рис. 3.5,6). Применение отдельных фундамен­тов из нескольких блоков, как правило, нерационально и исполь­зуется лишь при необходимости их возведения в сжатые сроки (для исключения промерзания грунтов в зимний период, удешев­ления работ по осушению котлованов и т.п.).

Наиболее целесообразно устройство сборных ленточных фун­даментов под стены (рис. 3.5, а). В этом случае на дно котлована при пылевато-глинистых грунтах несущего слоя основания отсы­пают слой песка толщиной 6... 10 см и на него укладывают фунда­ментные плиты (блоки-подушки), которые распределяют нагруз­ку от сооружения и работают на изгиб. На плиты устанавливают­ся фундаментные стеновые блоки.

Часто фундаментные плиты укладываются с зазором. Зазоры между плитами заполняют песком с уплотнением. Фундаментные стеновые блоки изготавливаются из тяжелого бетона, керамзитобе- тона или силикатного бетона. Их ширина принимается равной или меньшей толщины надземных стен (но не менее 30 см). Типовые стеновые блоки имеют высоту от 280 до 580 мм и укладываются на цементном растворе с перевязкой швов стеновых блоков и плит.

Монолитные фундаменты. Ленточные фундаменты под ко­лонны, массивные фундаменты, имеющие небольшую площадь опалубки, отдельные фундаменты сложного очертания под колон­ны и оборудование, сплошные фундаменты, как правило, делают из монолитного железобетона. Это позволяет уменьшить расход бетона подземных конструкций. Недостатками монолитных фун­даментов по сравнению со сборными являются значительная тру­доемкость при строительстве, сложность проведения работ в зим­нее время, большая продолжительность работ по их устройству.

Монолитные фундаменты из бетона, бутобетона и бутовой кладки применяются в том случае, когда они работают, в основ­ном, на сжатие. Наименьшее отношение высоты уступа к его вы­носу и высоты фундамента к его полному выносу устанавливает­ся в пределах от 2 до 1 в зависимости от прочности кладки фунда­мента и интенсивности давления по подошве.

Под монолитные железобетонные фундаменты обычно уст­раивают подготовку из слоя щебня, втрамбованного в грунт и по­литого раствором или покрытого слоем тощего бетона. Подготов­ка предотвращает вытекание цементного молока из бетонной смеси в грунт, а также возможность погружения арматуры в грунт. При плотных слабофильтрующих грунтах подготовку можно не делать. В этом случае принимают толщину защитного слоя бетона под арматурой в 5...8 см. При наличии же подготовки толщина защит­ного слоя составляет 3 см.

Устройство верхней части фундаментов зависит от характера опирающихся на них конструкций. Монолитные колонны явля­ются продолжением подстаканника и часто имеют совместную арматуру (рис. 3.6, а). При сборных железобетонных колоннах для их установки в фундаментах делают стаканы (рис. 3.6, б) или пре­дусматривают стык колонны с фундаментом с помощью заклад­ных деталей (рис. 3.6, в). При металлических колоннах обрез фун­дамента располагают на глубине 0,5... 1 м от поверхности грунта для возможности размещения металлического подколонника ниже отметки планировки и пола здания (рис. 3.6, г).

Рис. 3.6. Типы монолитных фундаментов: а - под монолитную колонну: б - с подстаканником под сборную колонну; в - под сборную колонну с закладными деталями; г - под металлическую колонну; 1 - колонна;

2 - выпуски арматуры; 3 - анкерные болты; 4 - арматурные сетки