1. Инженерно-геологические условия

При анализе инженерно-геологических условий площадки строительства и характера нагрузок, действующих по обрезу фундамента, выбирается несущий слой, который может служить естественным основанием для фундаментов (R₀ > 150 кПа).

Выбирая глубину заложения фундамента, следует придерживаться следующих общих правил:

- глубина заложения должна быть не менее 0,5 м;

- в несущий слой фундамент должен заглубляться не менее 0,1…0,2 м;

- при возможности закладывать фундамент выше уровня грунтовых вод (УГВ). При этом не требуется водоотлива, гарантируется сохранение природной структуры грунтов основания, в противном случае водоотлив, шпунтовое крепление стенок котлована резко увеличивают стоимость земляных работ.

2. Климатические условия

Основными климатическими факторами, влияющими на глубину заложения фундаментов, являютсяпромерзание и оттаивание грунтов.

При промерзании некоторых грунтов наблюдается их морозное пучение – увеличение объема, поэтому в таких грунтах нельзя закладывать фундамент выше глубины промерзания. Морозное пучение грунтов происходит преимущественно за счет миграции (перемещения) влаги к фронту у промерзания из нижележащих слоев. В связи с этим существенное значение имеет положение УГВ в период промерзания. К пучинистым грунтам относятся пылевато-глинистые, пески пылеватые и мелкие. В этих грунтах глубина заложения фундамента зависит от глубины промерзания, если УГВ залегает на глубине не более чем на 2,0 м ниже глубины промерзания.

3. Конструктивные особенности здания, наличие подземной части

Основными конструктивными особенностями возводимого здания, влияющими на глубину заложения его фундамента, являются: наличие и размеры подземных и подвальных помещений, приямков или фундаментов под оборудование; глубина заложения фундаментов соседних сооружений; наличие и глубина прокладки подземных коммуникаций и конструкции самого фундамента; величина и характер нагрузок, передаваемых на фундаменты.

Обычно фундаменты заглубляют на 0,5м ниже пола заглубленных помещений. Если столбчатый фундамент - то на 1,5 м ниже пола подвала.

Из всех трех факторов, выбирается наибольшая величина рассчитанной глубины заложения фундамента, которая и принимается за расчетную

43. Фундаменты промышленных зданий. Определение, воздействия, требования, назначение , классификация, конструктивные схемы. Фундаменты промышленных зданий возводятся с учетом физических и механических свойств грунтовоснования и местных инженерно-геологических процессов и явлений. Размеры фундаментов промышленных зданий в плане должны быть такими, чтобы среднее давление от расчетных нагрузок по подошве фундамента не превосходило расчетного давления на грунт, а расчетные значения абсолютных осадок и разностей осадок между отдельными фундаментами одного сооружения не превосходили предельных значений, установленных нормами проектирования.

Фундаменты промышленных зданий по контуру в плане, как правило, повторяет в упрощенной форме контур плана надфундаментных частей промышленного здания или сооружения. В соответствии с этим, фундаменты могут иметь различные конструктивные формы. Фундаменты массивных сооружений (мостовых опор, монументов и т. п.) выполняют в виде отдельных массивов. Фундаменты отдельных опор (колонн) могут быть устроены под каждую колонну отдельно (отдельные, одиночные или столбовые фундаменты) или общими под несколько колонн и иметь вид лент (ленточные фундаменты), перекрестных лент и плит (ребристых и безреберных). Фундаменты стен могут быть устроены в виде отдельных фундаментных столбов, перекрытых фундаментной балкой (рандбалкой), или подземных стенок, повторяющих по периметру план стен. Их называют стеновыми, хотя в литературе их часто называют ленточными, так как по своей форме они не отличаются от ленточных фундаментов, устраиваемых под несколько колонн.

В качестве материалов для устройства фундаментов могут применяться железобетон, бетон, бутобетон, каменная (бутовая или кирпичная) кладка. Каменную кладку, бутобетон и бетон применяют в более или менее одинаковых условиях, в конструкциях жестких фундаментов. Необходимость применения железобетона определяется наличием в конструкции фундамента растягивающих или скалывающих напряжений. Поэтому железобетон применяют при устройстве гибких фундаментов, а также для изготовления конструкций сборных фундаментов.

Фундаменты под сборные железобетонные колонны

Под сборные железобетонные колонны применяют железобетонные сборные или монолитные фундаменты типа стакана. Сборные фундаменты могут состоять из одного железобетонного блока (башмака) стаканного типа или из железобетонного блока-стакана и одной или нескольких опорных плит под ним.

Монолитные железобетонные фундаменты имеют симметричную ступенчатую форму с двумя или тремя прямоугольными ступенями и подколонником в котором размещен стакан для колонны. Дно стакана располагается на 50 мм ниже проектной отметки низа колонны, с тем, чтобы после распалубки фундамента путем подливки слоя цементного раствора (или бетона) компенсировать возможные неточности в размерах и заложении фундаментов.

Фундаменты обычно проектируют с отметкой верха подколонника на уровне планировочной отметки земли — 0,150. Фундаменты могут иметь полную высоту 1,2 — 3,0 м с шагом 300 мм, что соответствует наибольшей глубине заложения подошвы фундамента — 3,150. В этом случае высота фундамента изменяется за счет высоты подколонника при неизменной высоте ступеней.

При необходимости более глубокого заложения фундаментов под ними делают подушку из песка или бетона.

В зданиях с подвалами фундаменты располагают ниже пола подвала за счет увеличения высоты подколенника.

Фундаменты устраивают из бетона марок 150 и 200. Армируют фундаменты сварной сеткой с ячейками 200×200 мм, располагаемой в основании фундамента с защитным слоем 35-70 мм. Для рабочей арматуры применяют горячекатаную сталь периодического профиля класса А — П. Подколонники армируются аналогично соответствующим колоннам. При наличии слабых грунтов под фундаментами устраивают подготовку толщиной 100 мм из бетона. Привязка фундаментов к разбивочным осям определяется привязкой колонны.

Фундаменты под стальные колонны

Под стальные колонны, как правило, устраивают железобетонные монолитные фундаменты.

Подколонники делают сплошными (без стаканов) и снабжают анкерными болтами для закрепления башмака колонны. Верх подколонника располагают с таким расчетом, чтобы башмак стальной колонны и верхние концы анкерных болтов были покрыты полом. С этой целью, в зависимости от типа башмака, отметка верха фундамента назначается равной 0,4 — 1,0 м.

При необходимости заглубления фундаментов стальных колонн на 4,0 м и более возможно применение сборных железобетонных подколонников, изготовляемых по типу сборных железобетонных двухветвенных колонн. Такой подколонник нижним концом закрепляют в стакане фундамента, на верхнем конце он имеет анкерные болты для крепления стальной колонны. Фундамент под смежные колонны устраивают общим даже и в том случае, когда в числе смежных колонн имеются и стальные и железобетонные колонны.

Стальные колонны устанавливают на фундаментах, в которые заранее заделывают анкерные болты для крепления колонн. Проектное положение колонн в плане обеспечивается правильным расположением анкерных болтов на фундаментах, а точность установки по высоте — тщательной подготовкой опорных колонн: поверхностей фундаментов.

Опирание колонн осуществляется одним из следующих способов

1) на поверхность фундамента, возведенного до проектной отметки подошвы колонны, без последующей подливки цементным раствором. Этот способ применяют для колонн с фрезерованными подошвами башмаков;

2) на заранее установленные и выверенные опорные детали (балки, рельсы и др.) с последующей подливкой цементным раствором. Фундамент бетонируют до уровня на 250 — 300 мм ниже проектной отметки опорной плоскости башмака колонны. Затем устанавливают опорные детали и закладные части, бетонируют верхнюю часть фундамента до уровня на 40 — 50 мм ниже верха опорных деталей. Опорная (нижняя) поверхность башмака колонны при этом способе подготовки фундамента должна быть изготовлена строго перпендикулярно к оси колонны;

3) на заранее установленные, выверенные и подлитые цементным раствором стальные опорные плиты. Фундамент бетонируют до уровня на 50 — 80 мм ниже проектной отметки подошвы плиты, затем устанавливают опорные плиты, совмещая их осевые риски с рисками разбивочных осей на деталях, заделанных в фундамент. Положение каждой плиты по высоте регулируется установочными винтами с таким расчетом, чтобы верхняя плоскость плиты расположилась на проектной отметке опорной плоскости башмака колонны. Опорные поверхности плит и колонн должны быть простроганы на заводе.

Фундаменты под стены

Под стены промышленных зданий и сооружений устраивают ленточные, столбчатые или свайные фундаменты.

Ленточные фундаменты, как правило, устраивают под несущие или самонесущие кирпичные и блочные стены. Они могут быть сборными или монолитными. Наиболее распространены сборные ленточные фундаменты. Эти фундаменты устраиваются из железобетонных и бетонных блоков или укрупненных элементов. Наиболее широкое распространение имеют блочные фундаменты. Ленточные фундаменты устраивают из блоков двух типов: стеновых прямоугольных блоков (марки СП) и блок-подушек (марки Ф). Стеновые блоки имеют единую номинальную высоту 600 мм, единую номинальную длину 2400 мм и толщину — от 300 до 600 мм. Кроме основных стеновых блоков марки СП имеются доборные блоки марки СПД номинальной длины 800 мм, которые используют для перевязки блоков в фундаменте.

Стеновые блоки изготовляют без арматуры — сплошными и с несквозными пустотами, открытыми книзу. Сплошные блоки имеют в обозначении дополнительную букву «С».

Блок-подушки используют для увеличения ширины подошвы фундамента и, соответственно, армируют по низу сварными сетками. Блок-подушки имеют номинальную длину 1200 — 2400 мм, ширину 1000 — 2400 мм и толщину 300 и 400 мм. Блоки шириной 1000 — 1600 мм, кроме основных размеров, изготовляют доборными — половинной длины.

Стеновые блоки изготовляют из бетона марки 150, блок-подушки — из бетона марок 150 — 200.

Для основной рабочей арматуры блок-подушек используют горячекатаную сталь класса А-П. Блок-подушки укладывают на выровненное основание или на песчаную подготовку.

Фундаменты из блок-подушек могут быть сплошными или прерывистыми. В прерывистых фундаментах подушки укладывают с разрывом 0,2 — 0,9 м. Такая конструкция сокращает расход материала, уменьшает затраты труда и позволяет полнее использовать несущую способность грунтов.

При возведении зданий или сооружений на сильно сжимаемых или просадочных грунтах по фундаментным подушкам устраивают армированный шов толщиной 3 — 5 см, и поверх фундамента — армированный пояс толщиной 10 — 15 см. Это увеличивает жесткость фундамента и предупреждает появление трещин при неравномерной осадке здания.

Стеновые блоки укладывают на цементном растворе поверх фундаментных подушек. Из таких блоков сооружают стены подвала. При этом фундаменты и стены подвала состоят из нескольких рядов стеновых блоков, уложенных с перевязкой швов. Продольные и поперечные стены таких фундаментов соединяют между собой посредством перевязки блоков.

Фундаменты промышленных зданий из крупноразмерных железобетонных элементов устраивают из панелей-подушек и панелей-стенок. Панели-подушки (ребристые или сплошные) укладывают в виде сплошной или прерывистой ленты под стенами из крупных панелей. Поверх них устанавливают панели-стенки (сплошные, ребристые или со сквозными пустотами). Установленные панели соединяют между собой путем электросварки закладных стальных деталей в них.

Монолитные ленточные фундаменты устраивают из бетона или железобетона. Их возводят в опалубке, куда монтируют арматуру (при железобетонных фундаментах) и укладывают бетон проектной марки.

Столбчатые фундаменты под стены устраивают при прочных основаниях и небольших нагрузках на них. Под несущими стенами опоры фундаментов располагают в углах, в местах примыкания и пересечения стен, а также в промежутках на расстоянии не более чем через 3,0 — 6,0 м. При этом отдельно стоящие опоры связывают между собой железобетонными фундаментными балками, воспринимающими нагрузку от стен. Под фундаментными балками для предупреждения деформаций, связанных с пучением посадкой основания, устраивают шлаковую или песчаную подсыпку толщиной 0,5 — 0,6 м.

Свайные фундаменты устраивают при слабых грунтах, залегающих на большую глубину. В зависимости от различных признаков сваи подразделяют на разные виды. По материалу сваи бывают железобетонными, бетонными, стальными и деревянными. Железобетонные сваи делят на сборные и монолитные. Наиболее распространены сборные сваи.

Их изготовляют двух видов: сплошные — квадратного сечения в плане и трубчатые — цилиндрические. Бетонные сваи, как правило, изготовляют монолитными, с разными диаметрами и глубиной заложения. Стальные сваи выполняют из двутавров, швеллеров, труб. Вследствие дефицитности металла и неустойчивости к коррозии стальные сваи применяют редко. Деревянные сваи изготовляют из хвойных пород леса. Для защиты от размочаливання при забивке на верхний конец свай надевают стальное кольцо (бугель), а на нижний — стальной башмак.

По сравнению с другими видами фундаментов сваи имеют ряд преимуществ: дают меньшие осадки, повышают уровень индустриализации, сокращают объем земляных работ, уменьшают сроки и снижают стоимость строительства

44. Свайные фундаменты промышленных зданий. Классификация и область применения. Принципы решения свайных фундаментов. Свайные фундаменты устраивают при слабых грунтах, залегающих на большую глубину. В зависимости от различных признаков сваи подразделяют на разные виды. По материалу сваи бывают железобетонными, бетонными, стальными и деревянными. Железобетонные сваи делят на сборные и монолитные. Наиболее распространены сборные сваи.

Их изготовляют двух видов: сплошные — квадратного сечения в плане и трубчатые — цилиндрические. Бетонные сваи, как правило, изготовляют монолитными, с разными диаметрами и глубиной заложения. Стальные сваи выполняют из двутавров, швеллеров, труб. Вследствие дефицитности металла и неустойчивости к коррозии стальные сваи применяют редко. Деревянные сваи изготовляют из хвойных пород леса. Для защиты от размочаливання при забивке на верхний конец свай надевают стальное кольцо (бугель), а на нижний — стальной башмак.

По сравнению с другими видами фундаментов сваи имеют ряд преимуществ: дают меньшие осадки, повышают уровень индустриализации, сокращают объем земляных работ, уменьшают сроки и снижают стоимость строительства

45. Столбчатые фундаменты промышленных зданий. Конструктивные схемы столбчатых фундаментов. Жесткие фундаменты. Столбчатые фундаменты под стены устраивают при прочных основаниях и небольших нагрузках на них. Под несущими стенами опоры фундаментов располагают в углах, в местах примыкания и пересечения стен, а также в промежутках на расстоянии не более чем через 3,0 — 6,0 м. При этом отдельно стоящие опоры связывают между собой железобетонными фундаментными балками, воспринимающими нагрузку от стен. Под фундаментными балками для предупреждения деформаций, связанных с пучением посадкой основания, устраивают шлаковую или песчаную подсыпку толщиной 0,5 — 0,6 м.

46. Стены из не бетонных материалов. Основная характеристика, конструктивные решения. Область применения. Кирпичные стены м.б. несущ и самонесущ. М. прим-ть в отапливаемых и неотапливаемых зд-х. Толщина - при сплошной кладке 250-510 мм. Также применяется облегченная кладка различн видов. Кирпич­н стены стойки во влажной и хим. агрессивной среде. При­м-т в зд-х и с панельными стенами для устр-ва участков в местах перепадов высот смежных пролетов, около проемов ворот, в углах зд-я, в цокольной части стен из легких листовых конструкций. Для улучшения внешнего вида стены облицовывают керамическим кир­пичом с расшивкой швов, плитами. Кирпичные стены уст-т на ленточные фунд. и на фунд. балки. Несущие стены при большой высоте и длине усиливают пилястрами, которые м.б. опорами крановых балок.

Стены из мелких блоков м.б. несущ и самонесущ. М.б. сплошного сечения/с от­верстиями. Толщина - в завис-ти от тепло­техниче. треб-й, а толщина самих блоков 200 - 500 мм.

Над оконными и дверными проемами кирпичных и мелкоблочных стен укладывают ж/б перемычки. При нали­чии ленточных проемов роль перемычек выполняют обвязочные балки.

Кирпичные и мелкоблочные стены крепят к колоннам каркаса /фахверка анкерами через 1,2 м по высоте. Возведение таких стен трудоемко. Лучшие технико-экономическ показатели у стен из крупных бетонных блоков из легк бетонов.

В зависимости от места расположения в стене блоки подразделяют на рядовые, угловые и перемычечные. Рядовые блоки - длиной 990-2990 мм (через 500 мм), угловые - длиннее на тол­щину стены и блоки-перемычки длиной 5990 мм. Высота рядовых и уг­ловых блоков 585, 1185 и 1785 мм, перемычечных - 585 и 1185 мм. Стандартная толщина блоков 300, 400 и 500 мм.

Рядовые и угловые блоки не армируют; арматура необходима только для блоков-перемычек. Наружн поверх-ть покрывают слоем декора­тивного бетона толщ 30-50 мм. Стены из блоков являются самоне­сущ, опирают их на фундаментные балки.

Бетонн блоки уклад-т на цем. р-ре с расшивкой швов. Вертикальные пазы заполняют легким бетоном. При кладке необходима перевязка вертикальн швов. В местах совпадения этих швов в горизонтальные швы закладыва­ют стальные стержни диаметром 8-10 мм. Такую же арматуру предусмат­ривают в углах зд-я.

Крепят стены из блоков к колоннам каркаса гибкими Т-образными анкерами из стержней диаметром 10 мм. Один конец анкера закладывают в горизонтальный паз блока, а др приваривают к закладному элемен­ту колонны. Завершают стены парапетными плитами/карнизными блоками.