Фундамент — подземное (подводное) основание для домов, зданий и сооружений, изготовленное из бетона, камня или дерева; неотъемлемая часть здания, основная несущая и опорная конструкция: основные функции, виды, факторы влияния на глубину его заложения.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 23.06.2011 |
| Размер файла | 69,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство науки и образования Украины
Одесская государственная академия строительства и архитектуры
Фундаменты на естественном основании. Функции фундамента, как части сооружения. Глубина заложения. Виды фундаментов (ленточные, столбчатые, сплошные плитные)
Амурский ГХК в январе 2023 года
студентка 2курса гр.Мк-247
Ярошенко Анна Игоревна
1. Виды фундаментов
2. Функции фундамента, как части сооружения
3. Глубина заложения
Список использованной литературы
Фундамент — (лат. fundamentum) — подземное (подводное) основание для домов, зданий и сооружений, которое изготовлено, как правило, из бетона, камня или дерева. Служит неотъемлемой частью здания и является основной несущей конструкцией, основная функция которой заключается в передаче нагрузки от здания на грунтовое основание.
Фундамент — это опорная конструкция всего дома. Именно от него зависят прочность и долговечность дома. Функции фундамента включают в себя передачу нагрузки от здания грунту, а также сопротивление влиянию грунтовых вод и мороза.
Основными требованиями, предъявляемыми к фундаментам, являются: прочность, устойчивость, сопротивляемость влиянию атмосферных условий и отрицательных температур, долговечность, соответствующая эксплуатационному сроку службы надземной части зданий и сооружений, индустриальность устройства конструкций, экономичность.
Основанием считают слои грунта, залегающие ниже подошвы фундамента и в стороны от него, воспринимающие нагрузку от сооружения и влияющие на устойчивость фундамента и его перемещения. Проектирование оснований зданий и сооружений зависит от большого количества факторов, основными из которых являются: геологическое и гидрогеологическое строение грунта; климатические условия района строительства; конструкция сооружаемого здания и фундамента; характер нагрузок, действующих на грунт основания.
Основание под фундаменты зданий и сооружений может быть естественным, называют грунты, которые в условиях природного залегания обладают достаточной несущей способностью, чтобы выдержать нагрузку от возводимого здания или сооружения. Естественные основания не требуют дополнительных инженерных мероприятий по упрочнению грунта; их устройство заключается в разработке котлована на расчетную глубину заложения фундамента здания или сооружения.
ФУНДАМЕНТ НА ЕСТЕСТВЕННОМ ОСНОВАНИИ #1
К грунтам, пригодным для устройства естественных оснований, относятся скальные и нескальные. Скальные грунты представляют собой залежи изверженных, осадочных и метаморфических горных пород (граниты, известняки, кварциты и др.). Встречаются они в виде сплошного массива или отдельных трещиноватых пластов.
Они обладают большой плотностью, а следовательно, и водоустойчивостью и являются прочным основанием для любого вида сооружений. К нескальным грунтам относятся крупнообломочные, песчаные и глинистые грунты. Крупнообломочные грунты (щебень, гравий, галька) представляют собой куски, образовавшиеся в результате разрушения скальных пород, с размерами частиц более 2 мм. Они уступают по прочности скальным грунтам. Если крупнообломочные грунты не подвержены воздействию грунтовых вод, они также являются надежным основанием.
Песчаные грунты представляют собой частицы горных пород крупностью 0,1. 2 мм. Пески крупностью 0,25. 2 мм обладают значительной. Прочность и надежность песчаных оснований зависят от плотности и мощности залегающего слоя песка: чем больше мощность залегания и равномерней плотность слоя песка, тем прочнее основание.
При регулярном воздействии воды прочность песчаного основания резко снижается.
Глинистые грунты представляют собой тонкодисперсные частицы чешуйчатой формы размером менее 0,005 мм. Сухое глинистое основание может выдерживать большие нагрузки от массы зданий и сооружений. С увеличением влажности глины резко падает ее несущая способность. Влияние положительных и отрицательных температур вызывает во влажной глине усадку при высыхании и вспучивание при замерзании воды в порах глинистого грунта. Разновидностью глинистых грунтов являются супеси, суглинки и лёссы.
Супесчаные грунты представляют собой смесь песка и глинистых частиц в количестве 3. 10 %. Суглинистые грунты состоят из песка и содержат 10. 30 % глинистых частиц. Эти виды грунтов могут использоваться в качестве естественных оснований (если они не подвержены увлажнению). По своей прочности и несущей способности они уступают песчаным и сухим глинистым грунтам.
Отдельные виды супесей, подверженных регулярному воздействию грунтовых вод, становятся подвижными. Поэтому они получили название плывунов. Этот вид грунтов непригоден в качестве естественного основания.
Лёссовые грунты частицы пылеватых суглинков со сравнительно постоянным гранулометрическим составом. Лёссовые грунты в сухом состоянии могут служить надежным основанием. При увлажнении и воздействии нагрузок лёссовые грунты сильно уплотняются, в результате чего образуются значительные просадки. Поэтому они называются посадочными.
Наименование грунтов, а также критерии выделения грунтов со специфическими свойствами и их характеристики приведены в СНиП «Основания зданий и сооружений. Нормы проектирования».
Фундаменты, как правило, закладываются ниже глубины промерзания грунта, для того, чтобы предотвратить их выпучивание. На пучинистных грунтах при строительстве легких деревянных построек применяют мелкозаглубленные фундаменты.
фундамент опорный конструкция глубина
В настоящее время для построек жилых зданий применяются следующие типы фундаментов — столбчатые, ленточные и сплошные плитные. Выбор конструкции фундамента зависит в основном от грунтовых условий строительной площади, нагрузок на фундаменты и конструктивных особенностей проектируемого здания.
Ленточные фундаменты выполняют в виде непрерывных стен, столбчатые — в виде системы отдельно стоящих столбов и сплошные — в виде сплошной плиты прямоугольного или ребристого сечения под все здание.
Ленточные фундаменты используются для домов с большой массой стен: кирпичные, каменные, бетонные, а также под деревянные, которые планируется облицовывать кирпичом.
Закладывается фундамент по всему периметру дома, включая внутренние и внешние капитальные стены. Кладка может быть различной формы: прямоугольной, трапецеидальной, ступенчатой, или с расширенной нижней частью, иначе называемой 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°.
Ленточные фундаменты подразделяются на: монолитные и сборные. Для возведения монолитного фундамента обычно используются бетон и железобетон. Для изготовления их сооружения необходима опалубка — арматурная конструкция, или так называемая форма для бетона, которая устанавливается на дно котлована. Она может быть подвижной, разборно-переносной, объемно-блочной.
В качестве материла для её изготовления применяют дерево или металл. Внутри опалубки, как правило, прокладывают листы теплоизоляции, керамзит, минераловатные плиты, или же пенопласт. Бетон заливают ровным слоем, непременно уплотняя. Достоинства монолитного фундамента состоят не только в его прочности и долговечности, но и в том, что он подходит для строительства домов любой формы.
Материалом для сборных фундаментов являются бетонные или железобетонные блоки (ФБС), которые укладываются на раствор и закрепляются между собой толстой стальной проволокой. Они возводятся быстрее и проще монолитных и не уступают им в прочности, однако имеют высокую себестоимость, а также могут пропускать воду в местах соединения плит.
Кирпичный фундамент — менее прочен и более трудоемок, чем монолитный. При его возведении используют полнотелый влагостойкий красный кирпич.
Бутовый фундамент считается наиболее прочным, но является слишком затратным, так как бутовые камни, используемые для его возведения сложно подбирать и подгонять по размеру. Но строительство такого фундамента просто необходимо на влажных грунтах, благодаря влагоустойчивости бутового камня.
В общем, недостатками ленточных фундаментов являются их массивность, большие затраты труда, материалов и, соответственно, средств. Однако они получили широкое распространение благодаря своей простой технологии возведения.
Столбчатые фундаменты под стены устраивают при небольших нагрузках и прочных основаниях. Их применяют, как указывалось выше, в основном в промышленном строительстве в каркасных зданиях. В жилых и гражданских их проектируют, как правило, в малоэтажных зданиях без подвалов. Столбчатые фундаменты выполняют в виде деревянных стульев и в форме столбов квадратного, прямоугольного и трапецеидального сечений из керамического кирпича, бута, бетона, железобетона и других материалов.
Столбчатые фундаменты применяются для строительства домов с деревянными, рубленными, каркасными щитовыми стенами, то есть легкими по весу стенами. Техника возведения весьма проста: бурится скважина в грунте, в нее устанавливается арматура, а потом заливается цемент или же другой предусмотренный материал. Особенно удачно дополнение фундамента армированной лентой-ростверком, это почти в 2 раза экономичнее.
Однако при несоблюдении некоторых правил установки столбчатого фундамента, он не сможет выполнять свои функции. Основополагающим является то, что скважина должна буриться на глубину не менее 2 м, то есть глубже уровня промерзания почвы.
Во-вторых, на её дне устраивается песчаная подушка, или же устанавливается специальная каменная или бетонная плита, в крайнем случае — пластина из деревянных брусьев толщиной 10 см, шириной 20 см и длинной 50 см. Её функции состоят в обеспечении устойчивости фундамента и снижении давления дома на грунт. В-третьих, столбы устанавливаются под все углы здания, а также под все пересечения капитальных и некапитальных стен. Промежутки между столбами должны составлять не более 1,2-2,5 м, в которых следует организовать перемычку, служащую для стяжки опор между собой и основанием для цоколя. При расстоянии между столбами больше указанного, необходимо возведение рандбалок, железобетонных или металлических.
Материалом для столбов может служить дерево, кирпич, камень, бетон. Что касается дерева, то рекомендуется использовать сосну или дуб, срок службы которых не менее 6 и 13 лет соответственно. Обожженные или обмазанные битумом столбы прослужат в 1,5-2 раза дольше. Их диаметр должен составлять около 20 см.
Красный кирпич не пригоден к строительству фундамента, зато прекрасно подходит кирпич-железняк, получаемый путем обжигания обыкновенного кирпича. Размеры столбов при использовании бутового камня — 60х60см, кирпича-железняка — 50х50 см, бетона или бутобетона — 40х40см.
В настоящее время широкое распространение получил метод совмещения столбчатого и ленточных фундаментов, хотя многие эксперты считают, что фундамент должен быть однородным, так как только в этом случае можно точно прогнозировать его срок службы, реакцию на климатические и другие условия.
Достоинствами столбчатого фундамента являются: его экономичность и низкая трудоемкость. Особенно удобно применение этого фундамента в климатических зонах с глубоким промерзанием почв. Однако серьезными недостатками этого вида фундамента считаются: недостаточная устойчивость в горизонтально подвижных грунтах, сложность при возведении цоколя, неприемлемость для строительства на слабонесущих почвах, особенно при большой массе стен.
Сплошной фундамент. Необходимость возведения сплошного фундамента возникает при строительстве на так называемых «плавающих» грунтах, а также на почвах с высоким залеганием грунтовых вод. Например, на песчаных подушках, слежавшихся свалках, вспучивающихся грунтах.
Плитные фундаменты сооружаются под всю площадь здания в виде либо монолитной плиты, либо железобетонной решетки. Такой фундамент целесообразен для строительства небольших компактных сооружений, не требующих высокого цоколя, например, гаражи, бани, мастерские. Для возведения более массивных зданий прибегают к использованию ребристых плит или армированных перекрестных лент.
К плюсам сплошного фундамента относятся: его способность выравнивать вертикальные и горизонтальные перемещения грунтов, исключать проникновение в подвальные помещения грунтовой воды даже под большим гидростатическим давлением, а также простота сооружения. Наиболее часто этот тип используют для придания фундаменту качества пространственной жесткости. Но ввиду большого расхода материалов на его возведение, он весьма дорог для потребителя со средним уровнем дохода.
В зависимости от нагрузок, действующих на фундамент, сваи в нем располагают: по одной — под отдельные опоры; рядами — под стеновые конструкции; кустами — под колонны; свайными полями — под здания и сооружения малой площади со значительными нагрузками.
Главная функция фундамента — нести на себе всю нагрузку основных архитектурных составляющих строения, предотвращая их преждевременное разрушение, гниение, проседание, растрескивание, деформацию и другие негативные процессы, возникающие под естественным влиянием силы тяжести или негативных климатических условий.
Основная функция фундамента — передача нагрузки от стен и крыши на основание перенести нагрузку здания на поверхность почвы.
Глубина заложения фундаментов зависит от ряда условий: вида сооружения (дом, баня, гараж, хозяйственные постройки) и его конструктивных особенностей (наличия цокольного, подвального этажа и т.д.); величины и характера нагрузок, действующих на фундамент; геологических и гидрогеологических условий площадки; возможности пучения грунта при промерзании и осадки при оттаивании.
Минимальная глубина заложения фундаментов под наружные конструкции сооружений, возводимых на всех грунтах, кроме скальных, должна быть не менее 0,5 м от поверхности планировки участка. В зданиях с подвалами приведенная глубина заложения подошвы фундаментов относительно пола должна быть не менее 0,5 м; при плотных или утрамбованных грунтах допускается не заглублять фундамент в грунт, т.е. принимать глубину заложения равной толщине подготовки под полы и пола подвала (рис. 1).
Глубина заложения фундамента находится в непосредственной зависимости от трёх факторов:
2. Уровня грунтовых вод
3. Глубины промерзания.
Очень сильное влияние на глубину заложения оказывает тип грунтов. Прежде всего, важно свойство грунта изменять свой объём во влажном состоянии при замораживании (так называемое морозное пучение грунта), по этой характеристике различают следующие виды грунтов:
Рис. 1. Глубина заложения фундамента относительно пола подвала:
1 — песчаная подготовка под полы h1;
2 — бетонный пол подвала h2;
3 — уровень пола подвала;
4 — глубина заложения фундамента относительно пола подвала Нп;
1. Не пучинистые — скальные и полускальные породы.
2. Слабопучинистые — крупнообломочные грунты, пески гравелистые, крупные и средние.
3. Пучинистые — мелкие пески, пылеватые супеси, суглинки.
Уровень грунтовых вод также имеет важное значение при проектировании фундаментов и всецело определяется гидрогеологическими условиями данной местности. Высокий уровень грунтовых вод при пучинистом грунте может потребовать столь дорогостоящих решений конструкций фундаментов и гидроизоляции подвала, что выгоднее будет отказаться от такого участка для строительства.
Часто можно предварительно выяснить уровень грунтовых вод и без проведения серьезных физических исследований. Такую информацию можно получить на соседних заселенных территориях. Источниками ее в этом случае могут быть: местные фирмы, занимающиеся изучением и испытанием грунтов; местные инженеры, консультирующие в области строительства; городские управления по делам строительства; местные агенты по продаже недвижимости; владельцы соседних участков.
Глубина заложения фундамента для скальных и полускальных пород может быть любой и не зависит от уровня грунтовых вод или глубины промерзания. Если грунт состоит из гравелистых, крупных или средних песков, то глубина заложения фундамента должна составлять 0.5 метра вне зависимости от уровня грунтовых вод и глубины промерзания.
Когда же грунт пучинистый, то в зависимости от уровня грунтовых вод возможны три варианта:
1. Если уровень грунтовых вод превышает расчетную глубину промерзания грунта более чем на 2 м, фундамент достаточно заглубить всего на 0.5 метра.
2. Если уровень грунтовых вод превышает глубину промерзания грунта менее чем на 2 м, то глубина заложения составляет около 75 % от глубины промерзания грунта, но не должна быть меньше 0.7 метра.
3. Если же уровень грунтовых вод менее расчетной глубины промерзания грунта, то глубина заложения должна быть не меньше глубины промерзания грунта.
Фундамент — это опорная конструкция всего дома. Именно от него зависят прочность и долговечность дома. Функции фундамента включают в себя передачу нагрузки от здания грунту, а также сопротивление влиянию грунтовых вод и мороза.
Основными требованиями, предъявляемыми к фундаментам, являются: прочность, устойчивость, сопротивляемость влиянию атмосферных условий и отрицательных температур, долговечность, соответствующая эксплуатационному сроку службы надземной части зданий и сооружений, индустриальность устройства конструкций, экономичность.
Главная функция фундамента — нести на себе всю нагрузку основных архитектурных составляющих строения, предотвращая их преждевременное разрушение, гниение, проседание, растрескивание, деформацию и другие негативные процессы, возникающие под естественным влиянием силы тяжести или негативных климатических условий.
Ленточные фундаменты выполняют в виде непрерывных стен, столбчатые — в виде системы отдельно стоящих столбов и сплошные — в виде сплошной плиты прямоугольного или ребристого сечения под все здание.
Глубина заложения фундамента находится в непосредственной зависимости от трёх факторов:
2. Уровня грунтовых вод
3. Глубины промерзания.
Прочность и устойчивость любого сооружения, прежде всего зависят от надежности основания и фундамента.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Анатолий Сергеевич Щербаков «Основы строительного дела»
2. Глубина заложения фундаментов: [http://www.mukhin.ru/stroysovet/funds/16.html];
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Основные параметры здания. Построение эпюры расчётных сопротивлений. Фундамент на естественном основании. Расчёт фундамента по прочности, по деформациям, стоимости строительно-монтажных работ. Свайный фундамент.
Определение глубины заложения ростверка.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 16.01.2016
Оценка особенностей расположения и условий строительной площадки. Расчет и конструирование фундаментов мелкого заложения на естественном основании. Параметры выполнения свайного фундамента. Расчет и проектирование фундамента на искусственном основании.
курсовая работа [5,4 M], добавлен 21.09.2011
Физико-механическая характеристика грунтов, их виды: фундамент мелкого заложения на естественном и искусственном основании, фундамент глубокого заложения. Проектирование фундамента мелкого заложения, свайного фундамента. Анализ расчёта осадки фундамента.
курсовая работа [907,2 K], добавлен 17.03.2012
Фундаменты под промежуточную опору железнодорожного моста в двух вариантах: фундамент мелкого заложения на естественном основании и свайный фундамент. Исходные физические характеристики грунтов и вариант геологического разреза. Эпюра сопротивлений.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 21.03.2016
Определение нагрузок, действующих на опоры. Проектирование фундамента мелкого заложения на естественном основании. Определение глубины заложения и предварительное назначение размеров ростверка. Число свай, их размещение и уточнение размеров ростверка.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 16.06.2015
Фундамент как несущая конструкция, часть здания, сооружения, которая воспринимает все нагрузки от вышележащих конструкций и распределяет их по основанию, его формы и типы. Развитие свайного фундаментостроения, распространенные методы погружения.
реферат [107,5 K], добавлен 15.09.2014
Грунты как основания сооружений. Основные физические характеристики грунтов. Жесткие фундаменты неглубокого заложения. Конструктивные формы сборных фундаментов. Ленточные сборные фундаменты под стены.
Характеристики отдельных видов забивных свай.
Источник knowledge.allbest.ruГлава IV. ФУНДАМЕНТЫ НА ЕСТЕСТВЕННОМ ОСНОВАНИИ
Фундаменты на естественном основании различаются: по конструкции — на отдельные, ленточные, сплошные и массивные; по материалу — на бетонные и железобетонные (сборные и монолитные), кирпичные, бутовые, из пиленого камня и др.; по назначению — на фундаменты под здания (жилые, промышленные и т. п.), сооружения, оборудование.
Отдельные фундаменты представляют собой столбы с развитой опорной частью, передающие на грунт сосредоточенные нагрузки от колонн, углов зданий, опор рам, балок, ферм, арок и других элементов. Для установки колонн в верхней части отдельных фундаментов устраиваются углубления — «стаканы». Такие фундаменты принято называть отдельными стаканного типа.
Ленточные фундаменты применяются для передачи нагрузки от протяженных элементов строительных конструкций — стен зданий, сооружений, опорных рам оборудования и т.п. По расположению в плане они различаются на перекрещивающиеся и параллельные.
Сплошные фундаменты сооружаются под всей площадью здания. По конструктивным решениям они разделяются на плитные и коробчатые. Плитные фундаменты в свою очередь могут быть ребристыми (кессонными) и гладкими.
Массивные фундаменты устраиваются под башни, мачты, колонны, тяжело нагруженные опоры искусственных сооружений (мостовые опоры), под машины, станки и другое оборудование.
Классификация фундаментов на естественном основании по конструкции приведена на рис. IV-1, а по применяемым материалам — в табл. IV-1.
Классификация фундаментов на естественном основании по применяемым материалам
| Тип фундамента | Материал | ||||
| бетон и железобетон | бут | кирпич | пиленый камень | ||
| сборный | монолитный | ||||
| 1. Отдельные: Бесстаканные Стаканные 2. Ленточный 3. Сплошной 4. Массивный |
+ + + – – |
+ + + + + |
+ – + – + |
+ – + – + |
+ – + – + |
| Примечание. Знаком + отмечены материалы, применяемые для перечисленных фундаментов. | |||||
Смородинов М.И. Справочник по общестроительным работам. Основания и фундаменты
Источник xn--h1aleim.xn--p1aiЕстественные и искусственные основания гражданских зданий
Всякое здание опирается на один из верхних слоев земли — грунт или скальную породу. Грунтами называют рыхлые горные породы, прочность сцепления между минеральными частицами которых во много раз меньше прочности самих частиц. Скальными породами называют плотные горные породы, состоящие из частиц, крепко связанных между собой, и залегающие в виде сплошного массива или трещиноватого слоя. Грунтом, в широком смысле этого слова, можно называть и скальные породы, используемые в качестве оснований.
Основанием называется массив грунта, расположенный под фундаментом и воспринимающий нагрузку от здания.
Основания зданий бывают двух видов — естественные и искусственные.
Естественным основанием называют грунт, залегающий под фундаментом и имеющий в своем природном состоянии достаточную несущую способность для обеспечения устойчивости здания или допустимых по величине и равномерности его осадок.
Искусственным основанием называют грунт, не обладающий в природном состоянии достаточной несущей способностью па принятой глубине заложения фундамента и который требуется поэтому искусственно упрочнять.
Основание й фундамент всегда находятся в непосредственном взаимодействия. Своеобразие фундаментов как структурных частей здания заключается в том, что конструкции их всегда зависят от характера основания. В связи с этим в гл. 13, посвященной изучению фундаментов, приводятся также необходимые сведения об основаниях.
Нагрузка, передаваемая фундаментом, вызывает в основании напряженное состояние я деформирует его. Примерная форма напряженного объема грунта основания изображена на рис. 59. Как видно из рисунка, глубина и ширина напряженной зоны значительно превосходят ширину подошвы фундамента.
Ниже подошвы фундамента область распространения напряжений расширяется до известного предела, а их абсолютная величина уменьшается. Например, если под подошвой фундамента по его оси величину напряжения принять за 1,0, то на глубине, равной ширине фундамента b (см. рис.
59), напряжение уменьшается до 0,55, на глубине 2Ь — до 0,31 и т. д. Эти цифры относятся к ленточным фундаментам в виде непрерывных стен. Для фундаментов квадратной формы в плане (столбчатых) напряжение по мере углубления по оси фундамента уменьшается быстрее. Так, па глубине b оно будет 0,34, а на глубине 2b — всего 0,11. Это объясняется тем, что давление под ленточным фундаментом по мере углубления передается только на две стороны, точнее на меньшей площади, тогда как под квадратным оно распространяется во все четыре стороны, т. е. распределяется на большей площади.
Деформации основания, происходящие главным образом вследствие уплотнения (сжатия) грунтов, вызывают осадку здания. Осадка может быть равномерной и неравномерней. В первом случае все элементы здания «опускаются одинаково на всей его площади и в конструкциях здания не возникает дополнительных напряжений.
При неравномерной осадке грунта отдельные элементы здания опускаются на различную относительно друг друга глубину. В этом случае в конструкциях здания могут возникнуть дополнительные напряжения. В зависимости от величины неравномерных осадок дополнительные напряжения могут быть безопасно восприняты зданием или же могут вызвать трещины, разрывы и даже разрушение здания.
Таким образом, главное влияние на сохранность здания и предохранение его от появления недопустимых для нормальной эксплуатации конструкций трещин и повреждений оказывает не столько величина осадки здания, сколько степень ее неравномерности.
Естественные основании в природном состоянии должны удовлетворять следующим основным требованиям: иметь достаточную несущую способность; обладать небольшой и равномерной сжимаемостью, обеспечивающей равномерную осадку здания в допустимых для него пределах; быть неподвижными; не подвергаться выщелачиванию или размыванию грунтовыми водами; не выпучиваться при промерзании (или залегать ниже уровня промерзания).
При проектировании зданий на естественных основаниях необходимо учитывать, что нагрузка от здания может разрушить основание при его недостаточной несущей способности. В других случаях основание под действием нагрузки может и не разрушиться, но осадка здания окажется столь неравномерной, что здание даст трещины, а иногда получит и более значительные деформации. Поэтому несущую способность основания и характер его деформации под нагрузкой нужно исследовать отдельно.
Большое влияние на структуру, физическое состояние и механические свойства грунтов оказывают грунтовые воды, которые в большинстве случаев снижают несущую способность основания.
Иногда уровень грунтовой воды может меняться как в результате изменения сезонного режима, так и вследствие различных технических мероприятий (планировочные работы, устройство дренажа, ливневая канализация и др.). Необходимо иметь в виду, что повышение или понижение уровня грунтовой воды, не учтенное при проектировании, может вызвать дополнительную и неравномерную осадку здания.
Когда грунт содержит легко растворимые в воде вещества (например, гипс), он может выщелачиваться, что влечет за собой увеличение пористости основания и возрастание опасных деформаций. Для борьбы с этим явлением искусственно, понижают уровень грунтовых вод. В тех случаях, когда грунтовые воды движутся со скоростями, способными вымывать частицы мелкозернистых грунтов, необходимо принимать меры к защите основания, например устраивать шпунтовое ограждение или дренаж.
Влажность некоторых грунтов может явиться причиной увеличения их объема при промерзании. Грунт, способный удерживать в своих порах воду, при промерзании вспучивается. Процесс пучения вызывается тем, что объем льда больше объема воды, при этом через капилляры происходит просасывание воды из нижних слоев грунта в зону промерзания (миграция влаги).
Силы пучения грунтов могут быть весьма велики и приводить к деформации зданий. Эти деформации происходят из-за неравномерного пучения грунта в пределах площади застройки и неравномерной осадки в отдельных участках здания при разновременном и разнохарактерном оттаивании вспучивающегося грунта.
Способность грунтов вспучиваться при промерзании зависит не только от их влажности, но и от зернового состава, а также от уровня грунтовых вод. Величина пучения грунта тем больше, чем меньше размер его зерен или чем ближе к зоне промерзания расположен уровень грунтовых вод.
Неподвижность грунта основания зависит от устойчивости всего напластования. Известны примеры, когда при наклонном расположении пластов грунта происходило скольжение одного пласта по другому. Такое скольжение (оползень) может увлечь за собой здание и привести его к разрушению. Поскольку борьба с оползнями представляет значительные трудности, не рекомендуется размещать здания па грунтах, подверженных этим деформациям.
Виды и свойства грунтов
Виды и свойства грунтов, используемых в качестве оснований. Ниже рассмотрены основные виды грунтов и их свойства.
Скальные грунты залегают в виде сплошного массива (граниты, кварциты, песчаники и т. п.) Они водоустойчивы, несжимаемы и при отсутствии трещин и пустот являются наиболее прочными и надежными основаниями. Менее прочны скальные грунты, залегающие в виде трещиноватых слоев, образующих подобие сухой кладки.
Крупнообломочные грунты — несвязанные обломки скальных пород с преобладанием обломков размерами более 2 мм (щебень, галька, дресва, гравий). Эти грунты являются хорошим основанием, если подстилаются плотным грунтом и не подвержены размыванию.
Песчаные грунты состоят из частиц крупностью от 0.1 до 2 мм. В зависимости от крупности частиц различают пески гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые.
Песок, залегающий слоем равномерной плотности и достаточной мощности, если он не подвергается размывающему действию текучей воды, представляет собой хорошее основание для сооружений. Чем крупнее и чище песок, тем большую нагрузку оп может воспринять.
Сжимаемость плотного песка невелика, но скорость уплотнения под нагрузкой значительна. Ввиду этого осадка сооружений, построенных на песке, быстро прекращается. Пески гравелистые, крупные и средней крупности имеют значительную водонепроницаемость в поэтому не вспучиваются при замерзании.
Частицы грунта крупностью от 0,05 до 0,005 мм называют пылеватыми. Если в песке пылеватых частиц содержится от 15 до 50%, то такие пески относят к категории пылеватых. Когда в грунте пылеватых частиц больше, чем песчаных, грунт называют пылеватым. Наличие в грунте пылеватых частиц, как правило, ухудшает его строительные качества и снижает его несущую способность.
Глинистые грунты состоят из очень мелких частиц (крупностью меньше 0,005 мм), имеющих в основном чешуйчатую форму. В отличие от песчаных грунтов глины имеют тонкие капилляры и большую удельную поверхность соприкасания между частицами. Капиллярные силы всасывают воду, которая заполняет все поры глины и образует тонкие водоколлоидные пленки, обволакивающие частицы скелета грунта. Вследствие этого создается взаимное притяжение, обеспечивающее связность глинистого грунта. Так как поры глины в большинстве случаев заполнены водой, то при промерзании глины происходит пучение — увеличивается ее объем.
Глинистые грунты сжимаются больше, чем иесчаиы», однако скорость уплотнения под нагрузкой у глин значительно меньшая, чем у песка. Поэтому осадка сооружений, осповая-ных на глине, продолжается длительное время.
Несущая способность глинистого оспования в значительной мере зависит от его влажности. Сухая глина может выдерживать довольно большую нагрузку, тогда как несущая способность глины в пластичном и особенно в разжиженном состоянии сильно снижается.
Глинистые грунты с песчаными прослойками (ленточные глины) легко разжижаются и поэтому несущая способность их очень мала.
Суглинки и супеси представляют собой смесь песка, глины и пылеватых частиц. Суглинки содержат от 10 до 30% глинистых частиц и от 3 до 10% супеси. По своим свойствам эти грунты занимают промежуточное положение между глиной и песком.
Некоторые разновидности супесей и других мелкозернистых грунтов, разжиженные водой, становятся настолько подвижными, что текут как жидкость, поэтому они получили название плывунов. Плывуны вследствие своей подвижности и незначительной несущей способности малопригодны для использования в качестве оснований.
Лёсс относится к группе глинистых грунтов представляет собой однородную тонкозернистую и весьма пористую породу желтовато-палевого цвета, в которой преобладают пылеватые частицы. Характерная особенность лёссов — наличие в них крупных видимых глазом пор (макропор), имеющих вид ячеек и вертикальных каналов, по которым вода может проникать в толщу грунта.
Вследствие того что связи между частицами лёсса пе обладают водостойкостью, при увлажнении они легко размокают и дают большие и неравномерные быстронарастающие осадки, носящие просадочный характер. Поэтому лёссовые (макропористые) грунты относят к просадочным. При строительстве на лёссовых основаниях их необходимо предохранять от замачивания.
Грунты с органическими примесями (растительный грунт, ил, торф, болотный торф) неоднородны по своему составу, рыхлы; они обладают значительной и неравномерной сжимаемостью и поэтому в качестве естественных оснований непригодны.
Насыпные грунты, образованные искусственно при засыпке оврагов, прудов, мест свалки и т. п., также обладают свойством неравномерной сжимаемости и в большинстве случаев их нельзя использовать в качестве естественных оснований. Исключение составляют рефулированные насыпные грунты, которые являются хорошим основанием. (Рефулированием называют перекачку землесосом-рефулером разжиженного грунта по трубопроводу.)
Несущая способность грунтов. Исследование зависимости между деформацией грунта и действующим на него давлением от веса сооружения дало возможность установить, что под действием внешней нагрузки грунт (но Н. М. Герсеванову) последовательно испытывает три стадии деформации.
Сначала возникает стадия уплотнения (рис. 60, а), когда зависимость между давлением σ у и деформацией грунта s y можно считать линейной. На графике этой стадии соответствует участок ОАу.
Если нагрузка на грунт превысит величину σу, то линейная зависимость между давлением и деформацией нарушится и темп нарастания деформации будет значительно опережать темп нарастания нагрузок. В грунте наступает вторая стадия сдвигов или стадия пластических деформаций, которая на графике выразится кривой Ау Ас. Пластические деформации появляются сначала под углами загруженной площади, а потом захватывают все большие зоны.
Когда давление на грунт превысит величину с с, наступит третья стадия выпирания грунта, которая возникает внезапно в имеет явно катастрофический характер.
По СНиП II-B.1—62 предельная нагрузка, которую можно передать на грунт основания, соответствует началу стадии сдвигов (иначе называемой стадией пластических деформаций). В этом случае по краям подошвы фундамента образуются зоны пластических деформаций грунта основания глубиной Z=b/4, где b — ширина подошвы фундамента (рис. 60, б). При этих условиях считают, что грунт еще можно рассматривать как линейно деформируемую систему. Величина давления, вызываемого этой предельной нагрузкой, называется нормативным давлением на грунт R н .
- глинистые грунты — от 1 до 6 кГ/см 2 , а суглинки — от 1 до 3 кГ/см 2 в зависимости от влажности и пористости;
- пески — от 1 до 4,5 кГ/см 2 , учитывая крупность частиц, влажность и плотность;
- супеси — от 2 до 3 к Г/см 2 в зависимости от влажности и плотности;
- крупнообломочные грунты — от 3 до 6 кГ/см 2 в зависимости от крупности частиц (см. СНиП II—Б. 1—62).
Приведенные выше величины нормативных давлений на грунты оснований используют лишь для предварительного расчета размеров фундаментов, а также для назначения окончательных размеров фундаментов зданий III и IV классов, расположенных на основании. состоящем из горизонтальных слоев грунтов.
Исследование грунтов основания
Для выбора основания до начала строительства на месте будущей постройки необходимо исследовать грунты с целью выяснить характер расположения пластов грунта, их мощность (толщину слоя), положение уровня грунтовых вод. физические и механические свойства грунтов.
Исследование или разведку грунтов производят путем бурения или шурфования.
Бурение является наиболее дешевым и быстрым способом разведки грунтов. При помощи бурового инструмента бурят в грунтах скважины диаметром от 100 до 325 мм, которые крепят обсадными трубами, чтобы предохранить скважины от засыпки вышележащими рыхлыми грунтами. Образцы грунтов отбирают при каждом изменении пласта, но не реже чем через каждые 0,5 м.
Другим способом разведки грунтов является шурфование. Шурфом называют колодец прямоугольного сечения, вырытый с целью разведки грунта. Шурфование дает возможность непосредственно осмотреть грунт в естественных условиях залегания и получить для лабораторных исследовании значительные по размеру образцы грунта с ненарушенной структурой.
Данные о результатах бурения и шурфования заносят в специальные журналы, по которым составляют чертежи разрезов или так называемые колонки скважин шурфов (рис. 61, а).
Чтобы иметь представление о строении грунта в пределах между скважинами или шурфами, колонки на чертеже соединяют в геологический профиль, или, иначе говоря, делают вертикальный разрез грунтового массива (рис. 61, б). Для этого в масштабе вычерчивают колонки скважин или шурфов, расположенных по одной оси, учитывая отметки уровня земли, и соединяют прямыми линиями границы однородных грунтов. Несколько геологических профилей дают пространственное представление о геологическом строении участка и являются основным исходным материалом для определения несущей способности основания.
Понятие о расчете оснований. Расчет оснований согласно СНиПу производят по методу предельных состояний. Под предельным состоянием основания понимают такое напряженное состояние грунтов основания, при котором самое незначительное увеличение нагрузке вызывает нарушение прочности я устойчивости возведенного на них здания.
Расчет оснований по предельным состояниям ведут по деформациям и по несущей способности. Расчет по предельным деформациям является основным и обязательным при проектировании естественных оснований всех видов зданий.
Задачей расчета оснований по деформациям является ограничение деформаций над-фундаментных конструкций (происходящих в результате осадок грунтов) такими пределами, которые гарантируют эти конструкции от трещин и повреждений, а также изменений проектных уровней.
Величина осадки и ее неравномерность зависят не только от степени сжимаемости грунта и величины нагрузки, но и от формы и размеров опорной площади фундаментов, а также от жесткости всего здания. Поэтому при расчете оснований по деформациям величину осадок определяют из условий рассмотрения совместной работы здания и его основания.
Сущность расчета оснований по деформациям состоит в том, что величина деформации основания S, определяемая расчетом по указаниям, приведенным в СНиПе, не должна превышать величины предельной деформации Sпр.
- Для крупнопанельных и крупноблочных бескаркасных зданий — 80
- Для зданий с неармированными крупноблочными и кирпичными стенами — 80—100
- Для зданий с крупноблочными и кирпичными стенами, армированными железобетонными или армокпрпичными поясами — 150
- Для зданий с полным каркасом — 100
Искусственные основания
Такие основания яри возведении зданий или сооружений на слабых грунтах устраивают путем уплотнения или упрочнения грунта, а также заменой слабого грунта оснований более прочным.
Уплотнять слабый грунт можно с поверхности и на определенную его глубину. С поверхности грунт уплотняют трамбованием пневматическими трамбовками (иногда с втрамбованием щебня или гравия) или трамбовочными плитами весом от 2 до 4 г, которые имеют вид усеченного конуса с диаметром основания не менее 1 м (из железобетона, стали или чугуна).
Трамбовки поднимают краном на высоту 4—5 м и сбрасывают на поверхность уплотняемого грунта. После определенного числа ударов (5—10 ударов) величина понижения от каждого удара становится постоянной. В таком случае величина понижения от одного удара называется отказом.
Величину отказа принимают для глинистых грунтов 1—2 см, для песчаных — 0,5—1 см. При использовании трамбовок весом 2—4 г величина понижения трамбуемой поверхности может достигать 40—60 см.
Для уплотнения больших площадей можно укатывать грунт катками весом 10—15 т.
Песчаные и пылеватые грунты хорошо уплотняются вибрацией поверхностными вибраторами, причем этот способ эффективнее трамбования, так как грунт уплотняется быстрее. Но для глинистых грунтов вибрирование мало эффективно.
Глубинное уплотнение слабого грунта можно осуществить песчаными или грунтовыми сваями. Для изготовления таких свай погружают в грунт вибропогружателем инвентарные стальные трубы диаметром не менее 400—500 мм, которые заканчиваются внизу остроконечным раскрывающимся стальным башмаком. Погруженные на необходимую глубину трубы заполняют песком (или перемятым грунтом для закрепления лёсса) и затем извлекают. Под воздействием вибрирования трубы в период извлечения песок или грунт уплотняется и хорошо заполняет скважины.
Упрочнять слабый грунт основания можно цементацией и силикатизацией. Цементацию грунта осуществляют путем нагнетания в него по предварительно забитым трубам жидкого цементного раствора или цементного молока. По мере нагнетания раствора трубы извлекают из грунта. После затвердевания раствора в порах грунта его частицы связываются в камневидный массив. Возможна цементация лишь крупных и средних песков.
Силикатизацию грунта для закрепления песков, пылеватых песков (плывунов) и лёссовых грунтов производят таким же способом, что и цементацию. Для закрепления песков в грунт поочередно нагнетают растворы жидкого стекла и хлористого кальция, для закрепления пылеватых песков — нагнетают раствор жидкого стекла, смешанного с раствором фосфорной кислоты, а для закрепления лёссов — только раствор жидкого стекла. В результате нагнетания указанных растворов грунт каменеет.
В тех случаях, когда уплотнить или закрепить грунт затруднительно, слой слабого грунта заменяют более прочным. Замененный слой грунта называют подушкой. При небольшой этажности зданий применяют песчаные подушки из крупного или средней крупности песка.
При устройстве песчаной подушки слабый грунт вынимают на некоторую глубину и заменяют песком, уплотняемым вибрацией о увлажнением. Толщина песчаной подушки должна быть такой, чтобы давление под ней от здания, передаваемое на слабый грунт, не превышало его несущей способности.
Источник www.arhplan.ru