Скачать пособие к снип 2.02.01-83 пособие по проектированию оснований зданий и сооружений

Глубина заложения фундаментов.

Глубина заложения фундаментов, основываемых на скальных и крупнообломочных грунтах и на песках гравелистых крупных и средней крупности, принимается независимо от глубины промерзания и уровня грунтовых вод.

Глубина заложения фундаментов, основываемых на песках мелких и пылеватых, а также на супесях, суглинках и глинах малой и средней влажности, определяется в зависимости от взаимного расположения уровня промерзания и уровня грунтовых вод (рис. 1). При тех же грунтах, но высокой влажности, глубина заложения фундаментов принимается во всех случаях не менее глубины промерзания, во избежание повреждения зданий при пучении грунта.

Рис. 1. Глубина заложения фундаментов в глинистых грунтах

Глубина заложения фундаментов внутренних стен и колонн отапливаемых зданий принимается независимо от глубины промерзания, поскольку грунт промерзает только по периметру такого здания.

Верх фундаментов сборных железобетонных колонн располагают на уровне планировки грунта, так как это дает возможность полностью закончить работы нулевого цикла (устройство фундаментов, прокладку подземных коммуникаций, обратную засыпку всех котлованов и траншей и планировку поверхности грунта) до начала работ по монтажу каркаса, покрытия и других надземных частей здания.

Верх фундаментов стальных колонн приходится располагать на 0,8—1,0 м ниже с таким расчетом, чтобы башмак колонны был закрыт полом.

Если при этом подошвы фундаментов не достигают необходимой глубины заложения, то под фундамент закладывают подушку из тощего бетона, плотно утрамбованного песка или шлака и прочее (рис. 2, а) или делают фундамент с удлиненным подколонником (рис. 2, б).

Заглубленные фундаменты монолитных железобетонных колонн из тех же соображений бетонируют совместно с подколенником (рис. 2,в).

Рис. 2. Способы заглубления подошвы фундаментов: а — фундамент сборной железобетонной колонны с подушкой; б — то же, с железобетонным подколонником; в — фундамент монолитной железобетонной колонны: 1 — фундамент; 2—подушка; 3 — подколонник

В тех случаях, когда в здании имеются туннели, приямки или подвалы, фундаменты, непосредственно примыкающие к таким сооружениям, закладывают на такую глубину, чтобы при вскрытии котлована с соблюдением углов естественного откоса грунта все фундаменты основывались на нетронутом грунте (рис. 3,а). С этим требованием необходимо также считаться, когда проектируемое здание пристраивается к существующему.

Рис. 3. Уступчатое заглубление фундаментов:

а — фундаменты колонн; б — ленточный фундамент стены
В фундаментах под стены переход от более заглубленных частей к менее заглубленным делают уступами (рис. 3, б).

Влияние грунта на выбор фундамента

Конструкция любого основания подразумевает передачу всей нагрузки от здания на грунт. Соответственно, состав, характеристики и несущая способность грунта играет ключевую роль при выборе типа и конструкции фундамента для будущего здания. Итак, основания грунтового типа могут быть естественными и природными.

Естественные – это основания, на которых фундаменты возводятся без дополнительного укрепления. А к искусственным относятся основания, которые ложатся на специально создаваемую песчаную подушку. Естественные основания бывают следующих типов: песчаные, глинистые, лессовидные (тут нужно помнить о значительной сейсмической опасности), скальные, супеси и суглинки.

Все почвы, кроме скальных, неизбежно дадут значительную просадку здания, поэтому впоследствии неравномерной нагрузки на грунт в различных местах здания возникают трещины.

Конструкция различных типов фундаментов

Виды ленточных фундаментов

• Ленточный. Это сборная или монолитная железобетонная конструкция, делается на всему периметру будущего здания под несущими стенами. Ленточные фундаменты бывают заглубленными (нижняя кромка устанавливается на граничном уровне промерзания), малозаглубленными (нижняя кромка выше глубины промерзания). Заглубленные основания считаются оптимальными для зданий с высокими нагрузками на грунт, ведь фундамент стойкий к воздействию со стороны почвы. Конструкция состоит из монолитных плит или готовых железобетонных блоков, которые укладываются по периметру несущих стен, а также на их пересечении, соединяются между собой арматурой. Стоит такое основание недешево, но выдерживает большие нагрузки, а за счет монолитности конструкции даже при средних подвижках сдвигается все здание, а не его часть.

• Столбчатый. Часто его используют для экономии материалов при возведении оснований на слабопучинистых почвах. Если используются только столбы, тогда лучше несущие стены из ленточных бетонных блоков делать по стыкам на столбах. А если столбчатая конструкция используется на пучинистых слабых почвах, тогда столбы между собой соединяются жестким железобетонным армированным ростверком. Тут ключевой элемент – это столб, который углубляется на глубину ниже уровня промерзания, в качестве несущей конструкции используется асбестовая труба, внутри устанавливается арматура, делается обвязка и все заливается бетоном.

Варианты винтового фундамента для строительства различных конструкций

• Свайные фундаменты. Их сразу можно подразделить по конструкции и типу выполнения свай на забивные, трубобетонные, буронабивные, винтовые и другие конструктивные разновидности. Соответственно, конструкция отличается в зависимости от способа установки свай, их типа, материала выполнения, прочих параметров. Все сваи нужно между собой соединить армированием в виде металлической обвязки или железобетонного ростверка. Также можно делать деревянную обвязку, но она рассчитана на небольшие нагрузки. Такой фундамент незаменим при возведении зданий на рельефной территории, ведь земляные работы будут стоить дороже использования даже металлических или бетонных свай.
• Плитные фундаменты. Это фактически монолитная железобетонная плита, расположенная под стенами здания и она монтируется по всей площади будущего сооружения. Это дорогое удовольствие, ведь на сооружение плиты пойдет много цемента, песка, щебня и арматуры. Но такая плита гарантирует плавность всего здания, ведь при сейсмических воздействиях сползать будет только плита, а не отдельные ее элементы.
• Континуальные фундаменты. Это основания специального назначения, используются при возведении мостов, бункеров, больших промышленных объектов. Конструкция оснований подбирается под каждое сооружение индивидуально, отличается множеством параметров, а также призвана передавать равномерно массу сооружения на всю поверхность почвы. Толщина и наполнение плит во многом зависит от назначения, поэтому в частном строительстве практически не используется.

Фундаментные балки.

заменяют собой фундаменты для самонесущих и нижней части ненесущих стен. Эти балки всегда делают сборные железобетонные. Ширина фундаментной балки поверху определяется толщиной опирающейся на нее стены; ширина понизу, определяемая расчетом прочности балки и необходимостью размещения арматуры, обычно бывает меньше. Поэтому фундаментные балки имеют тавровое поперечное сечение.

Рис. 7. Фундаментные балки, 1 — бетонные столбики

Фундаментные балки укладывают концами на уступы фундаментов колонн так, чтобы верх балок располагался на 30 мм ниже уровня пола. С этой целью под концами фундаментных балок делают бетонные столбики необходимой высоты.

Как подобрать оптимальную конструкцию будущего фундамента

Тут многое зависит от финансовых возможностей застройщика и ключевых характеристик будущего здания. Ведь на одном и том же грунте можно возвести сразу несколько вариантов фундаментов, но они будут отличаться конструкцией и финансовыми составляющими

Соответственно, при выборе конструкции фундамента стоит обращать внимание на следующие параметры:

• Совместимость выбранной конструкции из существующим типом почвы;
• Наличие или отсутствие сейсмических зон;
• Протяженность различных источников мощной вибрации;
• Наличие поблизости памятников архитектуры;
• Температурные факторы промерзания грунта, а также влажность климата, глубина погружения и расположения грунтовых горизонтов;
• Наличие поблизости промышленных предприятий, которые часто сбрасывают сточные воды, загрязненные агрессивными веществами.

Какую конструкцию фундамента не использовать, все равно нужно обязательно сделать гидроизоляцию и теплоизоляцию основания. Без этих действий нельзя получить качественное и долговечное основание, способное выполнять свои основные функции.

Типы оснований по материалам

Таблица видов фундаментов

• Железобетонный. Выполняется из бетонных материалов, обладает значительной жесткостью и прочностью, стойкий к грунтовым водам и агрессивным средам. Дополнительную прочность и жесткость конструкции дает арматурное наполнение. Арматура играет ключевую роль на первичных этапах возведения здания, ведь бетон получает свои несущие характеристики длительное время, до нескольких лет в зависимости от климата и почвы. Бывает монолитный (единая железобетонная плита) и сборный (делается из сборных заводских блоков, соединенных арматурой и раствором).
• Каменный. Это долговечный фундамент, который можно встретить в старых зданиях, причем он отличается высокой прочностью и отличными техническими характеристиками. Он делается из натурального камня, причем используется материал, характерный для данной территории. Камень соединяется между собой в единое целое с помощью цементного раствора, глины или других материалов.
• Саманный фундамент. Это особенный тип основания, используется на территориях с умеренной влажностью и низким залеганием грунтовых вод. Его особенность в том, что при возведении используются только натуральные материалы, такие как глина и солома. Используется только для небольших жилых зданий, но тут комбинировать саманный кирпич с керамическим кирпичом или блоками нельзя, основание не выдержит нагрузки. Также саманный фундамент нужно дополнительно гидроизолировать, теплоизоляция тут не нужна.
• Деревянный. Для его возведения используют прочную древесину, стойкую к атмосферным воздействиям, грунтовым водам и грызунам. Для таких целей отлично подходит лиственница (она выделяет на открытом воздухе скипидар, который не «любят» грызуны и грибки, а сама древесина консервируется) и дуб (прочный и стойкий к любым воздействиям). Это плавающий тип фундамента, причем выдерживает сильные сейсмические волны, поэтому изх часто можно встретить в горной местности.
• Ячеистобетонный. Этот тип основания набирает популярность через свою дешевизну и скорость возведения. Как правило, в конструкции предусмотрена ячейка для бетонных блоков, они ложатся в шахматном порядке, и медленно поднимается сама конструкция основания.

Виды оснований зданий по назначению

• Несущий. Это основной тип фундамента, выполняет задание только передачи нагрузки от здания на грунт, другого назначения нет.
• Комбинированный. Этот уже выполняет не только несущее задание, но и защищает здание от сейсмических толчков, вибрации от магистралей или железнодорожного полотна, паводков и других внешних воздействий. Соответственно, конструкция уже отличается, как и подобранные для такого основания материалы.
• Специальные. К ним относятся сейсмостойкие основания. Они не предназначены для защиты сооружения от вспучивания почвы или воздействия грунтовых вод. А в конструкции имеют специальные наполнители и соединительные группы, которые отвечают за целостность конструкции в целом даже при значительных подвижках почвы. Бывают качающиеся и плавающие. Конструкция каждого типа основания зависит от почвы и сейсмических характеристик территории.

Глубина заложения основания в зависимости от типа почвы

Таблица заложения глубины фундамента

•  Гравелистые почвы (скальные породы, возможна комбинация с песком или глиной). Это прочные почвы, не склонные к подвижкам и не сжимаются впоследствии температурного воздействия. Глубина закладки фундамента здания составляет до 1 метра.
• Песчаные почвы. Они пропускают воду, уплотняются при нагрузке и практически не промерзают через отсутствие накопленной влаги. Глубина закладывания составляет до 1 метра, если фракция песчаной смеси составляет 25 мм. При меньшей глубине нужно увеличивать.
• Глинистая почва. Это пучинистый тип почвы, грунт быстро размывается и имеет высокую пластичность. Такой грунт промерзает на значительную глубину, поэтому уровень закладывания фундамента тут должен быть на глубине не менее 25 см ниже граничного уровня промерзания.
• Суглинки и супеси. Это смесь песка и глины, причем содержание глины бывает до 20%. Соответственно, уровень промерзания почвы отличается, поэтому для каждого конкретного случая глубина погружения подбирается индивидуально.
• Лессовые грунты. По внешним характеристикам это глинистые почвы, но отличаются высокой прочностью. При сейсмической активности сдвиг происходит лессовыми пластами, поэтому основание нужно закладывать строго под конкретный шар почвы. Также нужно обязательно проверить, чтобы под верхним слоем грунта не были обнаружены суглинки, которые могут быть лессовым наполнением. Лессовидные грунты могут служить уже как основание для будущего здания, если обеспечить гидроизоляцию подошвы.

Конструкции фундаментов.

Фундаменты под несущие стены располагаются по всему их периметру и называются ленточными (рис. 4, а).

Сборный ленточный фундамент выкладывается на растворе, из блоков двух видов: стеновых бетонных (неармированных) пустотелых блоков и железобетонных блоков-подушек. При малой нагрузке на фундамент и высоком расчетном сопротивлении основания блоки-подушки могут отсутствовать.

Бутовые ленточные фундаменты — раньше очень широко распространенные — имеют по сравнению со сборнымиными-
го больший объем (рис. 4, б, в), совершенно не индустриальны, трудоемки и, кроме того, требуют высококвалифицированной рабочей силы. По этим причинам они в промышленном строительстве теперь не применяются.

Фундаменты сборных железобетонных колонн (рис. 5, а) делают в виде ступенчатого массива, армированного понизу, с выемкой (называемой стаканом) для колонны. После установки колонны остающийся объем стакана заполняется бетоном. После его отвердения колонна и фундамент превращаются в единое целое.

Рис. 4. Ленточные фундаменты:
а — план; б — сечение сборного ленточного фундамента; в — сечение бутового ленточного фундамента; 1 — продольная стена; 2 — поперечная стена; 3 — прямоугольный блок; 4 — блок-подушка

Рис. 5. Конструкции фундаментов колонн:
а — ступенчатый фундамент сборной железобетонной колонны; б — фундамент стальной колонны; 1 — железобетонная колонна; 2 — башмак стальной колонны

Фундаменты сборных колонн, имеющие небольшой вес, делают сборными, т. е. изготовляют на заводе (или полигоне) и устанавливают на место кранами на слой песка или гравия. Крупные фундаменты колонн бетонируются на месте.

Фундамент монолитной колонны отличается от фундамента сборной колонны отсутствием стакана. Для связи колонны с фундаментом ее арматура доводится до низа фундамента.

Фундамент стальной колонны (рис. 5, б) делают с тщательно выравненной поверхностью, из которой выступают анкерные болты, закладываемые в фундамент при его бетонировании. Стальную колонну устанавливают башмаком на фундамент так, чтобы анкерные болты прошли в вырезы (или отверстия) башмака, и закрепляют гайками.

При проектировании многоэтажных зданий с тяжелыми нагрузками на слабых грунтах иногда приходится от отдельно стоящих фундаментов переходить к ленточным железобетонным (монолитным) фундаментам (рис. 6). При значительной ширине лент (приближающейся к расстоянию между осями колонн) они сливаются, превращаясь в сплошную плиту с выступающими вверх ребрами.

Рис. 6. Фундамент в виде пересекающихся железобетонных лент

При резко различающейся высоте соседних частей здания, при расширении и в других случаях во избежание повреждения конструкций в результате неравномерных осадок фундаментов, здание разрезают до грунта осадочными швами, которые в надземной части совмещают с температурными.

Выбор типа фундамента в зависимости от почвы

Если нужно возводить основание на холмистой местности, тогда сразу нужно рассчитывать боковое давление почвы, возможности горизонтального сдвига и давление почвы по уровню промерзания.

Величина таких давлений зависит от множества факторов и ее трудно порой рассчитать правильно. Поэтому конструкция оснований на холмах сразу предусматривает как минимум половину запаса прочности.

В таких случаях нужно использовать столбчатые фундаменты, столбы которых соединяются между собой ростверком (железобетонная обвязка). Также тут можно использовать ленточные фундаменты с надежной горизонтальной и вертикальной обвязкой.

• Стационарное основание. Используется при возведении небольших зданий с малой несущей массой.
• Плавающий фундамент. Строится на пучинистых почвах, несущие свойства которых отличается от сезона, насыщенности влагой и температурного режима. Конструкция: монолитная или решетчатая плита, толщина зависит от нагрузки самого здания. Используется для небольших сооружений.

Схема столбчатого фундамента под деревянный дом

• Ленточный и столбчатый фундаменты. Это распространенные стационарные основания, пользуются заслуженной популярностью среди частных застройщиков. Столбчатая конструкция незаменима на глубоко промерзаемых почвах. Не рекомендуется его использовать при строительстве домов с тяжелыми стенами, ведь тогда нужно проводить подробные расчеты несущей нагрузки на каждый столб индивидуально. А это несет за собой расчет толщины, высоты и типа столба, а также материала его выполнения. Особенность ленточного фундамента в том, что цоколь там плавно переходит в стены, а нагрузка от стен и перекрытий передается равномерно на каждый квадратный сантиметр основания. Ленточное основание способно выдержать значительные нагрузки, можно построить полноценный подвал или технический этаж, а также подземный паркинг. Его нужно возводить на сухих непучинистых грунтах, ведь при установке основания на глубоко промерзающих грунтах его постройка будет очень дорогой и экономически не выгодной.
• Фундамент на винтовых сваях. Он появился относительно недавно, раньше применялся в промышленности для возведения оснований для высоковольтных линий электропередач, некоторых промышленных зданий, а также мачт сотовой связи. Но плавно такая технология перешла в частный сектор и активно используется при возведении зданий на сложных почвах. Отличительная особенность свайной конструкции – это возможность монтажа свай на значительной глубине, ведь она вкручивается до тех пор, пока не достигнет плотных пород.

Винтовая свая – это металлическая конструкция с лопастями, которая вкручивается в грунт специальной техникой или вручную.

Как правило, расчет проводится не столько количества этих дешевых строительных конструкций, как нагрузки на ростверк, с помощью которого сваи соединяются между собой. Также свайный фундамент возводится на поверхностях с большими перепадами высот, ведь тут не нужно проводить первичную обработку и выравнивание почвы.

Но основной недостаток свайного фундамента – это необходимость делать теплоизоляцию подполья, а это сложная технология, учитывая наличие открытого пространства снизу. Монтаж свай занимает максимум несколько дней, при этом не нарушается структура самой почвы. Не используется при возведении зданий на скалистых почвах.