Фундаменти будівель

Фундаменти будівель

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Кіровоградський національний технічний університет

Кафедра: “Будівельні, дорожні машини та будівництво”

Реферат

на тему „Фундаменти будівель”

Кіровоград 2011

Зміст

Вступ

. Конструктивні рішення фундаментів

.1       Стрічкові фундаменти

.2       Стовпчасті фундаменти

.3       Палеві фундаменти

. Фундаменти в умовах вічномерзлих ґрунтів

Фундаменти в сейсмічних районах

Література

Вступ

Фундаменти відносяться до елементів будівель, що несуть навантаження, вони повинні володіти достатньою міцністю, стійкістю, складатися з конструкцій заводського виготовлення і бути максимально економічними.

Проектування фундаментів полягає у виборі матеріалу, типу, розмірів і способів пристрою.

По різновиду матеріалів фундаменти можуть бути бутовими, бутобетонними, бетонними з порожнистих або суцільних блоків і залізобетонними, з панелей. По конструктивному рішенню фундаменти діляться на стрічкові, стовпчасті, суцільні і пальові. Стрічкові фундаменти влаштовують під внутрішні і зовнішні стіни. Стовпчасті фундаменти роблять під окремі опори або стіни, але в останньому випадку під стіни будівлі між фундаментами укладають балки. Суцільні фундаменти є суцільною ребристою плитою, яка укладається під всією площею будівлі.

Глибина залягання фундаментів повинна відповідати глибині залягання того шару ґрунту, який по своїх якостях може бути прийнятий для даної будівлі за природну основу.

Якщо основа складається з вологого дрібнозернистого ґрунту (піску дрібного, супіску, суглинку або глини), то підошва фундаменту повинна розташовуватися нижче за рівень промерзання ґрунтів на 0,15-0,2 м.

Глибина промерзання суглинних і глинистих ґрунтів приведена в ДБН, де на схематичній карті нанесені лінії однакових нормативних глибин промерзання в сантиметрах.

Глибина залягання фундаментів під внутрішні стіни опалювальних будівель не залежить від глибини промерзання ґрунту і призначається не менше 0,5 м від рівня землі або підлоги підвалу.

. Конструктивні рішення фундаментів

.1       Стрічкові фундаменти

Стрічкові фундаменти в більшості випадків мають прямокутний переріз і розширену нижню частину, яка іменується підошвою. Практично стрічкові фундаменти роблять ступінчастої форми. Розміри ступенів по ширині приймаються не більше 0,2-0,25 м, а по висоті - відповідно не менше 0,4-0,5 м. Збірні стрічкові фундаменти зазвичай виконують із залізобетонних блоків - подушок і бетонних блоків суцільних або порожнистих, утворюючих тіло фундаменту.

Залізобетонні блоки - подушки укладаються безпосередньо на вирівняну поверхню ґрунту основи або на піщану підготовку товщиною 100-150 мм (рис. 1).

Рисунок 1 - Стрічковий блочний фундамент

У тіло фундаментів бетонні блоки укладаються на розчині з обов'язковою перев'язкою вертикальних швів. Товщина швів приймається рівною 20 мм. Вертикальні колодязі, утворені торцями блоків, заповнюються розчином. Зв'язок між збірними фундаментами поздовжніх і поперечних стін здійснюється перев'язкою блоків і закладкою в горизонтальні шви сіток з круглої сталі діаметром 8-10 мм (рис. 2).

В деяких випадках стрічкові фундаменти відповідно до розрахунку можуть бути безперервними або перервними. Проміжки між блоками - подушками заповнюють місцевим утрамбованим ґрунтом.

фундамент споруда сейсмічний стрічковий

Рисунок 2 - Зв'язок стрічкового фундаменту під зовнішню і внутрішню стіну

У збірних фундаментах в цілях попередження нерівномірних осідань по блоках - подушкам роблять армований шов завтовшки 30-50 мм, а по верхньому ряду бетонних блоків - залізобетонний пояс завтовшки 100-150 мм.

При збільшенні будівельних елементів широке застосування знаходять блоки панельного типу вагою до 5 т, що сполучаються між собою зваркою по заставних деталях.

При будівництві будівель на місцевості із значним нахилом підошва окремих ділянок фундаменту розташовується на різних рівнях і безперервний фундамент робиться ступінчастим, причому висота ступенів повинна бути не більше 500 мм, а довжина - не менше 1000 мм.

Такими ж уступами роблять перехід фундаментів внутрішніх стін до фундаментів зовнішніх при різних глибинах їх залягання. Для незалежного осідання двох суміжних ділянок будівлі в стрічкових фундаментах влаштовують осадкові шви, тобто наскрізні зазори. Для безперешкодного осідання в зазори вставляють дошки, обернуті толем, або заповнюють їх бітумом.

.2 Стовпчасті фундаменти

Стовпчасті фундаменти влаштовують під окремі опори. Під цегляні стовпи їх виконують з бутового каменя, бетону або бутобетона. Верхня частина таких фундаментів повинна бути ширше фундаментів, що спираються на них, не менше чим на 200 мм. Перетин стовпчастих фундаментів у всіх випадках повинен бути не менше 0,6×0,6 м для бутових і бутобетонних і не менше 0,4×0,4 м для бетонних.

Під колони заводського виготовлення із залізобетону ставлять фундаменти стаканного типу. Їх укладають на шар піску завтовшки 100-150 мм або на блоки - плити (рис. 3).

Рисунок 3 - Стовбчаті фундаменти стаканного типу

Стовпчасті фундаменти можуть бути влаштовані і під стіни. В цьому випадку відстань між ними роблять рівною 6 м . Між фундаментами укладають фундаментні балки (рис. 4), під які обсипається пісок на висоту 0,5 м для оберігання останніх від пучення ґрунту. Слід так розміщувати стовпчасті фундаменти, щоб вони обов'язково знаходилися під кутами будівлі і в місцях перетину стін. У панельних будівлях застосовуються фундаменти у вигляді панелей, що встановлюються на залізобетонні подушки. При великих навантаженнях, що виникають від будівель і споруд, і за умови, що ґрунти не володіють достатньою несучою здатністю, влаштовують суцільні фундаменти під всією площею будівель або споруд. Суцільний фундамент може бути влаштований у вигляді суцільної плоскої або ребристої монолітної плити. У ряді випадків застосовують оболонки, що значно збільшує несучу здатність фундаментів. Для закладання таких фундаментів використовується залізобетон високих марок з інтенсивним армуванням.

Рисунок 4 - Блочний стовпчастий фундамент і фундаментна балка

.3 Пальові фундаменти

Пальові фундаменти являють собою опорні конструкції глибокого залягання. Палі, що проходять через слабкі шари ґрунту і спираються на міцний ґрунт, називаються палями - стійками. Палі, що не досягають міцного ґрунту, а зміцнюють слабкі шари, називаються висячими. Висячі палі сприймають навантаження від будівлі за рахунок сил тертя, що виникають між їх бічною поверхнею і ґрунтом.

Рисунок 5 - Пальові фундаменти 1-цокональна панель; 2-розтвірк; 3-перекриття; 4-оголовок; 5-паля.

За способом занурення в ґрунт палі бувають забивні і набивні. Забивні палі занурюють шляхом забивання, втискуванням або вібрацією. Набивні палі утворюються шляхом попереднього пристрою бурових свердловин і послідовного заповнення їх бетоном.

У сьогоднішній час в основному отримали розповсюдження забивні палі, що виготовляються в заводських умовах або на полігонах. По перетину вони бувають квадратні, квадратні суцільні і порожнисті або круглі. По конструкції - цілісні або складені. Нижня частина пілі може мати загострений кінець або трубчастий відкритий, в цьому випадку ґрунт витягують з внутрішньої порожнини палі, а потім заповнюють бетоном. Для слабкої і середньої щільності ґрунтів доцільні призматичні палі.

Ефективне застосування призматичних палі з місцевим розширенням, якщо під шаром слабкого ґрунту є нашарування для опори. У слабких ґрунтах можна використовувати палі без загостреного кінця. Попереднє навантаження дозволяє збільшити довжину палі до 24 м.

Зверху палі сполучають залізобетонним ростверком. Ширину ростверку приймають рівній товщині стіни, але не менше 300 мм при висоті 400-500 мм. За способом виробництва робіт ростверк може бути монолітним або збірним.

Розміщення палі під будівлею визначається конфігурацією його фундаменту в плані і залежить від величини навантажень, що діють, ґрунтових умов і характеру роботи палі в ґрунті.

Палі розташовуються в один, два ряди або в шаховому порядку.

Порожнисті палі кільцевого перетину рекомендується розташовувати тільки в один ряд.

Короткі палі можна розміщувати в один ряд, для палі завдовжки більше 6-7 м однорядне розміщення не рекомендується із-за можливих перекосів палі. Крок паль під несучими стінами, приймається, як правило, однаковим. Кожна паля отримує в проекті свій порядковий номер, а осі пальових рядів прив'язуються до проектних осей стін. Відстань між осями висячих паль повинна бути не менше трьох діаметрів, але не менше 70 см.

Мінімальне число паль у фундаменті колон - 3, максимальне не обмежується.

Ростверк по палях виконується, як правило, із збірних залізобетонних елементів. Висота ростверку повинна бути не менше 300 мм, ширина при однорядному розташуванні паль приймається рівній ширині цоколя, а за відсутності цоколя - товщині стін першого поверху, але не менше 400 мм.

Пальові фундаменти застосовують не тільки при зведенні будівель на слабких ґрунтах, але і на достатньо міцних ґрунтах. Зведення пальових фундаментів замість стрічкових з важких крупних блоків в значній мірі скорочує об'єм земляних робіт і призводить до зниження вартості фундаментів, а значить, і споруді в цілому.

. Фундаменти в умовах вічномерзлих ґрунтів

Вічномерзлими ґрунтами, відповідно до указань СНиП 2.02.04-88, вважають такі ґрунти, які перебувають у мерзлому стані три і більше років.

Потужність шару вічної мерзлоти коливається в широких межах - від кількох метрів на півдні до кількох сотень метрів на півночі.

При промерзанні та відтаванні діяльного шару виникають специфічні явища, які впливають на умови будівництва об'єктів. До таких явищ можна віднести: морозне випинання ґрунту, утворення ґрунтових полоїв та льодових горбів, течію ґрунту і т. ін..

Залежно від конструктивних та технологічних особливостей будівель і споруд, інженерно-геологічних умов та можливості змінювання властивостей основ для фундаментів будівель, приймають один з двох принципів будівництва на вічномерзлих ґрунтах:

перший принцип - зберігання вічномерзлого ґрунту в мерзлому стані як під час будівництва, так і під час експлуатації;

другий принцип - відтавання вічномерзлого ґрунту перед початком будівництва або під час експлуатації за рахунок тепла, що виділяє споруда в ґрунт.

На кожній будівельній ділянці можливе використання лише одного принципу будівництва.

Будівництво за першим принципом провадиться з урахуванням таких загальних рекомендацій:

. Влаштування фундаментів, які б зменшували теплопередачу в ґрунт. Здебільшого такими фундаментами є окремі або пальові.

. Опирання печей та труб на окремі фундаменти з провітрюванням простору під ними.

. Використання для влаштування мало теплопровідних матеріалів.

. Влаштування водонепроникних підлог у будівлях і спорудах з мокрим технологічним процесом.

. Захист основи від поверхневої води.

Другий принцип будівництва найчастіше використовують при неглибокому заляганні скельного ґрунту або коли в основі фундаментів розміщений пластично-мерзлий грунт, а також якщо деформація основи при відтаванні не перевищує гранично допустимих величин. Дуже важливо при реалізації цього принципу забезпечити умови для рівномірного відтавання ґрунту основи.

Таблиця 1 - Рекомендації щодо можливих заходів, які здійснюють при будівництві об'єктів за другим принципом

. Фундаменти в сейсмічних районах

Окремі ділянки земної кори внаслідок тектонічної діяльності зазнають сильних струсів. Це сейсмічні явища, або землетруси. Сейсмостійкість будівель та споруд, їх основ та фундаментів визначають розрахунком за міцністю на особливі поєднання навантажень.

Загальними принципами проектування споруд у сейсмічних районах є такі:

1.  Зниження сейсмічного навантаження за рахунок зменшення маси конструкцій з одночасним вибором оптимальної конструктивної схеми жорсткого, гнучкого або змішаного типу.

2.  Рівномірний розподіл жорсткостей та мас у спорудах, використання принципу симетрії, однорідність будівельних матеріалів.

3.  Монолітність та однакова міцність елементів споруд, розташування стиків несучих елементів поза зоною найбільших зусиль.

4.Створення умов, які полегшують розвиток пластичних деформацій під час виникнення сейсмічного навантаження.

Таблиця 2 - Рекомендації щодо вибору засобів влаштування основ та фундаментів у сейсмічних районах

Література

1.       Інженерна геологія: Механіка грунтів, основи і фундаменти: підручник/ М. Л. Зоценко, В.І. Коваленко,В. Г. Хілобок, А. В. Яковлєв. - К.: Вища шк., 1992. - 408 с.: іл..

.        Коников А. С., Путилин В. В. Гражданские, промышленные и сельскохозяйственные здания: Учебник для техникумов. - М.: Стройиздат, 1980. - ил.

3.       Дорошкевич Н. М., Клейн Г. К., Смиренкин П. П. Основания и фундаменты. Учебник для техникумов. Издание 4-е, переработанное и дополненное. М., «Высшая школа», 1972. 256 с. с илл