При влаштуванні фундаментів важливе значення мають не тільки правильний вибір глибини закладення, точність розбивочних робіт, дотримання технологічних процесів пристрою фундаменту, але і вірний вибір самої конструкції фундаменту з урахуванням всіх навантажень від будівлі і здатності грунту підстав витримувати ці навантаження без істотних деформацій. Розрахунки і вариантное конструювання фундаментів з урахуванням застосування різних матеріалів і способів їх зведення дозволять знайти оптимальне технічне рішення, при якому фундаменти будуть більш надійними і економічними.
Грамотний розрахунок основ і фундаментів може виконати тільки фахівець, так як для цього треба вміти використовувати дані інженерно-геологічних вишукувань, нормативи, коефіцієнти, величини і інші показники, а також методики розрахунку, прийняті в Сніпах. При розрахунку підстави будівлі першорядне значення мають вид і опірність грунту. Для попереднього призначення розмірів фундаменту використовуються дані нормативного тиску на підстави (табл. 9). Ці дані можуть бути використані при ширині фундаментів від 0,6 до 1,5 м і глибиною закладення від 1 до 2,5 м, рахуючи від позначки природного рельєфу або від відмітки планування до позначки підстави.
Нормативний тиск на підставу
Крупноуламкові грунти, щебінь, гравій
Піски гравелисті і великі
Піски середньої крупності
Піски дрібні та пилуваті щільні
Піски середньої щільності
Супіски тверді і пластичні
Суглинки тверді і пластичні
При глибині закладення фундаменту більш 2,5 м нормативний тиск збільшується, а при менш 1 м - зменшується. Загальний тиск на грунт при певній опорній площі фундаменту не повинен перевищувати розрахункового опору грунту. Загальне навантаження, що діє на 1-2 м2 підошви стрічкового фундаменту, буде дорівнювати сумі навантажень від снігу, даху, всіх перекриттів і перегородок, обладнання в будинку, зовнішньої стіни будинку і самого фундаменту. Орієнтовну загальне навантаження можна обчислити за допомогою табл. 10-12.
Навантаження від 1 м2 стіни
Дерев'яні каркасно-панельні товщиною 150 мм з мінераловатним утеплювачем
Брущаті і колод товщиною 140-180 мм
З опілкобетона товщиною 350 мм
З керамзитобетону товщиною 350 мм
З шлакобетона товщиною 400 мм
З ефективної цеглини завтовшки, мм:
З повнотілої цегли суцільний кладки товщиною, мм:
Навантаження від 1 м2 перекриттів прольотом до 4,5 м
Горищне по дерев'яних балках щільністю, кг / м3, не більше:
Цокольне по дерев'яних балках щільністю, кг / м3, не більше:
Навантаження від 1 м2 горизонтальної проекції дахів
Керамічна черепиця при ухилі 45 °
Покрівельна сталь при ухилі 27 °
види підстав
До підстав з просадних грунтів відносяться глинисті грунти, які, перебуваючи в напруженому стані під дією навантаження від споруди або власної ваги, при замочуванні дають додаткову деформацію - просідання. Критерієм для віднесення глинистих ґрунтів до просадними є ступінь вологості (частка заповнення пір водою) <0,6.
Залежно від можливості грунтах явищ під дією власної ваги грунтові умови на ділянці будівництва підрозділяються на два типи:
грунтові умови, при яких просадка від власної ваги не перевищує 5 см;
грунтові умови, при яких можлива просадка від власної ваги більше 5 см.
Тип грунтових умов встановлюється в процесі інженерно-геологічних вишукувань. Стійкість будинку і інших споруд можна забезпечити наступними заходами:
усуненням просадних властивостей грунтів в межах всієї або частини просідання товщі;
пристроєм пальових фундаментів;
застосуванням водозахисних і конструктивних заходів.
Вибір заходи проводиться на основі техніко-економічних розрахунків.
До підстав з набухають грунтів відносять глинисті грунти, які при замочуванні в напруженому стані збільшуються в обсязі. Для тих, що набухають грунтів характерні, крім того, велика пластичність, низька межа усадки і природна вологість. Вибір глибини закладення і призначення розмірів фундаментів, що зводяться на ґрунтах, що набухають, можна здійснювати без врахування їх набухають властивостей, тобто як для звичайних грунтів в природному стані.
Для протидії набухання грунтів можна збільшити тиск на ці ґрунти проти нормативів. Стійкість будинку і інших споруд при можливих деформаціях основи від набухання, що перевищують допустимі, забезпечується за рахунок відповідної підготовки підстави:
усунення набухають властивостей ґрунтів в межах всієї або частини товщі шляхом попереднього замочування;
застосування компенсуючих грунтових подушок;
заміни (повної або часткової) шару набухає грунту іншим грунтом.
Мал. 21. Схема пристрою компенсує подушки:
1 - стрічковий фундамент; 2 - піщана подушка; 3 - відмітка планування; 4 - відмітка покрівлі (верху) набухає грунту; Н - глибина закладення фундаменту; а - ширина фундаменту; h - висота піщаної подушки; з - відрізок компенсаційної подушки
Компенсуючі подушки (рис. 21) застосовуються з метою зменшення величини нерівномірності підйому стрічкових фундаментів при замочуванні підстави з набухають грунтів. Мають компенсуючі подушки на покрівлях чи в межах шару набухають грунтів таким чином, щоб глибина закладення фундаменту Н була мінімальною, але не менше 0,5 м, мінімальний тиск на грунт - не менше 1 кгс / см2. Розміри подушок призначаються в залежності від ширини стрічкового фундаменту (табл. 13).
Примітка. У тому випадку, якщо між стінками траншеї і подушкою буде знаходитися насипний ґрунт, ширина подушки призначається з умови забезпечення стійкості під дією горизонтальних напружень.
Для пристрою подушки рекомендується застосовувати незв'язні грунти. Щільність ущільненого грунту подушки повинна бути не менше: для дрібних пісків 1,60 т / м3, для середніх і великих 1,55 т / м3. Нижній шар подушки товщиною від 15 до 30 см не ущільнюється.
Дія сил пученія грунту на фундаменти
Тиск по підошві фундаменту призначається залежно від виду ґрунту подушки і його стану. Навантаження на підставу, особливо з сідають і набухають грунтів, повинна бути збалансована, інакше при фактичному навантаженню, що перевищує нормативну внаслідок замочування грунту, відбудеться додаткова просадка фундаменту, а при недовантаження силам обдимання легко буде виштовхнути вгору фундамент. Розглянемо, як діють ці сили на фундамент.
Найнебезпечнішими силами, що діють на фундаменти малоповерхових будинків, є сили морозного обдимання. У важких пучинистих грунтах, де присутні водонасичені глини, суглинки, супіски, вертикальні переміщення поверхневого шару грунту при його промерзанні на 1-1,5 м складають 10-15 см (рис. 22).
Мал. 22. Схема деформації грунту при обдиманні:
1 - рівень промерзання грунту; 2 - рівень землі до здимання; 3 - рівень землі при обдиманні
Результати дії сил морозного обдимання - підйом фундаменту, а потім при нерівномірному відтаванні грунту - його опускання - призводять до деформації фундаменту, перекосу стін будинку і появи різних дефектів: тріщини в стінах, зміщення балок, ганку, відшарування шпалер, заклинювання дверей і т.д . Уникнути негативного впливу сил морозного пученія не завжди вдається тільки за рахунок збільшення глибини закладення фундаменту нижче рівня промерзання. Сили пучения діють не тільки знизу, але і збоку. Ці дотичні сили здатні накренити фундамент, що призведе до зміни напрямку діючих вертикально сил, позацентровому тиску від навантажень будинку і додатковим неприємних наслідків. Сили, що діють на фундаменти, показані на рис. 23.
Мал. 23. Схема діючих сил обдимання на фундаменти:
а - сили обдимання, що діють на стрічковий фундамент без підвалу; б - те ж, з підвалом; в - сили бокового пучения, що діють на стовпчастий фундамент;
1 - фундамент; 2 - рівень промерзання грунту; 3 - рівень землі до здимання; 4 - рівень землі при обдиманні;
А - навантаження споруди на фундамент; Б - сила опору грунту основи; В - сили морозного пученія грунту підстави
Опорна поверхня фундаменту (див. Рис. 23, а) - підошва - розташована вище за рівень промерзання грунту і на неї діють сили обдимання В. Такий пристрій фундаменту можна вважати неправильним. Фундаменти, розташовані нижче за рівень промерзання грунту (див. Рис. 23, б, в), не відчувають тиску мерзлого грунту знизу, але бічний тиск залишається значним і може призвести до зміщення фундаменту. Для нейтралізації цих сил, крім заходів, описаних при розгляді властивостей просідаючих і набухаючих грунтів, рекомендується:
зводити монолітні залізобетонні фундаменти на піщаній подушці;
підставу фундаменту виконати розширеним, у вигляді опорної площі;
вертикальні стінки, виконані з штучних виробів, робити звужуються до верхньої частини фундаменту;
утеплювати поверхневий шар грунту (під вимощенням) навколо фундаменту.