Выбор типа фундаментов

Фундаментом называется часть здания или сооружения, преимущественно подземная, которая воспринимает нагрузки от конструкций надземного сооружения и передает их на искусственное или естественное основание, сложенное грунтами.

Верхняя плоскость фундамента, на которую опирается надземные конструкции, называется обрезом, а нижняя плоскость, соприкасающаяся с основанием - подошвой. За ширину фундамента принимают меньший размер подошвы. Расстояние от обреза фундамента до подошвы есть высота фундамента. Глубиной заложения фундамента является расстояние от подошвы до уровня планировки. Из общего многообразия различных типов фундаментов по характеру работы следует выделить фундаменты, предназначенные для восприятия значительных горизонтальных нагрузок от бокового давления грунтов (стены подвалов, подпорные стены, шпунтовые ограждения), и анкерные фундаменты, работающие на выдергивающие усилия (фундаменты мачт, линий электропередач и т. д.).

При большом различии инженерно-геологических условий площадок строительства на территории России, а также разнообразии конструкций зданий и сооружений, применяемых в массовом строительстве, используются в основном столбчатые, ленточные и плитные фундаменты на естественном, уплотненном или искусственно закрепленном основании и свайные фундаменты.

Фундаменты мелкого заложения

Фундаменты по характеру передачи нагрузки на грунты основания можно разделить на фундаменты мелкого и фундаменты глубокого заложения.

Отличительные особенности фундаментов мелкого заложения заключаются в следующем:

• нагрузка на основание передается преимущественно через подошву фундамента;
• соотношение размеров не превышает четырех, что позволяет рассматривать такие фундаменты как жесткие конструкции;
• фундаменты устраивают в основном в открытых котлованах.

Кроме прочности, материал фундамента должен обладать необходимой морозостойкостью. Фундаменты могут выполняться в монолитном варианте непосредственно в котловане или в сборном варианте из заранее изготовленных на заводе элементов. Материалы фундаментов выбираются в соответствии с материалами основных конструкций сооружения.

Фундаменты могут быть жесткими, в нижней части которых не возникает растягивающих напряжений, и гибкими, в плитной части которых возникают деформации изгиба, что требует применения арматуры. В качестве материала для жестких фундаментов применяют кладку из бутового камня или бутовой плиты, бетона или бутобетона; для гибких - железобетон. В отдельных случаях возможно использование облегченных и легких бетонов либо цементогрунта. Сборные элементы изготавливаются из железобетона и бетона, в том числе и на силикатных вяжущих материалах. Применение дерева и металла допустимо при устройстве фундаментов временных зданий и сооружений.

В железобетонных фундаментах нижняя, плоская или ступенчатая часть называется плитной, а верхняя - фундаментной стеной либо подколонником. Пространство в верхней части подколонников, служащее для установки колонны, называют стаканом. В отдельных случаях надземная стена или колонна сооружения могут опираться непосредственно на плитную часть. Ширина фундаментов по обрезу принимается, как правило, больше ширины стены или колонны, а ширина подошвы определяется расчетом.

Столбчатые фундаменты являются основным типом фундаментов, устраиваемых под колонны, однако в случае незначительных нагрузок и при хороших грунтовых условиях (грунты основания имеют высокие прочностные и деформационные характеристики) они могут использоваться и для передачи нагрузок от стен здания, при этом фундаменты располагают на расстоянии 3 - 6 м один от другого, в углах здания и в местах пересечения стен.

Ленточные фундаменты в основном используют для передачи нагрузки от стен, реже - от колонн, когда применение столбчатых фундаментов невозможно по расчетам. Следует отметить, что в некоторых случаях, при хороших грунтовых условиях, с целью экономии материала в фундаментных плитах ленточных фундаментов устраивают разрывы либо делают уступы (вырезы), таким образом, получаются прерывистые ленточные фундаменты и ленточные фундаменты с угловыми вырезами.

Плитные фундаменты устраивают в виде сплошной плиты под всей площадью зданий и сооружений, на которую опираются все надземные конструкции - стены, колонны. Плитные фундаменты применяют в случае значительных нагрузок от конструкций надземной части здания, когда основанием служат грунты с низкими прочностными и деформационными характеристиками, а применение столбчатых либо ленточных фундаментов недопустимо. Альтернативой плитных фундаментов являются отдельные и ленточные фундаменты на искусственно улучшенном основании либо свайные фундаменты.

Тип фундамента, его конструктивное решение определяется на основе технико-экономического сравнения вариантов с учетом инженерно-геологических условий площадки, вида сооружения, размера и характера нагрузок и возможностей строительной организации.

Проектирование фундаментов мелкого заложения осуществляется на основе расчета оснований и фундаментов по двум группам предельных состояний (по несущей способности и прочности), при этом можно выделить следующие этапы проектирования:

1. Сбор исходных данных для проектирования, включая инженерно-геологические, гидрогеологические и климатические условия площадки строительства, конструктивные особенности здания или сооружения, способ передачи и величины нагрузок, а также характеристики материалов фундаментов.

2. Определение глубины заложения фундамента, которая назначается по конструктивным соображениям, а также исходя из условий промерзания или напластования грунта с учетом расположения уровня грунтовых вод.

3. Определение размеров подошвы для столбчатых и ленточных фундаментов из расчета по деформациям основания.

4. Расчет и конструирование элементов фундамента - плитной части, подколонника либо фундаментной стены.