Основание и фундаменты

2. 1. Геологические породы, залегающие в верхних слоях земной коры и используемые в строительных целях, называются грунтами. Слои грунтов, непосредственно воспринимающих нагрузку от здания, называется основанием. Основание, используемое без укрепления грунтов, считается естественным.

Искусственное основание получают путем проведения мер по усилению грунтов.

Работа грунта под нагрузкой происходит следующим образом.

Под действием нагрузки от фундаментов в грунтах основания возникает давление, величина которого зависит от собственного веса грунта и веса здания. Под фундаментом грунт уплотняется, возникают деформации основания, вызывающие осадку фундамента, а вместе с ним и здания. Небольшие осадки, равномерные по периметру здания, воспринимаются без разрушающих деформаций. По чувствительности к неравномерным осадкам наземные конструкции разделяются на малочувствительные и чувствительные. Малочувствительны к неравномерным осадкам конструкции, проседающие как одно пространственное целое (например, здания на сплошных фундаментных плитах), а также конструкции, состоящие из шарнирно связанных между собой элементов. Чувствительны к неравномерным осадкам конструкции с жестко связанными между собой элементами, взаимное смещение которых может вызвать в несущих конструкциях здания значительные деформации и местные повреждения.

Грунтам оснований присваиваются наименования в описаниях результатов инженерно- геологических изысканий, проектов оснований и фундаментов в соответствии с классификацией. По ней различают грунты: скальные, крупноблочные, песчаные и пылевато-глинистые. В большинстве случаев основания, сложенные скальными грунтами, являются достаточно прочными и несжимаемыми. Исключение составляют водорастворимые и сильно выветрившиеся породы. Основания, сложенные крупнообломочными грунтами, надежны. Песчаные грунты, как правило, хорошие основания. С увеличением размера частиц и плотности сложения несущая способность таких оснований возрастает, а их деформации невелики и быстро затухают. Увлажнение песчаных грунтов снижает их несущую способность, причем снижение тем больше, чем меньше размеры частиц грунта.

Особенно сильно это влияет на грунты с глинистыми или илистыми примесями. Такие грунты в водонасыщенном состоянии становятся текучими, и потому их называют плывунами. Возведение зданий на таких грунтах весьма затруднительно.

Глинистые грунты относят к связным грунтам – их частицы скреплены силами внутреннего сцепления. Они состоят из мельчайших минеральных плоских частиц, а так же песка и иногда растительных остатков. Эти примеси уменьшают водонепроницаемость глины и ее прочность. В зависимости от количества содержащихся в грунте глинистых частиц и песка, а так же пластичности грунта различают супеси, суглинки и глины. Глинистые грунты пластичны, т.е. способны при добавлении воды переходить из твердого состояния в пластичное, а при дальнейшем увлажнении – в текучее состояние. От степени влажности существенно зависят строительные свойства глинистых грунтов. В сухом и маловлажном состояниях они служат хорошим основанием, но их несущая способность в разжиженном состоянии значительно снижается. Расширение воды при замерзании в порах глинистых грунтов основания вызывает увеличение объема грунта. При замерзании влажных глинистых грунтов основания силы пучения бывают столь велики, что они приподнимают неправильно заложенные фундаменты и могут явиться причиной деформации здания.

В особую категорию следует выделить следующие типы грунтов: просадочные, набухающие и вечномерзлые. Просадочные – это пылевато – глинистые грунты, которые при замачивании из-за содержания в них растворимых солей дают значительную просадку. В необводненном состоянии такие грунты имеют удовлетворительную несущую способность. При проектировании и строительстве на просадочных грунтах должны выполняться специальные мероприятия по укреплению основания, либо по защите его от увлажнения. Набухающие грунты способны при увлажнении увеличиваться в объеме, а при снижении влажности возможна их усадка. При устройстве оснований и фундаментов в этих условиях прибегают к конструктивным мероприятиям, позволяющим снижать неблагоприятные последствия набухания или усадки. Вечномерзлые грунты характеризуются наличием в порах воды, находящейся в замершем состоянии в течении трех и более лет. Существует два основных принципа строительства на таких грунтах:

1. С сохранением вечной мерзлоты в процессе строительства и всей эксплуатации здания;

2. С предварительным оттаиванием вечной мерзлоты и последующим поддержанием такого состояния грунта в течение всего срока службы здания.

Грунтовые воды образуются в результате проникновения в грунт атмосферных осадков. Проходя через водопроницаемые слои грунта, вода удерживается водопроницаемым слоем и течет по его склону.

Уровень грунтовых вод зависит от дождей, таяния снегов, изменения уровня воды в находящихся поблизости водоемах, проводимых недалеко земляных или дренажных работ и других причин. Грунтовые воды, просачиваясь через различные слои грунтов, растворяя содержащиеся в них вещества и газы, образуют растворы, разрушительно действующие на материалы фундаментов. Такие грунтовые воды называются агрессивными. Когда в грунтах основания содержаться текучие воды со скоростями течения, при которых возможно размывание грунтов, принимают меры защиты основания: дренаж, водопонижение, шпунтовые ограждения и другие.

2. 2. Фундаментом называется подземная часть здания, воспринимающая все нагрузки, возникающие в надземных частях, и передающая их на основание. Конструкции фундаментов проектируют с учетом характера несущего

остова зданий и степени чувствительности их к возможным осадкам, характера геологических и гидрогеологических условий участка, условий района строительства, наличие местных строительных материалов и средств механизации.

По виду конструкции различают фундаменты ленточные, столбчатые, свайные и плитные. В зависимости от технологии возведения фундаменты бывают сборными и монолитными. Сборные конструкции изготавливаются на заводах и доставляются на строительную площадку, где монтируются в проектное положение. Монолитные конструкции возводятся непосредственно на строительных площадках в опалубочных формах.

Ленточные фундаменты представляют собой непрерывную стену, равномерно загруженную вышележащими несущими или самонесущими стенами или колоннами каркаса.

Монолитные ленточные фундаменты (рис. 4, б) выполняют из бута, бутобетона, бетона. Для передачи нагрузки на большую площадь основания при слабых грунтах или тяжелых зданиях применяют уширение к подошве. С целью исключения появления растягивающих усилий уширение производится уступами.

Сборные ленточные фундаменты (рис. 4, а) сооружают из фундаментных стеновых блоков и фундаментных блоков-подушек.

Столбчатые (свайные) фундаменты в зданиях с несущими стенами устраиваются в тех случаях, когда нагрузки на основание малы или когда слой грунта, служащий основанием, залегает на значительной глубине 3-5 м (рис. 5).

а б

Рис. 4. Разрезы фундаментов: а – сборный ленточный; б – монолитный ленточный

а б

Рис. 5. Свайный фундамент: а – разрез; б – план

На столбчатые фундаменты под стены укладывают перемычки или фундаментные балки. Столбчатые фундаменты стаканного типа под колонны каркасных зданий показаны на (рис. 6).

Глубину заложения ленточных и столбчатых фундаментов при проектировании определяют на основе исходных требований, оговоренных в задании на выполнение проекта, район строительства, тип и состояние грунтов основания, этажность и конструкции здания, индустриализация и экономика строительства.

Рис. 6. Сборный фундамент для каркасных зданий: разрез

В случае, когда основание фундамента состоит из пучинистых или склонных к пучению грунтов, крупнооболомочных с глиняным заполнением, пылеватых и мелкозернистых песков, супесей, суглинков и глин глубины заложения фундаментов наружных стен и колонн назначают в зависимости от нормативной глубины сезонного промерзания грунтов.

Нормативные значения промерзания грунтов определяются по СНиП 2.02.01-83. Глубина заложения фундаментов под наружные стены и колонны отапливаемых зданий при непучинистых грунтах и под внутренние стены и колонны отапливаемых зданий при любых грунтах не зависит от глубины промерзания и может быть принята минимальной – 0,5 м от уровня проектной планировочной отметки поверхности земли.

Свайные фундаменты в малоэтажных зданиях применяются редко, лишь при строительстве на слабых сильносжимаемых водонасыщенных грунтах. Сплошные фундаменты применяют в малоэтажных зданиях для защиты подвала от грунтовых вод, когда пол подвала должен выдерживать большое гидростатическое давление. Плитный монолитный железобетонный фундамент так же целесообразен при низкой несущей способности грунтов и высоком уровне грунтовых вод.

4. Стены

3. 1. Каменные стены малоэтажных зданий возводят из кирпича глиняного и силикатного, керамических блоков, искусственных естественных камней правильной форы. Несмотря на трудоемкость ручной кладки, каменные конструкции занимают и будут занимать значительное место в строительстве благодаря архитектурным преимуществам в части свободы планировки здания и разнообразия его объемной формы, а также капитальности и эксплуатационным достоинствам.

В малоэтажных зданиях нагрузка на стены обычно не велика.

Поэтому их толщины часто определяют не расчетом на прочность, а конструктивными соображениями или теплотехническим расчетом.

Каменные стены возводят укладкой горизонтальных рядов кирпича или камней по слою раствора с взаимной перевязкой швов. Для обеспечения высокой производительности труда сплошную укладку стен или кирпича выполняют преимущественно шестирядной - пять ложковых и один перевязочный тычковый ряд (рис. 7).

Рис. 7. Кирпичная стена многорядной кладки

Кладку из искусственных и природных камней выполняют двух – или трехрядной (рис. 8).

Чтобы улучшить теплотехнические и экономические показатели, кирпичные стены выполняют из эффективных облегченных кладок, в которых часть кирпича внутри стены заменена монолитным легким бетоном, легкобетонными вкладышами, плитами из эффективного утеплителя или засыпками (рис. 9, 10).

а б

Рис. 8. Стена из камней: а – двухрядная кладка; б – трёхрядная кладка

Взаимную статическую работу каменных слоев стен облегченной кладки обеспечивают поперечными горизонтальными диафрагмами / сплошным рядом кладки через каждые пять рядов / или вертикальными кирпичными стенками- диафрагмами шагом 0,65 или 1,17 м. В уровне перекрытий и перемычек в

облегченных кладках дают 1 – 2 ряда сплошной кладки.

Проемы в стенах для установки оконных и дверных блоков назначают в соответствии с объемно-планировочными и структурными решениями зданий.

Рис. 9. Облегчённые кладки стен: разрезы

Рис. 10. Многослойная кирпичная кладка с эффективным утеплителем: разрез

Для удобства установки и уменьшения инфильтрации холодного воздуха проемы снабжаются четвертями - выступами наружного края кладки в боковых и верхних притолках проема на четверть длины кирпича, т.е. на 62, 5 см

(рис. 9). Проём с горизонтальным верхним элементом, как правило, перекрывают сборными железобетонными или монолитными перемычками, в арочных проёмах кирпичных стен возможны перемычки повторяющие их форму.

Рис. 11. Оформление оконного проёма в кирпичной стене брусковыми перемычками: разрез

3.2. Основу стен бревенчатых домов составляют срубы, выполняющиеся из круглых бревен диаметром 180-240мм. Каждое бревно пазом, вытесанным с нижней стороны, укладывается на круглую поверхность предыдущего бревна

прокладкой слоя пакли или специального уплотняющего материала.

На смену бревенчатому рубленому дому пришло брусчатое индустриальное домостроение (используется «калиброванный» - т.е. обработанный до правильной цилиндрической формы брус или клееный брус, состоящий из ламелей (досок), связанных между собой клеем), позволяющее значительно сократить расход леса и снизить трудоемкость строительства. Толщина брусьев принимается от 150 до 240 мм.

Между брусьями прокладывают уплотнительную прокладку. Свободная длина бревенчатых и брусчатых стен не должна превышать 6,5 м, клееный брус таких ограничений не имеет. При большой длине во избежание выпучивания бревен, брусьев ставятся вертикальные сжимы.

Брусчатые и бревенчатые дома дают значительную осадку, из клееного бруса она меньше.

Поэтому над дверными и оконными коробками таких домов оставляют зазор размером 5 % высоты проема заполняемый уплотнителем.

3. 3. Несущей конструкцией деревянных каркасных домов служит каркас, состоящий обычно из стоек сечение 50x80 мм и горизонтальных элементов из брусков такого же сечения. Стойки устанавливаются с модульным шагом 600мм в осях и прибиваются гвоздями к нижней и верхней обвязками. Для двухэтажных зданий устанавливается платформенный каркас, в котором стойки второго этажа опираются на перекрытия нижнего этажа. В углах здания в стойки деревянного каркаса заподлицо врезаются раскосы жесткости (рис. 12).

Рис. 12. Конструкция каркасного дома

Наружные каркасные стены утепляются плитными или рулонными материалами. С внутренней стороны утеплителя укладывается пароизоляция.

Для защиты от продувания или случайной влаги наружной стороны утеплителя ветрозащитная мембрана. С наружной и внутренней сторон стены делается обшивка (рис. 13 а, б).

Монтаж каркасных домов производится на заранее подготовленном фундаменте с соблюдением правил гидроизоляции цоколя и деревянных деталей обвязки.

Сборные щитовые дома - наиболее эффективный вид индустриальных деревянных домов. Эти дома поставляются в виде изготовленных на заводе утепленных щитов наружных и внутренних стен, перекрытий, полов, элементов крыши, лестниц и др. При разработке планировочных решений щитовых зданий опираются на модуль 600 мм, соответствующий ширине листовых и плитных теплоизоляционных и облицовочных материалов. Расстояние между щитовыми стенами обычно принимают 3 или 3,6 м. Щиты стен выпускаются с установленными в них оконными и дверными блоками. Размеры основных щитов стен – 2560x1200 мм.

Рис. 13. Разрез стены каркасного дома Рис. 14. Наружный стеновой щит

Доборные щиты могут иметь ширину 600 мм. Стойки в щитах располагаются через 400 или 600 мм (рис. 13, 14).

В стенах каркасных домов могут также применяться клеефанерные щиты. Они изготавливаются с обшивкой большеразмерными листами водостойкой фанеры толщиной 8 мм, приклеенными к раме из деревянных брусков. Из-за клеевых соединений щит имеет большую жесткость и прочность. В качестве утеплителя используются эффективные теплоизолирующие материалы. Размеры стеновых щитов обычно бывают 2500x1200x110 или 2800x1200x110 мм. Монтируют щитовые дома на готовом фундаменте со сплошным цоколем. По гидроизоляции укладывают утепленную подушку, а по ней – обвязку из брусьев сечением 50 x 80 мм. Установку стеновых щитов начинают с углов здания. Щиты крепятся между собой, к нижней обвязке и поддерживаются временными подкосами. Стыки щитов наружных стен перекрываются полосами гидроизоляционных материалов и закрываются деревянными нащельниками. Поверх стен укладывают обвязку и крепят к щитам гвоздями.

5. Перекрытия

Перекрытие должно быть достаточно жестким и прочным. Прогиб междуэтажных перекрытий не должен превышать 1 / 250 пролета. Высоту конструкции междуэтажного перекрытия следует делать минимальной, чтобы неоправданно не увеличивать кубатуру здания и, следовательно, его стоимость.

Требования теплозащиты предъявляют к перекрытиям чердачным, над проездами, над подпольями и над неотапливаемыми подвалами.

Для обеспечения изоляции помещения от воздушного шума масса конструкции перекрытия в жилых домах должна быть не менее 400 кг/м² и должны отсутствовать щели и неплотности. Ударные шумы гасятся упругими прокладками между конструкциями пола и перекрытия или непосредственно упругими материалами пола.

По видам конструкций различают балочные и плитные перекрытия.

4. 1. Простейшая конструкция перекрытия по деревянным балкам состоит из несущих балок. Уложенных через 600-1000 мм, накатом по черепным брускам с засыпкой и дощатого пола по лагам или непосредственно по балкам (рис. 15). Деревянные балки применяют по расчету прямоугольного сечения из хвойных пород. Длина балок, как правило, не должна превышать 6,5 м. Высота балки составляет 1/ 20-1/ 25 пролета. Величина опирания балок на стены принимается 120 – 180 мм. Концы деревянных балок, заделываемых в наружные стены, антисептируют и защищают от увлажнения. Сечения балок можно подобрать по таблице приложения 1. В местах соприкосновения деревянных перекрытий с участками стен, имеющими дымовые каналы, устраивается разделка (рис. 16). Конец укороченной балки опирают на ригель, опертый или подвешенный на хомутах к двум соседним балкам.

Рис. 15. Фрагмент перекрытия по деревянным балкам: разрез

Рис. 16. Устройство разделки

4.2. Перекрытия по железобетонным балкам таврового сечения допускаются лишь в отдельных случаях при наличии соответствующей производственной базы.

Плитные перекрытия монтируются из железобетонных панелей или устраиваются монолитные плиты. Концами панели опираются на несущие кирпичные стены на 120 мм или прогоны. Железобетонные плиты заводского изготовления. Используются следующие типы панелей перекрытий: сплошного сечения толщиной 120 мм, 160 мм; многопустотные панели высотой сечения

220 мм. Панели толщиной 120 мм применяют для перекрытия пролетов 2,4, 2,7, 3.0, 3,3, 3,6, 3,9, 4,2, 4,5 м. Панели изготавливаются размерами на конструктивно- планировочную ячейку «на комнату». Только при полетах 4,2 и 4,5 м для перекрытия ячейки применяют два изделия.

Рис. 17. Железобетонные панели с круглыми пустотами

Панели толщиной 160 мм применяются длиной 4,8, 5,4, 6,0, 6,6 м. Многопустотные панели с круглыми пустотами (рис. 17) имеют высоту 220 мм, ширину 990, 1190, 1490, 1790 мм и применяются при пролетах 2,4, 3,0, 4,8, 6,0, 6,6, 7,2, 9,0 м. Панели поставляются глухими и с отверстиями для пропуска сантехнических устройств.

Монолитные плоские железобетонные перекрытия пролётом до 6,6 м. обычно толщиной до 160 мм, при пролётах до 7,5 м до 250 мм, при больших пролётах монолитные сплошного сечения перекрытия неэффективны.

Ребристые панели применяются ребрами вниз, создавая междуэтажное перекрытие с раздельным подвесным потолком, или ребрами вверх, усложняя конструкцию пола. С точки зрения статической работы конструкции предпочтителен первый вариант. При пролетах до 3 м высота ребер равна 100-120 мм, при пролетах от 3 до 6,6 м – 200-220 мм, а в панелях с предварительно напряженной арматурой - 160-180 мм. Ширина панелей изменяется от 0,8 м до 2 м (рис. 18).

Рис. 18. Железобетонная ребристая панель перекрытия: разрез

Чердачные перекрытия, выполненные из железобетона, имеют слой утеплителя, уложенного по пароизоляции из одного или двух слоев рулонного материала на мастике. В качестве утеплителя применяются минераловатные плиты, плиты из ячеистого бетона, сыпучие материалы (керамзит, шлак) и т.д.

Рис. 19. Плоская эксплуатируемая кровля: разрез

Поиск по сайту: