Глубина заложения фундаментов наружных и внутренних стен и колонн отапливаемых зданий и сооружений должна приниматься:
• при холодных подвалах и технических подпольях (имеющих отрицательную температуру в зимний период времени) – не менее 0,5 Н (половины расчетной глубины промерзания), считая 0,5 Н от пола подвала или технического подполья;
• при теплых подвалах и технических подпольях вне зависимости от расчетной глубины промерзания грунта при условии его защиты в период строительства от увлажнения и промерзания;
Глубина заложения фундаментов наружных и внутренних стен и колонн неотапливаемых зданий и сооружений должна назначаться:
• не менее расчетной глубины промерзания (Н), считая ее от пола подвала или технического подполья, а при отсутствии подвала или технического подполья – от поверхности планировки земли.
Типы фундаментов
Фундаменты под стены делятся на три типа:
• ленточные;
• столбчатые;
• свайные.
Ленточные фундаменты подразделяются на сборные, монолитные и прерывистые.
Сборные ленточные фундаменты выполняются из блоков-подушек и стеновых фундаментных блоков ( рис. 1 ).
Блоки-подушки, как правило, имеют прямоугольную или трапецеидальную форму и изготавливаются из железобетона.
Стеновые фундаментные блоки имеют прямоугольное сечение и могут быть сплошными или с пустотами (облегченные), причем пустотелые блоки могут применяться только в сухих грунтах. Стеновые фундаментные блоки изготавливаются из бетона. Элементы сборных ленточных фундаментов изготавливаются, как правило, в заводских условиях или на полигонах.
При возведении сборных ленточных фундаментов на сильносжимаемых грунтах, а также на площадках с неравномерным напластованием грунтов, значительно отличающихся по своей сжимаемости, необходимо предусматривать армированный шов толщиной 3–5 см поверх фундаментных блоков-подушек и армированный пояс высотой 10–15 см поверх последнего ряда фундаментных стеновых блоков по всему периметру здания.
Кладку стеновых фундаментных блоков вести на цементном растворе марки 50 с перевязкой вертикальных швов на 25 см.
Ленточные монолитные фундаменты ( рис. 2 ) могут быть выполнены из бутовой кладки, бутобетона, бетона и железобетона. Материалы, из которых возводят монолитные фундаменты, должны удовлетворять требованиям по морозостойкости.
Наклон боковой грани уступчатого фундамента ( а ) зависит от материала фундамента, и во избежание откола некоторой его части отношение ширины уступа "с" к его высоте "й" не должно быть более:
• для бутовой кладки 1:2;
• для бутобетона 1:1,5;
• для бетона 1:1.
Переход ленточного фундамента от меньшей к большей глубине заложения, например переход ленточного фундамента из бесподвальной части здания к подвальной, осуществляется ступенями высотой 0,5–0,6 м и шириной 1,0–1,2 м ( рис . 3).
Фундаменты проектируемого здания, непосредственно примыкающие к фундаментам существующего, рекомендуется принимать на одной отметке. При расположении смежных фундаментов в разных уровнях линия, соединяющая их края, должна образовывать угол с горизонтальной линией "α" менее угла внутреннего трения грунта "φ" ( рис. 4 ). Если рядом с существующим зданием с небольшой глубиной заложения фундаментов надо разместить новое здание с большой глубиной заложения фундаментов (например, при наличии подвала), то во избежание нарушения несущей способности грунта основания под существующим зданием необходимо устроить между существующим и новым фундаментом шпунтовую стенку или другое жесткое ограждение ( рис. 5). При большой протяженности фундамента или сложной его конфигурации в плане, а также в том случае, когда можно ожидать неравномерные осадки здания, фундаменты, как и стены, разделяются осадочными швами.
Ширина ленточного фундамента подсчитывается по специальной формуле и зависит от нагрузки на фундамент, прочностных характеристик слоя грунта, который является основанием под подошвой фундамента и способом приложения нагрузки (центральной или внецентренной). Ленточные прерывистые фундаменты ( рис. 6 ) устраиваются, как правило, из сборных элементов, когда на фундамент передается небольшая нагрузка или когда в номенклатуре блок-подушек нет необходимой ширины. В этом случае берут блок-подушки ближайшего большего размера и устанавливают их с разрывом, который заполняется утрамбованным песком или местным грунтом.
В прерывистых фундаментах фундаментные стеновые блоки должны укладываться с надежной перевязкой вертикальных швов. Вертикальный шов между фундаментными стеновыми блоками нижнего ряда, как правило, должен находиться над блок-подушкой в районе ее середины.
При устройстве ленточных прерывистых фундаментов необходимо учитывать следующее:
• чем больше ширина блок-подушки "b" при одной и той же их длине "1", тем больший просвет "с" можно установить. Величина просвета "с" должна быть не более 1,2 м и 0,7 1, а ширина блок-подушек в прерывистом фундаменте должна быть не более 1,4 от ширины блок-подушек в сплошном ленточном фундаменте для этих условий;
• в прерывистых ленточных фундаментах наиболее оптимальным является использование блок-подушек меньшей длины (например, использовать блок-подушку не полной длины – 2,4 м, а половинной – 1,2 м).
Применение прерывистых ленточных фундаментов не рекомендуется, когда:
• грунтовые условия относятся ко II типу по просадочности;
• грунты под подошвой фундамента являются глинистыми с показателями консистенции J1 ≥ 0,5.
Прерывистые фундаменты запрещается применять, если основание сложено:
• рыхлыми песками;
• просадочными грунтами в районах с сейсмичностью свыше 6 баллов.
Столбчатые фундаменты, как правило, применяются для бесподвальных зданий в случае малой нагрузки на фундаменты или высокой прочности грунтов основания, а также в случае необходимости заглубления фундамента ниже расчетной глубины при малой несущей способности верхних слоев основания ( рис . 7). В этом случае нагрузка от стены передается на фундаментную балку, а затем через столбы и блок-подушки – на грунты основания. Столбчатые фундаменты могут быть как монолитные, так и сборные из блоков.
Расстояние между столбами принимается в зависимости от нагрузки на фундамент, несущей способности грунта основания, типа фундаментной балки и составляет, как правило, 2–4 м.
Фундаментные балки бывают железобетонные (сборные и монолитные), а также из стальных профилей (швеллер, двутавр и т. д.), обетонированных на месте. Необходимо отметить, что столбчатые фундаменты имеют меньшую пространственную жесткость, чем ленточные, в связи с чем возведенные на них здания в большей степени испытывают неравномерные осадки.
Фундаменты под колонны выполняются как в сборном, так и в монолитном варианте. В плане фундаменты имеют квадратную или прямоугольную форму. При внецентренном приложении нагрузки фундаменты под колонны могут быть выполнены несимметричными относительной одной из осей.
Свайные фундаменты могут быть выполнены из коротких и длинных свай. Применение коротких свай длиной 5–6 м при прочных грунтах имеет целью уменьшение земляных работ, связанных с устройством фундаментов, придание зданию большей пространственной жесткости, ускорение и удешевление строительства. Этот тип фундамента применяется для бесподвальных зданий или для зданий, у которых площадь подвала не превышает 15 % площади пола 1-го этажа.
Применение длинных свай вызывается необходимостью передачи нагрузок на более прочные слои грунтов в связи с неблагоприятными инженерно-геологическими условиями строительной площадки.
Раньше для свай использовалось дерево, в настоящее время основным материалом для свай служат бетон и железобетон.
По способу изготовления сваи могут быть индустриальные и буронабивные.
По характеру передачи нагрузки на грунт различают сваи-стойки, опирающиеся на практически несжимаемый грунт и передающие нагрузку на грунт только нижним концом, и висячие сваи, передающие нагрузку на грунт нижним концом и боковой поверхностью.
Свайные фундаменты под колонны выполняются в виде куста свай, объединенных ростверком ( см. рис. 8 ), кроме того, свайный фундамент под колонны может быть также в виде одиночной сваи (забивной или буронабивной).