Текст-лекций
..pdf2.3.ФУНДАМЕНТЫ
Фундаментом называют нижнюю (подземную или подводную) кон-
струкцию здания или сооружения, которая предназначена для передачи нагрузки от здания или сооружения на основание. Фундаменты должны быть прочными, долговечными и устойчивыми, морозостойкими, сопротивляться действию грунтовых агрессивных вод, а также экономичными.
По конструкции фундаменты бывают свайные, ленточные, столб-
чатые, плитно-сплошные. Свайные фундаменты применяют при массовом строительстве крупнопанельных домов и при необходимости передачи на слабый грунт значительных нагрузок. Нормы проектирования свайных фундаментов изложены в СНиП II–17–77 «Свайные фундаменты».
По материалу сваи могут быть деревянными, стальными, бетонны-
ми, железобетонными и комбинированными.
Наибольшее распространение получили железобетонные сваи квадратного и круглого сечений, сплошные и пустотелые. В зависимости от размеров различают сваи короткие (3…6 м) и длинные (6…20 м).
В зависимости от передачи нагрузки на грунт различают сваи-стойки (рис. 7 а и 8 а) и висячие сваи (рис. 7 б и 8 б). Первые проходят через слабые грунты и опираются на прочный грунт, передавая на него нагрузку; висячие сваи уплотняют рыхлый грунт при забивке и передают нагрузку на него за счет сил трения, возникающих между боковыми поверхностями свай и слоем рыхлого грунта.
2.4.СВАИ ФУНДАМЕНТА
По способу изготовления и погружения в грунт сваи бывают забив-
ные и набивные.
Забивные сваи (ГОСТ 19804.1–79) изготовляют заранее и погружают в грунт с помощью молота, вдавливанием или вибрацией (рис. 7).
Набивные сваи устанавливают на месте путем заполнения скважин в грунте бетоном или железобетоном (рис. 8). Поверху сваи соединяют балкой или железобетонной плитой, называемой ростверком. На ростверк опирают несущие конструкции здания (сооружения), и он обеспечивает равномерную передачу нагрузок на сваи. Ростверк делают монолитным или сборным (из железобетонных плит).
По расположению ростверка фундаменты бывают с нижним и верхним ростверком. В первом случае головки свай заглублены ниже поверхности грунта, во втором – головки свай располагают выше поверхности грунта. Свайные фундаменты не требуют больших объемов земляных работ, при их устройстве отпадает надобность в водоотливе; они экономичны по расходу бетона, индустриальны и значительно снижают трудозатраты и стоимость строительства.
21
Рис. 7. Свайные фундаменты:
а – на висячих сваях; б – на сваях стойках
Рис. 8. Набивные сваи:
а – бетонная; б – железобетонная с расширением
По конструктивной схеме фундаменты разделяют на ленточные, столбчатые и сплошные. По характеру работы фундаментов они бывают «жесткими», воспринимающими только сжимающие напряжения, и «гибкими», способными сопротивляться растягивающим усилиям.
Ленточные фундаменты воспринимают нагрузку от стен, и их располагают непрерывно под несущими стенами. При небольших нагрузках при-
22
нимают прямоугольное поперечное сечение фундамента, ширина которого определяется толщиной стены, а высота – глубиной заложения в грунт. При больших нагрузках на фундамент его поперечный профиль делают ступенчатым или трапециевидным.
Глубина заложения фундамента – это расстояние от его подошвы до спланированной поверхности грунта, определяемое по СНиП 11–15–74 «Основания зданий и сооружений». По глубине заложения фундаменты бывают мелкого заложения – до 5 м и глубокого заложения – более 5 м.
2.5.МАТЕРИАЛ ФУНДАМЕНТА
По виду материала ленточные фундаменты бывают железобетонные, бетонные (сборные и монолитные), бутобетонные, бутовые.
Монолитные бетонные и железобетонные ленточные фундаменты изготавливают в опалубке. «Гибкие» фундаменты возводят только из железобетона.
Бутовые фундаменты (рис. 9 а) из природного камня (известняка, песчаника, доломита и др.) выкладывают на растворе с перевязкой швов при наименьшей ширине фундамента 500 мм.
Бутобетонные фундаменты из бутового камня (рис. 9 б) возводят и цементного раствора в щитовой опалубке; они имеют наименьшую ширину – 350 мм.
Наиболее индустриальными являются сборные ленточные фундамен-
ты, состоящие из сплошных (рис. 9 в) и пустотных (рис. 9 г) железобе-
тонных или бетонных блоков.
Столбчатые фундаменты устраивают под отдельно стоящие колонны (рис. 10 а) в каркасном здании или в местах пересечения стен в зданиях с несущими стенами (рис. 10 б). В последнем случае стены опирают на фундаментные балки или перемычки. Под фундаментными балками устраивают подушки толщиной 500–600 мм из песка или шлака. Расстояние между осями фундаментных столбов должно быть не более 3–6 м.
2.6.СПЛОШНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ
Сплошные фундаменты (рис. 11) устраивают в виде массивной моно-
литной плиты под всем зданием. Такие фундаменты обеспечивают равномерную осадку всего здания, защищают подвалы от подпора грунтовых вод. Их возводят на слабых или неоднородных грунтах при значитель-
ных нагрузках. Монолитную железобетонную плиту монтируют сплошным или ребристым монолитом.
Разновидность сплошных фундаментов – фундаменты-оболочки из высокопрочного армированного бетона; они весьма экономичны по расходу материалов.
23
Фундаменты здания, как правило, являются стенами подвального этажа. Подвалом (рис. 12) называют помещения высотой более 2 м, предназначенные для хозяйственных нужд; техническое подполье – это помещение меньшей высоты, которое используют для размещения инженерного оборудования и прокладки коммуникаций. Фундаменты, стены и полы подвалов необходимо изолировать от просачивающихся через грунт поверхностных вод, а также от капиллярной поднимающейся вверх грунтовой влаги.
Рис. 9. Конструкции ленточного фундамента:
а – бутовые фундаменты из природного камня; б – бутобетонные фундаменты из бутового камня; в – сборные ленточные фундаменты, состоящие из сплошных бетонных и (или) железобетонных блоков; г – сборные ленточные фундаменты, состоящие из пустотелых железобетонных или бетонных блоков
Рис. 10. Схема столбчатого фундамента:
а – под отдельно стоящие колонны; б – места пересечения стен в зданиях с несущими стенами, где стены опираются на фундаментные балки или перемычки.
1 – фундаментные балки (блоки); 2 – фундаментные перемычки; 3 – несущие стены; 4 – фундаментные блоки под колонны; 5 – колонны
24
Рис. 11. Схема сплошного фундамента:
1 – монолит из железобетона; 2 – колонны из железобетона
Изоляция от грунтовых вод подземных конструкций зданий и сооружений достигается применением плотного монолитного бетона с пластифицирующими или водоотталкивающими добавками или устройством гидроизоляции. При использовании обычного бетона или кладки из других материалов (кирпича, бутового камня и др.) гидроизоляцию делают цемент- но-песчаной, асфальтовой, обмазочной (горячим битумом, холодной полимербитумной мастикой эластимом), оклеенной в несколько слоев (рубероидом, толем, гидроизолом, металлоизолом, борулином). При защите от небольших напорах грунтовых вод применяют оклеечную или обмазочную гидроизоляцию согласно СН 301–65* «Указания по проектиро-
ванию гидроизоляции подземных частей зданий и сооружений».
При расположении грунтовых вод ниже уровня пола подвала устраивают горизонтальную и вертикальную гидроизоляцию. Горизонтальная гидроизоляция создается путем устройства бетонной подготовки и водонепроницаемого пола подвала, например асфальтового; прокладкой в двух уровнях в наружных и внутренних стенах оклеечной непрерывной ленты из рулонных материалов. Первый оклеечный слой укладывают на уровне пола подвала, второй – ниже перекрытия подвального этажа. Вертикальную гидроизоляцию стен подвала производят обмазкой их наружных поверхностей горячим битумом, эластином.
При расположении уровня грунтовых вод (УГВ) выше пола подвала для гидроизоляции необходимо создавать своеобразную «оболочку», способную сопротивляться напору грунтовых вод (рис. 12). При больших напорах грунтовых вод гидроизоляцию устраивают по внутренней поверхности стен подвала, а поверх гидроизоляции пола укладывают железобетонную плиту (кессон).
25
Рис. 12. Гидроизоляция подвального этажа: 1 – слой глины; 2 – кирпичная кладка; 3 – рулонная гидроизоляция; 4 – слой битума (2–4 слоя);
5 – железобетонная плита; 6 – бетонная подготовка (стяжка)
В борьбе с грунтовыми водами весьма эффективно устройство дренажа. Дренаж осуществляется так: вокруг здания на расстоянии 2–3 м от фундамента роют каналы с уклоном 0,002…006 в сторону сборного отводящего водоёма. Для стока воды по дну водоёмов прокладываются трубы с отверстиями. Трубы засыпают гравием, крупным песком, затем грунтом. Вода по дренажным трубам стекает в постоянные водоёмы реку, пруд и т.п.
2.7.СТЕНЫ
Наружные стены зданий как вертикальные ограждающие конструкции должны обеспечивать внутри помещений постоянный температурновлажностный режим. Они должны иметь минимальную массу и обладать малой теплопроводностью; отвечать требованиям прочности (по расчету), устойчивости на действие вертикальных и горизонтальных нагрузок; удовлетворять требованиям звукоизоляции; быть долговечными и огнестойкими, экономичными и индустриальными; отвечать архитектурнохудожественным требованиям.
Внутренние стены, которые воспринимают нагрузки перекрытий, ограждают лестничные клетки и разделяют помещения с различными темпе- ратурно-влажностными условиями, называют капитальными.
26
Они должны удовлетворять требованиям тепло- и влагоизоляции, проч-
ности и звукоизоляции.
Фасадная поверхность наружных стен может иметь вертикальные и горизонтальные «членения». Вертикальное «членение» фасада стены создается устройством выступа прямоугольного сечения – пилястры, выступа полукруглого сечения – полуколонны или вертикального утолщения участка стены до 250 мм – раскреповки. Горизонтальное членение фасада стены достигается устройством цоколя, карниза, поясков.
Рис. 13. Нижняя часть наружных стен
Цоколем называется нижняя часть наружных стен (рис. 13).
Цоколь должен быть прочным и водостойким. Для защиты его от сырости и повреждений применяют водостойкие облицовочные материалы.
Крупноблочные стены. В последние годы в городах стали возводить крупноблочные 12–14-этажные жилые дома. Удельная стоимость стен такого здания составляет 30% его общей стоимости. Крупноблочные стены дешевле кирпичных стен на 10%, имеют лучшие показатели по затратам труда и позволяют сокращать срок строительства до 10%.
В современном жилищном строительстве из крупных легко бетонных блоков широко применяют конструктивную схему с тремя продольными несущими стенами. Систему раскладки блоков в пределах высоты этажа называют разрезкой. Принята разрезка стен зданий: двухрядная (рис. 14 а) и четырех рядная (рис. 14 б).
Для жилых зданий при двухрядной разрезке наружных стен и высоте этажа 2,8 м, приняты следующие основные блоки: простеночные рядовые
иугловые толщиной 400–600 мм, высотой 2180 мм, шириной 990, 1190, 1390, 1590 и 1790 мм; подоконные высотой 840 мм, шириной 990, 1190, 1790 и 1990 мм; перемычечные высотой 580 мм, шириной 1980, 2380, 2780
и3180 мм. Рядовые блоки внутренних стен выпускают толщиной 300 мм. Высота вертикальных блоков 2180 мм, горизонтальных (поясных) 340 мм,
ширина их 1190, 1590 и 2390 мм.
27
Рис. 14. Разрез крупноблочных стен зданий:
а– двухрядный; б – четырёхрядный
Кспециальным блокам относятся: угловые, цокольные, карнизные,
санитарно-технические и др. Блоки внутренних стен с вентиляционными и дымовыми каналами выпускают толщиной 460 мм, высотой 2780 мм. Крупные блоки укладывают на растворе, соблюдая пере вязку швов.
Важной технологической операцией в крупноблочных стенах является заделка стыков между блоками. Стыки бывают горизонтальные и вертикальные (рис. 15 а–г). Горизонтальные стыки заполняют цементнопесчаным раствором. Вертикальные стыки делают открытыми с заполнением паза легким бетоном или специальными вкладышами и закрытыми с заполнением колодца бетоном или раствором. Вертикальные и горизонтальные швы со стороны фасада крупноблочного здания конопатят и заде-
лывают раствором. Вместо конопатки стыка паклей в настоящее время применяют жгуты из пороизола, которые приклеивают с помощью мастики «изол».
Для создания пространственной жесткости крупноблочного здания предусматривают «пояса жесткости» на уровне верха каждого этажа. Такие пояса представляют собой соединения блоков накладками из полосовой стали путем приварки накладок к монтажным петлям или закладным деталям; анкеровки плит перекрытия между собой и с наружными и внутренними стенами; укладки металлических сеток шпонок в горизонтальные
28
швы в местах сопряжения наружных и внутренних стен; укладки блоков с перевязкой швов.
Монолитные стены. В соответствии со СНиП II–1–15–76 «Бетонные и железобетонные конструкции монолитные». В зависимости от климатического пояса толщина определяется теплотехническим расчетом и расчетом на прочность и зависит от марки легкого бетона и его средней плотности. Например, монолитные стены из керамзитобетона производят толщиной 250–450 мм. К недостаткам таких стен относят большой расход цемента, «мокрый» способ их возведения, большую трудоемкость и высокую стоимость опалубки.
Мелкоблочные стены. Стены из легкобетонных камней по сравнению с кирпичными стенами имеют меньшую среднюю плотность, лучшие теплозащитные свойства и большие размеры. Эти свойства позволяют уменьшить толщину кладки наружных стен, снизить трудоемкость их возведения и получить экономию материалов (раствора, бетона).
К недостаткам стен из легкобетонных камней относят невысокую прочность стен и их способность к водопоглощению, что требует дополнительных затрат на наружную облицовку или штукатурку. Чаще всего применяют камни из ячеистых бетонов средней плотностью 800–1200 кг/м3 и шлакобетонные камни средней плотностью 1400–1600 кг/м3. Размеры кам-
ней 390×190×188, 390×90×188 мм.
Легкобетонные камни изготавливают сплошными и пустотелыми. Распространение получили трехпустотные камни со сквозными и несквозными полостями. Из таких камней возводят стены толщиной 390 и 590 мм и высотой до пяти этажей.
Стены из местных строительных материалов, т.е. из природных камней, используют как для неотапливаемых, так и отапливаемых зданий. Природные камни плотные, это – известняк, песчаник и др.; пористые это – из- вестняк-ракушечник, вулканический туф и др.
Пиленые камни из «артикского туфа» имеют размеры 390×190×188
и 490×240×188 мм, их кладка осуществляется на растворе по системе цеп-
ной перевязки швов.
В сельских районах Средней Азии, Украины, Крыма, Кавказа для возведения стен жилых домов применяют грунтоблоки (рис. 16 а–б): са-
манный кирпич (из жирной глины с соломой), сырец (из глины).
Грунтоблоки изготавливают размерами 380×185×120, 390×190×70, 330×160×120 мм. Кладку таких стен ведут толщиной не менее 50 см, или в полтора камня. Осадка стены из грунтоблоков составляет 4–5 %, а из хорошо просушенных камней 1–2 % высоты стены, поэтому такую осадку необходимо учитывать. Из грунтовых материалов в сочетании с камышом, соломой возводят глиноплетневые (монолитные) стены (рис. 16 б). Продуваемость таких стен меньше, чем стен из грунтоблоков, но срок сушки
29
больше, продолжительность осадки стен может быть до двух лет, причем она может составлять 15–18 % высоты стены.
Рис. 15. Стыки крупноблочных стен:
а– закрытый стык внутренних стен; б – то же, простеночных и подоконных блоков, в – открытый стык блоков наружных стен; г – крепление блоков наружных стен;
1 – цементный раствор; 2 – легкий бетон; 3 – бетонный вкладыш; 4 – конопатка и чеканка; 5 – накладки
30