ФУНДАМЕНТЫ (DIN 1054, 4014, 4020)

E-mail

В нормах на строительные основания DIN 1054 1975 г. приведены основные сведения о типах грунтов и их несущей способности при различных сочетаниях нагрузок, допустимые нагрузки на грунты при различных конструкциях фундаментов (плитные фундаменты, свайные фундаменты и т.д.) и соответствующие примеры (рис. 1 — 6). В нормах DIN 1055 приведены нагрузки на строительные конструкции, а в нормах DIN 4015 — 4131 — данные для расчета конструкций и сведения по механике грунтов. Эти вопросы рассматриваются также в нормах DIN 18121-18225, 18136-18137, 18146, 18915, 18700, 18702,4018,4095, 4117, 4122. Условные обозначения гидроизоляции см. «Условные обозначения различных видов изоляции».

 nf_39_01.jpg 1. Ленточный фундамент из трамбованного бетона. Размеры уступов определяются углом 45 °: Н > глубины промерзания;
2. Железобетонный ленточный фундамент. Нагрузки от отдельных колонн распределяются на значительную площадь основания;
3. Фундамент под колонну из трамбованного бетона. Размеры уступов определяются углом 60°, высота уступов 20 — 30 см;
4. Железобетонный подколонник мелкого заложения;

 

nf_39_02.jpg5. Сплошной фундамент. Железобетонная плита под всем зданием при слабых грунтах и мелком заложении фундаментов;
6. Свайное основание и опускной колодец: а  — забивная свая; б — набивная свая; в — опускной колодец;

Способы гидроизоляции конструкций и защитные слои конструкций, заглубленных в грунт, приведены в статье «Гидроизоляция подземных частей зданий»

Во избежание неравномерных осадок и образования трещин фундаменты должны обеспечивать равномерное распределение давления на грунт.

Допускаемые нагрузки на различные грунты приведены в нормах DIN 1054.
Величины допускаемых нагрузок, как правило, повышаются с увеличением глубины заложения и площади подошвы фундаментов.

Перед началом проектирования должно быть проведено исследование грунтов по имеющимся данным путем бурения и с помощью других методов механики грунтов по DIN 4020. Следует установить горизонт грунтовых вод, отметку меженных вод и максимальную отметку паводка ближайших рек, В горных районах необходимо считаться с опасностью обвалов.

nf_39_03.jpg7. Приямки подвальных световых проёмов заанкериваются в стене подвала;
8. Наружные лестницы во избежание неравномерных осадок и образования трещин должны опираться на армированные консоли;

При строительстве крупных объектов (жилые массивы, промышленные предприятия) целесообразно провести специальные исследования грунтов по всему участку с помощью акустических приборов и располагать здания и сооружения в местах с наиболее благоприятными грунтами, если это не противоречит градостроительным соображениям. Этими данными также следует руководствоваться при выборе типов фундаментов: ленточных   (рис. 1),   рамных   (рис. 2),   плоских   (рис. 4),   плитных (рис. 5) или заглубленных в виде забивных и набивных свай или опускных колодцев (рис. 6), что обеспечит выбор наиболее надёжного и экономичного решения и позволит заблаговременно установить размеры необходимых затрат и технические условия на сооружения.

Угол распространения нагрузок в фундаментах из каменной кладки не должен превышать 45°, в бетонных фундаментах — 60°. Подошва фундамента должна быть заложена ниже уровня промерзания грунта (>80 см).

Сваи забивают до материкового грунта и передают на них нагрузки от рамных фундаментов. При устройстве висячих свай и опускных колодцев нагрузки на прилегающий к ним уплотнённый грунт передаются их боковыми поверхностями.
При высоком уровне грунтовых вод целесообразно заложение железобетонных фундаментов выше их уровня (рис. 4); угол распределения нагрузок в таких фундаментах не ограничен при условии расчета подушек на изгиб.

nf_39_04.jpg  

9. Условно принимаемое на практике распределение давления на грунт под углом 45° не отвечает действительности.  Очертания линий, соединяющих точки с одинаковым давлением (изобары), приближаются к окружности (по Кеглер-Шайдингу );
10. При равной величине давления на основание широкие фундаменты вызывают дополнительные напряжения больших значений, чем узкие;
11. Пересечение линий распределения давления смежных фундаментов может привести к образованию неравномерных осадок и трения. Это важно учитывать при возведении новых зданий рядом с существующими;
12. Песчаные подушки под фундаменты общей высотой от 0,8 до 1,2м, уложенные слоями толщиной 15 см с увлажнением и трамбованием, способствуют распределению нагрузок на большую площадь основания;
13. Устройство фундаментов на склонах. Линии распределения давления должны соответствовать уклону участка.

Виды грунтов:

несвязные грунты (например, песок с крупностью зерен 0,09 м, гравий, галька и их смеси);
связные грунты (например, глинистый ил, глина и их смеси с несвязным грунтом);
прочие грунты (например, скальные, органические грунты такие, как торф и сапропель, насыпи).


Повышение несущей способности строительных оснований

а) Путем вибрационного уплотнения с помощью трамбования. Диаметр окружности уплотняющегося участка 2,3—3 м. Расстояние между трамбовками около 1,5 м. Производится подсыпка грунта. Повышение несущей способности зависит от зернистости и первоначальной плотности.

б) Сваи, уплотняющие грунт. Скважины заполняются материалом различной зернистости без вяжущих средств.

в) Упрочнение и уплотнение грунта.


Запрессовка цемента: этот способ нельзя применять в связных и разрушающих цемент грунтах. Запрессованный цемент до схватывания необходимо защитить от размывания водой.

Инъецирование химикатов (раствора кремневой кислоты, хлористого кальция). Быстрое, сохраняющееся на длительный срок затвердевание можно применять только при грунте, содержащем кварц (гравий, песок, а также обломочные породы). Можно получить прочность от 10 до 90 кг/см2. Для уплотнения также возможна запрессовка битумных эмульсий, но она не повышает несущей способности грунта.

Устройство фундаментов

Подошва ниже глубины промерзания (по DIN 1054 > 0,80 м). Для сооружений, требующих повышенной защиты от замораживания, — на глубину от 1 до 1,5 м.

Мелкие фундаменты

а) Ленточные каменные и бетонные фундаменты. Отношение высоты фундамента h к ширине i (рис. 1):
кладка на известковом растворе  2:1
кладка из бутового камня на цементном растворе ... 1,5:1
железняк и клинкер на цементном растворе ..... 1:1
неармированный бетон в зависимости от грунта .   .   . 1:1—1:1,73

Применение железобетона позволяет снизить высоту и массу фундаментов, а также глубину траншей.

Для восприятия давления грунта выполняется поперечное армирование (рекомендуются арматурные сетки), а при неоднородном грунте — дополнительное продольное армирование.

б) Столбчатые фундаменты, воспринимающие нагрузку от колонн, изготовляются из бетона ступенчатыми (рис. 3), в противном случае — из железобетона (рис. 4).

в) Плитные фундаменты (рис. 5).

Целесообразны при низкой несущей способности грунтов. Армирование стальными арматурными сетками; при больших пролётах фундаментная плита должна иметь рёбра. Толщина плиты определяется статическим расчетом. Укладка — на бетонную подготовку толщиной 5 см или слой кирпичного щебня (DIN 1054).

Глубокое заложение (рис. 6)

Опирание на заглубленные слои грунта (особый случай- висячее свайное основание).

а) Сваи в грунте из каменной кладки, бетона или железобетона.

Для упрощения производства работ отрываются не отдельные шурфы, а сплошные траншеи. Не применяют при наличии грунтовых вод.

б) Опускные колодцы: свая в виде полого цилиндра из кладки, бетона или железобетона, который после погружения заполняется бетоном. Применяют при наличии грунтовых вод. Рациональное поперечное сечение криволинейной формы (при малом радиусе и большой площади возрастает сопротивление на трение). Не рекомендуются несимметричные сечения.

в) Свайный ростверк.

Стоячие сваи: передача нагрузок осуществляется через острие свай на несущие слои грунта и дополнительно через трение по оболочке.

Висячие сваи: концы свай не достигают несущего слоя грунта. Слабонесущие слои уплотняются при забивке свай (см. «Повышение несущей способности грунтов»). Передача нагрузок только через трение по оболочке свай.

В зависимости от способа устройства:

1. На месте строительства:
а) набивные сваи  из  песка,  мелкого  щебня   или  гравия;
б) буровые сваи из бетона или железобетона, которые устраиваются с (иди без) применением сжатого воздуха, с (или без) оставляемой в грунте трубой;
в) сваи, устанавливаемые путем забивки бетона или гравия в грунт.

2. Готовые сваи из древесины, бетона, железобетона или стали.
                                              

Таблица 1. Водопроницаемость грунтов в естественном состоянии

22.jpg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2. Подъём капиллярной влаги в естественных грунтах23.jpg

 

 

 

 

 

 

Таблица 3. Содержание влаги в естественном грунте  W= Gw/ G1 (Gw – масса воды в порах, G1 – масса сухого грунта24.jpg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 4. Допускаемое давление на грунт при плоских фундаментах по DIN 105425.jpg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эрнст Нойферт. «Строительное проектирование» / Ernst Neufert "BAUENTWURFSLEHRE"