4.3. КОНСТРУКЦИИ ФУНДАМЕНТОВ

4.3.1. Столбчатые фундаменты под стены

Столбчатые фундаменты под стены рекомендуется устраивать при незначительных нагрузках от стены здания и в тех случаях, когда основанием служат грунты, имеющие высокие прочностные и деформационные характеристики. Фундаменты располагаются через 3—6 м один от другого, в углах здания и в местах пересечения стен, а также на других участках, где передаются значительные нагрузки.

Столбчатый фундамент под стену
Рис. 4.2. Столбчатый фундамент под стену 1 — надземная стена; 2 — фундаментная балка; 3 — колонна; 4 — панели ограждения; 5 — фундамент стаканного типа; 6 — подготовка

По обрезу фундаментов укладываются фундаментные балки, на которые опираются надземные конструкции.

Фундаменты выполняются из сборных элементов (рис. 4.2) в виде столбов, возводимых из кирпича, бута, цементогрунта, бетона. Возможно применение фундаментов, устраиваемых в разбуриваемых или отрываемых в массиве грунта полостях, заполняемых враспор бетоном, цементогрунтом и др.

4.3.2. Ленточные и прерывистые фундаменты под стены

Ленточные фундаменты могут быть монолитными или из сборных блоков, Монолитные устраивают из бута, бутобетона, бетона, цементогрунта в виде жесткой конструкций ступенчатой формы, когда в поперечном направлении не возникают растягивающие напряжения.

Многощелевой ленточный фундамент
Рис. 4.3. Многощелевой ленточный фундамент 1 — поверхность грунта; 2 — распределительная плита; 3 — надземная стена; 4 — бетонные пластины; 5 — перекрытие; 6 — пол подвала

При применении железобетона фундамент выполняется в виде нижней армированной ленты и неармированной фундаментной стены (см. рис. 4.1). Многощелевые ленточные фундаменты включают два или более ряда вертикальных пластин, на которые опираются надземные стены (рис. 4.3). В плане пластины представляют собой непрерывные ленты или отдельные элементы, устраиваемые на определенном расстоянии один от другого. Монолитные фундаменты могут применяться в любых грунтовых условиях.

Сборные фундаменты состоят из ленты, собираемой из железобетонных плит, и стены, собираемой из бетонных блоков (рис. 4.4). Фундаментные железобетонные плиты изготавливаются сплошными или ребристыми. Номенклатура типовых плит по серии 1.112-5 приведена в табл. 4.17. Номенклатура предусматривает четыре группы, каждая из которых характеризуется наибольшим значением среднего давления, передаваемого на основание, при соответствующем вылете консоли фундамента.

ТАБЛИЦА 4.17. ФУНДАМЕНТНЫЕ ПЛИТЫ

Эскиз Размеры, мм Объем бетона, м3 Масса, кг
Марка плиты* b 1 h плиты петель
ФЛ32.12 3200 1180 500 1,6 4000 6,5
ФЛ32.8 780 1,047 2620 4,6
ФЛ28.12 2800 1180 1,369 3420 6,5
ФЛ28.8 780 0,896 2240 4,6
ФЛ24.12 2400 1180 1,138 2845 4,6
ФЛ24.8 780 0,745 1865 3,2
ФЛ20.12 2000 1180 0,975 2440 4,6
ФЛ20.8 780 0,638 1595 3,2
ФЛ16.24 1600 2380 300 0,987 2470 3,2
ФЛ16.12 1180 0,486 1215 2,2
ФЛ16.8 780 0,320 800 1,4
ФЛ14.24 1400 2380 0,845 2110 2,2
ФЛ14.12 1180 0,416 1040 2,2
ФЛ14.8 780 0,274 685 1,4
ФЛ12.24 1200 2380 0,703 1760 2,2
ФЛ12.12 1180 0,347 870 1,4
ФЛ12.8 780 0,228 570 1,4
ФЛ10.24 1000 2380 0,608 1520 2,2
ФЛ10.12 1180 0,3 750 1,4
ФЛ10.8 780 0,197 495 1,4
ФЛ8.24 800 2380 0,567 1395 1,1
ФЛ8.12 1180 0,274 685 1,1
ФЛ6.24 600 2380 0,415 1040 1,1
ФЛ6.12 1180 0,205 515 0,7

* Марки плит в таблице указаны условно без обозначения их группы и относятся к изделиям всех групп.

Плиты первой группы соответствуют среднему расчетному сопротивлению основания (при коэффициенте надежности по нагрузке γf = 1) R = 0,15 МПа, второй — R = 0,25 МПа, третьей — R = 0,35 МПа и четвертой — R = 0,45 МПа.

Сборный ленточный фундамент
Рис. 4.4. Сборный ленточный фундамент а — для здания с подвалом; б — для здания без подвала; 1 — поверхность грунта; 2 — бетонные блоки стен; 3 — фундаментные плиты

Марки плит обозначаются буквами ФЛ и числами, характеризующими ширину и длину плиты, разделенными точками. Цифра, отделенная дефисом, указывает группу по несущей способности при толщине опирающейся стены 160 мм. Например, ФЛ20.12-4 — плита шириной 2000 мм, длиной 1180 мм, для среднего давления на подошве 0,45 МПа. Расчетный момент для плит определен по грани нагружающей стены, которая принята толщиной 160 мм (для крупнопанельных зданий). При увеличении толщины нагружающей стены, например до 300, 400 мм и более, расчетные размеры консолей уменьшаются и по условиям прочности плиты могут соответствовать большим значениям средних давлений на основание. Расчетная нагрузка при определении несущей способности плит вычисляется умножением среднего давления р на усредненный коэффициент надежности по нагрузке γf = 1,15 (применительно к жилым зданиям). В случае применения плит для зданий, имеющих больший коэффициент надежности γ'f, среднее давление по условиям прочности будет меньше на величину γf/γ'f

Плиты запроектированы применительно к их расположению выше уровня подземных вод, что обусловлено предельным раскрытием трещин не более 0,3 мм. При наличии подземных вод ширина раскрытия трещин принимается менее 0,2 мм, что приводит к снижению среднего давления по подошве на величину n = 0,833 для плит с рабочей арматурой диаметром более 8 мм.

Плиты армируют одиночными сетками или плоскими арматурными блоками, собираемыми из двух сеток: верхней, имеющей маркировочный индекс К, и нижней — С. Рабочая арматура — стержневая горячекатаная периодического профиля, из стали класса А-III и проволока периодического профиля из стали класса Вр-I. Распределительная арматура — гладкая арматурная проволока из стали класса B-I.

При значительных нагрузках допускается применение ребристых железобетонных блоков (табл. 4.18), рассчитанных на среднее давление по подошве 0,3 МПа при толщине опираемой на них стены 40 см. Сечение арматуры плитной части определяется из условия восприятия изгибающего момента, а арматуры ребер — поперечной силы. Армирование плитной части осуществляется плоскими сетками, а ребер жесткости — пространственными каркасами. Рабочая арматура — из стали класса А-III диаметром 10—25 мм. по условиям трещинообразования блоки рассчитаны на применение выше уровня подземных вод. В табл. 4.19 и 4.20 приведена номенклатура облегченных железобетонных плит с угловыми вырезами, которые могут заменять типовые плиты с аналогичными внешними размерами. Армирование плит осуществляется двумя сетками, имеющими разные размеры в плане.

Прерывистый фундамент
Рис. 4.5. Прерывистый фундамент
1 — поверхность грунта; 2 — бетонные блоки; 3 — фундаментные плиты; 4 — промежутки между плитами, заполненные грунтом

Плиты рассчитаны на среднее давление по подошве фундамента, равное 0,15; 0,2; 0,25; 0,35 и 0,40 МПа. Плиты разработаны для стен толщиной 18, 30 и 50 см.

При несовпадении расчетной ширины фундамента с шириной железобетонной плиты следует применять прерывистые фундаменты, устраиваемые из железобетонных плит, укладываемых на расстоянии друг от друга (рис. 4.5).

Фундаментные стены выполняются из сплошных ФБС или пустотелых ФБП блоков.

ТАБЛИЦА 4.18. РЕБРИСТЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ БЛОКИ

Эскиз Марка блока Размеры, мм Марка бетона Объем бетона, м3 Масса блока, т Масса стали, кг Вылет консоли (не более), мм
b l h
Ф40-24 4000 2400 600 300 3,04 7,96 704 1800
Ф40-16 4000 1600 600 300 2,34 5,85 429 1800

ТАБЛИЦА 4.19. ПЛИТЫ С УГЛОВЫМИ ВЫРЕЗАМИ

Эскиз Марка плиты Размеры, мм Марка бетона Объем бетона, м3 Масса плиты, т Масса стали, кг Расход стали на 1 м3 бетона, кг
b l h A-I A-III B-I итого
Ф20.24-25в 2380 2000 500 300 1,80 4,50 8,60 21,19 2,91 32,70 18,17
Ф20.24-35в 27,77 39,28 21,82
Ф20.24-45в 35,64 47,15 26,19
Ф24.24-25в 2380 2400 503 300 2,11 5,28 8,60 35,90 3,50 48,00 22,75
Ф24.24-35в 48,48 3,50 60,58 28,71
Ф24.24-45в 65,93 4,27 78,80 37,34
Ф28.24-25В 2380 2800 500 300 2,53 6,32 11,28 56,70 4,08 72,06 28,48
Ф28.24-35в 82,34 97,70 38,62
Ф28.24-45в 109,95 125,31 49,53
Ф32.24-25в 2380 3200 500 300 2,91 7,27 11,28 98,31 5,70 125,29 36,18
Ф32.24-35в 125,91 4,66 141,85 48,74

ТАБЛИЦА 4.20. РАЗМЕРЫ ПЛИТ С УГЛОВЫМИ ВЫРЕЗАМИ

Эскиз Марка плиты Размеры, мм
l b h с k а
Ф20.24-25в
Ф20.24-35в
Ф20.24-45в
2380 2000 500 500 200 1800
Ф24.24-25в
Ф24.24-35в
Ф24.24-45в
2380 2400 500 700 200 1800
Ф28.24-25в
Ф28.24-35в
Ф28.24-45в
2380 2800 500 700 200 1800
Ф32.24-25в
Ф32.24-35в
2380 3200 500 700 200 1800

Для укладки перемычек и пропуска коммуникаций под потолками подвалов и технических подпольев применяются сплошные блоки с вырезом ФБВ. Внешние размеры блоков приведены в табл. 4.21. Блоки изготовляются из тяжелого бетона, керамзитобетона и плотного силикатного бетона.

При малосжимаемых грунтах, а также при малой изменчивости сжимаемости основания толщина фундаментных стен, в том числе и подвалов, принимается равной (или меньшей) толщине надземных стен, но не менее 30 см. Надземные стены не должны выступать над фундаментными более чем на 15 см.

Для обеспечения пространственной жесткости сборного фундамента предусматривается связь между продольными и поперечными стенами путем перевязки их фундаментными стеновыми блоками (рис. 4.6, а) или закладки в горизонтальные швы сеток из арматуры диаметром 8—10 мм (рис. 4.6, б).

ТАБЛИЦА 4.21. РАЗМЕРЫ СТЕНОВЫХ БЛОКОВ

Блок Основные размеры, мм
длина ширина высота
ФБС 2380 300
400
500
600
580
1180 400
500
600
580
400
500
600
280
880 300
400
500
600
580
ФБВ 680 400
500
600
580
ФБП 2380 400
500
600
580
Перевязка наружных и внутренних стен
Рис. 4.6. Перевязка наружных и внутренних стен
а — блоками; б — арматурными сетками; 1 — поверхность грунта; 2 — арматурная сетка; 3 — надземная стена; 4 — бетонные блоки; 5 — ввод трубопровода; 6 — фундаментные плиты; 7 — монолитный бетон

В случае примыкания кирпичных стен к фундаментным стеновым блокам сетки следует укладывать в каждом ряду блоков (рис. 4.7, а). Фундаментные стеновые блоки закладываются с перевязкой вертикальных швов, глубина которой и принимается:

  • – при малосжимаемых грунтах (Е < 10 МПа) — не менее 0,4 высоты фундаментного стенового блока;
  • – при сильносжимаемых, просадочных засоленных, насыпных и набухающих грунтах — не менее высоты фундаментного стенового блока.
Примыкание кирпичной стены к стене из бетонных блоков и устройство вводов
Рис. 4.7. Примыкание кирпичной стены к стене из бетонных блоков (а) и устройство вводов (б)
1 — поверхность грунта; 2 — кирпичная стена; 3 — арматурные сетки; 4 — фундаментные плиты; 5 — бетонные блоки

Для уменьшения числа типоразмеров фундаментных стеновых блоков, а также для устройства вводов (рис. 4.7, б) оставляют проемы длиной не более 0,6 м, которые при необходимости заполняются кирпичом или бетоном. При этом лежащий выше блок должен перекрывать проемы. В углах здания проемы не допускаются. В прерывистых фундаментах вертикальный шов между нижними фундаментными стеновыми блоками следует располагать в пределах фундаментных плит. Допускается располагать этот шов в промежутках между плитами при условии, что величина консоли фундаментного стенового блока не превышает 0,2 его длины.

Переход одного участка фундамента к другому осуществляется уступами, отношение высоты к длине которых принимается не менее 1 : 2 при связных грунтах и 1 : 3 при песчаных грунтах. В сборных фундаментах высота уступа принимается равной высоте фундаментного стенового блока или железобетонной плиты, которые при необходимости укладываются на слой тощего бетона (см. рис. 4.6, а).

При возведении сборных фундаментов на сильносжимаемых, просадочных и других структурно неустойчивых грунтах, а также при неравномерном напластовании слоев предусматриваются армированные швы или пояса поверх фундаментных плит или последнего ряда стеновых блоков по всему периметру здания с соблюдением следующих требований:

  • – армированный шов должен быть толщиной 3—5 см; для его устройства применяется цементный раствор не ниже марки раствора основной кладки и не ниже М50;
  • – армированный пояс следует выполнять из монолитного бетона или из сборных элементов;
  • – высота пояса 10—15 см, бетон класса не ниже В7,5;
  • – шов и пояс полагается армировать стержнями диаметром не менее 10 мм.

При устройстве швов применяют плоские сетки, а поясов — пространственные каркасы (ширина шва и пояса должна быть не менее 0,8 толщины стены) и располагают в одном уровне. При невозможности выполнения их на одном уровне допускается их располагать на разных отметках, но при этом они должны перекрывать друг друга на длину не менее 50 диаметров рабочей арматуры и не менее двух расстояний между ними по вертикали. При устройстве над подвалом монолитного перекрытия, имеющего глубину заделки не менее 0,8 толщины фундаментной стены, армированный пояс не требуется.

От поверхностных и подземных вод стены защищают путем устройства отмосток и укладки горизонтальной гидроизоляции на уровне не ниже 5 см от поверхности отмостки и не выше 30 см от подготовки пола подвала. Внешняя поверхность подвальных стен защищается обмазочной изоляцией в один или в два слоя.

Сорочан Е.А. Основания, фундаменты и подземные сооружения