Вопрос 4. Сплошные и свайные фундаменты

Сплошные фундаменты. При строитель­стве многоэтажных каркасных зданий на сла­бых или неоднородных грунтах, при очень больших нагрузках на колонны, во избежа­ние неравномерной осадки целесообразно уст­раивать ленточные железобетонные фунда­менты. Для выравнивания неравномерностей осадок в двух взаимно перпендикулярных на­правлениях применяют перекрестные ленточ­ные фундаменты. Они представ­ляют собой систему неразрезных балок, рабо­тают на изгиб и обычно выполняются из мо­нолитного железобетона. Если балки достига­ют значительной ширины, их иногда объеди­няют в сплошную ребристую или безбалочную плиту. Сечения неразрезных железобетонных балок и сплош­ных плит определяют расчетом. При сплош­ных фундаментах обеспечивается равномерная осадка здания, что особенно важно для каркасно-панельных и крупнопанельных зда­ний повышенной этажности. Сплошные фун­даменты применяют также для защиты под­вала от грунтовых вод, когда пол подвала должен выдерживать большое давление от подпора грунтовых вод (гидростатическое давление).

При строительстве на слабых сжимаемых грунтах и в тех случаях, когда достижение естественного основания экономически или технически невыполнимо из-за большой глу­бины его заложения при значительных на­грузках, а также в других случаях при соот­ветствующих технических и экономических обоснованиях применяют свайные фундамен­ты.

По способу передачи вертикальной на­грузки от здания или сооружения на грунт различают два вида свайных фундаментов: сваи-стойки, которые проходят через грунты и опираются на толщу прочного грунта, и ви­сячие сваи (или сваи трения), которые плот­ного грунта не достигают, удерживаются в слабом грунте за счет его уплотнения и пе­редают нагрузку на грунт трением, возника­ющим между боковой поверхностью свай и грунтом.

По способу погружения в грунт сваи бывают забивные и набивные.

Забивные сваи бывают железобетонные, изготовляемые на заводах железобетонных конструкций или полигонах, или деревян­ные — из древесных хвойных пород. Набив­ные сваи изготовляют непосредственно на строительной площадке в грунте.

В зависимости от несущей способности и конструктивной схемы здания или сооруже­ния сваи размещают в один или несколько рядов или кустами. Нагрузка, вос­принимаемая одной сваей, в зависимости от ее сечения и длины принимается 25—55 т. Для равномерной передачи нагрузок по сваям укладывают плиты или

Рис. 6. 12. Монолитные фундаменты

а —из перекрестных железобетонных лент; б — сплошная плита с ребрами; в — безбалочная фундаментная плита; 1 — железобетон­ная плита; 2 —колонна; 3-—железобетонная лента; 4 — бетонная подготовка

ленты, называемые ростверками, непосредственно по которым устанавливают конструкции несущего остова здания.

В каркасных зданиях и в крупнопа­нельных зданиях с поперечными несущими стенами, при которых ростверк работает со­вместно с этими стенами, он опирается на сваи через оголовки или насадки. Ростверки могут быть железобетонными монолитными, сборно-монолитными и сборными. Ростверк должен жестко связывать головы свай, поэтому верхние концы арматуры, кото­рые обнажаются после нарушенного забивкой бетона, входят в толщу ростверка или в ого­ловок насадки. По виду армирования сбор­ные железобетонные ростверки могут быть с обычным армированием и предварительно-напряженными. Сборные железобетонные ростверки изготовляются из бетона марки не ниже 200, а монолитные — из бетона мар­ки 150.

Железобетонные сваи по форме разделя­ются на призматические и цилиндрические с острием и без острия. По виду поперечного сечения сваи бывают

Рис. 6.13. Свайные фундаменты

а — сваи-стойки; б, в — сваи трения или висячие; 1 — забивные сваи; 2 — набивные сваи; 3 - железобетонный ростверк

Рис.6. 14. Размещение свай под фундаментами

а — однорядное; б — шахматное; в — двухрядное для здания с каменными стенами;

е, д — кусты свай под колонны; 1 — сваи; 2 — железобетонный ростверк; 3 — стена здания; 4 — арматура головы сваи; 5 — щебеночная или бетонная подготовка; 6 — ко­лонна

сплошные квадратные, квадратные с круглой полостью, круглые или трубчатые (сваи-оболочки. Мини­мальная длина квадратных свай принимается 3 м с градацией длиной в 1 м. Длина квад­ратных свай с круглой полостью принимает­ся от 4 до 6 м с градацией через 0,5 м. Сваи-оболочки изготовляют длиной от 4 до 7 м.

Рис.6. 15. Размещение свай под зданием

а —план размещения свай под каменным зданием с продольными несущими стенами; б — план размещения свай под крупнопа­нельным зданием с поперечными несущими стенами;

в, г — варианты оголовка для стержневых и трубчатых свай; 1 — сваи; 2—ростверк; 3 —цоколь;

4 — каменная стена (кирпичная или из крупных блоков); 5 —щебеночная бетонная подготовка;

6 — отмостка; 7—арматура головы сваи; 8 — гидроизоляция; 9 — оголовок (насадка);

10 — цокольная панель; 11 — замоноличивание; 12 - стальная закладная деталь для соединения ростверка с оголовком; 13 — трубчатая свая; 14 — стержень диаметром 18—22 мм

для сопряжений оголовка (насадки) с ростверком

Сваи железобетонные длиной до 7 м называ­ются короткими. Сваи квадратные сплошного сечения при обычном армировании изготовля­ются из бетона марки не ниже 200, а трубча­тые сваи — из бетона марки 300; напряженно-армированные сваи изготовляют из бетона марки не ниже 300, а сваи-оболочки — из бе­тона марки 400.

Деревянные сваи бывают цельные, изго­товляемые из одного бревна; ерошенные по длине, изготовляемые из двух бревен, и клее­ные. Диаметр цельных деревянных свай дол­жен быть не менее 180 мм, а длина их прини­мается от 4,5 до 16 м. Деревянные сваи допу­скается применять лишь в районах, где лес — местный строительный материал. Деревянные сваи из обычной древесины, не пропитанной противогнилостными веществами, применяют­ся при условии заложения верха (голов) свай ниже наинизшего горизонта грунтовых вод с учетом сезонного колебания их уровня не менее чем на 0,3—0,5 м.

Набивные сваи и сваи-оболочки бывают многих видов. К наиболее распространенным набивным сваям относятся сваи Страуса, пневмонабивные, набивные с камуфлетными уширениями, вибронабивные.

Одна из разновидностей набивных свай — опоры глубокого заложения, сваи-оболочки «Беното». Эти сваи-оболочки выполняют диа­метром 600—1000 мм, длиной до 40 м из бе­тона марки 150—300.

Сваи-оболочки «Беното» применяются при необходимости передать большие нагрузки на прочные грунты (скальные, плотные глины и др.). Опоры могут воспринять нагрузки 400—700 т, поэтому они применяются в ка­честве фундаментов для жилых и обществен­ных зданий повышенной этажности (16—40 этажей), для высоких башен и т. п. Верхняя часть этих опор примерно на высоту 5—6 м армируется сварными каркасами. По верху опор устраивают железобетонные монолитные балки-ростверки.

С развитием строительства крупнопанель­ных зданий созданы прогрессивные и эконо­мичные конструкции для нулевого цикла здания (как называют весь объем работ по выполнению частей здания, расположен­ных ниже пола 1-го этажа, т. е. ниже отмет­ки 0,000, включая все работы по подготовке ос­нований и устройству фундаментов). По срав­нению с ранее применявшимися бутовыми, бутобетонными, бетонными и железобетонны­ми монолитными фундаментами за последние годы применяются прогрессивные фундамен­ты из сборных элементов (пустотелых блоков, прерывистые), крупноразмерных фундамент­ных элементов. Они обладают значительными преимуществами перед монолитными, но име­ют и существенные недостатки: большой объ­ем земляных работ для устройства котлова­нов, значительные трудности при устройстве их зимой и чрезмерный расход бетона. Для устранения этих недостатков разработаны наиболее прогрессивные свайные фундаменты из коротких железобетонных забивных свай. Исследованиями последних лет установлено, что применение фундаментов с короткими за­бивными сваями технически и экономически целесообразно не только при неблагоприят­ных грунтах, но и при обычных сжимаемых грунтах, где нижние концы свай достигают относительно плотных грунтов.

Свайные фундаменты из коротких свай применяют при массовом строительстве круп­нопанельных, крупноблочных и каменных жилых и общественных зданий. Такие фунда­менты рекомендуется применять взамен лен­точных фундаментов на естественном основа­нии при глубине заложения более 1,7—2 м от поверхности планировки. В силу большой пространственной жесткости крупнопанель­ные здания чувствительны к неравномерным осадкам, вследствие чего происходят на­рушения соединений в узлах, раскрытие сты­ков и т. п. Применение свайных фундаментов особенно эффективно в этих случаях и спо­собствует сведению к минимуму осадок, по­вышению надежности и долговечности зданий.

На рис. 6.15 приведены примеры решения свайных фундаментов из коротких свай для крупнопанельных и каменных зданий.

Фундаменты жилых и общественных зда­ний повышенной этажности и высотных зда­ний выполняют в виде: монолитных железо­бетонных лент, располагаемых обычно в поперечном направлении, монолитных желе­зобетонных сплошных ребристых плит с реб­рами вверх, монолитных железо­бетонных замкнутых коробок с нижней и верх­ней плитами и стенами, расположенными в двух направлениях, свайных фун­даментов из забивных свай, располагаемых кустами при каркасной схеме и лентами при конструктивной схеме с поперечными несущи­ми стенами, свай-оболочек (глубоких опор) «Беното». Конструкции фундамен­тов для зданий повышенной этажности выби­рают в зависимости от свойств грунтов осно­вания, характера сооружения и его конструк­тивной схемы, величины нагрузок.

При основании из плотных крупных и средней крупности песков рационально реше­ние конструкций фундаментов в виде моно­литных железобетонных лент, сплошных реб­ристых плит и замкнутых коробок с нижней и верхней плитами и стенами, расположенны­ми в двух направлениях.

При основаниях, сложенных из супесей или суглинков и из слабых песчаных (мелких и пылеватых) грунтов, целесообразно устраи­вать свайные фундаменты из забивных свай или сваи-оболочки (глубокие опоры) типа «Беното».

Рис. 6.16. Фундаменты из свай-оболочек (глубоких опор)

а — план ростверка; б — расположение свай (план); 7 — же­лезобетонная плита перекрытия толщиной 300 мм; 2 — гидро­изоляция; 3—бетонная подготовка толщиной 150 мм; 4 — дре­наж; 5 — арматурный каркас; 6 — свая (глубокая опора); 7 — скальный грунт; 6— металлические закладные детали

Лекция 7

Тема: Воздействия на стены. Требования к ним. Кирпичные стены, стены из мелких блоков, природного камня.