Опубликовано: Ноябрь 20, 2007

Грунты и фундаменты зданий


Важной предпосылкой для определения пригодности участка под застройку является его геологическое строение, уровень грунтовых вод, несущие свойства и качество грунта.

Грунты различается по их несущей способности:

  • 1) хорошие - скала, сухая глина, гравий;
  • 2) посредственного качества мелкий песок, влажная глина;
  • 3) плохие - ил, насыпной грунт, лессовидные грунты.



Основания с хорошей несущей способностью обеспечивают прочность зданий, уличного покрытия и инженерных сетей. Грунты с плохой несущей способностью требуют возведения дорогостоящих фундаментов - свайного или сплошного. Больших финансовых затрат требуется строительство на участках с высоким уровнем грунтовых вод. В этом случая требуется устройство фундаментных ванн.

  • Основные воздействия на конструкции фундамента
  • Ленточные фундаменты
  • Столбчатые фундаменты
  • Плитные фундаменты
  • Свайные фундаменты

Основания и их свойства играют большую роль в сохранности зданий, их деформативности, а также в экономичности строительства. Поэтому проектированию и строительству предшествуют инженерно-геологические и гидрогеологические изыскания. Они заключаются в выявлении типов грунтов оснований, их прочностных и деформативных характеристик уровня грунтовых вод, скорости их движения и химического состава для установления степени агрессивности по отношению к материалу фундаментов. Геодезическая съемка местности и инженерно-геологические исследования позволяют определить рельеф площадки, строение и напластования грунтов основания показать их на чертежах вертикальных разрезов территории по характерным направлениям (рис. 1.). Материалом для построения геологических разрезов служат результаты испытания проб грунта, отбираемых из шурфов и буровых скважин. По результатам изысканий устанавливается возможность использования основания в его естественном виде (естественное основание) или необходимость его предварительного усиления (искусственное основание).

Критериями для характеристики основания в качестве естественного служат:

  • его несущая способность, плотность и равномерность строения, обеспечивающие допустимые относительные деформации основания и нормативную величину его полной осадки под зданием (в зависимости от назначения здания ее величина ограничивается в пределах от 80 до 150 мм); устойчивость к воздействию грунтовых вод;
  • неподверженность «пучению» — увеличению в объеме при переходе в лед воды в порах и прослойках грунта; неподверженность грунтов основания оползням.

Если основание не удовлетворяет какому-либо из названных критериев, его закрепляют, уплотняют или заменяют другим более плотным насыпным грунтом (например, экскавация заторфованного слоя грунта и замена его песчаным или щебеночным). Закрепление естественного грунта осуществляется путем инъекции в грунт на разную глубину различных веществ (цементной суспензии — цементация грунта, жидкого стекла с хлористым кальцием — силикатизация, битумного раствора — битуминизация или др.), химически или механически связывающих частицы грунта. Грунты уплотняют различными методами — поверхностным трамбованием, предварительным замачиванием, глубинными взрывами и т. п.

Все грунты оснований делятся на скальные и нескальные. Скальные грунты служат естественными основаниями, нескальные — естественными и искусственными.

 

Геологическое строение участка

Рис. 1. Геологическое строение участка

1 — насыпной грунт; 2 — торф; 3 — пластичные суглинки; 4 — сапропель; 5 и 6 — среднезернистые пески.

Скальные грунты представляют собой изверженные, метаморфические и осадочные породы с жесткими связями между зернами. К ним относятся песчаники, граниты, известняки, базальты. Скальные основания, отличаются высокой прочностью и практической несжимаемостью под нагрузкой от здания.

Нескальные грунты представляют собой рыхлые горные породы, состоящие из несцементированных минеральных частиц, прочность которых во много раз превосходит прочность связей между ними. К нескальным относятся крупнообломочные, песчаные и глинистые грунты. Крупнообломочные грунты содержат свыше 50% (по массе) обломков кристаллических или осадочных пород. Крупнообломочные грунты, не содержащие способных к растворению в воде обломков (гипс, глинистые сланцы, ангидриты и др.), обладают высокой несущей способностью (условное расчетное давление на грунт от 3 до 6 кгс/см2) и являются малосжимаемым основанием. Песчаные грунты характеризуются сыпучестью в сухом виде и состоят из частиц диаметром от 0,05 до 2 мм. Песчаные грунты отличаются малой сжимаемостью, деформации под нагрузкой протекают быстро и стабилизируются в первый год эксплуатации возведенного на них здания. Обычно песчаные грунты являются надежным и достаточно прочным основанием: условное расчетное давление на песчаные грунты составляет от 6 до 1 кгс/см2. При этом прочность основания снижается пропорционально уменьшению крупности частиц и повышению влажности грунта (для мелких и пылеватых песков). Глинистые грунты представляют собой массу связанных силами внутреннего сцепления мельчайших минеральных плоских частиц — чешуек длиной менее 0,05 и толщиной менее 0,001 мм. Глинистые грунты существенно меняют свои свойства в зависимости от степени увлажнения. В сухом и маловлажном состоянии они представляют собой достаточно прочное (условное расчетное давление от 6 до 2,5 кгс/см3), незначительно и медленно деформирующееся основание: процесс стабилизации осадки протекает в течение нескольких лет по возведении здания. По мере повышения влажности глинистый грунт из твердого переходит в пластичное или даже в текучее состояние. При замерзании влаги в порах глинистого грунта он приобретает пучинистость. Силы трения иногда настолько велики, что могут вызвать деформацию фундаментов и наземных конструкций здания. Глинистые грунты встречаются в чистом виде и с примесями песка в различных пропорциях (супеси, суглинки).

 

Схема определения глубины сжимаемой толщи основания

Рис.2. Схема определения глубины сжимаемой толщи основания.

 

Специальную разновидность глинистых грунтов составляют макропористые (лессы, лессовидные) с пористостью 50% и более с крупными порами в виде ячеек и вертикальных трубочек. Вследствие таких особенностей структуры макропористые грунты являются просадочными: при замачивании водой они под действием внешней нагрузки или только собственного веса дают дополнительную, быстро протекающую осадку (просадку). Просадка часто превышает по величине допустимую осадку, иногда достигает десятков сантиметров и представляет серьезную опасность для прочности и сохранности сооружений. Поэтому строительству на просадочных грунтах, как правило, предшествуют работы по их уплотнению и вертикальной планировке территории, исключающей замачивание основания атмосферными водами благодаря их быстрому сбросу в ливнесточную сеть.

Просадочность присуща также вечномерзлым льдонасыщенным грунтам. К ним относят грунты с отрицательной температурой, имеющие в своем составе лед в течение длительного срока (3 года и более). Просадочность вечномерзлого основания может возникать при его протаивании под тепловым воздействием эксплуатируемого здания. Во избежание этого прибегают к устройству искусственного основания (утепление поверхности или предварительное протаивание и уплотнение) либо используют естественное основание, сохраняя его мерзлое состояние за счет специальных конструкций фундаментов, подполья и перекрытия над ним.

Грунты основания находятся в обжатом состоянии под двумя силовыми воздействиями — собственного веса вышележащих слоев грунта и всех силовых воздействий на здание, передаваемых его фундаментами основанию. Давление от собственного веса грунта называется природным (бытовым), от здания — дополнительным. По глубине основания эти силовые воздействия проявляются различно: интенсивность природного давления возрастает, а дополнительного падает за счет распределения его на более широкое пространство (рис. 2.). Влияние дополнительного давления на деформации основания проявляется на глубину конечной величины, называемой величиной деформируемой толщи основания. Верхней границей деформируемой толщи считается отметка подошвы фундамента, нижней — отметка, на которой величина дополнительного давления падает до 0,2 природного (P доп = 0,2 P пр).

Подробнее в основном разделе - Основания и фундаменты

 

Источники: ( 2, 5, 7, 14)

перейти: Список литературы

 

Это интересно:

Фундамент - важнейшая часть здания, ведь от его прочности и устойчивости зависит долговечность здания в период его эксплуатации. Подбор фундамента, весьма тяжелая процедура, но в том лишь случае, если не иметь никаких ориентиров. Давайте решим, какой же фундамент все же лучше, и почему?

Критерии выбора фундамента


  • 1) Первоочередным показателем фундамента должна быть прочность, и высокая несущая способность;
  • 2) Так же фундамент должен обеспечивать высокие теплоизоляционные показатели между грунтом основания и полом этажа. Идеально, когда фундамент дает возможность создания сухих и теплых погребов, или гаражей;
  • 3) Фундамент должен быть долгосрочным (это означает, что он начнет разрушаться лишь после разрушения стен);
  • 4) Экономичность (должен быть максимально дешевым, но ни в коем случае не в ущерб качеству).


Без учета грунта основания, на котором будет возведен дом, невозможно выбрать тип фундамента, ведь данный фактор настолько же важен, как и характеристики здания, которое предстоит построить.

Для жилого дома имеются следующие разновидности фундамента

При возведении частных домов используется один из нижеперечисленных ниже фундаментов:

  • 1) Ленточный фундамент - согласно названию, имеет форму, похожую на ленту, на которых возводятся несущие стены дома;
  • 2) Свайный или же столбчатый фундамент - здание возводится на балочном или же плитном ростверке, который находится на оголовках опор (на сваях или столбах);
  • 3) Плитный фундамент - в его основе лежит монолитная плита, предварительно расположенная на грунте.


Несомненно, каждый из предложенных вариантов имеет как свои достоинства, так и свои недостатки. Грамотно выбрать можно лишь в том случае, если знать о них все.

Фундамент ленточного типа

Фундамент такого типа позволяет возводить как легкую каркасную конструкцию, так и капитальную постройку из кирпича. Но обратите внимание, что данный тип фундамента можно укладывать лишь на плотные породы, которые незначительно подвержены деформациям (осадке и пучению), и грунт должен быть умеренно влажным. Соответственно участок для такого типа фундамента должен быть относительно ровным.

Плюсы данной конструкции:

  • 1) Высокая несущая способность;
  • 2) Внушительный внутренний объем.


Минусы:

  • 1) Плохая теплоизоляция;
  • 2) Недостаточный уровень влагостойкости.
  • Но стоит заметить, если воспользоваться плитными изоляторами, то имеется возможность улучшить данные недостатки.

 

Фундамент плитного типа

Преимущества данного типа:

  • 1) Так как данный фундамент - это, по сути своей - плита, то отсутствует ограничение на характеристики грунта основания, и на вес здания.
  • 2) Вследствие отсутствия ограничения на вес здания, то из этого вытекает второй плюс - высокая несущая способность.
  • 3) Средняя тепло- и влагостойкость.


Минусы:

  • 1) Размер цоколя равен нулю;
  • 2) Планировка участка должна быть идеально ровной;
  • 3) Дорогой в производстве.


Как итог:

Данный тип фундамента может быть использован лишь в тех случаях, если подземный гараж и подвал не были запроектированы. Да и сметный расчет должен быть с расчетом на значительные финансовые траты.

 

Фундамент свайного (столбчатого) типа

На таком фундаменте можно возвести лишь легкие конструкции, например, каркасный дом, блочные строения и тому подобные.

Достоинства:

  • 1) Данный тип непритязателен к грунту, так как свайные пакеты погружают на расстояние до 35 метров;
  • 2) Имеется возможность возвести подземный гараж, или построить погреб, причем весьма просторный;
  • 3) Этот фундамент очень долговечный, так как сваи могут простоять более ста лет.

Недостатки:

  • 1) Малая несущая способность;
  • 2) Необходимо дополнительно производить тепло и влагозащиту.


Итак, какой же фундамент все же стоит выбрать?

Для ответа на данный вопрос необходимо знать нижеперечисленные пункты:

  • 1) Подробные характеристики грунта, на котором будет возведено строение;
  • 2) Особенности ландшафта участка;
  • 3) Проект здания, какие будут использованы материалы, имеются ли подземные помещения, суммарная площадь, и планируемые расходы - это все обязательно надо учитывать.


Обратите внимание, прежде чем определиться, нужно еще несколько раз проверить все данные. Такую работу зачастую доверяют только профессионалам, которые имеют опыт в данной сфере, и все необходимые знания. Если вы все же планируете сэкономить, то сделайте это таким образом, чтобы это не вышло впоследствии десятикратными убытками. Если фундамент подобран неверно, то и здание впоследствии долго не просуществует, даже возведенное согласно всем нормативным документам. Лишь опираясь на все вышеперечисленные факты можно выбрать наиболее подходящий фундамент, который сможет обеспечить построенному зданию соответствующую долговечность.


От: milica




23352 кол-во просмотров
-

Скрыть комментарии (0)


Ваше имя:
Комментарий:
Avatar
Обновите
Введите код на картинке ( регистр важен)


Похожие темы


----------------------------


« Дренаж зданий и сооружений - основы проектирования Фундамент для каркасного дома »






 Cерии домов в Москве и области
Конструктивизм зданий
Термины - Крыша
Лестницы
   
 


¬???? ¬???