Виды оснований и типы фундаментов

Содержание

1. Введение…………………………………………………………………….3
2. Понятие о естественном и искусственном основании. Требования, предъявляемые к ним………………………………………………………4
3. Фундаменты и их конструктивные типы…………………………………9
4. Заключение………………………………………………………………..13
5. Библиографический список………………………………………………14

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

     Целью данной работы является изучение и  раскрытие понятий естественного  и искусственного оснований, а также  фундаментов. Для её достижения следует решить ряд задач, а именно:

• дать понятие естественного и искусственного основания;
• изучить типы грунтов по их видам и свойствам;
• сформулировать основные требования, предъявляемые к грунтам оснований;
• рассмотреть способы упрочнения грунтов;
• дать понятие фундамента;
• классифицировать фундаменты по конструктивным типам.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Понятие о естественном и искусственном основании. Требования, предъявляемые к ним.

     Грунт – горная порода или почва, представляющая собой многокомпонентную систему, изменяющуюся во времени и используемую как основание, среда или материал для возведения зданий и сооружений.

     Все нагрузки, действующие на здание, в  том числе и собственный вес  здания, передаются на грунт. Массив грунта, расположенный под фундаментом  и воспринимающий эти нагрузки, называется основанием. Основания бывают двух видов: естественные и искусственные.

     Естественным  основанием называется грунт, способный в своём природном состоянии выдержать нагрузку от возведённого здания.

     Искусственное основание – это искусственно уплотнённый или упрочнённый грунт, который в природном состоянии не обладает достаточной несущей способностью.

     Под воздействием давления, передаваемого  зданием на основание, грунты под фундаментом испытывают значительные сжимающие усилия, из-за которых грунты равномерно уплотняются. Эти равномерные деформации, именуемые осадкой грунта, вызывают осадку фундаментов.

     Существуют  также и неравномерные деформации грунта – просадки. Они происходят в результате уплотнения и, как правило, существенного изменения структуры грунта под воздействием внешних нагрузок, собственной массы грунта и прочих факторов (например, замачивания просадочного грунта). Просадки оснований могут вызвать повороты фундаментов вплоть до разрушений, а потому они недопустимы.

     При проектировании главное внимание уделяется  вопросу обеспечения равномерности  осадок. При этом необходимо прежде всего учитывать, что нагрузка от здания может вызвать разрушение основания при его недостаточной  несущей способности. С другой стороны  основание может и не разрушиться, но осадка здания окажется столь неравномерной, что в стенах здания появятся трещины, а в конструкциях возникнут усилия, способные привести к аварийному состоянию всего здания либо его части. Для того, чтобы осадки не оказали столь опасных воздействий установлены предельные величины деформаций основания и напряжений в грунте, возникающих под подошвой фундамента. В зависимости от вида здания допустимые величины осадок составляют от 80мм до 150мм.

     На  структуру, физическое состояние и  механические свойства грунтов большое влияние оказывают также грунтовые воды, понижая несущую способность основания. Если в грунте содержатся легко растворимые в воде вещества, такие как гипс, то возможно их выщелачивание, влекущее за собой увеличение пористости основания и снижение его несущей способности. Поэтому при необходимости уровень грунтовых вод понижают. В случаях, когда скорость движения грунтовых вод такова, что возможно вымывание частиц мелкозернистых грунтов, необходимо применять меры по защите основания: специальное шпунтовое ограждение вокруг здания или дренаж.

     В соответствии с вышеизложенным можно  сформулировать следующие требования к грунтам, составляющим основание  здания:

1. Должен обладать достаточной несущей способностью, а также малой и равномерной сжимаемостью;
2. Не должен подвергаться пучению, то есть увеличению объема при замерзании влаги, находящейся в его порах (в соответствии с этим требованием выбирают глубину заложения фундамента, которая должна быть согласована с глубиной промерзания грунта в районе строительства);
3. Не должен размываться и растворяться грунтовыми водами;
4. Не должен допускать просадок и оползней;
5. Не должен обладать ползучестью – длительными незатухающими деформациями под нагрузкой.

     Рассмотрим  классификацию грунтов по видам и свойствам.

     Скальные  грунты – залегают в виде сплошного массива (кварциты, известняки, граниты и т.д.) или в виде трещиноватого слоя. Они водоустойчивы, несжимаемы, не подвержены пучению, являются надёжным основанием. Трещиноватые слои скальных грунтов менее прочны.

     Крупнообломочные – несвязные обломки скальных пород с преобладанием обломков размером более 2мм (более 50%). К ним относятся: гравий, дресва, галька, щебень. Эти грунты малосжимаемы, водоустойчивы, непучинисты и являются хорошим основанием, если под ними расположен плотный слой.

     Песчаные – состоят из частиц крупностью от  0,1 до 2мм. В зависимости от крупности частиц делятся на гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые.

     Пески гравелистые, крупные, средней крупности  под нагрузкой равномерно сжимаются, поэтому осадка сооружения быстро прекращается, при замерзании не вспучиваются и  являются прочным и надёжным основанием.

     Мелкие  и пылеватые пески при увлажнении и последующем замерзании вспучиваются, несущая способность при увлажнении уменьшается.

     Глинистые – связные грунты, состоящие из частиц крупностью менее 0,005мм. Несущая способность зависит от влажности. В сухом и маловлажном состоянии выдерживают значительные нагрузки, при увлажнении несущая способность снижается. Отличаются длительной осадкой под нагрузкой и вспучиванием при замерзании.

     Лёссовые (макропористые) – глинистые грунты с содержанием большого количества пылеватых частиц и наличием крупных пор. В сухом состоянии обладают достаточной несущей способностью. При увлажнении их структура разрушается, и под действием нагрузки образуются просадки. При использовании таких грунтов в качестве оснований требуются специальные меры по их укреплению и защите от увлажнения. В качестве естественных оснований под здания непригодны.

     Насыпные  -  образовавшиеся искусственно при засыпке оврагов, прудов, мест свалок и т.д. Неоднородны по структуре, обладают неравномерной сжимаемостью. Для использования таких грунтов в качестве оснований необходимы исследования их несущей способности.

     Плывуны – образуются мелкими песками с илистыми и глинистыми примесями, насыщенными водой. Непригодны как естественные основания.

     Для выбора надёжного основания на отведённом под строительство участке производят геологические и гидрогеологические исследования с целью определения  физических и механических свойств  грунтов, а также для принятия соответствующих решений о конструкциях здания. В зависимости от этажности  здания и местных условий глубина  исследования составляет от 6 до 15м  и более.

     Если  грунт на участке строительства  не удовлетворяет предъявляемым  требованиям, то устраивают искусственные  основания. Такие основания при возведении зданий на слабых грунтах устраивают путём их искусственного упрочнения или заменой слабого грунта. Упрочнение грунта может быть произведено следующими способами:

     Уплотнением – пневматическими трамбовками или трамбовочными плитами массой от 2 до 4 т. Этот способ применяют в случае, когда грунты недостаточно плотные, а также при насыпных грунта. Если грунты песчаные или пылеватые, для их уплотнения применяют поверхностные вибраторы. Этот способ является более эффективным, так как грунт уплотняется быстрее;

     Силикатизацией  – для закрепления песков, плывунов и лёссовых грунтов. Для этого  в песчаный грунт поочерёдно нагнетают  растворы жидкого стекла и хлористого кальция, для закрепления пылеватых  песков – раствор жидкого стекла, смешанного с раствором фосфорной  кислоты, а для закрепления лёссов – только раствор жидкого стекла. В результате нагнетания этих растворов грунт через некоторое время приобретает значительно большую несущую способность;

     Цементацией -  нагнетание внутрь по трубам жидкого  цементного раствора или цементного молока, которые затвердевая в  порах грунта, придают ему камневидную  структуру. Применяют для укрепления гравелистых, крупных и среднезернистых  песков;

     Обжигом – путём сжигания горючих продуктов, подаваемых в специально устраиваемые скважины под давлением. Используется для укрепления лёссовых просадочных  грунтов;

     Заменой слабого грунта на более прочный. При этом заменённый слой грунта называется подушкой. При небольшой нагрузке на основание применяют песчаные подушки из крупного или среднезернистого песка. Толщина подушки применяется  по расчёту. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Фундаменты  и их конструктивные типы. 

     Фундамент – важный конструктивный элемент здания, воспринимающий нагрузки от вышележащих конструкций и передающий их на основание Фундаменты должны удовлетворять требованиям устойчивости, прочности, экономичности, долговечности и технологичности устройства.

     По  конструктивным схемам фундаменты подразделяют на ленточные, столбчатые, свайные и плитные (рис.2.1).

     

Рис. 2.1 Конструктивные схемы фундаментов:

а –  ленточный под стены; б – то же под колонны; в – столбчатый под стены; г – отдельный под  колонну; д – сплошной безбалочный; е – сплошной балочный; ж –  свайный; 1 – стена; 2 – ленточный  фундамент; 3 – железобетонная колонна; 4 – железобетонная фундаментная балка; 5 – столбчатый фундамент; 6 – ростверк свайного фундамента; 7 – железобетонная фундаментная плита; 8 -  сваи

     По  характеру работы под воздействием нагрузки фундаменты различают жёсткие, материал которых работает преимущественно на сжатие и в которых не возникают деформации изгиба, и гибкие, работающие преимущественно на изгиб. Для устройства жёстких фундаментов применяют кладку из природного камня неправильной формы, бутобетона и бетона. Для гибких фундаментов обычно используют железобетон.

     Ленточные фундаменты - это фундаменты, имеющие  одинаковую форму поперечного сечения  по всему периметру стен здания (в  том числе под всеми его  внутренними несущими стенами). Такие  фундаменты возводят под тяжелыми зданиями. В пучинистых и глубоко промерзающих грунтах применяются редко.

     Столбчатые  или свайные фундаменты - наиболее распространенный и дешевый вид  фундаментов для зданий с легкими  стенами. Возведение таких фундаментов  обходится в 1,5-2 раза дешевле ленточных. Основной элемент таких фундаментов - столб (свая). Столб может быть деревянным, каменным, кирпичным, бетонным и железобетонным. Это может быть и асбестовая труба, использованная в качестве формы  и заполненная бетонной смесью.

     Плитные фундаменты сооружают на тяжелых  пучинистых и просадочных грунтах. Они имеют жесткую конструкцию - одну плиту, выполненную под всей плоскостью здания. Такие фундаменты хорошо выравнивают все вертикальные и горизонтальные перемещения грунта, они получили еще одно название - плавающие. Возведение плитных фундаментов  практикуется в основном в малоэтажном  строительстве при небольшой  и простой форме плана здания. Плитные фундаменты достаточно дороги из-за большого объема бетона и расхода  металла на арматуру.