4.2. Основания и фундаменты

Основанием называется массив грунта, воспринимающий суммарную нагрузку от сооружения и внешних нагрузок, действующих на него, которая передаётся через фундаменты.

Основания под фундаменты делят на естественные и искусственные. К естественным основаниям относят грунты, залегающие под нижней поверхностью фундамента (подошвой) в естественном состоянии. Если грунты не отвечают условиям необходимой прочности, устраивают искусственные основания путем соответствующего укрепления грунтов. Грунт, используемый как естественное основание, должен обладать следующими качествами:

– необходимой прочностью;

– малой равномерной сжимаемостью (плотностью);

– достаточной толщиной слоя (мощностью);

– сопротивляемостью воздействиям грунтовых вод;

– неизменяемостью объема при промерзаниях;

– неподвижностью.

Показателем прочности, обеспечивающей равномерную и незначительную осадку сооружения, является нормативное сопротивление грунта, определяемое расчетом и выражаемое в кг/см2. Достаточная мощность грунта выявляется в результате определения необходимой толщины слоя его под фундаментом, если подстилающий слой грунта слабее самого основания. Сопротивляемость воздействию грунтовых вод выражается в способности грунта сохранять свои основные качества и не разрушаться при вредных воздействиях на него грунтовых вод. Агрессивность грунтовых или производственных вод определяют химическим анализом проб воды. Воздействие текучих вод со скоростями, при которых возможно размывание грунта, устраняется путем принятия надлежащих мер защиты основания (дренаж, забивка шпунта и т. д.) Для слоев грунта, являющихся основанием фундаментов, закладываемых ниже уровня грунтовых вод, предусматривают мероприятия, предупреждающие взрыхление, размыв или другие повреждения основания восходящими потоками воды.

Неизменяемость объема при промерзании определяется сопротивляемостью пучению при попеременных изменениях положительных и отрицательных температур, приводящих к изменениям состояния объема, т. е. его увеличению или уменьшению.

Фундаменты являются важным конструктивным элементом здания, воспринимающим нагрузку от надземных его частей и передающим ее на основание. Фундаменты зданий должны быть прочными, устойчивыми на опрокидывание и скольжение в плоскости подошвы фундамента, долговечными, экономичными и индустриальными.

Верхняя плоскость фундамента, на которой располагаются надземные части здания, называется поверхностью фундамента, или обрезом, а нижняя его плоскость, соприкасающаяся с основанием, – подошвой фундамента. Расстояние от спланированной поверхности грунта до уровня подошвы называют глубиной заложения фундамента.

Фундаменты классифицируют:

– по конструктивным схемам:

• ленточные, располагаемые непрерывной лентой под несущими стенами здания;

• столбчатые в виде отдельных опор под колоннами;

• сплошные в форме массивной плиты под зданием;

• свайные в виде железобетонных или других стержней, забитых в грунт (рис. 6);

– по материалу:

• из природного камня;

• бутобетона;

• бетона;

• железобетона;

– по характеру работы под нагрузкой:

• жесткие, работающие на сжатие (бутовые, бетонные, бутобетонные);

• гибкие, работающие на сжатие и изгиб (железобетонные);

– по глубине заложения:

• мелкого (до 5 м);

• глубокого (более 5 м) заложения.

Рис. 6. 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