Особенности проектирования строительных конструкций жилых и общественных зданий в условиях Дальнего Востока

       В случае использования сборных фундаментов  их глубина заложения дополнительно  зависит от принятой конструкции  и размещения фундаментных подушек  и стеновых блоков, а монолитных — от прочности отдельных сечений  фундамента и конструктивных требований.

       При возведении фундаментов зданий и  сооружений в водоемах или в непосредственной близости от них глубину заложения  следует принимать с учетом возможности  размыва грунта около фундаментов.

       К особенностям сооружении, которые необходимо учитывать при назначении глубины заложения, относят: специфику и особенности нагрузок, передаваемых на основание, чувствительность конструкций к неравномерным осадкам, долговечность, которую определяют классом здания, его уникальностью, и другие факторы.

       Следует учитывать, что конструктивными  требованиями установлена минимальная  глубина заложения не менее 0,5 м  от спланированной поверхности земли.

       В связи с тем что любая строительная площадка обладает специфическими условиями напластования грунтов, при назначении глубины заложения фундаментов помимо конструктивных и эксплуатационных особенностей зданий следует учитывать и инженерно-геологические условия района строительства, в частности особенности физико-механических свойств грунтов, слагающих основания, характер напластования, наличие выклинивающихся слоев, склонных к скольжению, карманов выветривания, карстовых полостей и др.

       Индивидуальные  особенности напластования грунтов  строительной площадки часто затрудняют общую оценку инженерно-геологических  условий как основного фактора, влияющего на назначение глубины  заложения фундамента, поэтому для  облегчения такой оценки все грунты условно разделяют на слабые и надежные.

       Слабыми считают грунты, использование которых  в качестве оснований не может  обеспечить надежного существования  проектируемого сооружения на этапе  возведения или в стадии эксплуатации. Надежными называют грунты, которые  обеспечивают нормальное функционирование здания на всех этапах его существования.

       Следует заметить, что слабый или надежный грунт — понятия относительные, поскольку они тесно связаны  с типом и особенностями возводимого  здания. При возведении легких зданий или зданий, конструктивная схема  которых допускает развитие значительных неравномерных осадок, даже основания, сложенные слабыми грунтами, могут  считаться надежными. И наоборот, при проектировании тяжелых сооружений, эксплуатация которых всегда связана с большими осадками, или сооружений, не допускающих даже незначительного развития неравномерных осадок, грунты средней сжимаемости, которые могут успешно служить основаниями для обычных зданий, в данном случае приходится считать слабыми.

       Деление грунтов на слабые и надежные позволяет  условно сгруппировать все возможные  виды напластования грунтов строительной площадки по трем основным типам.

       Сжимаемость и сопротивление сдвигу грунтов  подстилающих слоев не ниже вышележащих  слоев грунта. Наиболее оптимальным  решением в этом случае является назначение минимальной глубины заложения  подошвы фундамента в зависимости  от конструктивных особенностей здания и климатических воздействий (рис. 1.3, а). В некоторых случаях при больших нагрузках на фундамент и наличии очень плотного грунта, залегающего на некоторой глубине, более экономичным оказывается решение, когда фундамент опирают на этот более плотный слой грунта (рис. 1.3, б).

       Рис. 1.3. Устройство фундаментов в надежных грунтах: 
1 — надежный грунт; 2 — более плотный грунт

       Тип 2. Начиная со спланированной поверхности земли до некоторой глубины залегает один или несколько слоев слабых грунтов, ниже которых залегают более плотные надежные грунты. В этом случае применяют несколько типов конструктивных решений. При небольшой глубине залегания слабых грунтов нагрузка от сооружения передается на слои надежных грунтов с прорезкой слабых слоев (рис. 1.4, а). При значительных нагрузках и высокоплотных слоях надежного грунта здания часто опирают на столбчатые фундаменты (рис. 1.4, б) или сваи (рис. 1.4, в). При возведении легких сооружений используют передачу нагрузки и на слабые грунты, применяя свайные фундаменты (рис. 1.4, г). Иногда слабые грунты при значительной толщине их напластования уплотняют или закрепляют с помощью специальных методов (рис. 4.4, д) или используют эти грунты в качестве оснований, уменьшив чувствительность несущих конструкций к неравномерным осадкам, повышая жесткость здания за счет применения сплошных фундаментов.

       Рис. 1.4. Назначение глубины заложения фундаментов при напластовании грунтов по типу 2: 1 — слабый грунт; 2 — надежный грунт; 3 — зона закрепления грунта тип 3.

         На некоторой глубине в толще  слоистого основания залегает один или несколько слоев слабого грунта. В этом случае слой слабого грунта закрепляют (рис. 1.5, а) или применяют фундаменты с уширенной подошвой, которая позволяет более интенсивно уменьшать давление по высоте основания, понижая его до минимально возможного значения в слое слабого грунта. Таким образом, верхний слой надежного грунта играет роль распределительной подушки (рис. 1.5, б). При напластовании грунтов по типу 3 используют решения с про резанием верхнего слоя надежного и слабого грунта с передачей давления на плотный нижележащий слой, как это показано на рис. 1.4, а — в, при напластовании грунтов — по типу 2.

       Рис. 1.5. Назначение глубины заложения фундаментов при напластовании грунтов по типу 3: 1 — надежный грунт; 2 — слабый грунт; 3 — зона закрепления; 4 — эпюра напряжений

       Под влиянием климатических факторов, свойственных данному району строительства, грунты оснований способны менять свой объем  в результате промерзания и оттаивания, высыхания и увлажнения. Наиболее опасным из вышеперечисленных факторов является промерзание грунта, которое  вызывает увеличение объема грунта и  приводит к образованию сил пучения. Силы морозного пучения в некоторых  типах грунтов могут превысить  давления под подошвой фундамента и  служить причиной деформации зданий и сооружений. Не всем грунтам свойственно  это явление, поэтому грунты делят  на две основные категории — пучиноопасные и непучино-опасные. К пучиноопасным относят все пылевато-глинистые грунты, а также пылеватые и мелкие пески; к непучиноопасным — скальные породы, гравий, гальку, пески гравелистые, крупные и средней крупности.

       Для развития сил пучения недостаточно влаги, которая содержится в грунте. В результате сложных физико-химических процессов, присущих грунтам, к фронту промерзания возможна миграция воды из нижележащих водонасыщенных грунтов или водоносных горизонтов. Поступая по капиллярам, эта влага способствует развитию сил морозного пучения. Однако, если водоносный горизонт расположен более чем на 2 м ниже глубины промерзания, сил капиллярного поднятия недостаточно для поступления воды к фронту промерзания и некоторые виды пучиноопасных грунтов в данном случае становятся  опасными.

       Глубину заложения внутренних фундаментов  отапливаемых зданий принимают без  учета промерзания, но не менее 0,5 м. В период возведения необходимо предусматривать  мероприятия по устранению промерзания  основания в зимний период до включения  отопления. Это достигается за счет утепления грунта верхнего слоя или  утепления подвалов, включая и  лестничные клетки.

       В районах, которые имеют отрицательную  среднегодовую температуру, глубину  промерзания грунта определяют в  результате теплотехнического расчета  по данным СНиПа по проектированию оснований и фундаментов на вечномерзлых грунтах.

       В случаях применения постоянной теплозащиты  основания, а также если технологический режим возводимого здания оказывает существенное влияние на промерзание грунтов (котельные, холодильники и т. п.), расчетную глубину промерзания также определяют по результатам теплотехнического расчета.

       При строительстве в южных районах, где существует возможность чередования  длительных засушливых и дождливых  периодов года, возникает необходимость  назначения такой глубины заложения  подошвы фундамента, которая бы исключила  вредные последствия указанных  явлений.

       В процессе строительства и эксплуатации зданий и сооружений следует учитывать  возможность изменения глубины  промерзания, пучения или усадки в результате специфики застройки  данной территории

       Фундамент – основа любого здания. Различают  несколько типов конструкции  фундамента, которые применяют в  том или ином случае. Выбор  фундамента, который подойдет для вашего будущего дома, а также глубина его заложения зависят от таких факторов, как вид грунта, глубина промерзания, глубина залегания грунтовых вод, нагрузки и вес здания.

       Особенно  сильно глубина заложения фундамента зависит от типа почвы, на которой  будет построено здание.

       Глубина промерзания фундамента наблюдается  метеорологическими службами, по результатам  наблюдений которых составляются специальные  карты.

       Фундамент ленточного типа

         Если ваш будущий дом будет  построен из кирпича, камня, бетона или  древесины, облицованной кирпичом, а  также иметь большой вес. Фундамент 
ленточного типа закладывают по всему периметру здания, учитывая толщину внутренних и внешней стен. Ленточный фундамент чаще всего имеет трапецеидальную, ступенчатую, прямоугольную форму и с расширенной нижней частью. Ленточные фундаменты делят на монолитные и сборные. Монолитные фундаменты долговечны и надежны, совместимы с конструкциями зданий любой формы и типа. Сборный фундамент сооружается быстрее, однако, стоит дороже, присутствуют неплотность или негерметичность стыков плит, а это может привести к протеканию. Ленточный фундамент, как правило, закладывают на 20 см ниже, чем глубина промерзания, но не больше, чем на 50-70 см от уровня земли.

       Встречаются также бутовые и кирпичные  ленточные фундаменты. Заложение  кирпичного фундамента - очень трудоемкий процесс. Он не сравнительно непрочный. Бутовый фундамент – наиболее прочный тип среди ленточных, но довольно недешевый. Еще один отрицательный момент заключается в сложности подбора или подгонки одинаковый бутовых камней.

       Фундамент сборного типа

        Сборный, или блочный, фундамент  закладывают, если строят частный дом  небольшого размера, предусматривают  цокольный этаж и подвал.

       Фундамент такого типа обустраивают в основном на песчаной почве. Не рекомендуется  выбирать такую конструкцию, если в  составе грунта много суглинков  или глины.  Как правило, сборный фундамент заглублен на 1-2 блока в землю.

        Столбчатый фундамент

       Такой фундамент применяют для строительства домов, имеющих конструкцию облегченного типа. Стены таких построек легкие по весу, из дерева или каркасно-щитовых материалов. Возвести столбчатый фундамент – довольно просто технологически. Столбы фундамента

       изготавливают из камня, бетона, кирпича и даже различных пород дерева, имеющих  длительный срок эксплуатации. Процесс  заложения столбчатого фундамента менее трудоемкий и сравнительно экономичный. Актуально применять  такой фундамент, где промерзание  почвы больше обычного. Недостаток столбчатых фундаментов – их нестабильность. Глубина заложения такого фундамента соответствует глубине промерзания  в конкретной местности и плюс 10-25см.

       Фундамент сплошной конструкции.

        Фундамент сплошной конструкции применяют  в случае почв с высоким уровнем  грунтовых вод, иногда при вспучивающихся грунтах и песчаных подушках. Фундамент  имеет вид монолитной плиты или  железобетонной решетки, сооружаемой  под всей площадью будущего здания. Сплошной фундамент устойчив к вертикальным и горизонтальным перемещениям грунта. Сооружение такого фундамента довольно просто технологически. Однако, на его  заложение необходимо много материалов, а это влечет за собой большие  финансовые траты. Глубина заложения  фундамента 40-50 см.

       Нормативную глубину сезонного промерзания  грунта d_fn, м, принимают равной средней из ежегодных максимальных глубин сезонного промерзания грунтов (по данным наблюдений за период не менее 10 лет) на открытой, оголенной от снега горизонтальной площадке при уровне подземных вод, расположенном ниже глубины сезонного промерзания грунтов.

       При использовании результатов наблюдений за фактической глубиной промерзания  следует учитывать, что она должна определяться по температуре, характеризующей  согласно ГОСТ 25100 переход пластичномерзлого грунта в твердомерзлый грунт.