2. Фундаменти та їх конструктивні рішення

Фундаменти є важливим конструктивним елементом будинку, що сприймають навантаження від надземних його частин і перед ають їх на основу. Фундаменти повинні задовольняти вимогам міцності, стійкості, довговічності, технологічності влаштування і економічності. Верхня площина фундаменту, на якій розташовуються надземні частини будинку, називається поверхнею фундаменту чи обрізом, а нижня його площина, що безпосередньо стикається з основою, – підошвою фундаменту.

Відстань від спланованої поверхні ґрунту до рівня підошви називається глибиною закладення фундаменту, що повинна відповідати глибині залягання шару основи. При цьому необхідно враховувати глибину промерзання ґрунту (рис.4.1). Якщо підстава складається з вологого дрібнозернистого ґрунту (піску дрібного чи пилуватого, супіску, суглинку або глини), то підошву фундаменту потрібно розташовувати не вище рівня промерзання ґрунту.

Глибина закладення фундаментів під внутрішні стіни опалюваних будинків не залежить від глибини промерзання ґрунту; її призначають не менше 0,5 м від рівня землі чи підлоги підвалу. На рис.4.1 наведені ізолінії нормативних глибин промерзання суглинних ґрунтів.

У ґрунтах, що здимаються (великоуламкових, а також пісках гравелистих, великої і середньої крупності) глибина закладення фундаментів також не залежить від природного рівня ґрунту при плануванні підсипанням і від планувальної глибини промерзання, але вона повинна бути не менше 0,5 м в о цінки при плануванні ділянки зрізанням.

За конструктивною сх емо ю фунд аменти можуть бути: стрічкові, розташовувані по всій довжині чи стін у виді суцільної стрічки під рядами колон (рис.4.2, а, б); стовпчасті, що влаштовуються під окремо розташовані  опори  (колони  чи  стовпи),  а  в  ряді  випадків  і  під  стіни (рис.4.2, в, г); суцільні, що являють собою монолітну плиту під усією площею чи будинку його частиною і застосовувані при особливо великих навантаженнях на  стіни чи окремі опори, а також недостатньо міцних ґрунтах у підставі (рис.4.2, д, е); пальові у вигляді окремих занурених у ґрунт стрижнів з метою передачі через них на підставу навантажень від будинку (рис.4.2, ж).

Рис.4.1. Визначення глибини закладення фундаментів:

а – схема: 1 – підошва фундаменту ; 2 – тіло фундаменту ; 3 – оцінка глибини закладення фундаменту ; 4 – оцінка глибини промерзання ґрунту ; 5 – оцінка рівня ґрунтових вод; 6 – планувальна оцінка;

7 – стіна; 8 – рівень підлоги I поверху ; 9 – обріз фунда- менту ; hф – глибина закладення фундамен- ту ; b – ширина підошви фундаменту ;

б – карта  нормативних  глибин   промерзання суглинних ґрунтів

За характером роботи під дією навантаження фундаменти розрізняють тверді, матеріал яких працює переважно на стиск і в яких не виникають деформації вигину, і гнучкі, працюючі переважно на вигин. Для влаштування твердих фундаментів застосовують кладку з природного каменю неправильної форми (бутового чи каменю бутової плити),бутобетону і бетону. Для гнучких фундаментів застосовують в основному залізобетон.

Рис.4.2. Констру ктивні схеми фу ндаментів:

а – стрічковий під стіни; б – те ж під колони; в – стовпчастий під стіни; г – окремий під колону ; д – суцільний безбалковий; е – суцільний балковий; ж – пальовий; 1 – стіна; 2 – стрічковий фундамент; 3 – залізобетонна колона; 4 – залізобетонна фу ндаментна бал-

ка; 5 – стовпчастий фундамент; 6 – ростверк пальового фундаменту ;      7 – залізобетонна фундаментна плита; 8 – палі.

Стрічкові фундаменти. За обрисом у профілі стрічковий фундамент під стіну в найпростішому випадку являє собою прямокутник. Його ширину встановлюють набагато більше товщини стіни, передбачаючи з кожної сторони невеликі уступи по 50-150 мм. Однак прямокутний перетин фундаменту на висоті припустимий лише при невеликих навантаженнях на фундамент і досить високій несучій здатності ґрунту.

За способом влаштування стрічкові фундаменти бувають монолітні й збірні.

Монолітні фундаменти влаштовують бутові, бутобетонні, бетонні

й залізобетонні (рис.4.3). Ширина бутових фундаментів повинна бути не менше 0,6 м для кладки з рваного буту і 0,5 м – з бутової плити. Висота ступенів у бутових фундаментах складає звичайно близько 0,5 м, ширина від 0,15 до 0,25 м.

Влаштування монолітних бутобетонних, бетонних і залізобетонних фундаментів вимагає проведення опалубних робіт. Кладку бутових фундаментів роблять на складному чи цементному розчині з обов'язковою перев'язкою (розбіжністю) вертикальних швів (проміжків між каменями, заповнюваних розчином).

Монолітні бутові фундаменти не відповідають вимогам сучасного будівництва, для їхнього влаштування важко механізувати роботи.  Бутові й бутобетонні фундаменти є дуже трудомісткими при зведенні тому їх застосовують в основному в районах, де бутовий камінь є місцевим матеріалом.

Більш ефективними є бетонні й залізобетонні фундаменти зі збірних елементів заводського виготовлення (рис.4.4), які у даний час мають найбільше поширення. При їхньому влаштуванні трудові витрати на будівництво зменшуються вдвічі. Їх можна зводити й у зимових умовах без обігріву.

Збірні стрічкові фундаменти під стіни складаються з фундаментних блоків-подушок і стінових фундаментних блоків. Фундаментні подушки укладають безпосередньо на основу при піщаних ґрунтах чи на піщану підготовку товщиною 100-150 мм, яка повинна бути ретельно утрамбована.

Фундаментні бетонні блоки укладають на розчині з обов'язко- вою перев'язкою вертикальних швів, товщина яких приймається рів- ною 20 мм (рис.4.5). Вертикальні колодязі, що утворюються торцями блоків, ретельно заповнюють розчином. Зв'язок між блоками поздовжніх і кутових стін забезпечується перев'язкою блоків і закладкою в горизонтальні шви арматур них сіток зі сталі діаметром 6-10 мм.

Блок-подушки виготовляють товщиною 300 і 400 мм і шириною від 1000 до 2800  мм,  а  блок-стінки  – шириною 300,400, 500 і 600 мм, висотою 580 і довжиною 780 і 2380 мм.

При будівництві великопанельних будинків і будинків з об'ємних блоків застосовують фундамент, що складається із залізобетонної плити товщиною 300 мм і довжиною 3,5 м і встановлених на них панелей, що представляють собою наскрізні безроскосні залізобетонні форми товщиною 240 мм і висотою, рівною висоті підвального приміщення. З'єднуються між собою за допомогою зварювання закладних деталей.

Рис.4.3. Стрічкові монолітні фундаменти під цегельну стіну :

а – бутовий фундамент; б – бутобетонний.

Рис.4.4. Елементи збірних бетонних і залізобетонних фундаментів:

а – бетонний блок суцільний; б – те ж пустотілий; у – блок-поду шка суцільна; г – те ж ребриста; 1 – монтажні петлі.

Рис.4.5. Стрічковий збірний фундамент із великих блоків:

а – розріз і фрагмент розкладки конструкцій фундаменту ; б – загальний вигляд;

1 – армований пояс; 2 – стіна; 3 – фундаментний блок; 4 – блок-подушка; 5 – ділянка що бетонується на місці; 6 – піщана підготовка.

Якщо необхідно забезпечити незалежне осідання двох суміжних ділянок будинку, то при влаштуванні збірних фундаментів блоки укладають так, щоб вертикальні шви збігалися.

У місцях пропуску, різних трубопроводів (водопроводу, каналізації та ін.) у монолітних фундаментах заздалегідь передбачаються відповідні отвори, а в збірних між блоками – необхідні зазори з наступним їхнім закладенням.

Стовпчасті фундаменти. При невеликих навантаженнях на фундамент, коли тиск на основу менше нормативного, безупинні стрічкові фундаменти під стіни малоповерхових будинків б з підвалів доцільно заміняти стовпчастими. Фундаментні стовпи можуть бути бутовими, бутобетонними і залізобетонними (рис.4.6, а). Відстань між осями фундаментних стовпів приймають 2,5-3,0 м, а якщо ґрунти міцні, то ця відстань може складати і 6,0 м. Стовпи розташовують  обов'язково під кутами будинку, в місцях перетинання і примикання стін і під простінками. Перетин стовпчастих фундаментів у всіх випадках повинне бути не менш: бутових і бутобетонних – 0,6х0,6 м; бетонних – 0,4х0,4м.

Стовпчасті фундаменти під стіни зводять також у будинках великої поверховості при з начній глибині закладення фундаментів (4-5 м), коли влаштовувати стрічковий фундамент недо цільно через велику витрату будівельних матеріалів.

Стовпи перекривають залізобетонними фундаментними балками. Для запобігання їх від сил обдимання ґрунту, а також для вільного їхнього осідання (при о сіданні будинку) під ними роблять піщане підсипання товщиною 0,5-0,6 м. Якщо при цьому треба утеплити пристінну частина підлоги, підсипання виконують з чи шлаку керамзиту.

Стовпчасті одиноч ні фундаменти також влаштовують під окремі опори будинків (рис.4.6, б, в, г). Збірні фундаменти під залізобетонні колони можуть складатися з одного залізобетонного башмака склянкового типу (рис.4.6, д) чи із залізобетонних блокусклянки й опорної плити під ним (рис.4.6, е).

Рис.4.6. Стовпчасті фундаменти:

1 – залізобетонна фу ндаментна балка; 2 – підсипання; 3 – вимощення; 4 – гідроізоляція; 5 – цегельний стовп; 6 – блок-подушки; 7 – залізобетонна плита; 8 – залізобетонна колона; 9 – башмак склянкового типу ; 10 – плита; 11 – блок-склянка

Суцільні фундаменти зводять у випадку, якщо навантаження, передане на фундамент, значне, а ґрунт слабкий. Ці фундаменти влаштовують під усією площею будинку. Для вирівнювання нерівномірностей опади від впливу навантажень, переданих через колони каркасних будинків, у двох взаємноперпендикулярних напрямках застосовують перехресні стрічкові фундаменти (рис.4.7, а). Їх виконують з монолітного залізобетону. Якщо балки досягають значної ширини, то їхній доцільно поєднувати в суцільну ребристу або безбалкову плиту (рис.4.7, б, в). При суцільних фундаментах забезпечується рівномірне осідання будинку, що о собливо важливо для будинків підвищеної поверховості. Суцільні фундаменти застосовують також у випадку, якщо підлога підвалу зазнає значний підпір ґрунтових вод.

У практиці будівництва під інженерні споруди (телевізійні вежі, димарі та ін.) засто совують суцільні фундаменти коробчатого типу.

Пальові фундаменти використовують при будівництві на слабких стисливих ґрунтах, а також у випадках, коли досягнення природної основи економічно чи технічно недоцільне через велику глибину закладення.  Крім того, ці фундаменти застосовують і для будинків, що зводяться на досить міцних ґрунтах, якщо використання паль дозволяє одержати більш економічне рішення.

За способом передачі вертикальних навантажень від будинку на ґрунт палі підрозділяють на палі-стояки і палі висячі. Палі, що проходять слабкі  шари ґрунту і спираються своїми кінцями на міцний ґрунт, називають палями- стояками (р ис.4.8, а), а палі, що не досягають міцного ґрунту і передають навантаження на ґрунт тертям, що виникає між бічною поверхнею палі і ґрунтом, називаються висячими (рис.4.8, б, в).

За способом занурення в ґрунт палі бувають забивні й набивні. За матеріалом виготовлення забивні палі бувають залізобетонні, металеві  й  дерев'яні. Набивні палі  виготовляють  безпосередньо на будівельному майданчику в   ґрунті.

Рис.4.7. Суцільні фундаменти:

1 – колона; 2 – залізобетонна стрічка;

       3 – залізобетонна стрічка; 4 – бетонна підготовка.

Рис.4.8. Види пальових фундаментів:

1 – паля забивна; 2 – ростверк; 3 – паля набивна.

Залежно від несучої здатності і конструктивної схеми будинку палі розміщують в один чи кілька рядів або кущами.

Поверху залізобетонні й металеві палі з’єднуються між собою залізобетонним ростверком, що може бути збірним або монолітним. При дерев'яних палях ростверк виконують з дерева.

Вибір того чи іншого виду фундаменту визначається в результаті техніко-економічного порівняння.