Конструктивное решение фундаментов гражданских зданий играет ключевую роль в обеспечении их надежности и долговечности. Правильный выбор типа фундамента зависит от геологических условий, нагрузки на здание и используемых строительных материалов. Например, для легких конструкций можно применять ленточные фундаменты, в то время как для более тяжелых зданий лучше подходят свайные фундаменты, которые позволяют распределить нагрузку на глубоко залегающие слои почвы.
Далее, важно учитывать уровень грунтовых вод и возможность осадок, что влияет на выбор системы дренажа и дополнительные меры защиты от влаги. Эффективное проектирование фундамента основывается на тщательном анализе всех факторов, что обеспечивает стабильность и безопасность будущего строения.
Виды фундаментов гражданских зданий
Фундамент -это часть здания, расположенная ниже отметки поверхности грунта, воспринимающая нагрузки от здания и передающая их основанию. Выбор типа фундаментов зависит от конструктивной системы зданий, величины передаваемых нагрузок, а также от несущей способности грунтов (оснований).
1.Ленточный фундамент — устраивают под несущими стенами бескаркасных(крупнопанельных) зданий в виде сплошных стенок.
· Монолитные — выполняют из бута, бутобетона и бетона.
· Сборные — выполняют из сборных бетонных и железобетонных элементов.
2. Столбчатый фундамент- состоит из столбов и фундаментных балок. Фундаментные балки устанавливают по всему контуру стен, они принимают на себя нагрузку от стен и передают ее на столбы. Используются при небольших нагрузках на фундамент, а В зданиях большой этажности при значительной глубине заложения фундамента.
Устройство столбчатого фундамента представляет собой систему столбов, которые устанавливаются во всех углах, местах пересечения стен, под опорами тяжело нагруженных прогонов и других точках с повышенной нагрузкой. Расстояние между столбами 1,5-2,5 м, они могут быть из бетона, бутобетона, каменной или кирпичной кладки. В устройстве столбчатого фундамента свободное пространство между столбами засыпается щебнем или крупнозернистым песком. Далее идёт толстый слой бетона или железобетона. Чтобы сохранить тепло подпольного пространства, предохранить его от попадания влаги и пыли делают забирку.
· Монолитные — возводят на месте строительства в опалубке.
· Сборные — изготавливают на заводе.
Правила установки столбчатых фундаментов:
а) столбы устанавливают в узлах здания
б) в пересечениях внутренних и наружных стен между собой
в) с шагом не более 3000 см.
3. Плитный фундамент — в виде сплошной монолитной железобетонной плиты устанавливается под всей площадью здания. Возводятся в случае, если нагрузка, передаваемая на фундамент значительна, а грунт слабый.
Проектируются в виде: балочных,безбалочных,сплошных,железобетонных
Это довольно затратный тип фундамента за счёт больших расходов на земляные работы и строительный материал. Целесообразно его использовать при строительстве небольших домов, в которых сама плита выступает в качестве основания пола.
Устройство плитного фундамента надёжно и его можно использовать для строительства домов на всех видах грунтов и при любой глубине залегания грунтовых вод. Это хороший вариант и в том случае, если строительство ведётся на неравномерно и сильно сжимаемых, пучинистых грунтах, песчаных подушках. Благодаря своей прочной конструкции – монолитной плите, которая выполняется под всей площадью здания, такой фундамент-плита не боится никаких смещений грунтов. На монолитной плите фундамента можно строить кирпичный, брусовый или каркасный дом в один или два этажа.
4. Свайные фундаменты — используют при строительстве на слабых, неравномерно сжимаемых грунтах, а так же в тех случаях, когда достижение естественного основания из-за большой глубины его заложения экономически или технически нецелесообразно.
Сваи различают по: Виды свай:
а) материалу: а) в поперечном сечении:
-деревянные -квадратные с круглой полостью -полукруглые
-металлические б) в продольном сечении:
б) способу погружения:
-забивные -призматические с наклонными боковыми гранями -пирамидальные
в) методу несения нагрузки: в) нижние концы свай:
3. Творчество Вальтера Гропиуса.
Вальтер Гропиус (1883–1969) — архитектор из Германии, родоначальник такого архитектурного направления XX века, как функционализм и рационализм. Его постройки отличаются лаконичностью, простотой. Одним из самых важных проектов Гропиуса становится художественная школа Баухауз. Будучи ее руководителем, он не только создает новое функциональное здание для учебного заведения, но и отдает много сил на корректировку учебной программы. Все эти усилия приводят к тому, что школа становится международным художественным центром.
Общеевропейскую известность принесли Гропиусу здание обувной фабрики «Фагус» в Альфельде (1911–1916) и фабричный комплекс в Кёльне (1914). После Первой мировой войны он получил приглашение возглавить Художественную школу в Веймаре. Гропиус обновил программу обучения и расширил школу, получившую в 1919 название «Баухауз», а в 1925 перенес ее в Дессау.
Одной из лучших работ Гропиуса считается построенное им в 1925–1926 здание Баухауза в Дессау. При почти полном отсутствии декора четко выявлена конструктивная основа сооружения. Эти черты характерны и для современного функционализма. Баухауз стал международным художественным центром.
Гропиус стремился ввести там универсальную гибкую программу обучения, которая максимально содействовала бы развитию индивидуальных творческих способностей студентов. В 1928 Гропиус оставил пост директора Баухауза и переехал в Берлин.
В конце 1920-х – начале 1930-х годов, после постройки театра в Йене, его внимание было обращено преимущественно на создание промышленных сооружений, дешевых жилищ для рабочих, кооперативных магазинов и домов.Стиль, в котором работал Гропиус, имел мало общего с неоклассицизмом – официальным архитектурным стилем нацистской Германии, поэтому в 1934 он был вынужден эмигрировать в Лондон, где вместе с М.Фраем основал собственную компанию, просуществовавшую три года. В 1937 Гропиус переехал в США и стал профессором и заведующим кафедрой архитектуры Гарвардского университета, где преподавал до 1952. Среди его работ 1940–1960-х годов следует отметить Центр выпускников Гарвардского университета в Кеймбридже (Массачусетс) (1949–1950), здания университета в Багдаде (с 1960), здание посольства США в Афинах (1957–1961) и небоскреб авиакомпании «Американ эрлайнс» в Нью-Йорке (1958–1963). Гропиус написал несколько книг: Баухауз 1919–1928 (1938), Тотальная архитектура (1955) и Аполлон в мире демократии (1967). Умер Гропиус в Бостоне 5 июля 1969.
Билет № 12
1. Архитектурно-планировочная структура усадебных жилых домов, принципы проектирования.
Одно-, двухквартирные жилые дома с приусадебными индивидуальными участками и вспомогательными хозяйственными постройками – усадебные. Функционального деления на жилую и хозяйственную зоны со своим входом. Плюсы: высокие гигиенические качества, хорошая инсоляция и проветриваемость, изолированность.
Виды планировок:1)Вариантная планировка — разработка ряда вариантов планировочных решений одного помещения или всего дома в одних и тех же конструктивных габаритах. Необходима для продления морального старения планировки жилого дома.2)Свободная планировка характеризуется использованием функциональных зон в качестве структурного элемента построения плана дома, которые свободно размещают в жилом пространстве., В результате образуется большое, нерасчлененное пространство зального типа многофункционального использования.
Свободная планировка применяется в особняках и виллах в общесемейной части.3)Гибкая планировка дает возможность как раздельного использования комнат, так и объединения их в одно большое помещение. Суть гибкой планировки — изменяемость в течение суток и часов в зависимости от изменения потребностей жителей. Для гибкой планировки применяют трансформируемые перегородки (границы) и мебель (предметы). Гибкая планировка эффективна в экономичном и комфортабельном жилище.
Один из самых распространенных приемов планировки индивидуального дома — расположение хозяйственных помещений позади дома и главного входа со стороны бокового фасада при таком расположении входа две жилые комнаты из трех всегда ориентированы на улицу. Внутриквартирные коммуникации при этом минимальны. сан/уз располагается, как правило, у наружной стены.Другой приемпланировки с таким же положением хозяйственной зоны предпологает главный вход со стороны уличного фасада. Жилые комнаты — общая и спальня распологаются по обе тороны от входа. общая комната примыкает к кухне или кухне-столовой. спальная группа с с/у-ом у наружной стены имеет хорошую связь с передней и вместе с тем изолирована от общесемейных помещений. для этого приема характерен прямоугольный план здания, вытянутый вдоль улиуы.
Следующий прием планировкисостоит в расположении хозяйственных помещений вдоль боковой стороны дома и входа с угла. планировка отличается четким делением на функциональные зоны:общесемейную, спальную и хозяйственную.К категории усадебных относятся и все виды блокированных домов. Обладая в определенной мере достоинствами одноквартирного дома, блокированный дом более экономичен (стоимость 1 м2общей площади в шести-восьмиквартирных блокированных домах на 17% ниже, чем в одноквартирных).
Конструктивные решения основных видов фундаментов (ленточных, свайных, столбчатых, отдельностоящих, сплошных) гражданских зданий
Ленточные фундаменты. Ленточный фундамент может служить не только несущей конструкцией, передающей нагрузки от здания на основание, но и ограждающей конструкцией помещений подвала. Ленточные фундаменты получили большое распространение в жилищном строительстве для зданий до 10 этажей, выполненных по бескаркасной схеме. На рис.
1 а и рис.3представлены план и разрезы ленточного фундамента. Форма фундамента· в плане повторяет очертания капитальных стен здания – несущих и самонесущих.
Форма, размеры фундамента в разрезе зависят от материала фундамента, нагрузок от здания, качества грунтов, грунтовых вод, глубины промерзания, местных условий и т. д. Ширину подошвы ленточных фундаментов определяют исходя из величин нагрузок и расчетных сопротивлений грунтов основания. При небольших нагрузках фундамент выполняют как подземную стену увеличенной толщины. При больших нагрузках разница между величиной обреза и подошвой фундамента может быть значительной. Теоретической формой фундамента является трапеция с углом 26-30 0 к вертикальной оси. Переход от ширины обреза к ширине подошвы фундамента обычно выполняют уступами, моделирующими этот угол (в этом случае в теле фундамента не появятся растягивающие усилия).
В зависимости от характера приложенной нагрузки фундамент может быть симметричным и несимметричным.
Широкое применение в гражданском строительстве получили сборные ленточные фундаменты. Сборные ленточные фундаменты (рис. 3) монтируют из двух типов сборных элементов – фундаментных подушек прямоугольного или трапециевидного сечения и блоков стен подвалов ФБС. Стандартные фундаментные подушки имеют следующие размеры (в мм): ширина b = 800 ÷ 3200; длина l = 1200 ÷ 2400; толщина h= 300и 500. Фундаментные плиты
По форме: ленточные, отдельностоящие, плитные, свайные. По материалу: деревянные, бутовые, каменные, бутобетонные, бетонные, металлич. По технологии: сборные, сборно–монолитные, монолитные (бетонные, бутобетон., бутовые).
Требования к фунд.: прочность, долговечность, устойчивость на опрокидывание и на скольжение, стойкость к воздействию грунтовых вод, химической и биологической агрессии. Ленточные фундаменты устраивают под все капитальные стены, а в некоторых случаях под рядами колонн в виде сплошной ленты (рис а,б).
Отдельностоящие фундаменты — отдельные плиты с установленными на них подколонниками или башмаками колонн. Их устраивают для каркасных зданий. Разновидностью отдельностоящих фундаментов являются столбчатые, которые проектируют для малоэтажных зданий (рис в,г).
Сплошные фундаменты — монолитная плита под всей площадью здания или его частью, примен-ся при больших нагрузках на стены и при непрочных грунтах в основании (д,е). Свайные фундаменты (ж) применяют на слабых грунтах, при глубоком залегании прочных материковых пород, больших нагрузках и т. д. Получили широкое распространение для обычных оснований, так как это дает экономию объемов земляных работ и затрат бетона.
Свайные фундаменты бывают: висячие, сваи-стойки. Бывают: заводского изготовления, бетонные, буро набивные. По сечению: круглые, квадратные, кольцевые. Бывают с ростверком (монолитный, сборный), без ростверка. Выбор определяется конструктивной схемой, нагрузкой.
Расположение свай однорядное, двухрядное в шахм. парядке. При сборном ростверке на сваю добивают оголовок и затем укладывают ростверк.
По методу возведения: индустриальные и неиндустриальные. По величине заглубления в грунт: мелкого (менее 5м) и глубокого (более 5м) заложения.
Рис.3. Ленточные сборные фундаменты: а – план фундаментов; б – элементы сборных фундаментов; в, ж – переход от одной глубины заложения фундаментов к другой; г, д – сечения фундаментов в зданиях с подвалом и без него; 1 – фундаментная плита; ФЛ; 2 – цеменетно-песчаный раствор; 3 – фундаментные блоки стен подвала ФБС; 4 – вертикальная гидроизоляция: окраска битумом за два раза; 5 – отмостка; 6 – горизонтальная гидроизоляция; 7- конструкция пола; 8 – цокольное перекрытие
укладывают на песчаную подготовку. Поверх них по слою раствора монтируют блоки ФБС, соблюдая перевязку швов. Продольные и поперечные стены ленточных фундаментов в местах сопряжения должны иметь перевязку.
Фундаментные подушки) маркируют буквами ФЛ с добавлением размеров в дм (например, ФЛ-12 — фундаментный блок шириной 120 см и длиной 2380 см).
Фундаменты на глинистых и просадочных основаниях усиливают армированием. Армированный шов устраивают поверху фундаментных подушек. Армированный бетонный пояс завершает стены ленточных фундаментов.
Рис.4. Устройство фундаментов: а – на неравномерно уплотняемых основаниях; в – в местах деформационных швов
Фундаменты на основаниях с разнородной структурой грунтов разделяют деформационными швами, т.е. сквозными вертикальными зазорами в конструкции фундамента. В месте прохождения шва закладывают доски, обернутые рубероидом, а вертикальные швы с обеих сторон защищают битумной мастикой. Деформационные швы расчленяют все конструкции здания, включая ленточные фундаменты, на отсеки, допускающие вертикальное смещение отдельных частей здания. Этим предупреждается появление деформационных трещин при неравномерной осадке здания.
Отдельностоящие (столбчатые) фундаменты возводят под колонны и столбы (рис.1 в, г). Фундаменты выполняют монолитными или сборными.
Столбчатый фундамент состоит из плитной части и подколонника. Если фундамент устраивается под сборную железобетонную колонну, подколонник имеет углубление – «стакан» для установки колонны. Широко распространенной конструкцией фундаментов каркасных зданий из сборного железобетона является отдельностоящий фундамент «стаканного» типа в виде единого блока.
Если фундамент проектируют под монолитную колонну, его выполняют в виде цельной конструкции со сквозной рабочей арматурой.
Для опирания самонесущих стен используют фундаментные балки, которые опирают на верхний обрез фундамента, либо на специально предусмотренные столбики – приливы.
Разновидностью столбчатых фундаментов являются столбчатые фундаменты под несущие стены малоэтажных зданий. Столбчатые фундаменты устанавливаются с шагом до 3 м (обязательно в местах пересечения осей, под простенками). Поверх фундаментов укладывают железобетонные балки или устраивают железобетонный монолитный пояс (рис. 5).
Рис.5. Отдельностоящие фундаменты:
а – план; б – элементы сборного фундамента под железобетонную колонну; в — разрез в здании без подвала
Свайные фундаменты применяются при строительстве на слабых грунтах, а также при больших нагрузках на основание. Основными элементами свайных фундаментов являются собственно сваи, оголовки и ростверки (рис. 1 б).
Сваи представляют собой железобетонные, бетонные и реже деревянные или металлические стержни, погруженные в грунт ударным или вибрационным способом, ввинчиванием или бетонируемые на месте, в заранее пробуренных скважинах. В зависимости от способа погружения в грунт различают забивные, набивные, сваиоболочки, буроопускные и винтовые сваи.
Забивные железобетонные сваи погружают с помощью копров, вибропогружателей и вибровдавливающих агрегатов. Эти сваи получили наибольшее распространение в массовом строительстве. В поперечном сечении они могут быть квадратные, прямоугольные, круглые. Деревянные забивные сваи устраивают там, где существуют постоянные температурно-влажностные условия. Набивные сваи устраивают методом заполнения бетонной или иной смесью предварительно пробуренных, пробитых скважин В зависимости от грунтовых условий сваи подразделяют:
на сваи-стойки, которые проходят через слабые слои и опираются на плотный, практически несжимаемый грунт; несущая способность этих свай не зависит от прочности окружающего их грунта;
на висячие, погружаемые в сжимаемые грунты, которые передают нагрузку на грунт боковой поверхностью и нижним концом.
Свайные фундаменты могут выполнять в виде (см. рис. 6, а-г) ленты под стены здания, с расположением свай в один, два и более рядов; кустов свай под тяжело нагруженные опоры; сплошного свайного поля — под тяжелые сооружения с равномерно распределенными по плану здания нагрузками.
Расстояние между сваями и их число определяют расчетом. Для равномерного распределения нагрузки на сваи по их верхним концам укладывают распределительные балки или плиты, называемые ростверками. Железобетонные ростверки могут быть сборные и монолитные. В последнее время разработаны конструктивные решения свайных фундаментов без ростверков.
Плиты перекрытия в этих случаях опирают на сборные оголовки свай. Монолитный ростверк выполняет функцию фундамента под внутренние и наружные цокольные стены. Ростверк выполняют по слою подготовки, которая на 100 мм шире, чем монолитный ростверк. Для низкого ростверка сваи забивают так, чтобы они были выше отметки подошвы не менее чем на 200 мм.
По ростверку укладывают блоки стен подвала до отметки опирания плит, перекрывающих подвальное помещение. При сборном ростверке на сваи надевают сборные головки и по ним устанавливают цокольные панели или ростверковые балки.
Рис.6. Свайные фундаменты: а –г – расположение свай в плане; д – сечение фундаментов
Сплошные фундаменты и перекрестные ленты. Сплошные (плитные) фундаменты применяют в следующих случаях:
— если на площадке слабые грунты и значительные нагрузки, которые не могут воспринимать одиночные и ленточные фундаменты для создания допустимого давления на грунт;
— если неравномерная осадка сооружения не допускается или регламентируется, так как фундаментные плиты значительно перераспределяют усилия на основание и делают осадки и давление на него равномерными;
— если имеется техническая необходимость в создании такого фундамента (например, установка технологического оборудования) или необходимость надежной защиты основания от проникновения воды (плиту используют в качестве гидроизоляции). Сплошные фундаменты проектируют в виде плоских плит. Для придания плите большей жесткости ее выполняют ребристой. В зданиях каркасной конструкции места пересечения ребер служат для установки колонн, при бескаркасной конструкции ребра используют в качестве стен подвала, на которые устанавливают несущие конструкции (стены, диафрагмы жесткости).
В каркасных зданиях при необходимости увязки отдельно стоящих фундаментов в единую пространственную систему применяют фундаменты из перекрестных железобетонных лент, которые пересекаются в местах установки колонн. Отсутствие плиты позволяет экономить бетон и сталь. Однако эта конструкция имеет сложную конфигурацию (рис. 2, в).
Для высотных бескаркасных зданий с большими нагрузками при необходимости обеспечить большую жесткость фундаментов, могут выполняться фундаментные конструкции коробчатого сечения (рис. 2 б). Ребра такой плиты предусматриваются на полную высоту подвалa, являются стенами и соединяются с перекрытиями, придавая конструкции исключительную жесткость.
