Міністерство освіти і науки України
Харківський національний аграрний університет ім. В. В. Докучаєва
Кафедра планування території
населених пунктів та будівництва
Практична робота №2
з дисципліни «Будівельна справа» на тему:
«Види фундаментів. Стовпчастий фундамент»
Виконав:
студент групи МЛГ 5-2
Новік Д. П.
Перевірив:
Анопрієнко Т. В.
Харків – 2021
Практична робота 2
Тема: Види фундаментів. Стовпчастий фундамент
Мета: забезпечення студентів теоретичними та практичними знаннями у галузі будівництва; навчитися читати та складати будівельну документацію; навчитися проектувати будівлі та споруди та фундаменти зокрема.
План
1 Види фундаментів.
2 Стовпчастий фундамент.
3 Запроектувати стовпчастий фундамент для житлової будівлі.
Хід роботи
1 Види фундаментів.
На сьогоднішній день в будівництві застосовуються:
Стрічковий фундамент
Являє собою залізобетонну смугу (монолітну або збірну з панелей, блоків), яка йде по периметру, замикаючи контур всієї споруди. По цій смузі зводяться всі несучі стіни будинку. Верхня частина фундаменту називається цоколем. При значній вазі конструкції проводиться облаштування піщано-гравійної подушки під фундамент, яка покривається гідроізоляцією. Глибина закладення фундаменту залежить від якості ґрунту та навантажень.
Найчастіше застосовується в приватному будівництві для заміських будинків і дач, стіни яких побудовані з бетону, цегли, дерева або каменю, а також в проекті, яких є підвал або гараж. Фундамент є популярним у будівництві завдяки простоті його технології та надійності конструкції. Однак фінансові та трудові витрати теж зростають. Цей фундамент не слід будувати на ділянці, де глибина промерзання грунту невелика.
Стовпчастий фундамент
Конструкція фундаменту складається з масивних стовпів, виготовлених з цегли, бетону, залізобетону або каменю, які розташовані по кутах споруди, а також в місцях підвищених навантажень (перетин стін). Нижня частина стовпів розширена, для розподілу і зменшення навантажень на слабких грунтах. Всі опори пов'язані між собою рамою (ростверком). Простір між стовпами заповнюється щебенем і накривається шаром бетону. Залежно від типу ґрунту, може вимагати споруди піщаної подушки.
Застосовується для будинків з невеликою масою, що володіють легкою конструкцією. Наприклад, дерев'яні, панельні або каркасні будинки з різних видів деревини. Відрізняється відносно невеликою вартістю і швидким зведенням, однак виключає наявність підвалу і цокольного поверху. Цей фундамент не слід будувати на пучинистих грунтах, так як у нього погана стійкість при рухомиому ґрунті.
Монолітний фундамент (різновидом є плитний фундамент, плаваючий фундамент)
В основі фундаменту використовують спеціальну монолітну залізобетонну плиту, яку укладають на шар щебеню. Виготовляються такі плити прямо на місці. Як правило, плита не заглиблюється.
На цю плиту спираються всі несучі елементи конструкції. Особливість його конструкції полягає в тому, що залізобетонна монолітна плита здатна зміщуватися разом із будовою, компенсуючи коливання ґрунту, через що її називають «плаваючою». Поверхня під основу фундаменту повинна бути ідеально рівною. Перевагою даного типу фундаменту є відсутність обмежень при плануванні конфігурації споруди та їх міцність. Слід врахувати, що облаштування гідроізоляційного шару є обов'язковою умовою для продовження терміну експлуатації будинку.
Застосовується для спорудження як невеликих заміських будинків, котеджів, в яких поверховість не перевищує 3 поверхи, так і для висотних будівель. Плита фундаменту виступає основою підлоги. Слід зазначити, що це достатньо надійний вид фундаменту, який витримує високі навантаження і температурні перепади. Його конструкція дає можливість будь-яких перепланувань будинку. Однак, зведення фундаменту даного типу супроводжується значними витратами фінансів, матеріалів, часу і трудових ресурсів. Виключена можливість будівництва підвалу і цокольного приміщення. Вибір даного виду фундаменту може бути обумовлений високим рівнем підземних вод або слабо-несучими властивостями ґрунту (пучинистих, просадних), а також підвищеною сейсмічною активністю. На болотистих грунтах споруджують плаваючий фундамент.
Пальовий фундамент (на забивних палях)
Є аналогом стовпчастого фундаменту. Має багато модифікацій способів закладки. Основу конструкції фундаменту складають підпірки – стовпи, які заглиблюють у землю до твердих шарів грунту, на які передаються всі навантаження конструкції. Палі можуть виготовлятися з бетону, сталі, дерева. Однак в якості опор (паль) може використовуватися і азбестова труба, яку заповнюють цементним розчином. Верхня частина паль з'єднується ланцюжком з балок. Труби добре протистоять пучінню грунту і можуть зменшити витрати бетону.
Використовується у великогабаритному будівництві будівель, мостів, ліній електропередач, завдяки підвищеній несучій здатності. До переваг фундаменту відносяться її надійність, довговічність, простота монтажу і мінімальна просадка по закінченню часу. Однак пальовий фундамент не широко застосовується в будівництві, оскільки є одним з найдорожчих і трудомістких фундаментів. Вибір даного фундаменту найчастіше відбувається із-за нестійкості грунту, високих грунтових вод вибраної ділянки, болотистій місцевості або нерівного ландшафту
Пальово-гвинтовий фундамент
Зведення конструкції фундаменту здійснюється на гвинтових палях, на ділянках, де високий рівень грунтових вод або нестійкий верхній шар грунту. Гвинтова паля являє собою сталеву трубу зі спіральною лопастю навколо стовбура, яку угвинчують глибоко в грунт. Її наявність дозволяє ущільнити грунт навколо основи палі під землею. Наземна частина всіх паль зрізається на одному рівні, і заливається бетонною сумішшю. Характеризується високою несучою здатністю, швидкістю монтажу, і разом з тим, економічністю (витрати можуть бути на 40% менше, ніж при будівництві стрічкового).
Вибір пальово-гвинтового фундаменту часто обумовлений неможливістю зведення інших видів фундаменту з-за особливостей ґрунту (болотисті, торф'яні або обводнені). Даний вид фундаменту переважно застосовується при будівництві малоповерхових (каркасних дерев'яних заміських будинків на складних ландшафтах. Конструкція дозволяє будівництво цокольного поверху. Його можна побудувати в стислі терміни в будь-який час року.
2 Стовпчастий фундамент.
Найбільш розповсюдженими і дешевими є стовпчасті фундаменти. Особливо ефективні стовпчасті фундаменти на спучених ґрунтах при їх глибокому промерзанні. Водночас цей вид фундаменту має особливості, що заважають у ряді випадків їхньому успішному застосуванню. Так на горизонтально рухомих ґрунтах вони мають недостатню стійкість до перекидання, і для уникнення бокового зсуву потрібне облаштування жорсткого залізобетонного ростверка. Також їхнє застосування обмежено на ґрунтах зі слабкою несучою спроможністю, у будівництві будівель з важкими стінами. Крім того, при стовпчастих фундаментах виникають труднощі з облаштуванням цоколю: якщо при стрічкових фундаментах цоколь є їхнім продовженням, то при стовпчастих заповненнях простору між стовпами, стіною і землею (забірка) – складна і трудомістка справа.
Стовпчасті фундаменти підводять під будинки з легкими стінами (дерев’яно-рублені, каркасні, щитові). Цей тип фундаментів за витратами матеріалів і трудовитратами в 1,5–2,0 раза економічніший від стрічкового. Стовпи будують в усіх кутах, місцях перетину стін, під простінками, під опорами дуже навантажених прогонів та іншими точками зосередження навантажень. Відстань між стовпами повинна становити 1,2–2,5 м. Зверху по стовпах укладають обв’язувальні балки для створення умов їх спільної роботи. При відстанях між стовпчастими (окремими) фундаментами більше 2,5–3 м по верху вкладають міцніші рандбалки (залізобетонні, металеві).
Мінімальний переріз фундаментних стовпів залежить від того, з якого матеріалу вони виготовлені (бетон – 400 мм; бутобетон – 400 мм; кладка з природного каменю – 600 мм; із буту-плитняку – 400 мм; із цегли вище від рівня землі – 380 мм, а при перев’язці з забіркою – 250 мм). Кам’яні стовпи мають велику довговічність. Їх викладають методом бутової кладки з обов’язковою перев’язкою швів. Для кам’яних стовпів придатний гранітний або бутовий камінь, цегла-залізняк. Звичайну червону цеглу, а тим більше силікатну застосовувати не можна, тому що вона зазнає впливу вологи і може руйнуватися. Якщо все ж таки доводиться споруджувати фундамент зі звичайної червоної цегли, тоді її необхідно ретельно ізолювати.
Збірні стовпчасті фундаменти зручні для встановлення на вологих і заболочених ділянках, де застосування дерев’яних або кам’яних конструкцій взагалі неможливе. Такі фундаменти готують безпосередньо на будівельному майданчику заздалегідь у вигляді жорстко прибетонованої опорної плити. Несучі стовпи виготовляють із залізобетону, азбестоцементних труб з внутрішнім армуванням і заповненням бетоном або із металевих труб, які захищені зсередини цементним розчином, а зовні – бітумною мастикою. У ролі арматури використовують металеві стрижні або дріт, старі водопровідні труби та ін.
Бетон для збірних стовпчастих фундаментів краще готувати на цементі марки 300–400, а як наповнювач використати чистий крупний пісок і гравійний щебінь. Такі бетонні фундаменти можна виготовляти на місці, використовуючи замість опалубки стінки пробурених свердловин.
Дерев’яні фундаменти споруджують у вигляді стільців з обрізків окоренкової частини соснових або дубових колод діаметром 18–25 см. Для цього у відриті котловани чітко вертикально встановлюють стільці перевернутими окоренками донизу.
Щоб збільшити площу опору стовпа і надати йому стійкості, нижні кінці стільців спирають на плаский камінь, бетонну плиту або на дерев’ну хрестовину з підкосами. Якщо в ролі подушки для дерев’них стільців застосовують монолітний бетон, тоді установку стовпів краще робити на свіжий розчин. При зануренні дерев’яного стовпа на 10–12 см у бетон відбувається жорстка фіксація і стійкість фундаменту підвищується. Дерев’яну хрестовину виготовляють з двох пластин довжиною до 70 см, з’єднаних між собою хрестнавхрест. У верхньому бруску хрестовини роблять гніздо, а у нижньому кінці стільця – шип, що підвищує стійкість з’єднання. Відстань між стільцями визначають шляхом розрахунку, однак у будь-якому випадку вона не повинна бути більше 2–3 м. Кількість стовпчастих фундаментів під будівлю залежить від її площі та маси будівельних конструкцій. При цьому орієнтуються на несучу спроможність не фундаментів, а ґрунту, на який вони спираються. Наприклад, якщо діаметр стовпчастого фундаменту дорівнює 250 мм, то він спирається на ґрунт площею 490 мм². При несучій спроможності ґрунту 2 кг/см² кожен фундамент може утримувати близько однієї тонни від маси конструкцій будівлі. Знаючи приблизну витрату матеріалів на будівлю, можна легко підрахувати кількість стовпчастих фундаментів, необхідних для будівництва. Стільці обов’язково встановлюють по всіх кутах будівлі, а також на перетині стін, у відкритий котлован з подальшою піщаною засипкою, з пошаровим трамбуванням.
Недоліком стовпчастого фундаменту з деревини є його недовговічність, оскільки контакт деревини з ґрунтом призводить до швидкого його руйнування. Щоб зменшити вірогідність виникнення процесів гниття, деревину стільців обвуглюють з усіх боків на повільному вогні, просочують дьогтем, відпрацьованими мастилами тощо.
Переваги:
- економічність;
- простота виготовлення;
- відсутність потреби в залученні машин і механізмів.
Недоліки:
- обмеженість використання будівель з великою масою;
- недовговічність (зокрема стовпчастих дерев’яних фундаментів).
3 Запроектувати стовпчастий фундамент для житлової будівлі.
Варіант розрахунку визначається відповідно до дод. А. Варіант 16 (Глини пластичні)
Вихідні дані:
1. Основа фундаменту – Глини пластичні з коефіцієнтом пористості 0,6.
2. Глибина промерзання – 0,9 м.
3. Ґрунтові води на глибині 3,5 м.
4. Навантаження на стовп від будівлі – 9 000 кг (Nδ).
5. Попередня маса стовпа – 3500 кг (Nc).
При глибині закладання 2,0 м, що вище від рівня ґрунтових вод на 1,5 м, визначаємо розрахунковий опір ґрунту R=3,0 кг/см² відповідно до дод. Б (при такій глибині коефіцієнт m не враховується).
Тоді розрахункове навантаження Np на підошву фундаменту становитиме:
Np = Nб + Nс.,
Nр = 9000 + 3500 = 12 500 кг
При розрахунковому опорі ґрунту R = 3,0 кг/см² переріз підошви цегляного стовпа (відповідно до дод. Б) буде 64×64 см, що відповідає значенню навантаження 12 290 кг (найбільш близьке до визначеного 12 500 кг). При отриманих розмірах переріз стовпа і враховуючи об’ємну масу цегляного стовпа 1,8 кг/м³ визначається навантаження на підошву фундаменту
N = a•b•d•n•k,
де а, b – переріз підошви фундаменту;
d – висота стовпа;
n – об’ємна маса цегляного стовпа;
k коефіцієнт перевантаження.
Тоді N = 0,64•0,64•2,0•1,8•1,1=1622 кг.
Орієнтовне навантаження на підошву фундаменту становить: 9000 + 1622 = 10622 кг, що близьке до значення N = 12290 кг.
Висновок: підбір перерізу стовпа з урахуванням його маси та навантаження будівлі виконаний правильно.