Фундаменти і конструкції нульового циклу
Фундаментом називається підземна частина будівлі або споруди, яка сприймає всі навантаження, як постійні, так і тимчасові, що виникають в надземних частинах, і передавальний тиск від цих навантажень на підставу.
Верхня площина фундаменту, на якій розташовуються надземні частини будинку або споруди, називається поверхнею фундаменту або обрізом, а нижня його площина, що безпосередньо стикається з підставою, - підошвою фундаменту.
Глибина закладення фундаментів, або відстань від планувальної позначки землі до підошви фундаменту, для будівель без підвалу визначається в залежності від призначення будівель і їх конструктивних особливостей, наявності підземних комунікацій, величини і характеру навантажень, глибини закладення фундаментів прилеглих будівель, геологічних та гідрологічних умов будівельного майданчика (види грунтів, несуча здатність і пучинистість, рівень грунтових вод і можливі коливання його в період будівництва та експлуатації будівель і т.д.) і від кл тичних умов району.
У випадках, коли підстава фундаменту складається з рухливих або схильних до пученію грунтів (великоуламкових з глиняним заповненням, пилуватих і дрібнозернистих пісків, супісків, суглинків і глин), глибину закладення фундаментів зовнішніх стін і колон призначають в залежності від нормативної глибини сезонного промерзання грунтів. При визначенні розрахункової глибини промерзання грунтів під будівлею враховують вплив режиму його експлуатації і конструктивне рішення підлог першого поверху. В опалюваних приміщеннях грунт під підлогою прогрівається по-різному в залежності від конструкції підлоги, тому нормативна глибина промерзання знижується за рахунок теплового режиму будівлі. Фундаменти під внутрішні несучі конструкції опалювальних будівель заглиблюються без урахування глибини промерзання, так як під ними грунт практично не промерзає, і вона може бути прийнята мінімальної - 0,5 м від рівня проектної позначки поверхні землі.
Залежно від типу конструкції розрізняють стрічкові, стовпчасті, суцільні (плитні) і пальові фундаменти, в залежності від технології зведення - збірні і монолітні, дрібного закладення (до 5 м від поверхні землі) і глибокого (більше 5 м).
Залежно від роботи фундаментів під навантаженням розрізняють фундаменти жорсткі і гнучкі. Жорсткі працюють переважно на стиск (наприклад бетонні), гнучкі - на розтягують і сколювальні зусилля (до них відносяться фундаменти із залізобетонним подушками).
Бетон і залізобетон є основними матеріалами для зведення фундаментів. У масовому житловому будівництві в основному застосовуються збірні залізобетонні елементи. У малоповерховому будівництві можливе використання буту, бутобетону та добре обпаленої цегли.
Стрічкові фундаменти являють собою безперервну стінку, рівномірно завантажену вищерозташованими несучими або самонесучими стінами або ж колонами каркаса. Рівномірна передача стрічковими фундаментами навантаження на підставу дуже важлива, коли на будівельному майданчику є неоднорідні по стисливості грунти, а також просідають або слабкі грунти з прошарками. Стрічкові фундаменти бувають монолітними і збірними.
Збірні фундаменти залежно від будівельної системи будівлі монтують з різних конструктивних елементів. У панельних будинках збірні стрічкові фундаменти влаштовують із залізобетонних плит - подушок і бетонних цокольних (зовнішніх і внутрішніх) панелей.
Залежно від проектованого температурного режиму підвалу (підпілля) зовнішні цокольні панелі можуть бути утепленими (одно- або тришаровими) або неутеплені. У цокольних панелях під внутрішні стіни передбачаються отвори для наскрізного проходу по підпіллю (підвалу) і пропуску інженерних комунікацій. У цегляних і великоблочних будівлях збірні стрічкові фундаменти виконують із залізобетонних плит - подушок і бетонних стінових блоків. У малоповерховому будівництві на міцних сухих грунтах влаштовують переривчасті стрічкові фундаменти, в яких плити-подушки укладають з розривами з подальшим засипанням сухим піском. Для малоповерхових будівель і в разі відсутності індустріальної бази застосовуються монолітні стрічкові конструкції фундаментів, що виконуються з бетону, бутобетону або бутової кладки (якщо бут є місцевим матеріалом).
Стовпчасті фундаменти влаштовують в тих випадках, коли навантаження на підставу настільки малі, що тиск на грунт від фундаменту будівлі менше нормативного тиску на грунт (наприклад, при малоповерхових будівлях) або коли шар грунту, який є підставою, залягає на значній глибині (3-5 м ) і застосування стрічкових фундаментів економічно недоцільно. Фундаменти даного типу застосовують в каркасних будівлях різної поверховості або в малоповерхових будівлях (каркасних і безкаркасних).
Стовпчасті фундаменти, що влаштовуються під малоповерховими будівлею з несучими стінами, розташовують під кутами стін, на перетинах зовнішніх і внутрішніх стін і під простінками. На них під стіни укладають перемички або фундаментні балки. Стовпчасті фундаменти під колони каркасних, а також великопанельних будинків виконують збірними із залізобетонних елементів, що складаються з подушки і фундаментного стовпа або з блоку стаканного типу, що утворюють черевик.
Суцільні (плитні) фундаменти застосовуються в наступних випадках:
при слабких грунтах на будівельному майданчику або при значних навантаженнях від будівлі;
при зруйнованих, розмитих або насипних грунтах підстави;
при нерівномірному стисливості грунтів;
при необхідності захисту від високого рівня грунтових вод.
Плитні фундаменти конструюють у вигляді плоских і ребристих плит або у вигляді перехресних стрічок. Для будівель з великими навантаженнями, а також в разі використання підземного простору застосовуються коробчаті фундаменти.
Плитні фундаменти проектують під будівлі в основному з каркасною конструктивною системою. Для підвищення жорсткості плити влаштовують ребра в перехресних напрямках, які можуть виконуватися як ребрами вгору, так і вниз по відношенню до плити.
На перетинах ребер фундаментної плити встановлюються колони при каркасною конструктивною системі, а при стіновий ребра використовуються як стіни цокольній частині будівлі, на які встановлюють несучі конструкції його наземної частини.
Фундаменти в вигляді коробчатого перетину застосовуються при зведенні висотних будівель з великими навантаженнями. Ребра такої плити виконуються на повну висоту підземної частини будівлі і жорстко з'єднуються з перекриттями, утворюючи, таким чином замкнуті різної конфігурації перетину.
Пальові фундаменти влаштовують при будівництві будівель на слабких сільносжімаемих водонасичених грунтах, а також при передачі на підставу великих навантажень від колон і стін багатоповерхових будівель. За способом передачі вертикального навантаження від будівлі або споруди на грунт розрізняють два види пальових фундаментів: палі-стійки, які проходять через слабкі грунти і спираються на товщу міцного грунту, і висячі палі (або палі тертя), які щільного грунту не досягають, утримуються в слабкому грунті за рахунок його ущільнення і передають навантаження на грунт тертям, що виникають між бічною поверхнею паль і грунтом.
Залежно від несучої здатності і конструктивної схеми будівлі палі розміщують в один або кілька рядів або кущами. Палі розташовують обов'язково під всіма кутами будівлі і в точках перетину осей стін. Глибину забивання паль призначають, виходячи з несучої здатності палі і грунту підстави. Для забезпечення рівномірної передачі навантажень від стін на палі по верхніх кінців останніх укладають монолітні або збірні залізобетонні ростверки, а на кущі паль - оголовки. При збірних ростверку оголовки встановлюють і на поодинокі палі. У будівлях без підвалів і технічного підпілля підошва ростверку повинна знаходитися на 0,1-0,15 м нижче планувальних відміток поверхні землі біля будівлі. При наявності підвалу або технічного підпілля під всім будинком позначки підлоги підвалу поєднують з верхом ростверку під зовнішні та внутрішні стіни.
Міцність з'єднання конструкції ростверку зі палею забезпечують закладенням торця палі в бетон ростверку. Якщо ростверк влаштовують із збірного залізобетону і з'єднують зі палею через оголовок, то оголовок встановлюють на палю, закладні деталі ростверку і оголовка зварюють сталевими накладками, потім зазори замоноличивают бетоном.
Довга і безпроблемна служба підземних частин будівлі залежить в першу чергу від грамотно виконаної гідроізоляції. Повинна бути забезпечена безперервність гідроізоляції фундаментів. Як правило в котеджному будівництві використовують рулонну гідроізоляцію (гідростеклоізол) на бітумному праймері. Горизонтальну гідроізоляцію захищають цементно-піщаною стяжкою товщиною 35 мм.
Мелкозаглубленние стрічкові фундаменти повинні бути зовні утеплені по всьому периметру. Для цих цілей застосовують екструдований пінополістирол, який так само вкладається під вимощенням.