Тема 2.3.Основания зданий

1. Естественные и искусственные основания.
2. Требования к основаниям.
3. Грунты основания и их работа под нагрузкой.
4. Искусственные основания, способы их получения.

1. Основания и фундаменты в значительной степени определяют устойчивость и прочность зданий.

Основание– это массив грунта, залегающий под зданием и испытывающий давление от возведенного здания. Надежность основания является важнейшим условием, обеспечивающим прочность и устойчивость нового здания и сооружения.

Естественными основаниями являются грунты, способные в своем природном состоянии выдержать нагрузку от возведенного здания.

Искусственными основанияминазывают искусственно уплотнённый или упрочнённый грунт, который в природном состоянии не обладает достаточной несущей способностью по глубине заложения фундамента.

2.Геологические породы, залегающие в верхних слоях земной коры и используемые в строительных целях, называютсягрунтами.Грунты, расположенные в основании должны удовлетворять следующим требованиям:

· Обладать достаточной несущей способностью (прочностью);

· Обладать малой и равномерной сжимаемостью;

· Не размываться;

· Не образовывать вспучиваний и просадок;

· Обладать неподвижностью.

Деформацию основания, при которой происходит коренное изменение структуры грунтов, называют просадкой.При наклонном расположении пластов грунта на косогорах возможно сползание – оползень, что приводит к разрушению сооружения.

3.Грунты разнообразны по своему составу, структуре и характеру залегания.

Несущая способность грунтов зависит от их физических свойств и характеризуется величиной нормативного давления R_н(кг/см²).

В соответствии с нормами принята следующая строительная классификация грунтов:

· Скальные (идеальное основание – сплошные массивы из гранита, кварцита, песчаника)

R_н> 50 кг/см². При R_н<50 кг/см² – полускальные.

· Крупнообломочные – слои гравия или гальки.R_н от 3 до 6 (кг/см²), хорошее основание.

· Песчаные – в зависимости от размера частиц подразделяются на гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые пески. Гравелистые, крупные, средней крупности пески под нагрузкой быстро уплотняются и являются прочным и надёжным основанием. Мелкие и пылеватые пески при увлажнении и последующем замерзании становятся пучинистыми, их несущая способность уменьшается. Пылеватые в водонасыщенном состоянии неспособны воспринимать нагрузки.

· Глинистые грунты, воспринимающие в сухом или маловлажном состоянии значительные нагрузки. Длительная осадка под нагрузкой, вспучивание при замерзании характерны для большинства глинистых грунтов. Глинистые грунты делят на: глины (содержание глинистых частиц более 30%), суглинки (10-30%) и супеси (3-10%).

· Лёссовидные грунты (макропористые), в которых различимы невооруженным глазом крупные вертикальные поры – это также разновидность глинистых грунтов. При увлажнении образуют просадки.

· Насыпные, образовавшиеся при засыпке оврагов, прудов, в местах свалки и отличающиеся неоднородностью структуры. Не пригодны в качестве основания

· Плывуны – образуются мелкими песками с илистыми и глинистыми примесями, насыщенными водой. Не пригодны как естественные основания.

4. Если грунт не удовлетворяет предъявляемым требованиям, а здание необходимо возводить именно на данном участке, то устраивается искусственное основание. Существуют разнообразные способы искусственного укрепления грунтов, применяемые в зависимости от их физико-химических характеристик.

а)Устройство гравийных или песчаных подушек.

Заменяя часть слабых грунтов, подушки снижают напряжение естественного грунта при передаче нагрузки от фундамента.

б) Поверхностное уплотнение недостаточно плотных и насыпных грунтов осуществляется укаткой катками, трамбовками, вибраторами или падающими с высоты ж/б плитами.

в) Глубинное уплотнениевыполняют специальными вибраторами с одновременным увлажнением.

г) Физико-химические методы закрепления грунтов основаны на нагнетании по перфорированным трубам в грунтовый массив соответствующих растворов, которые затвердевая, предают грунту камневидную структуру.

В зависимости от вида грунта для его закрепления применяют:

- цементацию трещиноватых скальных пород, крупных и средних песков (жидким цементным молоком);

- битумизацию мелких и пылеватых песков (жидкими битумными мастиками);

- силикатизацию пылеватых песков и лёссовых грунтов(растворами жидкого стекла и хлористого кальция);

- химическое закрепления грунтов карбомидными смолами, а в исключительном случае также замораживание.

д) Термохимическое закрепление просадочных грунтов основано на сжигании высококалорийных смесей в грунтовой скважине.

е) Замена грунта на более прочный. Заменённый слой грунта называют подушкой (песчаной или щебёночной). Толщина подушки должна быть такой, чтобы давление на нижележащий слой грунта не превышало его нормативного сопротивления.

Вопросы для самоконтроля

1. Назовите виды грунтов, используемые в качестве естественных оснований.
2. Дайте характеристику грунтам, требующим инженерных средств.
3. Перечислите методы выполнения искусственного основания.