Лекція № 8 . 

Опори та фундаменти. Основи і фундаменти. Природні і штучні основи

Основою фундаменту називають товщу ґрунтів або елементи конструкцій міжповерхового перекриття, безпосередньо сприймаючих навантаження від дії сили тяжіння обладнання і фундаменту, а також додаткові зусилля, що виникають при роботі обладнання. Основи називають природними, якщо ґрунти при будівництві на них споруд і фундаментів не потребують будь якого попереднього поліпшення або зміцнення. Якщо ж необхідне попереднє закріплення або заміна ґрунтів, то основи називають штучними. Піски, що залягають ущільненим шаром достатньої товщини є доброю основою, причому, чим крупніше пісок, тим більше навантаження він може сприймати. При розробці котлованів у водонасичених пісках (особливо тонкозернистих) необхідно вживати заходів, що виключають можливість розпушування ґрунту під дією фільтруючих струменів води.

У багатьох випадках будувати доводиться на скельних породах, які так само є природними основами і являють собою гірські породи, що складаються з часток, міцно пов’язаних між собою і залягаючих у вигляді суцільного масиву.

Природні основи під фундаменти повинні задовольняти ряд вимог:

1.   мати достатню несучу спроможність;

2.    мати рівномірну стисливість;

3.    не піддаватися пученню;

4.    не розмиватися і не розчинятися ґрунтовими водами;

5.    не допускати просідання і оповзнів.

Ґрунти розрізняються за складом, структурою і характером напластування. Несуча здатність ґрунту залежить від фізичних властивостей і характеризується величиною нормативного тиску К_Н у кг/см .

«Будівельні норми і правила»   передбачають наступну класифікацію ґрунтів.

Скельні ґрунти залягають суцільними масивами (за відсутності тріщин або пустот) і є найміцнішими природними основами. До скельних ґрунтів відносять кварц, пісковики, вапняк і ін.

Крупнообломочні ґрунти є незв’язаними уламками скельних порід, що містять понад 50% уламків крупніше 2мм, і діляться на щебінь, деревину, гальку і гравій. Вони не схильні до спучування, малостисливі, не розмиваються водою. Так само, як і скельні ґрунти, вони є надійною основою.

Піщані ґрунти складаються з часток розміром від 0,1 до 2мм і підрозділяються на гравійні, крупні, середньої крупності, дрібні і пилоподібні, а за мінеральним складом - на кварцові, сланцеві і вапняні.

Глинисті ґрунти складаються з найдрібніших часток лускової форми. До глинистих ґрунтів відноситься глина, супіски і суглинки.

Глиною називають глинистий ґрунт, що містить більше 30% глинистих часток, суглинком - ґрунт, що містить 10 - 30%, супіском - 3 - 10%.

Залежно від вологості глинисті ґрунти можуть знаходитися у твердому, пластичному або текучому стані. Несуча спроможність твердих глин більше, ніж у пластичних. Унаслідок невеликої швидкості ущільнення часток ґрунти володіють тривалим осіданням під навантаженням.

Крім перерахованих ґрунтів при дії фундаменти часто зустрічаються рослинні ґрунти (верхній гумусний шар). Ці ґрунти непридатні для підстав через неоднорідність складу і сильній стисливості під навантаженням. Зустрічаються насипні ґрунти, які також не є надійною основою.

Під дією навантаження від обладнання на ґрунти здійснюються стискаючі напруги, в результаті чого ґрунти ущільнюються та викликають осідання фундаменту. Величина можливого осідання перевіряється розрахунком і не повинна перевищувати норми, яка допускається (80 - 150мм, що залежить від конструктивної жорсткості фундаменту).

СНиП встановлено нормативний тиск КН на ґрунти:

-      для скельних - 0,5кг/см тимчасового опору зразків ґрунту на стиснення у водонасиченому стані;

-      для великообломкових - від 3 до 6кг/см²;

-      для піщаних (залежно від їх крупності і вологості) - від 1 до 4,5кг/см ;

-      для глинистих (залежно від їх крупності і вологості) - від 1 до 6кг/см .

Природною основою фундаменту під обладнання може бути пласт ґрунту,

який захищений від вивітрювання, важко розмивається і володіє достатньою міцністю (малою і рівномірною стисливістю) і достатньою потужністю та нерухомістю.

Потужність пласта під підошвою фундаменту має особливо важливе значення і вважається достатньою у тому випадку, коли товщина його не менше ширини підошви. Це досягається шляхом спорудження під підошвою фундаменту або так званої подушки з піску чи бетону, або залізобетонної плити. У піщаній або бетонній подушці тиск розподіляється під кутом близько 45°, тому така подушка може бути ефективною тільки при малих розмірах підошви фундаменту при відносно великій товщині подушки. Більш ефективною буде залізобетонна плита, що допускає розподіл навантаження на більш значну площу. У тих випадках, коли ґрунт за своїми механічними властивостями непридатний для використання як природна основа, виникає необхідність у будові штучної основи.

У найпростішому випадку будова штучної основи може бути досягнута ущільненням поверхні ґрунту за допомогою вібраторів і механічних трамбівок. У деяких випадках несучу спроможність ґрунту підвищують шляхом утрамбування у нього щебеню на глибину 100 - 150мм Більш ефективними засобами є цементування - введення в ґрунт рідкого цементного розчину під тиском, силікатування - нагнітання у ґрунт силікатних розчинів (рідке скло і хлористий кальцій), термічна обробка ґрунту - спалювання горючих продуктів (у свердловинах при зміцненні лісових ґрунтів, що просідають).

Будова фундаментів під обладнання

Фундаменти необхідно споруджувати після отримання обладнання або за кресленнями, приведеними в заводській технічній документації.

Фундаментом називають конструкцію опорної споруди, призначеної для передачі навантаження від обладнання до основи. Основні геометричні параметри фундаменту - глибина його залягання і ширина підошви (рисунок 3.1). Підошвою фундаменту називається його нижня поверхня, що сполучена з поверхнею основи. Відстань від планувальної поверхні землі до підошви називається глибиною залягання фундаменту.

Основи і фундаменти, споруджують спеціалізовані підрядні організації за договором із замовником відповідно попередньо затвердженого проекту. Це пов’язано з тим, що розрахунки фундаментів і їх основи є відповідальним етапом на стадії проектування нового або реконструкції діючого підприємства. Вони базуються на знанні основ будівельної механіки, інженерної геології, гідрології і механіки ґрунтів. Тому їх виконують фахівці відповідної кваліфікації. Будь-які відхилення від проекту, пов’язані з роботою фундаментів і основ, абсолютно не припустимі і повинні бути узгоджені з проектною організацією.

Будівництво фундаментів передбачає виготовлення опалубки.

Опалубкою називають сукупність елементів і деталей, призначених для утворення форми монолітних бетонних або залізобетонних конструкцій і споруд, що зводяться на будівельному майданчику. Її виготовляють з дерева, металу, фанери і інших матеріалів.

Після затвердіння фундаменту і зняття опалубки монтажна організація приймає фундамент: перевіряють усі розміри в плані, розміри прив’язки фундаментних болтів, стан і геодезичне обґрунтовування, тобто правильність розташування плашок, що фіксують подовжні і поперечні вісі обладнання, і реперів, вказуючи висотні відмітки майданчиків фундаментів. Відхилення розмірів фундаментів від проектних повинні знаходитися у допустимих межах. Для запобігання проникненню води в ґрунт анкерні болти не повинні досягати гідроізоляційного шару. Якщо цього неможливо досягти, то в місцях проходу болтів гідроізоляція повинна бути ретельно закладена.

При будові фундаментів слід визначити вагу і особливості роботи обладнання. Якщо тиск під підошвою фундаменту не вище 0,5 кгс/см , то фундамент укладають поверх бетонної підготовки підлоги. В інших випадках фундамент заглиблюють до основного ґрунту залежно від його характеру. Ванни, приймальні баки, насоси не вимагають фундаментів.

Вибір матеріалу для фундаменту залежить від типу і розмірів обладнання, наявності місцевих будівельних матеріалів і ґрунтів основи. Як будівельний матеріал можна використовувати бетон марки 90 (міцність на стиснення 90 кгс/см ), бутобетон, залізобетон, бутовий камінь і обпалена або перепалена цегла марки не нижче 150. Фундамент з цегляної кладки робити на цементному розчині марки 500.

При споруді фундаменту у всіх місцях, де передбачено підведення електроенергії, повинні бути виведені кінці труб, закладених у підлозі для прокладки кабелів і дротів, або зроблені канавки для підведення до обладнання усіх необхідних комунікацій (електропроводів, водопроводу, каналізаційного трубопроводу і т.д.).

Про міцність бетону фундаментів орієнтовно судять за звуком при обстукуванні його молотком або зубилом.

Фундаменти не повинні мати раковин, поверхневих тріщин і інших дефектів. Міцність бетону перевіряють, випробовуючи зразки, залиті одночасно

із заповненням фундаменту, через 28 діб.

Різьби виступаючих кінців глухих болтів повинні бути чистими і покриті антикорозійним мастилом. Болти, виступаючі з фундаменту нижче встановленої відмітки, нарощують зваркою. Відхилення від вертикального положення болтів допускається до 5 мм/м.

При прийманні фундаменту звертають увагу на стан поверхонь, що стикаються з обладнанням. Готовий фундамент повинен бути вивірений по відношенню до колон будівлі і до фундаментів інших машин, а також обов’язково мати горизонтальну верхню поверхню.

Безпосередньо на фундамент без підливки встановлюють невеликі машини. Важкі машини, що працюють з ударними навантаженнями, безпосередньо на фундамент не встановлюють, оскільки важко виконати досить рівною опорну поверхню великого фундаменту. У зв’язку з цим відмітка верху фундаменту повинна бути на 25-40мм нижче за проектну відмітку, щоб між фундаментом і рамою машини можна було встановити підкладки.

Розташування і розміри колодязів для фундаментних болтів повинні допускати можливість зсування фундаментної плити машини на 10-12мм у будь-яку сторону.

Готовність фундаментів під монтаж обладнання оформляють актом, який підписують підрядчики (представники будівельної і монтажної організацій) і замовник.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ:

1.  Яке призначення фундаменту?

2.  Конструкції фундаментів та їх види?

3.  Що таке основа фундаменту?

4.  Що таке глибина залягання фундаменту і опалубка?