К фундаментам предъявляют следующие основные требования: высокая прочность, устойчивость, сопротивляемость влиянию атмосферных условий и отрицательных температур, долговечность, соответствующая эксплуатационному сроку службы надземной части зданий и сооружений, индустриальность устройства конструкций, экономичность.
По форме в плане фундаменты делятся на ленточные — в виде непрерывных стен, столбчатые — в виде системы отдельно стоящих столбов, сплошные — в виде сплошной плиты прямоугольного или ребристого сечения под все здание и свайные.
По виду материала фундаменты бывают железобетонные, бетонные, бутовые, бутобетонные, кирпичные и деревянные. Как правило, под все ответственные здания и сооружения устраивают железобетонные фундаменты.
По характеру работы под нагрузкой фундаменты делят на жесткие и гибкие, по способу производства (изготовления) — на сборные и монолитные.
Фундаменты под железобетонные колонны применяют железобетонные сборные и монолитные стаканного типа. Сборные фундаменты могут состоять из одного железобетонного блока (башмака) стаканного типа или из железобетонного блока-стакана и одной или нескольких опорных плит под ним. Монолитные фундаменты имеют симметричную ступенчатую форму с двумя или тремя прямоугольными ступенями и подколонником, в котором размещен стакан для колонны. Дно стакана, как правило, располагается на 50 мм ниже проектной отметки низа колонны, что дает возможность компенсировать неточности в размерах и заложении фундаментов.
Фундаменты под колонны проектируют из бетона классов В10, В 12,5, В15. Армирование их осуществляют в соответствии с расчетом. В качестве рабочей арматуры применяют чаще всего горячекатаную сталь класса А-Н.
Фундаменты под стены зданий и сооружений различного назначения устраивают столбчатые, ленточные или свайные.
Столбчатые фундаменты под стены устраивают при небольших нагрузках и прочных основаниях. Их применяют в основном в промышленном строительстве в каркасных зданиях. В жилых и гражданских их проектируют, как правило, в малоэтажных зданиях без подвалов. Такие фундаменты выполняют в виде деревянных стульев и в форме столбов квадратного, прямоугольного и трапецеидального сечений из керамического кирпича, бута, бетона, железобетона и других материалов.
Ленточные фундаменты могут быть сборными и монолитными. В настоящее время их чаще возводят из сборных бетонных и железобетонных блоков. Сборные элементы для ленточных фундаментов унифицированы и выпускаются промышленностью для любых зданий под различные нагрузки в виде фундаментных блоков-подушек и стеновых блоков разной ширины. Стеновые блоки изготовляют из бетона Ml50, блоки-подушки — из бетона марок 150—200 и армируют горячекатаной сталью класса А-П.
Монолитные ленточные фундаменты устраивают из бетона и железобетона, бута, бутобетона и других материалов.
Свайные фундаменты используют сваи для передачи нагрузки от сооружения на грунт. Фундамент состоит из свай и объединяющей их жесткой связи. Жесткая связь оголовков свай осуществляется специальным устройством — ростверком или плитами перекрытий. В соответствии с этим свайные фундаменты подразделяются на ростверковые и безростверковые. Свайные фундаменты устраивают там, где необходима передача значительных нагрузок на слабые водонасыщенные грунты, когда производство большого объема земляных работ для устройства основания под другие виды фундаментов технически невыполнимо или экономически нецелесообразно.
В зависимости от нагрузок, действующих на фундамент, сваи в нем располагают: по одной — под отдельные опоры; рядами — под стеновые конструкции; кустами — под колонны; свайными полями — под здания и сооружения малой площади со значительными нагрузками.
Сваи классифицируют по различным признакам.
По материалу сваи бывают железобетонные, бетонные, стальные и деревянные. Железобетонные сваи в свою очередь делят на сборные и монолитные. Наиболее распространенные сборные сваи изготовляют двух видов — сплошные (квадратного сечения в плане) и трубчатые (цилиндрические). Бетонные сваи, как правило, выполняют монолитными разных диаметров и глубины заложения; стал ьные — из двутавров, швеллеров, труб, но вследствие дефицитности металла и неустойчивости его к коррозии они применяются редко.
По способу изготовления и погружения в грунт сваи делят на забивные и набивные. Забивные сваи выполняются сборными железобетонными, стальными или деревянными. Их погружают (забивают) в грунт специальными механизмами путем забивки, вдавливания, вибрации, ввинчивания (винтовые стальные сваи). Набивные сваи относятся к монолитным. Их устраивают непосредственно в грунте из бетона или железобетона с помощью специальных обсадных труб, погружаемых в предварительно устроенные в грунте скважины. Набивные железобетонные сваи применяют при больших нагрузках на фундаменты, они имеют диаметр до 1000 мм и глубину заложения 30 м и более.
По характеру работы в грунте сваи делят на сваи-стойки и висячие. Сваи-стойки проходят через слабый грунт и нижними концами опираются на прочное основание, передавая на него всю нагрузку от здания. Висячие сваи не достигают прочного грунта, а лишь уплотняют слабый. Нагрузку от здания они воспринимают главным образом за счет сил трения, возникающих между их боковой поверхностью и грунтом.
Фундаменты под машины и механизмы должны не только выдерживать статические нагрузки от массы установленных на них агрегатов и собственной массы, но и противостоять длительным и большим динамическим нагрузкам от работы машины в виде толчков, ударов, сотрясений, вибрации, мгновенно возрастающих вертикальных нагрузок и различных опрокидывающих усилий. Кроме того, фундаменты машин и механизмов должны гасить различные динамические усилия, вибрацию в пределах контура самого фундамента, не передавая их конструкциям здания или фундаментам соседних машин. Решение этой задачи связано с определением необходимых размеров фундамента, его массы, разработкой и устройством фундамента соответствующей конструкции, установлением необходимых разрывов между фундаментами здания и машины, выбором способа крепления машин на фундаменте и др.
Фундаменты под машины разделяют на массивные и рамные. Более распространены массивные фундаменты в виде сплошных блоков и плите прямоугольным очертанием подошвы, различными выемками, отверстиями и шахтами в массиве фундамента, служащими для установки и крепления, а иногда и для последующей эксплуатации машин и механизмов. В комплексе с фундаметами под промышленное оборудование рассматривают и наливные бетонные промышленные полы.
Фундаменты простейших машин выполняют из бетона и бутобетона, а фундаменты машин средней и большой мощности — из железобетона. Минимальную глубину заложения фундаментов машин определяют расчетным путем с учетом условий размещения и закрепления машины, характера грунтов и конструктивных особенностей здания. При установке машин на открытом воздухе или в неотапливаемом здании глубина заложения фундамента машины зависит также от глубины промерзания грунтов.
Для защиты конструкций зданий от воздействия на них динамических усилий, воспринимаемых фундаментами машин, их отделяют от конструкций здания виброизоляционными прокладками. С той же целью устраивают изоляционные слои между фундаментом машины и грунтом основания; такие слои выполняют из песка, шлака, керамзитового гравия и имеют толщину 100— 150 мм.
Наиболее эффективным способом уменьшения колебаний грунта, а следовательно, находящихся по соседству с машиной элементов здания является устройство фундаментов с амортизаторами (резиновыми, пружинными). В ряде производств необходимо обеспечить изоляцию фундамента под машину от вибрационных воздействий, вызываемых соседними механизмами (станки точной обработки). В этих случаях широко применяют так называемые составные фундаменты на пружинных амортизаторах. Наружная часть такого фундамента представляет собой железобетонную коробку; на нее через несколько пружинных амортизаторов опирается внутренняя часть, масса которой должна быть в 3—4 раза больше массы станка. Наружные колебания передаются внешней части фундамента и ослабленными воспринимаются внутренней частью, имеющей большую инерцию вследствие значительно большей массы.
Для удобства осмотра амортизаторов рекомендуется располагать их почти в уровне пола. Опирание на пружинные амортизаторы осуществляют с помощью стальных балок, заделываемых во внутреннюю часть фундамента. Пространство между обеими частями фундамента, служащее для осмотра амортизаторов, перекрывают настилом.
Горизонтальную и вертикальную гидроизоляции фундаментов под оборудование устраивают в тех случаях, когда это обусловлено гидрогеологическими данными грунтов, в частности, если увлажнение фундаментов подземными водами может сказаться на их прочности и долговечности (например, при наличии агрессивных подземных вод), если недопустимо капиллярное увлажнение пола у машины или увлажнение фундамента технологическими жидкостями или водами сверху.