О фундаментах. Типы фундаментов. Строительные технологии

О фундаментах. Типы фундаментов. Строительные технологииО фундаментах. Типы фундаментов. 30.01.2011 04:55  Ещё в первом российском строительном нормативном документе, а именно в Урочном Положении, было записано, что «на устройство поддела (фундамента) ни средств, ни иждивения жалеть не должно».  Ошибки, возникающие вследствие неграмотно принятых решений при устройстве фундаментов, могут обернуться значительными расходами. Фундаменты предназначены для восприятия нагрузок от стен, вышележащих конструкций и бокового давления грунта, кроме того, они защищают подвалы и цокольные этажи от грунтовых вод и сырости. С целью отвода поверхностных вод, необходимо организовать соответствующий уклон грунта. Для этого выполняется вертикальная планировка, а вокруг дома устраивается отмостка. Фундаменты относятся к категории очень важных конструкций и отступление от нормативных требований и технологических правил может привести к самым серьезным последствиям. Длительное время отечественные строительные технологии уделяли очень мало внимания теоретическим расчетам фундаментов для малоэтажного строительства. Такое положение дел привело к тому, что в индивидуальном строительстве при сооружении фундаментов применялись технологии индустриального строительства, то есть ипользовались одни и те же типовые сборные блоки, в результате чего стоимость нулевого цикла неоправданно увеличивалась.

В зависимости от климатической зоны строительства доля стоимости нулевого цикла достигала 25-45%, что в конечном счете приводило к удорожанию стоимости 1м2 жилья. Миллионы кубометров сборного железобетона зарывали в землю, а эффективность его использования была неоправданно низкой. Общепринятая конструкция фундамента с заложением подошвы на непромерзающие слои грунта оправдывает себя лишь при нагрузке свыше 120 кН на один погонный метр ленточного фундамента. Возведение таких фундаментов целесообразно при строительстве двух — или трехэтажных строений из камня либо кирпича. При легких стенах из бруса или в каркасно-щитовых конструкциях нагрузка составляет лишь 40-50 кН/пог. м. Это значит, что силы прилегающих слоев грунта, действующие на фундамент при пучении, все равно могут вызвать его деформацию за счет силы трения о боковые поверхности. Кроме того, в случае легких домов несущая способность глубокого фундамента используется не более чем на 10-20%. Другими словами, 80-90% вкладываемых материалов и средств в фундамент, расходуются впустую. Поэтому для облегченных домов необходимо другое решение проблемы: заложить мелкозаглубленный фундамент прямо в промерзающий слой грунта, но выше уроня грунтовых вод. Фундаменты такого типа весьма эффективны при строительстве на пучинистых грунтах и при высоком уровне грунтовых вод. Они отличаются простотой и не требуют больших материальных затрат.

Такие фундаменты в последние годы испытаны на тысячах зданий по всей территории нашей страны и доказали право на свое существование. В последние годы для малоэтажного строительства разработано несколько достаточно эффективных типов фундаментов, которые позволяют снизить трудозатраты на их сооружение и сократить расходы на строительство. Это фундаментные плиты, ленточные фундаменты мелкого заглубления, различные конструкции буронбивных свай, фундаменты в вытрамбованых или выштампованых котлованах и т. п. Большинство из этих конструктивных решений приемлемо для малоэтажных домов бесподвальной конструкции. Однако отсутствие подвала или цокольного этажа приводит к необходимости строительства дополнительных помещений вспомогательного назначения. Это влечет за собой увеличение площади застройки и неэффективное использование земельного участка. Как правило, подвальная часть дома необходима и отказаться от ее строительства можно лишь тогда когда есть геологические противопоказания. В типовых проектах усадебных домов сведения о фундаментах приводятся самые общие. Поэтому, привязывая дом к конкретному участку, фундаметы необходимо рассчитывать с учетом местных геологических особенностей и типа грунтов, на которых строится дом. Наилучшим вариантом решения этой проблемы является обращение за помощью к специалистам, имеющим опыт проектирования и строительства в данном регионе. К сожалению, не всегда у застройщика имеется возможность поступить таким образом.

В данной публикации сделана попытка помочь правильно сориентироваться в этом непростом деле. Для выбора правильного решения, необходимо иметь представление о напластованиях грунтов в основании. Грунты должны быть оценены по прочности; устойчивости на сдвиг; опасности оползания, просадки и пучения при промерзании. Оценка грунтов может быть выполнена на основе имеющихся в изыскательских организациях результатов геологических исследований. При отсутствии таких данных и при необходимости самостоятельного исследования грунта на участке застройки, следует вырыть шурф или пробурить скважину.

Во время обследования выработки (шурфа или скважины) особое внимание необходимо обратить на почвенный или насыпной слои, т. к. их, как правило, не используют в качестве основания. Кроме того, крайне важно установить уровень грунтовых вод. Характеристики грунтов — скальные и обломочные грунты — прочные, не размываются и не вспучиваются при промерзании, если не содержат в своем составе глинистых и пылеватых частиц; — песчаные грунты (кроме мелкозернистых и пылеватых) — относятся к непучинистым, могут служить хорошим основанием; — мелкозернистые и пылеватые пески — можно использовать в качестве основания, однако они часто обладают свойствами плывунов; относятся к пучинистым грунтам; — глинистые грунты (глины, суглинки, супеси) — в сухом состоянии служат хорошим основанием и относятся к условно непучинистым; в водонасыщенном состоянии и при малой плотности, находятся в текучем состоянии и сильно вспучиваются при промерзании. Основание Лучшим основанием для фундаментов считается однородный минеральный грунт без включений линз торфа или валунов крупных размеров и с глубоко расположенными грунтовыми водами. На таких грунтах, при правильно распределённой нагрузке, фундаменты получают равномерную осадку. Из оснований следует удалять различные неоднородные включения (остатки пней, органические материалы, валуны или другие разнородные образования). Виды фундаментов Вид фундаментов выбирают, исходя из величины нагрузок, чувствительности конструкций дома к неравномерным перемещениям основания, качества грунтов в основании, опасности воздействия морозного пучения, применяемых конструкций и материалов. Важное значение имеет предполагаемое время, на которое возводится строение. Например, срок службы различных фундаментов составляет: — деревянных стульев — 10 лет. Ленточные фундаменты подводят под дома с тяжёлыми стенами (бетонными, каменными, кирпичными и т. п.) или с тяжёлыми перекрытиями.

Их закладывают под все наружные и внутренние капитальные стены. Наличие под домом подвалов, тёплых подполий, гаража или цокольного этажа делают просто необходимым выбор именно этого типа фундамента. Устройство подвалов целесообразно в домах на приусадебных участках с необводнёнными грунтами. Высота подполья принимается 1,9-2,2 м. Глубина заложения фундаментных стен — 0,5 м ниже пола подвала. Кроме устойчивости и прочности, стены подвала должны иметь хорошие теплозащитные свойства и надёжную гидроизоляцию. Помимо этого, подвалы необходимо оборудовать приточно-вытяжной вентиляцией с каналами сечением не менее 140х140 мм. Для обеспечения соответствующей тяги каналы рекомендуется выполнять в одном стояке с дымовыми каналами печей. Также целесообразно устройство ленточных фундаментов при небольшой глубине их заложения, в случае опасности возникновения неравномерных деформаций основания.

При этом, в фундаментах устраивают непрерывные армированные пояса. Незаменимы ленточные фундаменты и в том случае, когда цоколь выполняет роль подпорной стенки для грунта подсыпки пола. Минимальная толщина фундамента принимается, в зависимости от того, из какого материала он изготовлен (железобетон — 100 мм; бетон — 250 мм; бутобетон — 350 мм; кладка из естественного камня — 500 мм, из бута-плитняка — 300 мм). Верхняя часть ленточного фундамента, обычно, служит цоколем. По отношению к плоскости наружной стены, цоколь может быть западающим, выступающим или находиться заподлицо с ней. Предпочтительней западающий, т. к. стенка фундамента, при этом, имеет меньшую толщину и не требует устройства слива. Примерное решение ленточного фундамента из бутового камня приводится на рисунке 1, из бетона под стены из газобетона — на рисунке 2. Столбчатые фундаменты Столбчатые фундаменты подводят под дома с лёгкими стенами (деревянные рубленые, каркасные, щитовые).

Этот тип фундаментов по расходу материалов и трудозатратам в 1,5-2 раза экономичнее ленточных. Столбы возводятся во всех углах, местах пересечения стен, под простенками, под опорами тяжело нагруженных прогонов и других точках сосредоточения нагрузок. Расстояние между столбами принимается 1,2-2,5 м. По верху столбов должны быть уложены обвязочные балки для создания условий совместной их работы. При расстояниях между столбчатыми (отдельно стоящими) фундаментами больше 2,5-3 м по верху укладываются более мощные рандбалки (железобетонные, металлические). Минимальное сечение фундаментных столбов принимается, в зависимости от того, из какого материала они изготовлены (бетон — 400 мм; бутобетон — 400 мм; кладка из естественного камня — 600 мм, из бута-плитняка — 400 мм, из кирпича выше уровня земли — 380 мм, а при перевязке с забиркой — 250 мм). Забирка Для утепления подпольного пространства и предохранения от попадания снега, влаги и пыли, между столбами выполняется забирка. Минимальная толщина стенки забирки принимается: для бутовой кладки — 200 мм, для кирпича — 120 мм, для армированного бетона — 100-120 мм. Забирка заглубляется в грунт на 200-300 мм. Если грунт пучинистый, то под забиркой устраивают песчаную подушку толщиной 150-200 мм. В забирке с каждой стороны дома предусматриваются вентиляционные отверстия размером 150х150 мм на высоте 150 мм над отмосткой. На зиму отверстия закрываются пробками.

Примеры столбчатых фундаментов с забиркой из силикатного кирпича приведены на рисунках 3и 4. Плитные фундаменты Фундаменты плитные и из перекрёстных лент возводят из монолитного железобетона с целью придания фундаменту пространственной жесткости.  Необходимость в этом возникает при строительстве на неравномерно и сильно сжимаемых грунтах, например, на насыпных (песчаных подушках, слежавшихся свалках, сильно пучинистых грунтах и т. п.). Иногда к таким фундаментам применяют термин «плавающий». Устройство плитного фундамента связано с довольно большим расходом материалов (бетона и металла) и может быть целесообразно, при сооружении небольших и компактных в плане домов или других построек, когда не требуется устройство высокого цоколя, и сама плита используется в качестве пола (например, гаражи, бани и т. п.). Для домов более высокого класса, чаще устраивают фундаменты в виде ребристых плит (см. рис. 5)или армированных перекрёстных лент. Свайные фундаменты Свайные фундаменты являются очень дорогими и трудоёмкими в выполнении, поэтому в индивидуальном строительстве встречаются крайне редко. Фундамент под печь Массивные фундаменты под печи возводят, в случае отсутствия капитальных несгораемых перекрытий и стен. Печные фундаменты отделяют от фундаментов дома осадочными швами (из-за значительной разницы нагрузок на них). Выполняют фундаменты печей обычно из тех же материалов, что и основные фундаменты дома. Фундаменты на песчаных подушках Фундаменты на песчаных подушках могут быть самых разных типов.

Чаще всего они применяются для экономии строительных материалов, для полной или частичной замены непригодных грунтов в основании, для подъёма отметки пола над уровнем грунтовых вод и т. п. При их устройстве, в котлованы засыпают средне — или крупнозернистые пески слоями 150-200 мм, тщательно трамбуя их и проливая водой. В обводненных грунтах, особенно пучиноопасных при промерзании, устройство песчаных подушек не рекомендуется без устройства дренажа. В противном случае, возможно заиливание подушек и, как следствие, потеря ими первоначальных свойств. возведения фундаментов Основным материалом для изготовления фундаментов являются бетоны, которые должны обладать необходимой прочностью, плотностью, морозостойкостью, водонепроницаемостью, химической стойкостью к агрессивной среде и т. п. Цементные бетоны и растворы можно заказать на специализированных бетонных заводах и доставить на бетоновозах (миксерах). Но, как правило, при индивидуальном строительстве их готовят самостоятельно, замешивая сухие цементные смеси. Кроме того, при возведении фундаментов, применяют арматурные стержни различного диаметра, а также рубероид и различные гидроизоляционные составы.