Конструктивные особенности фундаментов

16.07.2018

Дом без фундамента. Разве такое бывает? На суше - никогда. Без фундамента устойчивость дома совершенно непредсказуема. Прежде всего, он служит для равномерной передачи нагрузки от веса строения грунту и напрямую зависит от его физико-механических характеристик. Эти показатели определяют в процессе инженерно-геологических изысканий, которые проводятся на самой ранней стадии - в предпроектной подготовке строительства.

Классификация и характеристики грунтов

По своей несущей способности грунты условно подразделяют на:

• хорошие (грунты на базе горных пород, включая и крупнозернистый сухой песок);
• посредственные (грунты на основе глины с повышенным содержанием воды или мелкодисперсного песка);
• плохие (илистые, лессовые, насыпные).

Скальные грунты обладают высокой стабильностью структуры - не вспучиваются, не проседают, не размываются водами и не сжимаются. Стабильность структуры крупнообломочных грунтов (содержат прожилины гравия) тоже довольно высока - практически не подвержены размыванию и не сжимаются. Песчаные грунты в зависимости от величины фракций принято считать крупно-, средне-, мелкодисперсными и пылеватыми. Уплотняются и проседают по-разному, в зависимости от размера фракций. Качественные фундаменты на песчаных почвах характеризуются наличием верхнего монолитного пояса из бетона с арматурой. Пояс этот компенсирует неравномерность просадки грунта под действием веса здания. Песчаные почвы свободно пропускают воду, поэтому вспучивание при промерзании отсутствует.

Мелкодисперсные песчаные и пылеватые грунты с примесями глины при насыщении водой теряют свою несущую способность ввиду высокой подвижности частиц грунта. Эти грунты чаще всего называют плывунами. Глинистые почвы, лессовые и лессовидные, и сжимаются, и вспучиваются, и размываются. Трубчатая структура при насыщении влагой теряет стабильность структуры и проседает, поэтому получили название «просадочные».

Грунты с содержание глины в песчаной почве до 10 % - супеси, а с содержанием до 30 % - суглинки.

Насыпные грунты - это результат засыпки неровностей поверхности земли (оврагов, балок и т.п.) отработанными сыпучими материалами и породами, отходами производства и т.п. Уплотнение такого грунта происходит довольно долго (до 7 лет в самопроизвольном режиме).

Чем опасно промерзание грунта

В разных местах промерзание грунтов бывает разным, объясняется это явление самой природой грунта и температурными особенностями климата. Грунты, перенасыщенные влагой, склонны к вспучиванию и, если подошва фундамента находится выше границы промерзания, то подошва фундамента испытывает выталкивающее воздействие промерзшего грунта, в результате фундамент «плывет», в стенах образуются трещины, здание приходит в негодность. В случае, когда подошва фундамента заложена ниже зоны промерзания, он испытывает только касательные нагрузки, с которыми успешно справляются специальными методами защиты фундаментов.

Грунты характеризуются уровнем грунтовых вод - УГВ. Он определяется в результате гидрогеологических изысканий. Влияние этих вод на фундамент будет минимальным в случае, когда УГВ находится ниже уровня промерзаний (УПГ). В противном случае необходимо применять меры защиты фундаментов от вспучивания грунта - глубина подошвы фундамента должна быть ниже УПГ. Воздействия касательных сил выдавливания компенсируется приданием фундаменту определенной формы. Конструкция фундамента должна предусматривать армирование его по всему массиву и придание поперечному сечению формы трапеции, верхнее основание которой меньше нижнего.

Конструктивные особенности фундаментов

По виду конструктивного исполнения фундаменты различают как свайные, столбчатые, ленточные и плитные, а по использованным материалам - как железобетонные, бутобетонные, бутовые и бетонные.

Свайный фундамент используют, как правило, на грунтах с высоким УГВ. Сваи пробивают сквозь слабый слой грунта до вхождение их в твердые (несущие) породы. Количество и параметры заложения их определяется соответствующими расчетами. Оголовки свай «увязывают» в единое целое ростверками в виде плиты или ленты.

Столбчатый фундамент предпочтительнее применять на слабых, пучинистых грунтах. Выбор материала обуславливает размеры поперечного сечения столбов. Бутовые столбы имеют размеры 60х60, кирпичные - немного меньше. Столбчатые фундаменты обладают пониженной несущей способностью, поэтому их применяют для легких строений. Глубина заложения должна быть ниже УПГ минимум на 20 см. Располагают столбы в узловых точках конструкции дома, т.е. под всеми углами здания, в местах разветвления стен и пр.

На линейных участках шаг столбчатых фундаментов может колебаться от 1.5 до 2.5 м. Для каркасных домов - под каждой стойкой силового каркаса дома, т.е. в каждой точке, где нагрузка от веса конструкции передается на грунт. «Увязывают» столбы в единое целое при помощи перемычек или фундаментных балок, высота которых должна быть не менее четверти ее пролета. Перемычки выкладывают кирпичом (под нижним рядом устраивают армированный шов) или армированным бетоном.

Столбчатый фундамент порою делают в виде свайного. Применяется на почве с нормальной несущей способностью. Технологически это осуществляется следующим образом. Бурят скважину на заданную глубину, в нее вставляют асбоцементную трубу. Вокруг трубы уплотняют землю, тщательной утрамбовывая ее. Вовнутрь заливают бетон около одной трети всего объема, после чего аккуратно (чтобы не нарушать утрамбованную землю) приподнимают трубу. Бетон, естественно, растекается, образуя утолщение и заполняя полностью полость в грунте. Таким образом, трубу устанавливают на желаемую отметку, заливают бетоном и помещают в нее арматуру.

Операция заливки завершена, для нормального твердения раствора дают выстояться 5 дней, после чего обрезают трубы в один уровень. Для установки соединительных элементов достаточно 15 см выступающей трубы. Все сваи соединяют нижней обвязкой в единое целое.

Ленточный фундамент закладывают под стены из камня, кирпича, бетона и древесины, и для домов с подвальным помещением. Требование по заложению подошвы на 20 см ниже УПГ выполнять следует неукоснительно. Технологически такие конструкции легко реализуемы, и, к тому же, оказываются мало затратными. Применяют ленточный фундамент на грунтах с нормальной несущей способностью. Выполняют либо монолитными, либо - сборными.

Плитный фундамент применяют на неустойчивых грунтах, характеризуемых повышенной подвижностью при намокании (в районах с высоким УГВ). Сплошная железобетонная плита, которая компенсирует подвижку грунта во всех плоскостях. Укладывают ее на песчано-гравийную или песчано-щебеночную засыпку. Плавающий фундамент (такое название он получил за свою способность «плавать» на подвижном грунте) довольно дорог вследствие больших материальных затрат (и по бетону, и по арматуре).

Ленточный фундамент, монолитный

В домах без подвального помещения фундаменты закладывают в предварительно выкопанную траншею по слою тощего бетона марки В3.5. Бут, рваный камень укладывают в траншею и заливают цементно-песчаным раствором до заполнения всех пустот. Ширина траншеи не менее 60 см. Технология эта трудозатратна, но связующего раствора при этом уходит не много. Такой вид фундамента получил название бутовый.

Бутобетонный фундамент выполняется несколько иначе. На дно траншеи закладывают слой (порядка 10 см) крупных камней или крупнофракционного щебня, трамбуют и заливают цементно-песчаным раствором. Эти операции повторяют до достижения фундаментом проектного объема. При заливке пустоты недопустимы!

Выступающую над поверхностью земли часть следует укрыть мешковиной и поливать водой 2 - 3 недели, пока бетон полностью не отвердеет и не «наберет силу». В жаркую погоду смачивание фундамента следует проводить каждые 3 - 4 часа. При минусовых температурах его следует защищать от промерзания. Трудовые затраты незначительны, но расход бетона повышенный по сравнению с первым вариантом конструкции.

Под фундамент домов с подвальными помещениями роют котлован, фундаментные стены могут быть выполнены монолитными или сборными. Укладка бетонных блоков менее трудоемка и получила большее распространение, нежели монолит.

Ленточный фундамент, сборный

При таком конструктивном исполнении ленточного фундамента используют фундаментные блоки стеновые ФБС. Ширина их - 30 … 60 см через каждые 10 см. Высота или 30 см, или 60. Длина только или 90, или 120, или 240 см. Укладывают их на песчаный слой толщиною не менее 10 см при помощи крана, блоки между собой скрепляют связующим раствором, каждый последующий ряд укладывается со смещением для перевязки вертикальных швов. Перевязка должна составлять минимум 40 % высоты блока (для мало сжимаемых грунтов) и 100 % для прочих.

Укладка блоков на лед или снег недопустима!

Перевязка блоков обязательна для мест пересечения стен, при этом блоки, формирующие подвальное помещение, выравнивают по внутренней стороне, а блоки, укладываемые выше уровня земли - по наружной. На подвижных грунтах кладку блоков «перевязывают» поверху монолитным железобетонным поясом. Над уровнем земли блочный фундамент должен возвышаться на 30 и более см.

Ответы на вопросы по теме «Фундамент»

• Для чего нужна «подушка» под фундамент?

«Подушка» должна быть обязательно. Ее проектные размеры определяются расчетным путем по результатам инженерно-геологических изысканий, при этом учитываются:

1. состояние грунтов и их тип,
2. нагрузку на фундамент, обусловленную весом здания и
3. ряд других факторов.

Исполнительные размеры обеспечиваются принятой технологией закладки фундамента.

Траншеи или котлован роют с учетом припусков на монтаж опалубки, укладывают подстилающий слой, устанавливают опалубку, закладывают армирующие каркасы в соответствии с проектными решениями и заливают подошву бетоном марки не хуже В7.5 (М100).

• Можно ли сохраняя глубину сделать фундамент тоньше?

Расчетная ширина обеспечивает необходимую несущую способность фундамента, и экспериментировать с уменьшением толщины - себе дороже. Уменьшить ширину можно лишь в случае снижения веса конструкции здания за счет возведения ограждающих конструкций, например, из пенобетона или строительства здания по каркасной схеме.

• От чего зависит стоимость фундамента и как ее снизить?

Прежде всего, от размеров будущего здания, его конструкции и, соответственно, веса, а также от геологии участка застройки (несущая способность грунта, близость подземных вод, состояние и структура грунта, УПГ и пр.) и принятой технологии строительства. В частности, бетон можно заказать на бетонном заводе, но его доставка может оказаться соизмеримой со стоимостью самого бетона. Дешевле будет сделать растворный узел на месте монтажа. Щебень, песок, цемент, купленные и доставленные на объект, будут в сумме дешевле и затраты на приготовление бетона в целом будут ниже. Щебень предпочтительнее брать средней фракции, песок - речной (он более чистый и менее текуч), а цемент - марки 500. При сборном фундаменте качество будет выше за счет применения сертифицированных блоков и геодезического контроля.

• Зачем нужен монолитный пояс?

Монолитный пояс является обязательным атрибутом сборного фундамента. Назначение его - компенсировать неравномерность просадки грунта под зданием и обеспечить, тем самым, стабильность положения ограждающих конструкций здания в целом.

В любом случае фундамент - это, прежде всего, «зарытые» в землю деньги. Оптимизация уровня затрат - задача сложная, но разрешимая, если проводить ее на каждой стадии строительства. Стоимость фундаментных работ может быть снижена рациональным выбором конструкции, что подвластно специалисту. Ему, конечно, придется заплатить, но эти затраты незначительны по сравнению со стоимостью фундамента.

Перейти в раздел: Сухие строительные смеси → Сыпучие материалы