Определение веса строительного объема дома и конструкции его фундамента

(Определение объемов отдельных видов строительных работ по проектным данным)

Как показала прошлая практика строительства некоторых малоэтажных сельских жилых домов совместно с их хозяйственными постройками, основания этих зданий и сооружений были выбраны неудачно. В одних случаях без дополнительных нагрузок, в других, исходящих из первого случая, была неправильно определена сама конструкция фундамента.

В многочисленных случаях разрушения малоэтажных сельских домов зависели от местных природных условий – грунта основания зданий и сооружений. Нередко в погони за красотой внешнего вида дома, его престижной оригинальностью забывалась общая основа домостроения – его фундамент, который является объединяющим и основополагающим во всем строительно-архитектурном деле.

Но, как показала практика строительства, главное в этом – природно-климатические условия, которые следует учитывать и их придерживаться в первую очередь. Необходимо знать о весенних (летних) и осенних паводках близлежащих или протекающих озер, рек и других водоемов, так как прибрежное строительство, особенно на пологих территориях, опасно для основания дома и его хозяйственных построек, сооружений типа подземных гаражей, погребов и т. п.

К тому же, строительство на отлогих местах, к примеру, на склонах холмов, оврагов, тоже таит в себе скрытые опасности в виде различных оползней, оседаний и вспучиваний данного грунта, неожиданных карстовых и иных явлений. Не следует забывать и о холодных зимах, которые неожиданно понижают температуру воздуха до –40°С… Поэтому расчет и само заложение основания дома следует проводить по всем имеющимся правилам СНиП, его строительно-климатического районирования (табл. 3). И не копировать удачные образцы малорасчетного заложения того или иного фундамента, даже на одной и той же местности! Так как грунт основания в данной местности может быть разный!

По большей части, грунт в Подмосковье — пучинистый. Это означает, что в результате заморозков, почва будет «гулять» под вашим домом, создавая дополнительно напряжение на несущие конструкции строения. Нетрудно догадаться, к чему может привести такое неравномерное поднятие грунта. Деформация фундамента и стен не нужна никому, и придется с этим бороться. Кроме того, при высоком уровне грунтовых вод необходима дополнительная гидроизоляция, что позволит избежать сырости в подвале и увеличит надежность конструкции фундамента. Если вы не можете самостоятельно определить коэффициент дисперсности, сжатия или степень неравномерности пучения грунта на вашем участке, то придется воспользоваться помощью специалиста. При этой непривычности фразы – «инженерно-геологические изыскания», при постройке дома без данного мероприятия не обойтись.

Выбор типа и конструкции фундамента, способа подготовки основания в каждом случае должен решаться с учетом конкретных условий строительства. Как указывалось выше, место расположения дома на приусадебном или дачно-садовом участке следует выбирать с учетом отвода ливневых и весенних вод и с учетом общего природно-климатического прогнозирования. На основании этого и должен быть правильно определен фундамент дома, то есть его конструкция. Если при этом определении основания заложены подполье, подвал или погреб, то они должны быть хорошо проветриваемые. Самое первое, что при этом делают, – со всех сторон этих помещений устанавливают жалюзийные решетки (деревянные или металлические).

Дом нередко ставят (в лучшем случае) на столбчатые фундаменты сечением 40х40 или 50х50 см при глубине заложения: мелкозаглубленные – на 1,050 м, а если традиционные – на 1,70–1,80 м. В первую очередь целесообразно определиться в основных габаритных размерах дома. То есть в его плановых и высотных параметрах, а это в большей степени зависит от самой планировки здания и его этажности.

Обычно, если есть желание строить дом своими силами, с периодичным подключением профессионалов строителей, то следует уже заранее определиться в полном архитектурно-строительном объеме с точки зрения многих желаний: престижный внешний вид, удобство самой планировки жилых и хозяйственных помещений, предположительное или уже определенное инженерное обеспечение – автономное или централизованное? Желательно и то, чтобы была в объеме (по весу) подсчитана мебель, бытовые и хозяйственные аппараты и оборудование, так как по объемному весу в целом можно предварительно определить общую сумму веса, который суммируется при подсчете общего веса здания, что необходимо для выбора конструкции основания данного дома, его фундамента. Ведь фундамент, как отмечалось выше, должен выдержать вес самого дома и одновременно различные природно-климатические нагрузки и воздействия со стороны, извне – ветер, снеговой занос, подтопление паводковых вод. И в особых случаях – сейсмик, подвижку грунта основания.

Рис. 46. Формы крыш: а – односкатная; б – двускатная; в – мансардная; г – вальмовая; д – шатровая; е – многощипцовая

На рис. 46 даются примеры формы крыш. Их выбирают прежде всего по снегозаносу в данной местности, чтобы крыша сама справлялась со снеговыми нагрузками. Известно, что чем меньше ендов в кровле, тем намного легче всей кровле справляться с дополнительными снеговыми нагрузками. В первую очередь сам уклон кровли должен быть высоким, то есть отлогим, и иметь большие боковые выносы, карниз, фриз. Тогда стены дома будут защищены козырьками кровли от атмосферной влаги.

Рис. 47

После того как вы определились с выбором конфигурации крыши можно подсчитать ее площадь (рис. 47). Например, площадь крыши равна 200 м2. Поскольку видимый профиль крыши представляет собой равносторонний треугольник, высота каждой треугольной грани должна равняться ширине дома, то есть 10 м (рис. 47, а). Другими словами, она в два раза больше высоты каждого из четырех треугольников, на которые естественно разбивается квадратное основание крыши размером 10х10 м (рис. 47, б). (Рисунок можно было бы и не приводить, поскольку все очень легко представить себе в уме. Заметим, что если при неизменном основании удваивается высота треугольника, то удваивается и его площадь.)

Рис. 48. Схема построения местоположения лестницы в проектируемом плане дома. Данное построение имеет силу не только для дома квадратного, но и для прямоугольного

Затем следует вернуться к нахождению месторасположения на плане вашего дома лестницы. В одном варианте она определяется на основе необходимых функциональных связей помещений. Причем, в этом варианте целесообразно использовать для компоновки жилых и подсобных помещений набросочный план вашего дома в виде условного чертежа, нарисованного на модульной сетке (см. рис. 51). Во втором варианте, если эти основные связи начинаются от крыльца входа в дом, месторасположение лестницы можно определить графическим путем, как показано на рис. 48. При этом построение, а точнее сказать, месторасположение лестницы, определяется по второму варианту с использованием геометрического построения.

Поскольку ширина ступеней постоянна, пространство, занятое той частью лестницы, где она поворачивает, представляет собой квадрат, угол которого касается диагонали АВ (см. рис. 48). Через середину отрезка АЕ проведем прямую МN параллельно АF. Проведем МР так, чтобы РN=1/2МN; точка пересечения и даст угол одной из двух равных кладовок, отмеченной пунктиром.

Доказательство: МN – прямая, соединяющая середину верхней стороны некоторого квадрата с половиной РN его основания. Следовательно, прямая МР – это геометрическое место вершин квадратов, у которых середина верхней стороны расположена в точке М, таких, например, как искомый квадрат XYZI.

Рис. 49. Здания с одинаковой полезной площадью и различной этажностью:
а – одноэтажный дом; б – одноэтажный дом с мансардой; в – двухэтажный отдельно стоящий дом; г – двухэтажный блокированный дом

Рис. 50. Проект садового дома с цокольным этажом 30 м2 из монолитного железобетона, первого этажа из бревен диаметром 22–24 см со встроенными шкафами-перегородками и утепленной мансардой. Общая полезная площадь – 90 м2

Рис. 51. Модульная сетка соотносительно выбранному масштабу (1 см = 2, 4 и т. д. м). То есть в 1 см2 – 2 м2 и т. д.

На рис. 49 даны схемы малоэтажных домов, которые могут быть построены в любом месте приусадебного участка. А на рис. 50 показана планировочная схема мансардного дома и его основные планировочные размеры.

В процессе планирования состава и расположения основных жилых и подсобных помещений предполагаемого дома используют модульную сетку, которая показана на рис. 51. В размерных линиях сетки планируются необходимые помещения, расположение дверей, окон и других элементов планировки дома. Для будущей прочности, надежности дома начинают с определения на его плане расположения входа, лестницы и печи. Потому что все эти три основных конструктивных элемента имеют в большинстве случаев свои отдельные фундаменты, не связанные с фундаментом дома.

В конечном итоге вы определяетесь в наличии строительных материалов для стен, перекрытий, покрытий, отделочных, металлических конструкций, чтобы подсчитать объемный вес (Р1) вашего дома, в том числе и бытового оборудования. Примерные параметры даны в таблице 4. К подсчитанному объемному весу здания прибавляют не более 1/3 полученного веса для запаса гарантии прочности основания. По весовой категории фундамент не должен быть тяжелым.

Для деревянных садовых домиков, имеющих нижний и верхний венцы, чаще всего используют фундамент из опорных столбов. Практически на него действуют только статические нагрузки. Динамические или вибрационные крайне малы или вообще отсутствуют.

Глубина такого фундамента не доходит до глубины промерзания грунта. Из условия равновесия очевидно, что сила Р1, равная части веса здания, должна уравновеситься силой Р2, образующейся при расширении промерзающего грунта (льда), и силами Р3 – боковыми силами промерзающего грунта, выталкивающими опору. Сила Р2 при низкой температуре может достичь большой величины и значительно превысить вес легкого домика. Таким образом, фундаментная опора будет выходить наружу. Это будет заметно ранней весной, когда верхний слой грунта прогреется.

В летнее время опора будет «садиться», но не полностью, так как под нее попадет грунт. С течением времени опоры сместятся на разную величину и постройка перекосится. Вследствие неравенства Р1<Р2+Р3 такое устройство опор недопустимо.

Очевидно, задача заключается в том, чтобы силу Р2 свести к нулю, а силу Р3 уравновесить весом здания, то есть силой Р1. Сила Р2 отсутствует, вернее, она равна реакции силы Р1, если опора покоится на непромерзающем грунте. Остается только уравновесить боковые силы Р3 весом постройки.

Устройство таких опор (а их нужно, очевидно, не менее четырнадцати – шестнадцати) обойдется очень дорого, и работа будет достаточно трудоемкой. Скорее всего, эта конструкция целесообразна при относительно тяжелой постройке (бревенчатые стены, двух-, трехэтажное здание). Следует предупредить, что после устройства опор их нельзя оставлять на зиму ненагруженными, так как под действием боковых сил они могут сместиться.

Более простое решение – опора окружена слоем песка, а песок содержит очень небольшое количество влаги. Следовательно, зимой лед под опорой не образуется. В этом случае, сила Р2 практически равна реакции от силы Р1. Тоже самое можно сказать и о силах Р3. Неудобство заключается в том, что когда опору делают в виде кирпичной кладки, то кладку приходится вести в котлованах.

Итак, мы рассмотрели три наиболее распространенные конструкции фундаментных опор. Все они имеют недостатки: или недостаточно надежны, или дороги и трудоемки. Возможно ли что-нибудь другое? Да, возможно. Есть фундамент легкий, дешевый и требующий совсем немного труда для своего устройства.

В таком фундаменте нет закрытых опор. Постройка стоит на опорных плитах. Они нагружены силой, равной части веса постройки, то есть силой небольшой. Песчаная подушка не даст образоваться льду под опорой и обеспечит ее равновесие. Чтобы плита не просела, ее размер нужно рассчитать, исходя из веса постройки, допуская удельную нагрузку на плиту (для суглинистой почвы) не более 1,5–2,0 кг/см2. Например, при весе дома в 50000 кг, распределенном на шестнадцать опор, размер плиты будет 50000/16*2=1600 см2, то есть 40 см х 40 см.

Плиты можно изготовить на месте из жирного бетона с добавлением гравия, заложив железную (проволочную) арматуру. Толщину плиты нужно брать не менее 10 см. Можно применить и готовые плиты. Перед укладкой плит песок смачивают и трамбуют.

Вес здания можно подсчитать, складывая вес затраченной древесины, кровли, кирпича для опор, снегового покрова на крыше и т. д. Для расчетов можно принять: вес древесины 700–720 кг/м3 (ель, сосна); кирпичной кладки – 1600 кг/м3; снегового покрова на крыше – 500 кг/м3; вес кровли берется, исходя из веса листового железа, рубероида или шифера.
Кирпичную кладку между опорами («забирку») для летних построек делать необязательно, так как летом под полом циркулирует теплый воздух, а зимой в летних постройках обычно не живут. Лучшим вариантом является декоративная стенка между опорами. Однако, если кирпичную или бетонную стенку между опорами все же делают, ее не нужно связывать с опорами фундамента. Углубляют «забирку» не более чем на 15 см, укладывая ее в песчаный ров.

Фундаменты такой конструкции испытывались в Подмосковье. Садовые домики стоят на них, не шелохнувшись, вот уже более десятка лет. Определить основные пропорции фундаментов можно по табл. 5.

Взаимодействие оснований с фундаментами

Силы пучения зависят от состава грунтов оснований, которые делятся на пучинистые, не способные фильтровать воду; условно пучинистые, состоящие из гравия пополам с глиной, песка мелких фракций и пылеватого, твердой глины, в которые фундаменты погружают на глубину промерзания (различную, в зависимости от климатического района); фильтрующие – из гравия, гальки, крупного и среднего песка (3–5 мм) и скальные. Два последних вида требуют только конструктивного заглубления на 0,5 м. Настолько же заглубляются фундаменты под внутренние стены при любых грунтах. Кроме пучинистых, заполняют устройство фундаментов просадочные грунты, расположенные на местах карстовых пустот и горных выработок, что также требует специальных инженерных расчетов и решений (т. е. проекта). Сведения о характере грунтов можно получить в местном геологическом управлении или определить его на месте, выкопав несколько шурфов (ям) на участке. Существует простой метод самому удостовериться в наличии истинных песков, отличив их от ложных (супесь, суглинок): нужно взболтать пробу в стакане с водой и дать отстояться. Однородный осадок говорит о непучинистом песке. Если получите два слоя – глина сверху, песок снизу, при этом глины 60%, то это суглинок, если глины 30% – супесь. Впрочем, безусловно, отнести оба эти вида грунта к пучинистым нельзя, а вот для выбора удобрения сельскохозяйственных культур на участке результаты данного опыта пригодятся.

Фундаменты приходится защищать от многих видов воздействия и другого характера: проникновения сквозь стены подвалов грунтовых и ливневых вод, кислой агрессивной среды, характерной для российских почв (по этой причине нельзя класть в грунт силикатный кирпич и другие щелочные материалы). При любых грунтах без специальных инженерных мероприятий нельзя строить на косогорах, поскольку возможно сползание грунта вместе с погруженными в него фундаментами; на вечномерзлых грунтах, которые могут с течением времени поглотить дом целиком, растаивая под воздействием его тепла; в сейсмоопасных районах; местах схода лавин и селей; в прибрежных районах с ураганными ветрами.

Ширина фундаментных стен назначается по конструктивным соображениям, и их прочность на сжатие обычно на порядок выше возможных вертикальных нагрузок от наземной части зданий, а вот прочность и сопротивление опрокидыванию при боковом давлении, создаваемом колесным автотранспортом, требует проверочных расчетов. В связи с этим фундамент должен быть достаточно массивным, либо развитым в толщину, либо снабжаться ребрами, либо иметь достаточно частое положение поперечных стен.

С чего начинают разметку осей основания дома

Как правило, план дома составляют из расчета многих показателей. При этом желание, чтобы помещения для проживания были уютны, удобны и красивы, как и сам внешний вид дома, всегда однозначно.

Чертеж будущего дома лучше всего делать на миллиметровой бумаге в выбранном масштабе, где клетка (состоящая из 10 мм) может быть равна 10 см и наоборот – одна клетка в 10 мм равна 0,1 м. Это позволит вам в точности до сантиметра просчитать весь ваш план задуманного дома в том масштабе, который вы сами для себя выбрали: например, в 1 см – 1 м или в 1 см – 2 м, 4 м, 6 м и т. д.

Четкие и выверенные вертикальные и горизонтальные линии миллиметровки дают идеальную возможность нанести оси стен дома, где в дальнейшем вы сможете более точно их перенести с помощью уровней и вертикальных замеров на место устройства фундамента. Именно по стеновым осям ограждающих стен дома и распределяется его основная нагрузка – сила Р на подошву фундамента.

Свой личный дом рекомендуется строить только с использованием местных строительных материалов и всевозможных конструкций. И, разумеется, во всех случаях подобных действий, где всплеск эмоций закрывает реальность и расчеты, необходимо придерживаться органичной формулы:

(эмоции + желания + требования) : (возможность + ум) = разумность

Разметка фундамента

Разметить фундамент строго в одном уровне можно следующим простым способом. В кусок пенопласта вбейте две палочки и пустите пенопласт в таз с водой. По углам будущего дома установите рейки. Совместите три точки (глаз и вершины обеих палочек) с четвертой, которую надо отметить на рейке. Это и будет точка уровня. Затем поверните пенопласт и наведите визир на следующую рейку и т. д. При разметке подставка с тазиком должна стоять вцентре площадки.

Рис. 52. Подготовка площадки к строительству фундамента:
а – разбивка фундамента: 1 –  стойка обноски; 2 – доски; 3 – гвозди; 4 – ось
фундамента (проволока)

Рис. 52. Подготовка площадки к строительству фундамента:
б – устройство и конструкция деревянной обноски для разбивки осей дома: 1 – разбивочные контуры фундаментов из натянутой проволоки или лески (струны); 2 – деревянная обноска из досок размером 50х250 мм; 3 – пропилы в доске для фиксации струны; 4 – гвозди для крепления струны; 5 – деревянные или металлические столбики; в – треугольник для разметки прямых углов: 1 – доски размером 22х94 мм; 2 – гвозди по два в каждом углу; г – крепления стенок траншей: 1 – щиты из горбыля; 2 – распорка

Подготовка площадки

При подготовке площадки к строительству фундамента снимают растительный слой, который затем используют для рекультивации. На расстоянии двух метров от наружных граней фундамента устраивают обноску из деревянных досок, прибитых к вкопанным в землю столбикам. В доски обносок вбивают гвозди, на которые натягивают шпагат над местами расположения граней фундамента (рис. 52). После сноски линий на землю приступают к выемке грунта и закладке фундамента.

Земляные и фундаментные работы следует выполнять летом, на промерзшее основание фундаменты закладывать запрещено. Пазухи недостроенных фундаментов на зимний период должны быть утеплены шлаком, опилками и т. п.

К ОГЛАВЛЕНИЮ

---

Ссылки на другие страницы сайта по теме «строительство, обустройство дома»:

• Профилактические и ремонтные работы
• Выбор отопительной системы
• Проект коттеджа E-168-1D

• Как выбирают фундамент?