Фундаменты

После того как все коммуникации проведены, начинается возведение фундамента здания. Фундамент — это опора здания, которая принимает на себя нагрузку и передает ее от вышерасположенных конструкций основанию. Перед тем как переходить непосредственно к устройству фундамента, необходимо выполнить его тщательную разметку. Фундамент должен иметь необходимую прочность, быть устойчивым на опрокидывание и скольжение в плоскости подошвы и к воздействию атмосферных факторов, а также сопротивляться влиянию агрессивных и грунтовых вод. По долговечности фундамент должен соответствовать сроку эксплуатации строения, быть экономичным и индустриальным в изготовлении.

После того как размечено и рассчитано место под фундамент, начинается выемка грунта. Настоятельно рекомендуется возводить фундамент сразу же после выемки грунта, поскольку земля после выемки быстро высыхает и ее придется снова вычерпывать.

По конструкции фундаменты подразделяются на сплошные, ленточные, столбчатые и свайные.

Сплошные фундаменты

При строительстве сплошных фундаментов используют сплошную безблочную или ребристую железобетонную плиту, которая укладывается под всей площадью здания (рис. 6). Сплошные фундаменты строятся тогда, когда нагрузка, приходящаяся на фундамент, велика, а грунт основания недостаточно прочен. Подобный фундамент наиболее приемлем, когда необходимо защитить подвальное помещение от проникновения в него грунтовых вод, если их уровень достаточно высок, а пол подвала испытывает снизу высокое гидростатическое давление.

Рис. 6. Сплошной безбалочный фундамент. 1 — железобетонная фундаментная плита

Рис. 7. Сплошная железобетонная фундаментная плита: а — безбалочная; б — ребристая

Иногда фундаменты устраивают в виде железобетонных монолитных плит (рис. 7). Такие плиты могут быть безбалочные (рис. 7, а) и ребристые (рис. 7, б).

Ленточные фундаменты

Ленточные фундаменты возводятся непосредственно под стены дома или под ряд отдельных опор (рис. 8). Если фундамент устроен под стены, он имеет формы непрерывных подземных стен (рис. 8, а), если же он возведен под ряд опор, то он состоит из железобетонных перекрестных балок (рис. 8, б).

Рис. 8. Конструкции фундаментов: а) 1 — ленточный фундамент; 2 -— стена; б) 1 — ленточный фундамент под колонны

Рис. 9. Ленточные фундаменты: а — прямоугольный; б — трапецеидальный. 1 — обрез

Ленточный фундамент под каменную стену по своему очертанию в профиле представляет собой в простейшем случае прямоугольник (рис. 9, а). Прямоугольное сечение фундамента по высоте допустимо лишь при небольших нагрузках на фундамент и достаточно высокой несущей способности грунта. Для передачи давления на основание в большинстве случаев следует расширить подошву фундамента. Но это можно проводить лишь в тех случаях, когда давление на основание не превышает нормативного давления на грунт. Теоретической формой сечения фундамента с расширенной подошвой является трапеция (рис. 9, б). Для того чтобы избежать возникновения растягивающих и скалывающих напряжений в выдающихся частях фундамента и образования в них трещин, расширение подошвы не должно быть слишком большим.

Основываясь на опыте, устанавливаются углы наклона теоретической боковой грани фундамента к вертикальной оси, вдоль которой не возникает никаких нежелательных растягивающих или скалывающих напряжений. Предельный угол α, называемый условно углом распределения давления в материале фундамента, для бетона составляет 45°, для кладки, основанной на цементном растворе состава 1:4 — 33°30', для бутовой кладки, основанной на сложном растворе состава 1:1:9 — 26°30'.

Рис. 10. Ленточные фундаменты: а — прямоугольный с подушкой; б — ступенчатый. 1 — подушка

В тех домах, где есть подвальное помещение, сечение фундамента в границах подвала выстраивают прямоугольной формы с дальнейшим расширением ниже уровня пола подвального помещения. Такое расширение называется подушкой (рис. 10, а). Иногда фундаменты выполняют ступенчатого сечения (рис. 10, б).

Фундамент следует закладывать на глубину, соответствующую глубине закладки того грунтового слоя, который по своим характеристикам и показателям можно отнести к естественному основанию для данного строения. Для того чтобы определить глубину устройства фундамента, следует принимать во внимание и то, на какую глубину промерзает грунт в холодное время года. Рекомендуется закладывать фундаменты ниже уровня промерзания грунта. Для того чтобы определить уровень промерзания грунта, следует измерить температуру зимой и принять за уровень промерзания точку с нулевой температурой. Исключение составляют глинистые и суглинистые грунты. Для них уровень промерзания допускается и на глубине с температурой около —1°С. Нормативный уровень промерзания суглинистых и глинистых грунтов дается в СНиПе 2.02.01-83 на схематической карте, с нанесенными линиями равных нормативных глубин промерзания, указанных в сантиметрах. Для пылеватых и мелких песков, супесей, пылеватых глин и суглинков нормативная глубина также определяется по карте, но с коэффициентом 1,2.

Опытным путем было установлено, что грунт под фундаментами наружных стен регулярно отапливаемых помещений с температурой не ниже +10°С подвергается промерзанию на меньшую глубину, чем на открытой площадке. Поэтому расчетную глубину промерзания под фундаментами отапливаемых зданий уменьшают против нормативного значения на 30% при полах на грунте; если же полы по грунту устроены на лагах — на 20%; если на балках — на10 %.

Глубина закладки фундамента под внутренние стены отапливаемых зданий не зависит от глубины промерзания грунта. Ее назначают не менее 0,5 м от пола подвала или уровня земли. Глубина заложения фундаментов стен зданий, имеющих неотапливаемые подвалы, назначается от пола подвала. Она равна половине расчетной глубины промерзания. Предположение о том, что чем глубже заложен фундамент, тем больше его устойчивость и надежность эксплуатации, является неверным.

При расположении подошвы фундамента ниже уровня промерзания грунта вертикальные оси морозного пучения снизу перестают на нее действовать, но действующие на боковые поверхности касательные силы морозного пучения могут вытеснить фундамент вместе с промерзшим грунтом и оторвать под легкими зданиями при устройстве фундаментов из кирпича и мелких блоков. Поэтому для успешной эксплуатации фундамента, чтобы не допустить его деформацию на пучинистых местах, необходимо не только расположить подошву ниже уровня промерзания грунтов, что избавит от непосредственного давления мерзлого грунта снизу, но и нейтрализовать действующие на боковые поверхности фундамента касательные силы морозного пучения.

Внутри фундамента на всю его высоту закладывают арматурный каркас, жестко связывающий нижнюю и верхнюю части фундамента. Основание делают расширенным в виде опорной площадки — анкера, не позволяющим вытеснить фундамент из земли при морозном пучении грунта. Такое конструктивное решение возможно при использовании железобетона.

Если фундамент строится из кирпича или мелких блоков без внутреннего вертикального армирования, его стены делают наклонными — сужающимися кверху. Приведенный способ устройства фундаментных столбов и стен при тщательном выравнивании их поверхностей значительно ослабляет боковое вертикальное воздействие пучинистых грунтов на фундамент. Влияние сил морозного пучения уменьшают покрытием боковых поверхностей фундамента скользящим слоем полиэтиленовой пленкой, слоем отработанного машинного масла и утепление поверхностного слоя вокруг фундаментов шлаком, пенопластом, керамзитом, при котором уменьшается местная глубина промерзания грунта. Последний метод применим также и для мелкозагубленных фундаментов, построенных ранее и нуждающихся в защите от морозного пучения.

На крупнопадающем рельефе при строительстве здания необходимо учитывать боковое давление грунта и его возможный сдвиг. Жестко связанные в продольном и поперечном направлении ленточные фундаменты работают в этих условиях более надежно.

Столбчатые фундаменты необходимо жестко объединить поверху железобетонным поясом — ростверком, для более эффективной совместной работы всех конструктивных элементов. В песках гравелистых, крупных и средней крупности, а также в крупнообломочных грунтах глубина заложения фундамента не зависит от глубины промерзания, но она должна быть не менее 0,5 м, считая от природного уровня грунта (планировочной отметки при планировке срезкой и подсыпкой). Большее практическое применение в современном строительстве получили сборные бетонные и железобетонные фундаменты, состоящие из крупных фундаментных блоков. Использование таких конструкций дает возможность сократить сроки возведения и значительно снизить трудоемкость работ.

Рис. 11. Сборный ленточный фундамент из бетонных блоков под стены дома с подвалом и техническим подпольем. 1 — фундаментная плита; 2 — бетонные стеновые блоки; 3 — окраска горячим битумом; 4 — цементно-песчаный раствор; 5 — отмостка; 6 — два слоя толя или гидроизола на битумной мастике; 7 -— цокольное перекрытие

В состав сборного фундамента (рис. 11) входят два элемента: прямоугольная или трапециевидная подушка из железобетонных блоков (рис. 12) и вертикальная стенка, состоящая из блоков в виде бетонных параллелепипедов прямоугольной формы. Подушка укладывается на заранее утрамбованную подложку из песка толщиной 150 мм. В том случае, если строительство ведется на слабых сильносжимаемых грунтах, для повышения сопротивления растягивающим усилиям и жесткости в сборном фундаменте необходимо установить специальные пояса из железобетона толщиной 100—150 мм или же армированные швы толщиной 30—50 мм. Пояса или швы устраивают между подушкой и нижним рядом фундаментных блоков, а также на уровне верхнего среза фундаментной конструкции.

Рис. 12. Фундаментный блок-подушка

Несмотря на прочность крупноблочных фундаментов, их стены иногда выполняют толще надземной части стены. Это позволяет использовать прочность материала только на 15—20%. Практика показывает, что по толщине стенки сборного фундамента могут быть равны толщине стен здания, но не меньше 300 мм. Можно устанавливать и прерывистые фундаменты, что позволяет экономить материал. Такие фундаменты состоят из железобетонных блоков-подушек, выложенных не вплотную друг к другу, как это происходит при возведении ленточных фундаментов, а на определенном расстоянии один от другого (0,2—0,9 м). Зазоры между блоками, как правило засыпаются обычным грунтом.

Столбчатые фундаменты

Столбчатые фундаменты — это система опор, возводимая под стены зданий, столбы или колонны. В том случае, когда основная нагрузка на фундамент не очень высока, а давление на грунт не превышает нормативного, непрерывные ленточные фундаменты под стены малоэтажных зданий строить не целесообразно — их можно заменить столбчатыми фундаментами. Столбчатые фундаменты выполняются из бетона или железобетона. Их перекрывают сверху железобетонными фундаментными балками, на которых уже и возводят основные конструкции стен здания. Под фундаментной балкой рекомендуется устраивать песчаную или шлаковую подушку толщиной 0,5 м, чтобы избежать нежелательного выпирания балки из-за вспучивания лежащего под ней грунта.

Обычно фундаментные столбы возводят на расстоянии 2,5—3 м друг от друга, считая от осей столбов, обязательно под углом здания, в местах пересечения и примыкания стен и под простенками. Если глубина заложения фундамента достаточно велика — 4—5 метров — столбчатые фундаменты можно возводить и под стены многоэтажных домов. В таких случаях возведение ленточного фундамента весьма невыгодно из-за его большого объема. Столбчатые отдельно стоящие фундаменты возводят и под опоры зданий. На рис. 13, а представлен сборный фундамент, возведенный под кирпичный столб и выполненный из железобетонных блоков-подушек. Но наиболее выгодным вариантом для возведения фундамента под кирпичные столбы является укладка железобетонных блоков-плит (рис. 13, б).

Рис. 13. Сборные фундаменты под отдельные опоры. а — под кирпичные столбы из блоков ленточных фундаментов; б — то же, из специальных железобетонных плит; в — под железобетонную колонну из башмака стаканного типа; г — то же, из блока-стакана и опорной плиты

Сборный фундамент под железобетонные колонны каркасных зданий может состоять из одного железобетонного башмака стаканного типа (рис. 13, в) или же из железобетонных блока-стакана и опорной плиты под ним (рис. 13, г).

Свайные фундаменты

В состав таких фундаментов входят отдельные сваи, перекрытые сверху бетонной или железобетонной плитой или балкой, которая называется ростверком. Предназначаются свайные фундаменты для тех случаев, когда нужно передать на слабый грунт большие нагрузки.

Сваи разделяют по материалу, по методу производства, по методу погружения в грунт и по типу их поведения в грунте. Изготавливают сваи из дерева, бетона, железобетона, стали. Сваи могут также быть комбинированными. По методу изготовления и погружения в грунт сваи подразделяются на забивные и набивные. Забивные сваи опускаются в грунт в уже готовом виде, в то время как набивные сваи изготавливаются непосредственно в самом грунте.

Рис. 14. Забивная свая-стойка фундамента. 1 — гидроизоляция; 2 — поверхность земли; 3 — железобетонная балка ростверка; 4 — забивная свая прямоугольного сечения; 5 — плотный грунт

По типу поведения в грунте выделяются сваи-стойки и висячие сваи. Сваи-стойки имеют под собой опорой прочный грунт, например, скальную породу и передают на нее давление (рис. 14). Сваи-стойки используют в тех случаях, когда глубина залегания прочного грунта не больше допустимой длины сваи. Такие фундаменты почти не дают осадки.

В том случае, если глубина залегания прочного грунта достаточно велика, используют висячие сваи. Несущая способность таких свай определяется суммой сопротивления сил трения по боковой поверхности и грунта под острием сваи (рис. 15).

Рис. 15. Набивная висячая свая фундамента. 1 — гидроизоляция; 2 — железобетонная балка ростверка; 3 — набивная свая; 4 — наконечник обсадной трубы; 5 — слабые грунты

Преимущество деревянных свай — их низкая стоимость. Но если они находятся в грунте с переменной влажностью, они быстро гниют. В этом случае верхние концы деревянных свай необходимо располагать ниже уровня грунтовых вод. В тех местах, где уровень грунтовых вод слишком высок, деревянные сваи стоят достаточно долго, если они полностью погружены в воду. В некоторых странах до сих пор сохранились здания, стоящие на деревянных сваях, которым по четыре сотни лет.

Сваи из железобетона стоят дороже, но они более долговечны и способны выдерживать большие нагрузки. Одно из преимуществ железобетонных свай — проектная отметка их голов не зависит от уровня грунтовых вод.

Расстояние между сваями рассчитывается от осей. Если сваи погружены на глубину от 5 до 20 метров, расстояние между осями свай составляет 3d—8d, где d — диаметр сваи. По сравнению с блочными фундаментами, свайные дают меньшую осадку. Благодаря этому значительно снижается вероятность неравномерной грунтовой деформации.

Любой фундамент подвергается воздействию влаги, которая просачивается через грунт. Вследствие капиллярного эффекта по внутренним каналам фундамента она поднимается вверх. Это влечет за собой образование сырости на стенах здания. Чтобы избежать этого, в нижней части фундамента следует устроить изоляционный слой из двух слоев битумных рулонных материалов (например рубероид), склеенных друг с другом водонепроницаемой битумной мастикой.

Даже в том случае, если фундамент возведен правильно и с учетом всех требований, необходимо постоянно следить за осадкой основания и последующими деформациями.

К ОГЛАВЛЕНИЮ

---

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

• Грозозащита
• Хвойные в каменистых садах