Типы фундаментов и области их применения

Типы фундаментов для частного дома

Фундамент представляет собой один из главных конструктивных элементов любого здания или сооружения, будь то большой загородный дом, баня, гараж, или даже массивный кирпичный забор

Мы реализуем свои проекты только с использованием наиболее надежных и отлично зарекомендовавших себя решений:

• Ленточный фундамент.
• Монолитная плита.
• Утепленная шведская плита (УШП).
• Утепленный финский фундамент (УФФ).

Ленточный фундамент отлично подходит для строительства домов из клееного бруса, каркасных зданий. Данное основание обладает достаточной несущей способностью и равномерно распределяет нагрузку, дает возможность использовать цокольный этаж. Лента оптимально подходит для сухих грунтов, для которых не характерно существенное морозное пучение.

Монолитная плита — надежный и прочный фундамент, который может использоваться для тяжелых зданий, в том числе для кирпичных, газобетонных, пенобетонных домов. Он также подходит для любых типов грунта и демонстрирует высокую устойчивость к морозному пучению, поскольку при сдвиге грунта плита смещается вместе с ним, не приводя к разрушению конструкций. Монолитный фундамент служит основой для стяжки пола.

УШП — современный тип фундамента, сочетающий высокую несущую способность и функциональность. Представляет собой монолитную плиту с ростверком под несущими стенами. По всей площади под плиту закладывается утеплитель, а в самой плите закладываются трубы, по которым циркулирует теплоноситель. УШП отлично подходит для строительства тяжелых зданий и может использоваться на грунтах различного типа.

УФФ, или утепленная финская плита (УФП), является сходным с УШП типом фундамента, за исключением некоторых отличий. Он выполняется не из монолитной плиты, а состоит из блоков, закладывается на глубину до 1,5 метра, его опорная часть не связана с черновым полом. УФФ также подходит для разных типов домов, включая тяжелые и может использоваться на любых грунтах.

Определение несущей способности фундамента

Под несущей способностью подразумевается способность основания справиться с предполагаемой нагрузкой.

Совет эксперта! Как показывает наша практика, несущую способность основания попросту невозможно определить на стройплощадке и проектных нагрузках в отрыве от технических характеристик почвы. По этой причине, сперва мы осуществляем сбор необходимой информации, а потом приступаем к решению основной задачи.

Так, для начала происходит анализ почвы и всевозможные геодезические исследования на стройплощадке. Определяются такие данные:

• Насколько земля насыщена водой.
• Какой хим-состав грунта.
• Тип почвы.
• Плотность и коэффициент пористости породы.

Ниже приводиться нормативная таблица, в которой находится информация о сопротивлении плотных и песчаных грунтов:

Рис. 1.3: информация в таблице приводится по центральной части Российской Федерации

После этого выбирается следующая информация:

• Вес строения.
• Предполагаемые нагрузки снега.
• Нагрузка ветра.

Чтобы узнать вес отдельных стройматериалов, следует отталкиваться от следующих весовых характеристик:

Какой фундамент имеет наивысшую несущую способность

Все типы фундамента имеют свои отличительные особенности и свою несущую способность. Самым оптимальным решением со стороны цены и качества, ЖБИ сваи являются универсальными. Как показывает практика, эти намного надежней и выгодней с финансовой стороны.

Рис. 1.7: деревянный каркасный дом на сваях

Расчёт несущей способности грунта

Для расчёта несущей способности грунта понадобятся физико-механические характеристики инженерно-геологических элементов (ИГЭ), формирующих грунтовый массив участка строительства. Эти данные берутся из отчета об инженерно-геологических изысканиях. Оплата такого отчёта зачастую окупается сторицей, особенно это касается неблагоприятных грунтовых условий.

Среднее давление под подошвой фундамента не должно превышать расчётное сопротивление основания, определяемого по формуле:

Формула определения расчетного сопротивления грунта основания.

Для этой формулы существует ряд ограничений по глубине заложения фундаментов, их размеров и т.д. Более подробная информация изложена в разделе 5 СП 22.13330.2011. Ещё раз подчеркнем, что для применения данной расчётной методики необходим отчет об инженерно-геологических изысканиях.

В остальных случаях с некоторой степенью приближенности можно воспользоваться усредненными значениями в зависимости от типов ИГЭ (супеси, суглинки, глины и т.п.), приведенными в СП 22.133330.2011:

Расчетные сопротивления крупнообломочных грунтов.

Расчетные сопротивления песчаных грунтов.

Расчетные сопротивления глинистых грунтов.

Расчетные сопротивления суглинистых грунтов.

Расчетные сопротивления заторфованных песков.

Расчетные сопротивления элювиальных крупнообломочных грунтов.

Расчетные сопротивления элювиальных песков.

Расчетные сопротивления элювиальных глинистых грунтов.

Расчетные сопротивления насыпных грунтов.

В рамках примера зададимся суглинистым грунтом с коэффициентом пористости 0,7 при значении числа пластичности 0,5 – при интерполяции это даст значение R=215кПа или 2,15кг/см2. Самостоятельно определить пористость и число пластичности очень сложно, для приблизительной оценки стоит оплатить взятие хотя бы одного образца грунта со дна траншеи специалистом лаборатории, выполняющей изыскания. В общем и целом для суглинистых грунтов (самый распространенный тип) чем выше влажность, тем выше значение числа пластичности. Чем легче грунт уплотняется, тем выше коэффициент пористости.

Вопрос выбора материалов для фундамента

Фундамент должен быть прочным и устойчивым. Перед установкой следует выяснить, какая нагрузка на него ляжет. От того, какой коттедж или сборный дачный дом, предусмотрен проектом, можно выбрать один из предлагаемых фундаментов: ленточный, который заглублен не глубоко, столбчатый (самый экономичный), свайно-винтовой.

Проблемы грунтов

Дом начинается с фундамента. Только положив основу, можно говорить о следующей ступени строительства. Сборный дом весь свой вес переносит на фундамент, при этом полностью защищается от грунтовых вод.

Чтобы фундамент равномерно сел, необходимы следующие условия и действия:

• Отличное качество грунта, имеющего в составе однородный крупный песок, в котором нет валунов, торфа и подземных грунтовых вод – проблем с выбором фундамента нет, подойдет практически любой. Необходимы работы по удалению с участка корней деревьев, которые здесь росли, пней и других образований, мешающих выполнению действий.
• Очень мелкий песок (похож на пыль); песок с глиной; мокрая земля из-за близко проходящих грунтовых вод – возможна проблема в зимний период, когда почва может поддаться пучению. Решение – с помощью дренажа выполнить предварительное утрамбование слоя песка. Важно, чтобы песок был крупнозернистым.
• сухой глинистый грунт, глубокие грунтовые воды – идеальный грунт для фундамента. Необходимы работы лишь по очистке территории от пней и корней.
• глинистый грунт, подверженный влаге из-за подводных вод – проблемы с шаткостью фундамента за счет текучих свойств глины, при этом замерзшая при минусовой температуре глина оказывает существенное давление на фундамент, что отрицательно может сказаться на всей конструкции дома. Решение – прокладывание фундамента должно быть на всю глубину промерзания подобной почвы. Также возможно проложить песчаный слой высотой, равной половине самого фундамента.

Проблема с торфяным грунтом заключается в том, что он не выдерживает высокие нагрузки. Решение — острая необходимость полной замены грунта на песчаный либо прибегнуть к уже давно используемому методу установки свай. После этого можно начинать строительство фундамента.

Расчёт несущей способности фундамента

Определение несущей способности оснований осуществляется на основе проектной площади опирания фундамента на грунт, сопротивления почвы и испытываемых фундаментом нагрузок, однако особенности и порядок расчетов для разных видов фундаментов будет отличаться.

Необходимость геологических исследований

Для определения типа фундаментов, а также в расчете ориентировочной просадки грунтов зоны строительства, в обязательном порядке проводятся геологические исследования. С их помощью определяется тип почвы, глубина промерзания, уровень залегания грунтовых вод, структура грунта и прочие параметры. Поэтому несущая площадь фундамента должна быть такой, чтобы ее масса вместе с будущим зданием не превышала расчетное сопротивление грунта на строительной площадке.

Только тогда получится качественный, надежный фундамент, способный выдерживать горизонтальные и вертикальные нагрузки. При этом строить дополнительные этажи без укрепления существующего фундамента запрещено, так как в таком случае резко увеличивается масса объекта в целом.

У какого фундамента наивысшая несущая способность

Как можно увидеть по приведенным расчетам, несущая способность разных фундаментов кардинально отличается — основания из винтовых свай отличаются минимальными сроками обустройства, однако их надежности достаточно лишь для возведения легких домов из дерева.

Рис. 2.0: Легкий каркасный дом на винтовых сваях
Ленточные фундаменты более надежны, они подходят под строительство тяжелых кирпичных домов в нормальных грунтовых условиях, однако при наличии пучинистых грунтов, когда нужно заглублять фундаментную ленту ниже уровня промерзания почвы, их обустройство становится экономически невыгодным.

Фундаменты на железобетонных сваях — универсальный вариант. Они обладают максимальной несущей способностью и устойчивостью в любых типах грунтов. Если вы решили строить кирпичный дом и делаете упор на максимальной надежности и долговечности конструкции, такой фундамент будет лучшим решением.

Рис. 2.1: Двухэтажный кирпичный дом на железобетонных сваях

Определение требуемой ширины подошвы («подушки») ленточного фундамента

Требуемая ширина подошвы определяется отношением расчетного сопротивления основания к линейно распределенной нагрузке.

Ранее мы определили погонную нагрузку, действующую в уровне подошвы фундамента – 7925кг/м. Принятое сопротивление грунта у нас составило 2,15кг/см2. Приведём нагрузку в те же единицы измерения (метры в сантиметры): 7925кг/м=79,25кг/см.

Ширина подошвы ленточного фундамента составит: (79,25кг/см) / (2,15 кг/см2)=36,86см.

Ширину фундамента обычно принимают кратной 10см, то есть округляем в большую сторону до 40см. Полученная ширина фундамента характерна для легких домов, возводимых на достаточно плотных суглинистых грунтах. Однако по конструктивным соображениям в некоторых случаях фундамент делают шире. Например, стена будет облицовываться фасадным кирпичом с утеплением толщиной 50мм. Требуемая толщина цокольной части стены составит 40см газобетона + 12см облицовки + 5см утеплителя = 57см. Газобетонную кладку на 3-5см можно «свесить» по внутренней грани стены, что позволит уменьшить толщину цокольной части стены. Ширина подошвы должна быть не менее этой толщины.

Как определяется несущая способность фундаментов

Несущая способность фундамента — показатель, свидетельствующий о нагрузках, которые сможет выдерживать основание дома в конкретных грунтовых условиях.

Важно: данный параметр невозможно определить в отрыве от характеристик почвы на строительной площадке и проектных нагрузок, передающихся на фундамент в процессе эксплуатации, поэтому любые расчеты должны начинаться с сбора вышеуказанных величин.

Определение свойств почвы требует проведения геодезического исследования грунтов на строительной площадке, в процессе которого анализируются следующие характеристики:

• Тип грунта;
• Насыщенность почвы влагой и химический состав грунтовых вод;
• Уровень промерзания грунта;
• Коэффициент пористости и плотность породы.

Исходя из данных величин, определяемых вследствие лабораторного анализа взятых на участке проб почвы, выявляется сила сопротивления грунта — величина нагрузки, которую сможет выдерживать 1 см2 почвы.
Существуют нормативные таблицы сопротивления разных видов грунта, однако проведение геодезических изысканий на объекте крайне желательно, поскольку один и тот самый вид почвы, обладающий разной влажностью и плотностью, будет иметь отличающиеся характеристики сопротивления.

Рис 1.3: Сопротивление распространенных в центральной части России типов грунта
Следующим этапом расчет является сбор нагрузок, которые фундамент будет испытывать в процессе эксплуатации. Данные нагрузки состоят из следующих факторов:

• Масса здания ;
• Нагрузки от снегового покрова;
• Нагрузки от давления ветра;
• Полезные эксплуатационные нагрузки.

Чтобы рассчитать массу здания необходимо определить вес составляющих его конструкции — стен, кровли и перекрытий. Сделать это можно умножив габаритные характеристики здания на удельный вес одного м2 стройматериалов.

Рис. 1.4: Удельный вес конструкционных частей здания
Атмосферные нагрузки добавляются к рассчитанной массе здания. Нормативные снеговые нагрузки на 1 м2 горизонтальной плоскости здания указаны в действующих строительных нормативах.

Рис. 1.5: Снеговые нагрузки в разных регионах России
Для определения ветровых нагрузок нормативное давление ветра необходимо умножить на площадь одной стороны здания (высота от нулевого уровня до конька крыши).

Рис. 1.6: Ветровые нагрузки на здания и сооружения
К сумме полученных результатов необходимо добавить полезные нагрузки, величина которых для жилых зданий составляет 100 кг на м2 половых и междуэтажных перекрытий.

Важно: в результате данных расчетов вы получаете совокупные нагрузки, которые будет переносить фундамент в процессе эксплуатации, что позволяет определить требуемую несущую способность основания.

Ленточного железобетонного

Определение несущей способности ленточного фундамента осуществляется через расчет фактической опорной площади, которой должна обладать фундаментная лента. Делается это по формуле: S>Yn*F/Yc*Ro, в которой:

• S — опорная площадь фундамента (см2);
• F — совокупная нагрузка на фундамент дома;
• Yn — коэф. надежности (1.2);
• Yc — коэф. работы фундамента в грунте;
• Ro — расчетное сопротивление грунта.

Величина Yc представлена в нижеприведенной таблице:

Рис 1.7: Коэффициенты надежности при работе ленточных фундаментов в грунте
Для примера произведем расчет фундамента по несущей способности под кирпичный дом 7*7 м (длина ленты с учетом внутренней стены — 35 м)., совокупные нагрузки от которого составляют 190 тонн. Здание возведено на суглинистой почве с сопротивлением 3.6 кг/см2

• S>1.2*190 000/1*3.6 = 63 333 см2 = 6,33 м3

Исходя из расчетов мы получаем, что фундамент, несущей способности, которого будет достаточно под вышеуказанное здание, должен обладать опорной площадью в 6,33 м2. Если учитывать периметр фундамента в 35 м., ширина ленты должна составлять как минимум: 6,33/35 = 0,18 м.
Исходя из сопротивления грунта, несущая способность такого ленточного фундамента составит: 63 333 * 3,6 = 227,99 тонн.

На винтовых сваях

Расчет несущей способности фундамента на винтовых сваях выполняется на основе определения несущих характеристик одной сваи и умножения полученного результата на количество свай в фундаменте.
Для примера произведем расчеты с аналогичными исходными данными — нагрузки от здания 190 тонн, периметр стен — 35м, грунт — суглинок к сопротивлением 3,6 см/м2. В фундаменте будут использоваться винтовые сваи с диаметром ствола 133 мм.

Рис. 1.8: Схема работы винтовых свай в грунте

Важно: минимальный шаг винтовых свай в фундаменте составляет 2 метра, при этом опоры должны обязательно размещаться в местах пересечения стен дома. Исходя из чего, максимально возможное количество свай в фундаменте под дом 7*7 м. может составлять 14 шт.

• Определяем опорную площадь одной сваи 133 мм., диаметр лопастей у которой составляет 30 см, по формуле «R2*3.14» — 15*15*3,14 = 706.5 см2</strong>;
• Рассчитываем несущую способность сваи по силе сопротивления суглинка: 706,5*3,6 = 2.55 тонн</strong>;
• Расчитываем общую несущую способность фундамента: 14*2,55 = 35,7 тонн.

Как вы видите, несущей способности винтовых свай не достаточно для возведения тяжелого кирпичного здания, нагрузка от которого составляет 190 тонн. На таких фундаментах могут возводиться лишь легкие здания из каркасных панелей либо дерева.

На железобетонных сваях

Железобетонные сваи, в отличие от винтовых, работаю в грунте не только своей опорной подошвой, но и боковыми стенками ствола, поэтому они обладают большей несущей способностью.

Рис. 1.9: Схема фундамента на железобетонных сваях
Расчет основания из ЖБ свай производится по формуле: P = 10Rh*F+u*l*f>P, где

• Rh — сопротивление почвы под острием сваи;
• F — поперечное сечение сваи (м2);
• u — периметр поперечного сечения (м);
• l — глубина погружения сваи;
• f — сопротивление грунта боковым стенкам сваи.

Для примера произведем расчет несущей способности фундамента под вышеуказанный дом, состоящего из 14 ЖБ свай сечением 30*30 см, погруженных на глубину 9 м.
В первую очередь определяется сопротивление грунта под острием сваи, на глубине 9 м. с учетом характеристик суглинистой почвы:

Далее рассчитывается сопротивление грунта боковым стенкам ствола:

Определяем несущую способность сваи по приведенной в начале главы формуле:

Важно: расчеты свидетельствуют,  что одна железобетонная свая сечением 30*30 см, погруженная на глубину 9 м., может выдерживать нагрузку в 24.1 тонн. Учитывая количество свай в фундаменте (14) мы можем определить общую несущую способность основания: 14*24,1 = 337,4 тонн.

Влияние размеров фундамента на несущую способность основания

Графическое изображение зависимости осадки основания фундамента от несущей нагрузки

Некоторые строители вынуждены для одного сооружения использовать сразу несколько различных видов фундаментов. Причем расчеты нужно делать для каждой подошвы индивидуально. Также возможно применение оснований с длиной, значительно превышающих их ширину.

Графики указывают, что с увеличением ширины фундамента увеличивается объем грунта, способного привести к разрушению подошвы. Поэтому при абсолютно одинаковых условиях и составу грунта, узкие фундаменты менее склонны к деформации, чем широкие.

Также несущая способность оснований зависит от их формы и используемых строительных материалов. Если два фундамента имеют абсолютно одинаковые размеры, одинаково заглублены в грунт, но один имеет длину и ширину практически одинаковую, а другой – более длинный, тогда первая конструкция будет создавать большую нагрузку на грунт, чем другая.

Причина кроется в особенностях подошвы. Для деформации и сдвига квадратного или круглого фундамента нужно затратить больше энергии, чем для ленточного длинного. Также необходимо учесть, что на песчаное основание размеры и форма фундамента влияет больше, чем на глинистые грунты.

Особенности монолитного фундамента

Монолитная плита

Главная особенность, которой обладает сплошной монолитный фундамент, заключается в том, что он способен выдерживать высокой степени нагрузки, так как плита изготавливается с использованием армированного каркаса, занимающего всю площадь здания. Такое основание имеет ровную гладкую поверхность и поэтому может выполнять функции пола цокольного этажа.

Для монтажа сплошного фундамента необходимо возведение опалубки и позволяет вести строительство дама на любом грунте.

Даже подвижный грунт неспособен нарушить целостность конструкции, а равномерно распределенная нагрузка дает возможность возводить на таком основании постройки как самые легкие, так и тяжелые, состоящие из двух и более этажей.

Монтаж сплошного фундамента оправдан при проведении работ по возведению построек:

• на грунте с большим содержанием песка;
• в заболоченной местности;
• на просадочных и заторфованных грунтах.

Незаменимым является сплошной фундамент и в районах, характерной особенностью которых является нахождение грунтовых во близко к поверхности.

Использование сплошного фундамента необходимо при возведении зданий грунтах склонных к значительному вспучиванию. Плита, изготовленная из железобетона, расположена по всей площади возводимого здания и не теряет своей прочности и формы, перемещаясь при необходимости, вместе с грунтом.

Работы по сооружению сплошного фундамента

Первым делом перед началом работ потребуется выполнить расчет для определения:

• толщины плиты;
• глубины закладки плиты;
• общей площади основания.

Конструкция монолитной плиты

Для того чтобы в значительной степени повысить прочность постройки площадь ее основания увеличивают на один или даже два метра в каждую сторону.  Выполняя расчеты необходимо учитывать несущую способность грунта и увеличение нагрузки за счет межкомнатных стен, перекрытий, установленной мебели и техники. Для получения более точных результатов к значению веса самой постройки прибавляют 150 кг/м2 затем полученное число необходимо разделить на площадь дома. Учитывается и марка цемента, который используют для приготовления бетона.

Цемент марки М500 позволяет получить состав, который при застывании выдерживает нагрузку 500 кг/м2, соответственно толщина плиты основания будет не менее 50 сантиметров.

Используя железобетонные плиты, строители получают надежное и долговечное основание для легких каркасных конструкций и тяжелых многоэтажных зданий.

Вычисление нагрузок

 

Перед тем как рассчитать фундамент под дом, потребуется рассчитать нагрузку. Удобнее выполнять сбор нагрузок на фундамент в табличной форме. Все нагружения делятся на два типа: постоянные и временные. Последние являются временными условно, поскольку включают в себя мебель, оборудование и т.п. Постоянные состоят из массы конструкций здания.

Расчет нагрузки на фундамент можно выполнить полностью самостоятельно с учетом точных характеристик используемых материалов. Но вполне достаточно будет воспользоваться таблицей ниже. В ней приведены средние значения, но нагрузка на фундамент от этого изменится некритично.

Конструкция Величина нагрузки, кг/м2 Коэффициент надежности

Стена из кирпича 510 мм	920	1,3
Стена из кирпича 640 мм	1150
Брусовая стена 150 мм	120	1,1
Брусовая стена 200 мм	160
Стена по деревянному каркасу с утеплением 150 мм	30-50
Перегородки из гипсокартона 80 мм	30
Перекрытие из плит ПК с цементной стяжкой	625	1,2
Перекрытие деревянное с утеплением	150	1,1
Фундамент из железобетона в кг/м3 (!)	2500	1,2 — для сборного 1,3 — для монолитного
Крыша с учетом типа покрытия
Металл	60	1,05
Керамика	120	1,2
Битумные материалы	70	1,1
Временные нагрузки
От людей и мебели	150	1,2
Снежный покров	По СП «Нагрузки и воздействия» табл. 10.1 с учетом расположения участка строительства	1,4

Нагрузку на фундамент каждого типа, чтобы верно посчитать сечение, умножают на коэффициент надежности.

Особенности расчета

Итак, чтобы определить несущую способность фундамента, необходимо знать:

• Сопротивление испытываемых нагрузок фундаментом и почвы.
• Проектную площадь.

В зависимости от того, какой тип фундамента особенно используется, способ и порядок расчета будет отличаться.

Таблица сбора равномерно распределенных нагрузок

Наименование нагрузки Нормативное значение, кг/м2 Коэффициент надежности по нагрузке Расчётное значение нагрузки, кг/м2

Собственный вес плит перекрытия	275	1,05	290
Собственный вес напольного покрытия	100	1,2	120
Собственный вес гипсокартонных перегородок	50	1,3	65
Полезная нагрузка	200	1,2	240
Собственный вес стропил и кровли	150	1,1	165
Снеговая нагрузка	100*1,4 (мешок)	1,4	196

Всего: 1076 кг/м2

Нормативное значение снеговой нагрузки зависит от региона строительства. Его можно определить по приложению «Ж» СП 20.13330.2011. Собственные веса кровли, стропил, напольного перекрытия и перегородок взяты ориентировочно, для примера. Эти значения должны определяться непосредственным вычислением веса того или иного конструктива, или приближенным определением по справочной литературе (или в любой поисковой системе по запросу «собственный вес ххх», где ххх – наименование материала/конструкции).

Рассмотрим стену по оси «Б». Ширина грузовой площади составляет 5200мм, то есть 5,2м. Умножаем 1076кг/м2*5,2м=5595кг/м.

Но это ещё не вся нагрузка. Нужно добавить собственный вес стены (надземной и подземной части), подошвы фундамента (ориентировочно можно принять её ширину 60см) и вес грунта на обрезах фундамента.

Для примера возьмем высоту подземной части стены из бетона в 1м, толщина 0,4м. Объемный вес неармированного бетона 2400кг/м3, коэффициент надежности по нагрузке 1,1: 0,4м*2400кг/м3*1м*1,1=1056кг/м.

Верхнюю часть стены примем в примере равной 2,7м из газобетона D400 (400кг/м3) той же толщины: 0,4м*400кг/м3*2,7м*1,1=475кг/м.

Ширина подошвы условно принята 600мм, за вычетом стены в 400мм получаем свесы общей суммой 200мм. Плотность грунта обратной засыпки принимается равной 1650кг/м3 при коэффициенте 1,15 (высота толща определится как 1м подземной части стены минус толщина конструкции пола первого этажа, пусть будет в итоге 0,8м): 0,2м**1650кг/м3*0,8м*1,15=304кг/м.

Осталось определить вес самой подошвы при её обычной высоте (толщине) в 300мм и весе армированного бетона 2500кг/м3: 0,3м*0,6м*2500кг/м3*1,1=495кг/м.

Суммируем все эти нагрузки: 5595+1056+475+304+495=7925кг/м.

Более подробная информация о нагрузках, коэффициентах и других тонкостях изложена в СП 20.13330.2011.

Железобетонный ленточный

Процесс расчета осуществляется по такой формуле:

• S>Yn×F/Yc×Ro
• S – площадь основания (опорная).
• Yn – коэффициент надежности.
• F – совокупность всей нагрузки дома.
• Yc – коэффициент работы основания в почве.
• Ro – расчетное сопротивление почвы.

Подобные вычисления представлены ниже:

Рис. 1.5: коэф. надежности при работе основания в почве.

Правильная подготовка основания под фундамент

Любой из профессиональных строителей знает, что первые полметра грунта обладают наименьшей несущей способностью и зачастую в расчет при проектировании фундаментов не принимаются. Чтобы получить наиболее устойчивое и надежное положение коробки здания, необходимо добраться до наиболее стабильных и плотных слоев породы, состояние которых и несущая способность не зависят от температуры воздуха и количества осадков. Поэтому подготовка основы под обустройство основания фундамента требует проведения значительного и материально затратного объема работ:

• Выполнение планирования участка будущего основания, удаление поверхностного грунта, а в случае мощных залежей торфяников, суглинок, обводненных глин при подготовке приходится удалять поверхностный слой на метр и более;
• Обустройство дренажных систем с планированием будущих водоотводных уклонов и ливневой канализации;
• Уплотнение грунта виброкатками, отсыпка подушек из щебня, песка;
• При необходимости выкладывание бетонной подготовки под основание фундамента и гидроизоляции.

К сведению! Наиболее распространенной причиной нарушения несущей способности фундамента является использование отсыпочных строительных материалов, не отвечающих требованиям проекта.

Оформленный приемочный документ, протокол или акт, подтверждает выполненный объем работ, толщину уложенного щебня и песка, наличие подложки из геотекстиля, но при этомне отражает качества песка, которое играет главную роль в обеспечении несущей способности основания фундамента.

Чтобы обеспечить необходимую прочность поверхностного слоя породы, делают подготовку грунта, уплотняют и отсыпают щебнем разных фракций, сначала крупной, затем отсевом и, наконец, песком. Запечатанный в грунт слой щебня резко увеличивает устойчивость фундамента, но из-за большой жесткости и твердости не способен равномерно передавать нагрузку от веса здания в основание фундамента и на поверхность земляного слоя.

Устройство основания для фундамента

Если попытаться установить бетонное основание непосредственно на щебень, без отсыпки песка, часть ленты или плиты фундамента окажется перегруженной, а часть останется без нагрузки. В подобной ситуации бетонная отливка фундамента достаточно быстро перейдет в неустойчивое состояние, будут образовываться трещины и деформации.

Функции песчаной отсыпки

Песок играет роль клея и эластичной подушки, позволяющей компенсировать и распределить все усилия, в том числе при вспучивании грунта или осадке основания фундамента.

Песчаный материал, используемый при подготовке и отсыпке основания, должен отвечать определенным требованиям и критериям:

• Наилучшим считается гравистый песок, очень крупный и чистый, отсыпки из такого материала обладают наименьшим удельным весом, но при этом легко пропускают воду;
• Минимальное количество включений глины, земли, известковых и солевых загрязнений;
• Песок не должен содержать любых форм органики, ила, торфа, остатков растений – всего, чем богаты природные водоемы. При использовании в подготовке основания такого материала через определенный период времени песчаная подушка превращается в плотный водонепроницаемый слой грязи, насыщенный продуктами разложения органики.

Совет! Качество песка легко проверить с помощью подручных средств. Например, если в вырытую в грунте ямку, засыпанную песком, вылить 5-6 литров воды, то при хорошем качестве вода уйдет за несколько минут, в грязном песке на поверхности останется лужица.

Классическое устройство основания под фундаменты из щебеночного материала

В классическом варианте технология подготовки подушки под бетонную плиту или ленту использует щебень, как материал, обеспечивающий дренаж и жесткую основу. Поэтому основание отсыпают, как минимум, одним слоем щебенки. Использование щебеночного материала требует немалых затрат, связанных с покупкой стройматериала, доставкой и проведением планировочных работ. Несмотря на всю дороговизну и дефицитность высококачественной щебенки, отказаться от ее использования в подготовке основы под фундамент невозможно.

В случаях, когда в процессе планировки поверхности бульдозерами или экскаваторами извлекаются и перемещаются большие объемы грунта, для выравнивания уклона основания применяются щебеночные насыпи. Идеально выровнять гравийную подушку удается не всегда, поэтому строители зачастую применяют промежуточное бетонирование или бетонную подготовку. По сути, это тонкий слой бетона, уложенный на песчано-щебеночное основание подушки и идеально выровненный по горизонту.После такой подготовки достаточно просто уложить гидроизоляцию и слой утеплителя.

Если грунт обладает высокими несущими характеристиками, технологию подготовки можно значительно упростить. В этом случае устройство основания под фундаменты песчаного выполняется в упрощенном порядке. На выровненный и утрамбованный слой песка укладывается полиэтиленовая пленка, отсыпается слой мелкого гравия или отсева, после утрамбовки выполняется укладка слоя гидроизоляции и утеплителя. На следующем этапе выполняется укладка арматуры и заливка раствора бетона.

Свойства ленточного фундамента

Первым делом рассмотрим мелкозаглубленный фундамент из железобетона. Он дешевле фундамента из кирпича, где появляется отдельная статья расходов на работы каменщика и приобретение раствора. Совсем отошел на задний план и способ укладки блоков для фундамента, т. к. это трудоемкая и сложная работа, требующая тяжелой строительной техники.

Мелкозаглубленный фундамент подходит для панельно-каркасной технологии. Он имеет невысокую стоимость и высокую прочность. Но при соблюдении нескольких правил. Во-первых, для зимы необходимо, чтобы он был загружен или теплоизолирован. Во-вторых, чтобы обеспечить гидроизоляцию нужно обработать его двумя слоями. Третье правило — никогда не закладывать фундамент на почве, которая уже поддалась промерзанию.

Принцип устройства

Сначала нужно вырыть траншею под наружные и несущие стены будущего дома. Траншея делается 40–60 см. в ширину и 70 — 80 см. в глубину. На дно траншеи засыпается песок 30 — 40 см. Для уплотнения песок утрамбовывается и проливается водой. Если ландшафт участка имеет значительный уклон, то самая нижняя точка фундамента должна быть не менее чем в 20 см от поверхности земли. Затем выставляется опалубка на ширину 40 см. и высотой 50 см. Опалубку лучше делать из ОSB или толстой ламинированной фанеры, но можно применить и обычные доски.

Свойства столбчатого фундамента

Этот вид фундамента выбирается под основу домов общей площадью до 100 м2. В основе работы лежит использование блоков из бетона 200×200×400, которые песчано-цементным раствором соединяются в «столбы».

Выполненные столбы — центры, на которые будет припадать основная нагрузка дома, при этом расстояние между ними не должно превышать 1,5 метров. Так, столбы устанавливаются там, где будут располагаться углы здания, соединение стен. Весь материал легко доставляется к месту строительства.

Чтобы обеспечить стойкость сборного дачного дома, целесообразно сверху столбов поставить обвязочный брус, который станет опорой для перекрытия фундамента. Также необходимо следить за точностью вертикальной установки и правильным распределением нагрузки балок. Для правильного расчета площади фундамента и его сечения необходимо предусмотреть все параметры будущей конструкции дома.

Между столбами фундамента обязательно выполняется стенка (забирка), которая служит защитой от влаги и дополнительным заполнением пустого пространства. Располагается стенка так, чтобы ее поверхность точно повторялась по всей площади дома и имела толщину до 120 мм. и глубину до 300 мм.

Свойства ленточного ростверка

Ленточный ростверк — это железобетонная лента, объединяющая буронабивные сваи между собой. Такой вид фундамента применяют на пучинистых грунтах и делают на высоту 10–30 см выше уровня почвы. Расстояние между сваями будет зависеть от веса вышестоящей конструкции. Ленту можно расположить на любую высоту над землей с оптимальным расходом бетона.

Сначала нужно произвести разметку на участке под будущий фундамент. После этого, под сваи бурят скважины ниже глубины промерзания и устраивают песчаную подушку толщиной 30 см.

Совет. Если свойства грунта позволяют находиться скважинам в устойчивом состоянии, то в них укладывают рубашку из рубероида, которая выполняет сразу несколько функций. Рубероид всегда является хорошей гидроизоляцией и препятствует выдавливанию свай, понижая нагрузку от выпучивания при промерзании. Но, если строительство осуществляется на глинистом или болотистом грунте, в качестве опалубки лучше использовать а/ц или пластиковые трубы. Свободное пространство между скважиной и трубой можно заполнить грунтом или песком.

Далее, выставляют опалубку, куда укладывается каркас из арматуры и можно приступать к бетонированию. Арматура используется обязательно, так как она связывает сваи и ростверк. К тому же она защищает бетон от возможного разрыва или иных повреждений. Бетон уплотняют специальным вибратором, в результате чего достигается необходимая прочность конструкции.

Ленточный фундамент на буронабивных сваях готов. Для полного схватывания бетону нужно дать отстояться не менее 14 дней, тогда он приобретет необходимую прочность.

Свойства свайно-винтового фундамента

Еще один материал для фундамента — винтовые сваи. Они подходят для всех видов домов, выполненных по канадской технологии. То самое соотношение цены и качества!

Этот вид фундамента вполне устойчив для коттеджей и дачных домов, которые созданы по канадской технологии, любой площади и веса. Делается такой фундамент быстро, даже зимой и в морозы, поэтому основа из винтовых свай является самой популярной. Но для него требуется специализированная техника.

В основе такого фундамента лежит труба из стали с дополнительным элементом в виде винта. Благодаря такому винту, свая внедряется в почву, не давая шанса даже минимально разрыхлить землю (требуется специализированная техника).

Что нужно знать о свайно-винтовом фундаменте

Количество винтовых свай напрямую зависит от веса дома. Общий вес дома складывается из двух показателей:

1. Вес SIP-панелей, вес пиломатериала, крепежных элементов, монтажной пены. Ориентировочно, это цифра составляет 167 кг/м2. Средняя величина давления снега на кровлю в Московской и близлежащих областей составляет 180 кг/м2, но может достигать и величины в 300 кг/м2!

2. Сумма полезной, снеговой и ветровой нагрузки дома.

а) полезная нагрузка — максимально допустимый вес отделки дома, вес кровельного покрытия, мебели, людей, оборудования.

б) снеговая и ветровая нагрузки — максимально допустимые величины в соответствии со СНиП 2.01.07–85. В Московском регионе, согласно расчетным ветровым нагрузкам, действующим на профилированные настилы кровли, в соответствии со СНиП 2.01.07–85 стен зданий и сооружений высотой до10 метров, она может достигать величины 32–40 кг/м2.

Все параметры выгоды

Качественный фундамент — залог того, что дом простоит долго и на его стенах не образуются трещины. При его закладке обратите внимание на характеристики грунта, уровень грунтовых вод. Если участок проблемный, а строить на нем нужно, используйте винтовые сваи.

Сроки. Подготовительная установка свай в почве занимает всего один день. Дополнительные земляные работы, нарушающие ландшафт, не потребуются. Полностью такой фундамент будет готов к эксплуатации уже через 3 дня после начала работ. Т. е. для свайно-винтового фундамента не требуется выдержка временем, и через 3 дня, можно приступать к сборке дома.

Цена. Фундамент из винтовых свай обойдется примерно на 30–70% дешевле, чем ленточный мелкозагубленный фундамент или ленточный ростверк.

Устойчивость. Такие сваи были разработаны военными. Долгое время их использовали для высоковольтных линий, опор мостов и хозяйственных построек. Постепенно было замечено, что форма лопасти сваи выполнена таким образом — что при закручивании она не разрыхляет грунт, а наоборот — уплотняет его. Это свойство материала позволяет возводить жилые дома практически на любом грунте. Сваи можно использовать при строительстве в непосредственной близости к воде, а также для пирсов и речных причалов. Срок службы винтовых свай около 150 лет, а при обработке их специальными средствами срок увеличивается до 200 лет.Построить небольшой домик в лесу на поляне, сохранив при этом всю растительность, деревья и природу, или возвести коттедж на возвышенности с видом на местный живописный водоем — теперь не проблема.