Виды фундаментов для постройки частного дома

     
Soil bases of buildings and structures

Что учитывается при выборе фундамента

Определение фундамента гласит, что это несущая часть конструкции, на которую опираются стены. Также можно сказать, что фундамент является основным компонентом дома, который влияет на его долговечность. И если фундамент потрескался, значит, к его выбору или возведению подошли неправильно. Трещины неизбежно перейдут на стены, что спровоцирует аварийное состояние всего дома. Чтобы этого избежать, необходимо учитывать все факторы, которые влияют на прочность и долговечность фундамента при его строительстве.

Устройство бутобетонного фундамента на пучинистых и непучинистых почвах Источник

Свойства грунта. Выбирая виды фундаментов для частного дома, именно грунт принимается за основной определяющий фактор. Поэтому, прежде чем начать строительство, необходимо заказать геологические исследования, в ходе которых геологами будут взяты пробы почвы. После изучения состава грунта будут выявлены: уровень грунтовых вод в зависимости от сезона, пучинистость, возможность просадки. Обязательно необходимо учитывать сейсмичность района строительства.

Нагрузки на фундамент. Это тоже не менее важный фактор при выборе фундамента. Нагрузка зависит от веса всего дома в целом (несущие стены, перегородки, кровля и даже мебель, которой будет обставляться жилье). Во внимание необходимо также принять опорную площадь фундамента, от нее зависит давление на грунт. Опорная площадь определяется как частное веса на площадь опоры. Чем меньше будет давление, тем лучше, но увеличение ширины фундамента влечет за собой дополнительные расходы.

Пример монолитного фундамента Источник

Глубина заложения. При выборе глубины заложения необходимо учитывать состав грунта и его влажность, максимальные отрицательные температуры в зимнее время года, уровень грунтовых вод. Вспучивание грунта зимой является главной опасностью для фундамента, ведь промерзшая почва начинает увеличиваться в объеме, тем самым выталкивая его вверх. Но наибольшая опасность в том, что это происходит в разных местах неравномерно, что может привести к излому фундамента. Хорошая гидроизоляция и дренажная система исключат растрескивание и уменьшат просадку.

Качество материала. Основным компонентом фундамента является цемент. При его выборе необходимо учитывать срок и условия хранения, а также марку, которая должна соответствовать области применения.

Кроме вышеперечисленных факторов также следует учитывать наличие рядом стоящих зданий и техногенную опасность. Возведение нового фундамента усиливает нагрузку на грунт, что может негативно сказаться на стоящих близко постройках. Немаловажным фактором является и выбор специалиста, который поможет выбрать тип фундамента с учетом всех требований и правильно его спроектирует.

Определение уровня грунтовых вод и исследование влажности грунта Источник

Введение

Настоящий документ содержит указания по проектированию оснований зданий и сооружений, в том числе подземных, возводимых в различных природных условиях, для различных видов строительства. Разработаны НИИОСП — институтом ОАО "НИЦ "Строительство" (д-р техн. наук , д-р техн. наук , канд. техн. наук — руководители темы; д-р техн. наук , д-р техн. наук , д-р техн. наук , д-р техн. наук , д-р техн. наук , д-р техн. наук , д-р техн. наук ; канд. техн. наук , канд. техн. наук , канд. техн. наук , канд. техн. наук , канд. техн. наук , канд. техн. наук , канд. техн. наук , канд. техн. наук , канд. техн. наук , канд. техн. наук , канд. техн. наук , канд. техн. наук , канд. техн. наук , канд. техн. наук , канд. техн. наук , канд. техн. наук , канд. техн. наук , канд. техн. наук , канд. техн. наук , канд. техн. наук , канд. техн. наук ; инж. , инж. , инж. , инж. , инж. ). Изменение N 1 к СП разработано АО "НИЦ "Строительство" — НИИОСП (руководитель темы — канд. техн. наук ; исполнители — канд. техн. наук Буданов, канд. техн. наук , канд. техн. наук , канд. техн. наук , канд. техн. наук , канд. техн. наук , канд. техн. наук ; инж. ). Изменение N 2 разработано авторским коллективом АО "НИЦ "Строительство" — НИИОСП (канд. техн. наук , канд. техн. наук — руководители разработки; канд. техн. наук , канд. техн. наук , канд. техн. наук , канд. техн. наук , канд. техн. наук , инж. ). Изменение N 3 разработано авторским коллективом АО "НИЦ "Строительство" — НИИОСП (канд. техн. наук , канд. техн. наук — руководители разработки; канд. техн. наук , канд. техн. наук , канд. техн. наук , ).

(Измененная редакция, Изм. N 1, 2, 3).

Технология устройства плитного (плавающего) фундамента

Этот вид основания является разновидностью монолитного фундамента, основание которого может выступать и в роли пола будущего строения. Устройства фундаментов этого типа тоже весьма затратно, поэтому применяют его преимущественно для небольших домов в частном строительстве. Всеми положительными свойствами монолитного основания плитный фундамент обладает в полной мере.

Читайте также:  Как провести ремонт фундамента в деревянном доме?

Порядок выполнения работ

Устройство плитного фундамента.

Фундаменты этого типа устанавливаются, как правило, на пучинистых, песчаных и слабых грунтах, там, где уровень грунтовых вод высок. Если фундамент закладывают на глубину, меньшую, чем глубина промерзания грунта, такой тип называют . С основания при устройстве такого фундамента снимается от 20 до 50 см почвы. На хорошо выровненное дно насыпается слой гравия или щебня до 10 см высотой. Слой тщательно трамбуется, после этого засыпают слой песка, который расклинит щебень и исключит его дальнейшее движение. Песок обладает высокой морозостойкостью, что предотвратит сдавливание готового фундамента.

Сверху на тщательно утрамбованную подушку укладывают слой гидроизоляции, чтобы предотвратить потери фундаментом влаги. Может использоваться полиэтиленовая пленка или любой другой подобный материал. Это поможет избежать попадания в готовое основание влаги.

Затем приступают к установке опалубки. Если фундамент погружен в грунт, роль опалубки могут играть стенки ямы, но если он снаружи, без нее не обойтись. Опалубку лучше закрепить как можно тщательнее.

Берутся доски толщиной 20-25 мм и из них сколачиваются щиты, ширина каждого из которых на 0,5-1 м выше, чем планируемая конструкция основания под фундаменты. После прикрепления к стенкам ямы щиты герметизируются бумагой, картоном или толем.

На гидроизоляцию устанавливается каркас из арматуры.

Фундамент из шпал с заглублением.

Так как конструкция этого фундамента испытывает нагрузки на изгиб, требования к арматурнму каркасу серьезные. Арматура используется только переменного сечения диаметром не менее 12-16 мм.

Арматуру связывают в каркас при помощи проволоки. Сварочный аппарат в этой ситуации использовать категорически не рекомендуется. Металл при сварке меняет свои качества, становится ломким и более подвержен коррозии. Состоит арматурный каркас из верхней и нижней сеток, жестко между собой соединенных, с расстоянием между прутьями 20-40 см. Расход арматуры у этого типа фундамента выше в сравнении с остальными.

Плитный фундамент может быть как гладким, так и ребристым. Ребра жесткости предусмотрены в нижней части плиты, заглублены в грунт. Это предотвращает перемещение сооружения в вертикальном направлении.

Схема заложения фундамента.

Бетонирование производят слоями не более 15 см, каждый из слоев тщательно разравнивается и трамбуется штыкованием. Заливка плиты полностью не должна занимать более часа. Трамбуется бетон до появления на его поверхности влажного блеска. Верхний слой затем выравнивается при помощи деревянной рейки.

В первый день после заливки основание каждые 4-5 часов смачивают водой или прикрывают полиэтиленом. Если об этом не позаботиться, плита, скорее всего, пойдет трещинами. На втрой день достаточно смачивать 3 раза, на третий – утром и вечером. Опалубку можно снять после высыхания, но полное застывание произойдет только через месяц.

Чтобы противостоять морозному пучению, вокруг фундамента устанавливается утепление грунта. При этом утеплитель укладывается по периметру дома вокруг фундамента на 1-1,5 м, наружную часть фундамента тоже необходимо утеплить. Чаще всего для этих целей используется пенополистирол, пеностекло или пенопласт.

Забивные железобетонные сваи

Стандартные забивные железобетонные сваи изготавливаются на заводах и поставляются на объекты строительства в готовом виде. Они нормируются по конструкции, сечению, длине, армированию, марке применяемого бетона.

Классифицируются по способу армирования:

  • сваи с ненапрягаемой продольной арматурой с поперечным армированием,
  • с предварительно напряженной продольной арматурой, с поперечным армированием и без него.

По форме поперечного сечения:

  • квадратные,
  • прямоугольные,
  • квадратные с круглой полостью,
  • полые круглого сечения.

По конструктивным особенностям:

  • цельные,
  • составные (из отдельных секций)

По геометрии пяты:

  • заострённые (с остриём),
  • тупые (без острия).

Отдельные секции составных свай соединяются с помощью специального сочленения «стакан» и фиксируются болтовым соединением или сваркой непосредственно после забивки первой нижней секции, после чего происходит добивка уже на полную длину.

Условная разновидность бурозабивные сваи — это цельные или составные, полые или сплошные, квадратного или круглого сечения сваи, погружаемые в предварительно пробуренные лидерные скважины.

Забивные сваи выпускаются в соответствии с ГОСТ 19804-2012 «Сваи железобетонные заводского изготовления» и подразделяются на следующие основные типы:

С — квадратного сплошного сечения, цельные и составные, с поперечным армированием (серия );

СП — квадратного сечения с круглой полостью, без острия, цельные, из-за уменьшенного расхода бетона при изготовлении более доступные по стоимости, толщина стенок от 40 до 65 мм в зависимости от марки применяемого бетона (не менее М200), армирование напрягаемое или ненапрягаемое (ГОСТ 19804.3);

СК — полые круглого сечения диаметром 400-800 мм, без острия, цельные и составные, с ненапрягаемой арматурой (серия );

СО — сваи-оболочки диаметром 1000-3000 мм, цельные и составные, с ненапрягаемой арматурой (серия );

Читайте также:  Как правильно разметить фундамент для дома

1СД — сваи-колонны квадратного сплошного сечения, без острия, двухконсольные, расположенные по крайним осям здания (ГОСТ );

2СД — то же, расположенные по средним осям здания;

СЦ — квадратного сплошного сечения, цельные, без поперечного армирования ствола, с напрягаемой арматурой в центре сваи (ГОСТ 19804.4).

Номенклатура забивных железобетонных свай продиктована разнообразием областей применения в зависимости от конструкций надфундаментной части сооружений и грунтовых условий стройплощадки. Готовые забивные железобетонные сваи обладают рядом существенных преимуществ по сравнению с другими видами: дешевизна, низкая себестоимость погружения, простое и недорогое в эксплуатации оборудование, и низкие требования к квалификации персонала. Львиная доля свайных фундаментов выполняется как раз с их использованием.

Исходя из принципа минимизации издержек предпочтение отдаётся тем видам свай, которые при соблюдении всех расчётных параметров, соответствуют требованиям бюджета строительства. Местные условия строительной площадки могут также оказывать влияние на выбор опор для устройства фундамента. Свайный фундамент завершается ростверком или фундаментной плитой.

Забивка свай

Забивка ж/б свай копровой установкой с дизель-молотом

Классическая схема предусматривает забивку вертикально установленной сваи путём нанесения ударов молотом по её оголовку до проектного отказа или достижения проектной глубины. Машина для забивки свай (копровая установка, сваебой) представляет собой молот, на базовой машине. В качестве базовой машины выступают кран на гусеничном ходу, бульдозер или автомобиль повышенной проходимости.

Самый распространённый, простой в эксплуатации и относительно недорогой молот — это копровый дизель-молот, размещаемый на мачте базовой машины в качестве навесного оборудования. Сила удара у него не регулируется в процессе работы. А вот гидравлический молот обладает более гибкими характеристиками, способен тонко регулировать силу удара в процессе работы.

Копровая установка с гидравлическим молотом

Для условий плотной городской застройки критичным становиться требование соблюдения безопасности свайных работ для оснований близлежащих зданий, а также уровня шума. Для забивных свай соблюдения этого требования добиваются применением альтернативных забивке безударных методов погружения свай: вибропогружения и вдавливания. По стоимости вибропогружение дороже примерно в 2 раза, а вдавливание — в 2,5 раза.

Вдавливание свай в Москве в условиях зимы

Для погружения методом вдавливания применяются более дешёвые сваи без усиленного армирования, так как нет необходимости защищать оголовок колонны от ударов молотом сваебоя. Кроме того, издержки снижены за счёт уменьшения точек погружения, вследствие значительного снижения отбраковки свайных элементов.

Конструктивные решения фундаментов

10.3.1. Устройство фундаментов под резервуары рекомендуется выполнять с применением следующих конструктивных решений:

— грунтовая подушка (рис. 10.2);

— кольцевой железобетонный фундамент (рис. 10.3);

— сплошная железобетонная плита (рис. 10.4).

10.3.2. Для устройства грунтовой подушки используются чистые и прочные сыпучие материалы — песок и щебень.

Рис. 10.2. Грунтовая подушка

Формирование подушки осуществляется слоями толщиной около 150 мм с утрамбовкой слоев катками массой от 5 до 10 тонн. Высота подушки должна составлять не менее 0,5 м.

По верху подушки устраивается гидрофобный слой из битумно-песчаной смеси толщиной не менее 50 мм, состоящей из формованной в горячем состоянии смеси следующих компонентов: 9 % битума, растворенного в чистом керосине, 10 % портландцемента и 81 % чистого песка.

Дренаж грунтовой подушки и контроль протечек через возможные повреждения днища обеспечивается путем установки по периметру фундамента на расстоянии не более 5 м друг от друга радиальных дренажных трубок диаметром 75 мм, закрытых с торцов пластиковой сеткой 10 × 10 мм.

Рис. 10.3. Кольцевой железобетонный фундамент

10.3.3. Кольцевой железобетонный фундамент используется при наличии значительных контурных нагрузок по периметру стенки или при необходимости установки анкеров.

Ширина кольцевого фундамента должна быть не менее 0,8 м для резервуаров объемом до 3000 м3 и не менее 1,0 для резервуаров объемом свыше 3000 м3. Толщина железобетонного кольца принимается не менее 0,3 м. При строительстве резервуаров в сейсмических районах наличие кольцевого железобетонного фундамента является обязательным. Ширина кольца должна быть не менее 1.5 м, а толщина не менее 0,4 м.

Рис. 10.4. Сплошная железобетонная плита

10.3.4. Фундамент в виде сплошной железобетонной плиты рекомендуется для резервуаров диаметром не более 15 м на немерзлых грунтах, для всех резервуаров на мерзлых грунтах, а также для всех резервуаров при хранении в них этилированных бензинов, реактивного топлива или иных ядовитых продуктов. Для обнаружения возможных протечек продукта железобетонная плита должна иметь уклон не менее 1 % от центра к периметру, а также радиально расположенные дренажные канавки.

Методика расчета деформаций

Расчет проводят по двум условиям:

  • расчетная величина деформации пучения не превышает допустимой предельной деформации;
  • относительная деформация грунта с учетом нагрузки не превышает предельной относительной для конкретного типа строения.
Читайте также:  Обустройство плиты монолитного фундамента своими руками

Предельные деформации для конкретного типа строения определяют по таблице 2.

Таблица 2 – Допустимые деформации

Чтобы определить указанные величины деформаций для конкретного строения, нужно произвести ряд сложных расчетов.

Деформацию пучения вычисляют по формуле

Формула для расчета деформации пучения

В этой формуле N – удельное давление всего строения на грунт, оно вычисляется по отдельной методике и выражается в тоннах на 1 м2.

Коэффициент b зависит от соотношения толщины подсыпки к ширине основания, он определяется по таблице 3.

Таблица 3 – Определение коэффициента

Величина Pr – на подошву от пучинистого грунта, для ленточного фундамента оно вычисляется по формуле:

Величина Pr – на подошву от пучинистого грунта

Показатель b – ширина ленты фундамента, а ss – сопротивление промерзшего грунта, его можно найти в СНиП

Мощность слоя грунта, подверженного вспучиванию под фундаментом dz определяется как dz = df – d – hп, где df – средняя глубина промерзания, определенная по таблице 4, а величины d и hП – высота фундамента и толщина подсыпки, в метрах.

Таблица 4 – Средняя глубина промерзания грунта по регионам

Средняя глубина промерзания грунта по регионам

После расчета мощности слоя грунта dz определяют по графикам коэффициент условий работы промерзающего грунта ka определяемый по графикам в зависимости от величины dz и значения площади подошвы фундамента Af на единицу его длины.

График – коэффициент условий работы промерзающего грунта k

Деформацию пучения ненагруженного основания hfi находят по формуле из таблицы 5, соответствующей типу выбранного фундамента и его геометрическим размерам: глубины заложения фундамента d и толщины подушки hп.

Таблица 5 – Расчетные формулы для различных типов грунтов

Расчетные формулы для различных типов грунтов

    1. Определяем мощность промерзающего слоя пучинистого грунта  dz = df – d – hп. Расчетная глубина промерзания df для Москвы по таблице 4 равна 1,4 м. dz = 1,4-0,7-0,5=0,2 м.
    2. Определяем удельную площадь фундамента на метр его длины, при ширине фундамента 0,4 м площадь равна 0,4 м2.
    3. По рисунку определяем коэффициент ka, он равен 0,56.
    4. Находим по СНиП показатель σs – 64.
    5. Определяем по  формуле  т/м2.
    6. Находим по формуле м
    7. Находим коэффициент b по таблице 3 для фундамента ленточного типа: для выбранного соотношения толщины подсыпки к ширине основания 0,5/0,4=1,25 он равен фундамента 0,88.
    8. Нагрузка здания, согласно расчетам, равна 23 т/м2.
    9. Определяем м = 0,1 см.

    Допустимая деформация пучения по таблице 2 равна 2,5 см. Условие выполняется.

Относительную деформацию пучения с учетом жесткости рамы строения находят по формуле

Формула – для деформацию пучения с учетом жесткости рамы

Показатель w, находящийся в зависимости от коэффициента гибкости конструкций строения l по ВСН 29-85, определяют по приведенному графику.

Показатель W определяют по графику

Dhfp– разность деформаций пучения при максимуме и минимуме предзимней влажности грунта.

L – длина стены строения, м.

    • Определяем по методике ВСН 29-85 значение показателя гибкости конструкций строения l – 0,55.
    • Определяем по графику значение показателя w – 0,03.
    • Определяем разность деформаций пучения по методике ВСН 29-85. Dhfp = 0,0022 м.
    • Длина стен строения равна 10 и 8 м.
    • Относительная деформация с учетом жесткости рамы для длинной стены   м.
    • Для короткой стены  м
    • Допустимое значение по таблице 2 – 0,0005 м. Условие выполняется.

Если в результате расчета окажется, что условия не выполняются, необходимо увеличить расчетную толщину подушки или площадь фундамента, изменив ширину основания.

Материалы для обустройства ленточного фундамента

Перед началом обустройства фундамента ленточного типа нужно рассчитать количество и закупить все необходимые материалы:

  • Обрезная доска толщиной 15-20 мм – для сборки опалубки.
  • Гидроизоляционный материал – для гидроизоляции опалубки.
  • Рифленая арматура диаметром 14-20 мм – для изготовления армирующего каркаса.
  • Вязальная проволока – для скручивания арматуры между собой.
  • Песок и щебень – для создания подушки.
  • Бетон марки М200-М300 – для заливки опалубки.

Бетон целесообразнее покупать готовый, поскольку при самостоятельном приготовлении за один прием залить ленточное основание не получится. Это отразится на целостности конструкции и ее прочностных характеристиках.

Критерии и правила расчета

Расчет сборного ленточного железобетонного фундамента выполняется с учетом следующих факторов:

  • Тип и состав грунта.
  • Глубина пролегания грунтовых вод.
  • Степень промерзания почвы.

Минимальным требованием для большинства зданий является укладка блоков в 2 ряда, остальные параметры определяют с учетом особенностей конкретного объекта. Так, ширина основания должна быть больше толщины стен, на последний фактор влияет материал их изготовления и способы отделки. Для заглубленного фундамента потребуется устанавливать 3 ряда блоков.

Закупать материал следует с запасом в 10%; если по окончании работ выяснится, что остались лишние блоки, их можно использовать в других целях или перепродать.