13. Фундаменты малоэтажных зданий (конструкции, материалы)
Фундамент - конструктивный элемент здания, воспринимающий нагрузку от наземной части здания и передающий ее на основание.
Необходимо знать:
КЛАССИФИКАЦИЯ ФУНДАМЕНТОВ:
|
По конструкционному решению:
СТОЛБЧАТЫЕ - когда нагрузка на основание меньше нормативного давления Под здание с несущими стенами столбы делаются Под углами стен Min размер бутовых столбов 500*500, бетонных 400*400 Если расстояние между столбами ≤ 4 м устанавливаются армированные перегородки ПЛИТНЫЕ - сплошная железобетонная плита => возводятся: 1.когда нагрузка на фд очень большая Выполняются: 2) глубокого заложения: СВАЙНЫЕ
- проектируются на слабых,
Заливные (снимают верхний плодородный слой почвы; нельзя ставить сваи под проёмами в стене) |
По глубине заложения: Мелкого заложения (до 5 м*) Глубокого заложения *Минимальную глубину заложения фундаментов для отапливаемых зданий принимают под наружные стены не менее глубины промерзания плюс 100200 мм и не менее 0,7 м; |
|
По форме: оптимальной формой поперечного сечения жестких фундаментов является трапеция, где обычно угол распределения давления принимают: для бута и бутобетона 2733°, бетона 45°. |
|
|
По материалу:
|
|
|
По способу возведения: Монолитные Сборные |
|
|
По характеру статической работы: Жесткие (работают только на сжатие) Гибкие (работают на сжатие и на изгиб, растягивающие усилия) |
Рисунок 1
1)фундамент прямоугольной формы без подушки
2)ф. п. ф. с подушкой
3)трапецеидальной формы
4)ступенчатый (высота ступени больше или равно 30 см)
Фундамент является основным конструктивным элементом несущего остова здания, принимающим на себя все нагрузки строения и передающим их на грунт. Материалоемкость фундамента в объеме малоэтажного жилого дома составляет 10...30%.
Основные конструктивные схемы фундаментов для малоэтажного строительства изображены на рис. IV. 1. Изготовляют такие фундаменты из местных строительных материалов (естественный камень, бутобетон, красный кирпич и др.), а также используют монолитный бетон или сборные бетонные и железобетонные блоки. Плоскость нижней части фундамента называют подошвой, ее уширение подушкой, а грунт под ней основанием.
Чтобы нейтрализовать нежелательный эффект вспучивания при замерзании грунта, приходится проектировать дома без подвалов на фундаментах мелкого заложения с основанием в виде песчаной подушки. При устройстве песчаной подушки грунт вынимают на глубину ниже промерзания не менее 0,2 м и засыпают выемку крупнозернистым песком с проливкой водой и с уплотнением послойно. Засыпку ведут до отметки 0,5 м от уровня планировки участка. На полученное таким способом искусственное основание устанавливают фундаменты мелкого заложения. Этот прием позволяет достигнуть значительной экономии материалов и средств. Например, в зоне Подмосковья глубина промерзания грунта принята равной 1,2 м, следовательно, фундамент глубокого заложения будет высотой 1,4 м, а при песчаной подушке 0,5 м, т. е. при песчаной подушке на вспучивающихся от замерзания грунтах экономится около 60% материала на устройство фундамента. Когда под домом располагается грунт очень разнородный по степени вспучивания при замерзании, то приходится проектировать фундамент в виде оплошной плиты из монолитного железобетона и на песчаной подушке. В некоторых случаях оказываются эффективными свайные фундаменты, глубину заложения которых принимают значительно ниже глубины промерзания грунта, где силы бокового трения незамерзающего слоя превышают силу трения от вспучиваемого слоя. Реже на таких грунтах ставят столбчатые фундаменты из монолитного железобетона с уширением подошвы, так как изготовление их требует больших трудозатрат.
Ленточные фундаменты
в виде оплошных стенок устанавливают по всему контуру стен. Размер подошвы фундамента определяют расчетом в зависимости от массы надземной части, материала фундамента и несущей способности грунта. Толщину его стенки определяют расчетом на прочность и в зависимости от технологических особенностей материала, например, стенку из бутобетона делают толщиной не менее 0,35 м в зависимости от размера камней заполнения.
Для изготовления ленточных фундаментов используют любые строительные материалы, кроме дерева. На скальных грунтах чаще используют монолитный бетон с включением обломков скалы (бутобетон). Этот материал лучше заполняет неровности поверхности скального основания. Ленты фундаментов из бутового камня отличаются меньшим расходом цемента, но имеют большую трудоемкость и материалоемкость, Из-за размера камней по стандарту минимальную ширину лент принимают не менее 0,5 м. Как правило, стенки ленточных фундаментов из этих материалов для малоэтажных зданий уширений в зоне подошв не имеют. Ленточные фундаменты из красного кирпича проектируют для сухих прочных грунтов толщиной 0,25...0,51 м. Подушку кирпичного фундамента лучше делать из монолитного железобетона толщиной не менее 0,1 м, что повышает долговечность конструкции.
Ленточные фундаменты из сборных элементов выполняют из бетонных блоков. Блоки изготовляют сплошными из легкого бетона (ро≤1600 кг/м3) или пустотелые из тяжелого бетона (ρо>1600 кг/м3) высотой 0,6 м, длиной до 2,4 м и шириной 0,3, 0,4, 0,5 и 0,6 м,
Столбчатые фундаменты
состоят из столбов и фундаментных балок. Фундаментные балки устанавливают по всему контуру стен (аналогично лентам). Они принимают на себя нагрузку от стен и передают ее на столбы. Столбы устанавливают в местах пересечения стен и в промежутках между ними с определенным шагом, который определяют расчетом в зависимости от массы здания и несущей способности грунта.
Конструктивные варианты фундаментных балок и их пропорции в зависимости от шага столбов приведены на рис. IV. 2. Фундаментные балки из дерева используют только под деревянные стены. Между грунтом и низом фундаментной балки часто оставляют воздушный зазор, чтобы предупредить подъем балки и расположенной на ней стены силами вспучивающегося при замерзании грунта.
Столбы квадратного сечения в поперечнике изготовляют из сборных бетонных блоков, из монолитного бетона, красного кирпича, природного камня. Размеры столбов принимают по расчету на прочность (материала и грунта). Для малоэтажных жилых зданий размер подушки столбов не превышает 1 м, а горизонтальное сечение столба может быть равным размеру подошвы или быть меньшим. В последнем случае высоту подушки принимают не более 0,3 м. Размер сечения столбов и их шаг зависят от веса дома, материала фундамента и прочности грунта.
Деревянные столбчатые фундаменты
чаще встречаются при реконструкции старых построек и могут быть использованы при строительстве деревянных домов на болотистых грунтах и на вечной мерзлоте.
Проектируют их в виде тумб или столбов на лежнях и крестовинах (рис. IV. 3). Тумбы устанавливали на песчаных сухих грунтах, изготовляя из дуба, осины, лиственницы и кедра диаметром не менее 0,4 м. Столбы на лежнях и крестовинах применяли на болотистых грунтах, они более долговечны из лиственницы и кедра.
Фундаменты на коротких сваях оказались наиболее экономичными для строительства жилых малоэтажных зданий. Такие фундаменты исключают из процесса строительства операции по земляным работам. Короткие сваи удерживаются в грунте в основном за счет сил бокового сцепления с грунтом. В районах с вечной мерзлотой свайные фундаменты удобны для устройства проветриваемых подполий, сохраняющих структуру вечной мерзлоты грунта. Для домов из дерева лучшими являются деревянные сваи диаметром 0,2...0,3 м, которые вмораживают в скважины. Дерево препятствует передаче теплоты от помещений к мерзлоте, предупреждая опасное подтаивание грунта у сваи. В других районах для малоэтажного строительства используют короткие железобетонные забивные сваи, чаще квадратного сечения 150Х Х150 мм, 200X200 мм, или буронабивные сваи диаметром 300, 400 мм и более. Глубину заложения коротких свай принимают не более 2,5 м.
Сваи располагают под стенами по аналогии со столбчатыми фундаментами, но с меньшим шагом, который определяют расчетом, По верху свай устраивают ростверк. Балки ростверка имеют много общего с фундаментными балками. Для их изготовления используют те же материалы.
Сплошную плиту фундамента под малоэтажные дома проектируют только в случаях строительства зданий на грунтах с неравномерной осадкой или вспучиванием и при высоком уровне стояния грунтовых вод (в зданиях с подвалом), Плиту выполняют из монолитного тяжелого железобетона толщиной не менее 100 мм. Толщину плиты определяют расчетом в зависимости от массы здания, прочности грунтов и расстояния между стенами. Для домов без подвала плиту фундамента устанавливают на песчаную подушку, что уменьшает неравномерность осадки грунтов. В зданиях с подвалом плита фундамента одновременно выполняет функции основания пола.
В Подмосковье реализуются проекты дачных поселков, где основным массовым строительным объектом является 1-3 этажный коттедж семейного типа.
При возведении малоэтажных зданий требования к надежности фундамента ничуть не ниже, чем при строительстве небоскребов. Поэтому, в условиях сложных подмосковных грунтов, застройщики все чаще сооружают под коттеджи более надежные фундаменты свайного типа . Конечно, глубина погружения свай, их количество, а, соответственно, и объем работ при возведении небольших домов будет меньше. Однако это не означает, что их можно строить, как говорится, на скорую руку. Спешка и безответственность - вещи, в строительстве, недопустимые.
Существуют различные фундаменты для малоэтажного строительства: свайные (с использованием винтовых или железобетонных свай) и свайно-ленточные. Тип того или иного фундамента выбирается в зависимости от геофизического состояния грунта на строительном участке и с учетом планируемой нагрузки во время эксплуатации здания. Так же рассчитываются оптимальные.
Обычно свайный фундамент строится на слабых песчаных, песчано-глинистых, суглинистых и глинистых, насыщенных влагой, грунтах. Более основательно изучить вопрос о том, какой тип свайного фундамента целесообразно использовать в том или ином месте, может только квалифицированный специалист, на основе изучения данных о пробах грунта и информации о планируемом строении.
Рис
Процесс обустройства свайно-винтового фундамента выполняется в несколько этапов :
Реализация свайных работ требует проведения предварительного геодезического анализа грунтов на строительной площадке. На основании полученных данных определяется несущая способность винтовых свай в конкретном типе почвы, исходя из которой подбирается требуемый типоразмер свай и глубина их погружения.
Рис.
Количество задействованных в фундаменте винтовых свай определяется посредством деления нагрузки, которую основание получает от здания (состоит из массы здания, снеговых, ветровых и полезных воздействий), на несущую способность одной сваи .
К подготовительной стадии относится перебазирование техники строительной компании "Богатырь" на место строительства и доставка необходимых для проведения работ материалов.
Рис.
При строительстве загородных коттеджей фундамент на железобетонных сваях имеет смысл использовать в сложных грунтовых условиях, где несущей способности винтовых конструкций будет недостаточно.
ЖБ сваи обладают максимальной устойчивостью в слабой почве: они погружаются на глубину уплотненного грунта, что позволяет перенести вес здания на пласт почвы с достаточными несущими характеристиками (который расположена на глубине 5-6 метров) и строить даже тяжелые кирпичные многоэтажные дома.
Рис.
Технологический процесс создания железобетонных фундаментов на стадии подготовительных работ и разметки идентичен уже рассмотренным нами этапам, основные отличия заключаются в особенностях погружения свай и их обвязке, которые мы и изучим более подробно.
Компания "Богатырь" для погружения ЖБ свай использует копровые установки БМ-811 , УГМК-12 и УСА (универсальный сваебойный агрегат), выбор конкретной техники зависит от типа грунта и объема проводимых работ.
Мы отдаем предпочтение ударному методу погружения свай: забивка свай , на практике именно он демонстрирует наибольшую эффективность во всех распространенных типах почвы.
Рис.
Оставьте заявку и мы произведём подготовительные работы (сваное основание) для будущего фундамента .
Ленточные фундаменты
Ширину подошвы ленточных фундаментов определяют расчетом, она зависит от допускаемого сопротивления основания и от нагрузки. В большинстве случаев ширину фундаментов назначают не менее толщины стены со штукатуркой, увеличенной с каждой стороны на 50 – 200 мм - конструктивно необходимые обрезы.
В двухэтажных зданиях ширина подошвы фундаментов может быть равна толщине стены. Ширина подошвы фундаментов при средних грунтах не превышает 600 мм. При слабых грунтах и увеличенных нагрузках для передачи давления на большую площадь основания применяют уширения к подошве, которые в ленточных бутобетонных, бутовых монолитных фундаментах выполняют по форме трапеции или уступами, ширина уступа должна быть не более 150 – 200 мм, а высота 400–500 мм / лист 4 / . Обрез фундаментов должен возвышаться над отметкой земли на 100 – 150 мм. За нулевую отметку условно принимают уровень чистого пола первого этажа.
Минимальная ширина подошвы ленточных фундаментов принимается:
Из постельного бутового камня 500 мм,
Из рваного бутового камня 600 мм,
Из камня - плитняка 300 мм,
Из бутобетона 350 мм,
Из кирпича и бетона 250, 300, 400, мм.
Бутобетонные фундаменты устраивают по щебеночному основанию путем втрамбовывания в грунт щебня толщиной 50 - 100 мм.
Простейшие виды фундаментов при сухих грунтах – щебеночные и гравийные. Такие фундаменты не доводят до поверхности земли на 100 мм и с этого уровня ведут кладку цоколя. Фундамент устраивают послойным в 150 - 200 мм трамбованием щебня или гравия с последующей поливкой известковым раствором / лист. 7 / .
Подошва фундаментов должна быть горизонтальной. При уклоне местности подошва и верхний обрез фундаментов выполняют уступами / лист 12 /.
ТОЛЩИНА СТЕН ПОДВАЛОВ
(при длине стены до 3 м)
материал толщина стен подвала и фундамента
стен подвала нижней части верхней части
Бутовая кладка
из рваного камня 800 600
из постельного камня 700 500
Бутобетон 450 350
Бетон 300 200
Кирпичная кладка 640 510
Стены подвалов из бутового камня при толщине до 600 мм оштукатуривают цементным раствором, а при толщине 750 мм и более облицовывают в 1/2 кирпича на цементном растворе /лист 5/.
При устройстве фундаментов смежных стен на разной глубине следует стенку, смежную с подвалом, дополнительно заглублять до угла наклона от ребра фундамента большего заложения “Б“ до ребра фундамента меньшего заложения “А“ /лист 7/.
В малоэтажном строительстве можно устраивать фундаменты сборные с использованием отдельных элементов минимальных размеров и веса / лист 7/.
При расположении здания на местности со значительным уклоном фундаменты стен выполняют с продольными уступами / лист 9/. Высота уступов должна быть не более 500, а длина не менее 1000 мм. Такие же уступы устраивают при переходе от большей глубины заложения фундаментов к меньшей, например, при устройстве подвалов / лист 8 и 12/.
Столбчатые фундаменты
При небольших нагрузках, а также при глубоком залегании материка выгодно принимать столбчатые фундаменты: бутовые, бутобетонные, бетонные, кирпичные и сборные железобетонные.
Минимальное сечение столбов фундаментов:
из постельного бутового камня 500 х 500 мм,
из рваного бутового камня 600 х 600 мм,
из кирпича 510 х 510 мм,
из бутобетона 300 х 300; 400 х 400 мм.
Столбчатые фундаменты размещают в углах, местах пересечения капитальных стен, под простенками стен на расстоянии 2 – 3 м друг от друга, а в сборных железобетонных - расстояние между столбами может быть принято 3 – 6 м / лист 9/.
Между столбами по наружному периметру делают забирку, которая защищает пол первого этажа или подполье от охлаждения / лист 10/. Забирку можно выполнять из бутового камня, кирпича, дерева. Она не несет никакой нагрузки, кроме собственного веса и закладывается на небольшую глубину. Во избежание пучения и разрушения забирки грунт под ней выбирается и заменяется песком или шлаком на глубину до 500 мм от низа забирки. Возможно устройство деревянных и засыпных забирок – заваленок. Для вентилирования подполья в забирке устраивают продух /лист 10 и 11/.
При расстоянии между столбами до 2 м вместо железобетонных фундаментных балок можно устраивать рядовую кирпичную перемычку, заглубляемую в землю на 500 мм, толщиной не менее 510 мм. Для защиты перемычки от пучения под ней оставляют зазор в 50 – 70 мм.
При отсутствии подвала и высоком уровне пола первого этажа /на 500 – 700 мм выше земли/ достаточно сделать вокруг здания отмостку и глиняный замок, а низ фундаментной балки опустить на 400 – 500 мм ниже уровня земли /лист 11/.
Если пол первого этажа расположен на уровне земли (в магазинах) то по периметру наружных стен кроме того должна быть утепляющая шлаковая подсыпка, а железобетонная фундаментная балка - утеплена кирпичом. Под внутренними стенами низ фундаментной балки располагают на уровне подготовки под полы. Низ фундаментных балок, несущих стен подвала располагают на уровне подготовки под полы подвала. Чтобы устранить выпирание фундаментной балки из – за пучения грунта под балкой должен быть оставлен зазор 60 – 70 мм. В глинистых грунтах кроме того устраивают подушку из шлака или песка толщиной в 500 – 600 /лист 11/.
Фундаменты из мелкоштучных материалов и монолитные должны превышать размеры опирающихся на них столбов не менее чем на 200 мм. Размеры уступов столбчатых фундаментов устраивают также как в ленточных.
Сборные железобетонные фундаментные столбы устанавливают на железобетонные подушки стаканного типа, которые укладывают на выровненный слой песка толщиной 100 – 150 мм.
Железобетонные фундаментные балки могут быть прямоугольные, тавровые, Г–образные /лист 10/.
В малоэтажном строительстве можно вместо железобетонных столбов применять зубчатые сборные блоки, которые вдавливают или забивают в грунт на расстоянии до 6 м /лист 12/.
Свайные фундаменты
Для малоэтажных зданий экономично применять сваи, которые исключают земляные работы. Размеры свай:
Железобетонные 200х200, 250х250, 300х300, 350х350, 400х400 и соответственно длиной: 3 – 7; 3 – 8; 3 – 15; 8 – 20; 16 – 20 м.
Деревянные d 180 – 340 мм, длиной от 4 до 12 м.
Деревянные клееные 220х200 до 420х420 мм.
Толщина ростверка равна толщине стены, но не менее 300 мм для свай 250х250, 300х300 мм при высоте 400 – 500 мм /листы 13, 14, 15, 16, 17/.
Современное малоэтажное строительство характеризуется все большим применением облегченных конструкций. Эти технологии не только существенно снижают стоимость строительства, но и позволяют подойти к вопросу выбора фундамента более сбалансированно. Как с технической точки зрения, так и в плане экономической целесообразности.«Дом, построенный на песке» - это выражение в образной форме передает значение фундамента как одного из ключевых элементов здания. И фундаменты для малоэтажного строительства – не исключение.
Фундамент (от лат.fundamentum - основание) – это преимущественно подземная несущая часть здания или сооружения, воспринимающая нагрузку от вышестоящих конструкций и передающая ее на основание (грунт).
Свайные фундаменты – на сегодня одно из самых прогрессивных решений. При сооружении таких фундаментов земляной объем работ может быть снижен на 80%, а расход основных материалов - до 45%. Кроме того отпадает необходимость в проведении на участке комплекса работ по снижению уровня грунтовых вод и подготовке основания. Стальные винтовые или Ж/Б сваи вкручиваются (вдавливаются) в грунт или формируются непосредственно в нем (буронабивные фундаменты). Верхняя часть свай связывается ростверком (обвязочной балкой), который может быть как сборным, так и монолитным.И самое главное! Помните, что фундаменты для малоэтажного строительства должны выбираться и проектироваться с учетом геологических и гидрогеологических характеристик участка строительства, а также конструктивных особенностей вашего будущего дома.
