|
Фундамент - основание здания и чем оно прочнее, тем долговечнее строение. Стоимость фундамента составляет около 15-20% от стоимости дома. Исправление неправильно выполненного фундамента трудно выполнимо и затраты на эти работы могут достичь уже 50% от стоимости дома, если самому дому не нанесен значительный ущерб.
Поэтому к выбору фундамента нужно подойти очень ответственно. Перекошенное крыльцо, веранда, плохо открывающиеся двери и окна в деревянных домах, а также трещины в стенах кирпичных домов - все это результат неправильного выбора фундамента.
Главная причина неустойчивости, деформации или разрушения фундамента - действие сил морозного пучения (неравномерного поднятия, "вздутия") некоторых видов грунтов в период зимнего промерзания. Такое поведение грунтов тесно связано с глубиной промерзания грунта в районе строительства и с глубиной подземных грунтовых вод.
Следует иметь ввиду - сила вспучивания настолько велика, что в состоянии приподнять практически любое строение. По данным некоторых исследований эта сила достигает 10-15 т/м2. При площади фундамента всего в 10 м2 сила вспучивания составит 100-150 т. Укротить эти поистине фантастические силы может только грамотное исполнение фундамента.
Итак, прежде чем возводить фундамент, нужно знать: - на каком грунте будет стоять дом, - какова глубина промерзания в районе строительства; - каков уровень грунтовых вод. Виды грунтов Ниже описаны несколько основных видов грунтов. Особое внимание уделено их поведению в зимнее время - свойству вспучиваться.
Скалистые Скалистые грунты - наиболее надежные. Они прочны, не проседают, не размываются и не вспучиваются. Фундамент можно возводить непосредственно на поверхности такого грунта, без какого-либо вскрытия или заглубления.
Хрящеватые Этот вид грунта содержит прожилины гравия, обломков камней. Не сжимается и не размывается. Рекомендуется закладка фундамента с заглублением не менее полуметра.
Песчаные Песчаные грунты имеют свойство сильно уплотняться под нагрузкой - проседать. Эти грунты не задерживают воду и промерзают незначительно. Рекомендуется закладка фундамента на глубине от 40 до 70 см.
Суглинистые Суглинки - это грунты, занимающие промежуточное положение между песчаными и глинистыми грунтами. Они содержат от 3 до 30% включений глины. При содержании глины от 10 до 30% грунт относят к суглинкам, а при более низком содержании грунт имеет название - супесь.
Глинистые Глинистые грунты могут сжиматься, размываться и при замерзании вспучиваются. Это самый неприятный грунт для возведения фундамента, который в этом случае должен быть заложен на всю глубину промерзания. Глубины промерзания грунта Глубина промерзания грунта различна и зависит от географического места расположения. Средняя глубина промерзания для районов следующих городов составляет: - Волгоград, Великие Луки, Курск, Псков, Смоленск - 1,2 м; - Санкт-Петербург, Москва, Воронеж, Новгород - 1,4 м; - Кострома, Пенза, Саратов, Вологда -1,5 м. Уровень грунтовых вод Уровень подземных, грунтовых вод оказывает существенное влияние на поведение многих грунтов. Более хорошими условиями для будущего фундамента будут условия, при которых глубина промерзания меньше глубины грунтовых вод. И, наоборот, тяжелыми условиями считаются условия, когда глубина промерзания больше глубины грунтовых вод. В последнем случае по мере усиления морозов будет увеличиваться и глубина промерзания грунта. Когда глубина промерзания достигнет уровня подземных грунтовых вод, начнется их превращение в лед, а вместе с этим и вспучивание, "вздутие" грунта. Это неприятное явление омрачается еще и тем, что это вспучивание практически никогда не бывает равномерным и в разных местах фундамента подъем грунта будет неравномерным. Следствие этого - перекос фундамента, перераспределение нагрузок в нем и во всем строении, возможность появления трещин как в самом фундаменте, так и в стенах дома.
Если бы процесс шел равномерно, то проблеме вспучивания грунта не следовало бы уделять столько внимания - зимой дом равномерно приподнялся, а весной равномерно опустился. К сожалению, это не достижимо и по ряду других причин. Поэтому, если уровень грунтовых вод высок и их захватывает глубина промерзания, то есть два выхода из такой ситуации: - учесть этот фактор при выборе надежного варианта фундамента, не считаясь с увеличением сметы на строительство; - провести работы, если это возможно, для гарантированного понижения уровня грунтовых вод (осушение, прокладка дренажных канав и т.д.). Силы, действующие на фундаменты Рассмотрим силы, действующие на фундамент в летнее и зимнее время года и в наиболее тяжелых условиях эксплуатации - на пучинистом грунте с высоким уровнем грунтовых вод (УГВ), расположенным выше уровня промерзания грунта (УПГ).
В летний период года (левый рисунок) на фундамент действуют всего две силы: - нагрузка строения на фундамент А; - сила сопротивления грунта Б.
Рисунок в центре - схема сил, действующих на фундамент в зимнее время для случая, когда его нижняя опорная поверхность - подошва - расположена выше уровня промерзания грунта. Такое устройство фундамента следует отнести к неправильным. В зимний период в результате промерзания грунта под его подошвой появляются силы вспучивания В. Кроме того, промерзший грунт сжимает фундамент и старается выдернуть его из фундаментной ямы. Действие этих касательных сил обозначено индексом Г. Совместное действие сил В и Г приводит к подъему фундамента на величину "а". Как уже отмечалось выше, величина подъема фундамента "а" и возврат фундамента на место после оттаивания грунта не одинаковы для всех участков фундамента. По этим причинам и появляются его деформации, приводящие к неприятным последствиям.
На рисунке справа - схема сил для фундамента, подошва которого находится ниже уровня промерзания грунта. При таком решении подошва фундамента не испытывает давления мерзлого грунта снизу. А если нет сил вспучивания, то нет и зимнего подъема фундамента силами вспучивания на величину "а". Недостаток этого решения - резкое увеличение действия сил типа Г. Величина этих сил также значительна. Для нейтрализации действия этих сил рекомендуется: - изготавливать фундамент только из армированного бетона; - основание фундамента делают уширенным, в виде опорной площадки; - вертикальные стенки делают сужающимися к верхней части фундамента; - боковые поверхности фундамента покрывают скользящим слоем (полиэтилен, отработанное машинное масло, песчаные засыпки и т.д.). Виды фундаментов Фундаменты выполняют из бетона или из бетона в сочетании с кирпичной кладкой или кладкой из камня. По способу опирания на грунт фундаменты подразделяют на ленточные, столбчатые (свайные) и плитные. Ленточные Ленточные фундаменты - это фундаменты, имеющие одинаковую форму поперечного сечения по всему периметру стен здания (в том числе под всеми его внутренними несущими стенами). Такие фундаменты возводят под тяжелыми зданиями. В пучинистых и глубоко промерзающих грунтах применяются редко. Столбчатые Столбчатые или свайные фундаменты - наиболее распространенный и дешевый вид фундаментов для зданий с легкими стенами. Возведение таких фундаментов обходится в 1,5-2 раза дешевле ленточных. Основной элемент таких фундаментов - столб (свая). Столб может быть деревянным, каменным, кирпичным, бетонным и железобетонным. Это может быть и асбестовая труба, использованная в качестве формы и заполненная бетонной смесью. Плитные Плитные фундаменты сооружают на тяжелых пучинистых и просадочных грунтах. Они имеют жесткую конструкцию - одну плиту, выполненную под всей плоскостью здания. Такие фундаменты хорошо выравнивают все вертикальные и горизонтальные перемещения грунта, они получили еще одно название - плавающие. Возведение плитных фундаментов практикуется в основном в малоэтажном строительстве при небольшой и простой форме плана здания. Плитные фундаменты достаточно дороги из-за большого объема бетона и расхода металла на арматуру. Если Вы делаете фундамент В последнее время в продаже появилась масса переводной литературы, перевод которой сделан автоматически - без технической редакции - привязки изложенных строительных рекомендаций к российским условиям. В ряде таких красивых изданий утверждается, что для строительства дома или котеджа вполне достаточно установить фундамент на глубину заложения 50-100 см.
Не следует следовать таким рекомендациям - для большинства стран Западной Европы отрицательные температуры в пределах 12-15 градусов яляются исключительно редким событием. Климат и география Расположенная в самом сердце Европы, на севере Германия омывается Северным и Балтийским морями, центр страны имеет среднегорный рельеф, а на юге вершинами Альп она достигает небес. На западе Германии климат атлантический, на востоке - континентальный. Средняя температура зимой колеблется от + 2 до +6 oС, летом держится около 20-25 oС. В условиях такого мягкого, в сравнении с нашим, климата практически никогда не образуются глубины промерзания грунта, достигающие или превышающие уровней подземных грунтовых вод, а потому проблема зимнего вспучивания грунтов просто не стоит и никогда не стояла в большинстве странах Западной Европы. В этих странах возможно возведение облегченных фундаментов зданий, что дает значительное снижение общей стоимости их строительства. Возведение же фундаментов с малой глубиной заложения для российских климатических зон средней полосы - грубейшая ошибка.
Если Вы строите дом сами или Вам строят дом и возводится фундамент на основе рекомендаций из таких источников, то неприятности гарантированы.
Пользуйтесь литературой российских авторов или литературой, прошедшей техническую редакцию. Фундаменты Пожалуй, самое первичное значение в строительстве домов и других сооружений занимают грамотно изготовленные фундаменты. От правильности расчетов фундаментов, качества примененных для их изготовления материалов, а также произведенных работ зависит вся дальнейшая эксплуатация строения. Общие положения Фундаменты, соприкасаясь с окружающим грунтом, постоянно находятся под воздействием содержащейся в нем влаги, а в пределах зоны сезонного промерзания подвергаются также периодическому замерзанию и оттаиванию. Поэтому фундаменты в целях обеспечения долговременной службы сооружения необходимо устраивать из прочных и морозоустойчивых материалов, стойких также и против агрессивного воздействия грунтовых вод, если последние содержат вредные химические примеси и имеют с ними контакт. Кроме того, выбранные фундаменты должны отличаться практической целесообразностью их вида и формы, экономичностью принятого решения и допускать механизацию работ по их возведению.
К материалам, хорошо сохраняющимся в грунте, относятся бутовый камень, бетон и железобетон. Для бутовой кладки применяют постелистый или рваный камень достаточно прочных пород (предел прочности при сжатии 200 - 600 кг/см2). В маловлажных грунтах бутовую кладку ведут на сложном или цементном растворе, а в мокрых и водонасыщенных грунтах применяют только цементный раствор. Существенным недостатком бутовой кладки является ее трудоемкость, так как она практически не поддается механизации и выполняется вручную. В настоящее время ее применяют редко, используя лишь в местах, где имеется камень, и при небольших объемах работ.
Бетон же позволяет широко использовать механизацию как для его приготовления, так и при укладке. Его применение в строительстве огромно. Для бетона используют щебень и гравий естественных пород, обладающих достаточной прочностью на сжатие. Применение влагоемких пористых материалов (туф, ракушечник) не допускается. При устройстве крупных массивных фундаментов находит применение также бутобетон, представляющий собой бетон с добавлением в него 20 - 25% бутовых камней, которые в него втапливаются.
Железобетон, как и бетон, допускает широкое применение механизации. Он также широко используется в строительстве. Его применяют как для устройства монолитных конструкций, так и для изготовления сборных их элементов. Основным преимуществом этого материала является возможность придать изделию почти любую конструктивную форму, а его хорошая работа на растяжение при изгибе позволяет при малой строительной высоте фундамента получить большую опорную площадь.
В зависимости от типа, конструктивных особенностей и назначения сооружения, величины передающей основанию нагрузки и качества грунтов фундаменты могут иметь разнообразные вид и форму. В одних случаях нагрузка может передаваться основанию через один массивный фундамент, в других случаях передача нагрузки грунтам осуществляется через систему фундаментов. Такой системой могут являться одиночные фундаменты под колонны или для стен, поддерживаемых опирающимися на эти фундаменты рандбалками, а также ленточные фундаменты, передающие основанию нагрузку от ряда колонн.
При проектировании фундаментов их нередко приходится делать уширенными книзу, что зависит от прочности грунтов основания и величины нагрузки от сооружения. Также необходимо учитывать чувствительность возводимых сооружений к неравномерным осадкам. Такие осадки могут возникнуть при строительстве на неоднородных и неравномерно сжимаемых грунтах, различном давлении от фундаментов на основание или под влиянием замачивания грунтов и ряда других причин. Важнейшими мероприятиями по предупреждению неравномерных осадок являются повышение пространственной жесткости сооружений, их разрезка осадочными швами на отдельные жесткие блоки и усиление фундаментов и стен армированными поясами. Глубина заложения фундаментов Глубину заложения фундаментов считают от планировочной отметки поверхности земли. При ее определении учитывают: - назначение зданий и сооружений, наличие подвалов, подземных коммуникаций и фундаментов под оборудование; - величину и характер нагрузок, действующих на основание; - геологические и гидрогеологические условия площадки строительства; - климатические особенности района и возможность пучения грунтов при зимнем их промерзании.
Особое значение здесь придают определению отметки заложения фундаментов по условиям глубины промерзания грунтов в связи с опасностью их морозного пучения. При большой глубине промерзания, если она превысит глубину заложения фундаментов, силы пучения, направленные вверх, будут действовать не только вдоль их боковых граней вследствие смерзания с грунтом, но также и по подошве. Это может вызвать различные перекосы стен строения, появление в них трещин и развитие других нежелательных деформаций.
В разных грунтах пучение проявляется различно. В наибольшей мере подвержены пучению пылеватые пески, пылеватые супеси и суглинки, особенно когда они сильно увлажнены. При этом в наиболее тяжелом положении обычно оказываются более легкие сооружения, не обладающие достаточным весом для противодействия силам пучения. Чтобы исключить наиболее опасное влияние сил пучения по подошве фундаментов, их закладывают в необходимых случаях на глубину, превышающую сезонное промерзание грунтов на площадке строительства. Лучшим средством защиты фундаментов от пучения является осушение грунтов основания дренажами, а также отвод поверхностных вод в стороны от сооружения путем планировки поверхности земли, устройства отмосток и отрывки в необходимых местах водоотводных канав. Защита зданий и сооружений от грунтовых вод Грунтовые воды при высоком стоянии их уровня затопляют подвальные помещения и создают в них сырость. На стенах появляются мокрые пятна и течи, нормальная эксплуатация здания нарушается. Под влиянием капиллярных сил вода может распространяться в теле кладки и вызывать появление сырости также в нижних этажах здания. Это влечет за собой нарушение санитарных условий помещений, способствует развитию гнили и заражению домовым грибком деревянных частей здания, понижаются теплозащитные свойства наружных стен. Чтобы защитить здания и сооружения от грунтовых вод, ведут борьбу с проникновением атмосферных осадков в грунт, устраивают дренажи и применяют гидроизоляцию.
Осушение грунтов дренажами, а также их защита от проникания поверхностных вод относятся к средствам предупредительного характера. Для непосредственной же защиты зданий и сооружений от воздействия грунтовых вод служит гидроизоляция. В настоящее время существует много видов гидроизоляции, различающихся по своей надежности, стоимости и сложности устройства. Из них в каждом конкретном случае необходимо выбрать наиболее рациональный и экономически целесообразный вид, применение которого в состоянии обеспечить заданную сухость помещений на весь срок их службы. Свайные фундаменты
Основные сведения Свайные фундаменты с давних пор имеют широкое распространение в практике строительства различных сооружений на слабых грунтах. В зависимости от способа передачи нагрузки на грунт сваи могут работать либо как стойки, либо как висячие опоры. Сваи-стойки прорезают толщу слабого грунта и своей подошвой опираются на нижерасположенный прочный грунт, если последний залегает на практически достижимой глубине. Висячие сваи своим нижним концом прочного грунта не достигают. Они удерживаются в слабом грунте силами его сопротивления, приложенными к боковой поверхности свай и их подошве.
Силы сопротивления грунта, действующие вдоль боковой поверхности свай, часто называют силами трения, что применимо к пескам, однако в глинистых грунтах заметное влияние могут приобрести силы сцепления. Погруженные в грунт сваи перекрывают плитой или иной аналогичной конструкцией, носящей название ростверка. Ростверки служат для взаимной связи свай между собой и способствуют выравниванию их осадки.
Виды свай По роду материала сваи подразделяют на деревянные, металлические, железобетонные и бетонные. По форме в поперечном сечении они могут быть круглые, кольцевого сечения, квадратные и прямоугольные сплошные и с цилиндрической полостью внутри. По способу их устройства их делят на изготовляемые заранее и затем погружаемые в грунт путем забивки, действием вибраций, завинчиванием и на набивные, бетонируемые в предварительно пробуренных скважинах.
Деревянные и металлические сваи в силу их редкого применения в коттеджном строительстве мы рассматривать не будем.
Железобетонные сваи изготавливают монолитными и сборной конструкции. Монолитные сваи появились еще в начальный период развития строительства из сборных элементов и получили широкое распространение. Монолитные железобетонные сваи изготавливают квадратного и прямоугольного сечения.
В монолитных железобетонных сваях применяют для продольного армирования стальную стержневую арматуру обычно периодического профиля диаметром не менее 12 мм. Для армирования в поперечном направлении используют низкоуглеродистую проволоку или катанку толщиной не менее 5 мм. Класс бетона для свай с обычной и предварительно напряженной арматурой соответственно В17,5 и В22,5. Соблюдают также требования и в отношении морозостойкости бетона, если сваи будут находиться в условиях переменного замораживания и оттаивания окружающей их воды.
Монолитные железобетонные сваи, особенно при их больших размерах, обладают значительным весом. Это затрудняет их транспортировку и забивку, требуя применения мощной сваебойной специализированной техники. Однако в последнее время эти неудобства вполне разрешимы и процент применения свайных фундаментов, погружаемых в грунт методом забивки, значительно возрос. Cредняя стоимость забивки свай (включая стоимость самой сваи) на московском рынке строительства составляет 130 - 180$ за сваю сечением 300х300 мм. Средняя "скорострельность" - 5 - 10 свай в день.
Бетонные сваи Сваи этого типа устраивают путем заполнения бетоном скважин, пройденных в грунте, либо забивкой инвентарной трубы, погружаемой обычно с закрытым нижним концом, либо бурением. В настоящее время имеется много разновидностей этих свай, из которых отметим лишь наиболее современные и представляющие наибольший интерес.
Для бетонных свай в буровых скважинах бурят скважины диаметром 10 - 40 см до твердого грунта и закрепляют обсадными трубами. В скважину послойно укладывают бетон, который уплотняют, а обсадную трубу приподнимают. Следят, чтобы поверхность уложенного бетона была чуть выше нижнего конца трубы. Применение вибрации облегчает подъем трубы и улучшает качество уплотнения бетона, которым в данном случае скважина заполняется на всю глубину. Для связи с ростверком устанавливают арматуру. Щель между стволом сваи и стенкой скважины, которая может остаться не заполненной бетоном, следует залить цементным раствором или хорошо затрамбовать грунтом.
Средняя стоимость буронабивных свай в коттеджном строительстве составляет 30 - 70$.
Виды ростверков на сваях Конструктивно сваи, как уже указывалось, объединяют поверху ростверком, который способствует также и выравниванию осадки свай. По роду материалов ростверки подразделяются на деревянные, бетонные и железобетонные. B современном применении деревянные ростверки являются обвязочными венцами для садовых домиков, выполняемых без изготовления цоколя (в просторечии домики "на курьих ножках"). Бетонные ростверки или подушки применяют на любых сваях. При опирании на сваи сплошной железобетонной плиты такая подушка может быть устроена минимальной толщины, достаточной, чтобы покрыть головы свай и образовать ровную поверхность для разбивки сооружения. Бетонные подушки не обеспечивают надежного закрепления свай, работающих на растяжение. В этом случае ростверки делают железобетонными, а их арматуру надежно соединяют с арматурой свай. Средняя стоимость железобетонного ростверка составляет 80 - 120$ за погонный метр (п. м.). Посчитаем Попробуем приблизительно рассчитать затраты на возведение свайного фундамента для абстрактного кирпичного дома с площадью застройки (не путать с общей площадью) 100 м2 (10х10 м). Периметр строения - 40 п. м. Внутренние фундаменты - ~30 п. м. Соответственно, длина фундамента = 70 п. м. Ориентировочное количество свай - 54 шт. Итого: 54 шт. * 150$(железобетонные сваи) + 70 п. м. * 100$ (железобетонный ростверк) = 15100$.
Естественно, этот расчет очень приблизительный Резюме В настоящее время свайные фундаменты, изготавливаемые методом забивки, находят все большее применение в малоэтажном коттеджном строительстве, несмотря на их относительную дороговизну. Ленточные фундаменты Одним из самых распространенных типов фундаментов, использующихся для строительства загородных домов и сооружений, в настоящее время являются ленточные фундаменты. Из наиболее распространенных в коттеджном строительстве ленточных фундаментов можно выделить монолитные и фундаменты сборной конструкции. Монолитные ленточные железобетонные фундаменты Являются наиболее рациональными для строительства загородного жилого дома. Представляя собой прочную, надежную конструкцию, он требует меньшего использования механизированной техники. Однако следует заметить, что для изготовления такого вида фундаментов требуется изготовление (аренда) опалубки. Соответственно, возникают затраты на ее монтаж и демонтаж плюс стоимость опалубочных материалов.
Применение монолитных ленточных фундаментов дает возможность изготавливать фундаменты сложной геометрической формы. Все сочленения, состыковки с внутренними фундаментами изготавливаются единым целым с возможностью дополнительного армирования "сложных" узлов.
По времени изготовления монолитные фундаменты требуют несколько большего срока в связи с тем, что необходимо дождаться отвердевания бетона и набора им необходимой прочности.
При изготовлении монолитного фундамента необходимо неукоснительно соблюдать технологию и применять материалы, заложенные в конструктивных расчетах. Отклонение от марки бетона, толщины и количества арматуры может привести к нежелательным последствиям. При возникновении сомнений, к примеру, в марке применяемого бетона, Заказчик может произвести (за свой счет) его экспертизу.
Рассмотрим пример "классического" ленточного фундамента для строения, не имеющего цокольного (подвального) этажа. Опирание монолитной железобетонной ленты происходит на выравнивающий слой (песок, песчано-гравийная смесь и т. д.) на глубине ~1,7 - 1,8 м. Подошва фундамента располагается ниже сезонной глубины промерзания грунта (для Московской области глубина промерзания составляет 1,3 - 1,5 м), тем самым мы избегаем действие сил пучения и имеем устойчивое основание. Средняя стоимость монолитных ленточных фундаментов для строения, не имеющего цокольного (подвального) этажа, колеблется в районе 120 - 150$ п. м. При изготовлении строений с цокольным этажом для снижения тепловых потерь можно произвести утепление бетонной ленты, вложив в ее середину теплоизоляционный материал (пенопласт и т. д.). Тем самым в дальнейшем можно сэкономить на расходах по обогреву цокольного этажа. Фундаменты сборной конструкции Более распространены, чем монолитные железобетонные. Этот вид фундаментов требует использования механизированной техники, но не требует возведения дорогостоящей опалубки. Фундаментные блоки укладывают на предварительно отсыпанный выравнивающий слой (песок, песчано-гравийная смесь и т. д.) или на плиты железобетонных ленточных фундаментов. Между блоками оставляют зазор примерно 20 мм. На этих блоках затем ведут кладку стен. Если ожидается неравномерная осадка здания, выходящая за пределы допустимых ее значений, применяют укладку в горизонтальных швах армированных поясов. Фундаментная плита Одной из разновидностей ленточных мелкозаглубленных фундаментов является фундаментная плита. Отличием фундаментной плиты является жесткое пространственное армирование по всей несущей плоскости, позволяющее без внутренних деформаций воспринимать нагрузки, возникающие при сезонных и неравномерных перемещениях грунта.
На подвижных (пучинистных) грунтах такие фундаменты, в отличие от обычных стационарных, покоящихся на неподвижном основании, имеют вместе с грунтом сезонные вертикальные перемещения и называются плавающими. Их конструкция представляет собой сплошную или решетчатую плиту, выполненную либо из монолитного железобетона, либо из сборных перекрестных железобетонных балок с жесткой заделкой стыковых соединений.
Фундаментная плита представляет собой опирающуюся на уплотненную подушку (песок, песчано-гравийная смесь) или бетонную подготовку монолитную железобетонную плиту толщиной 200 - 300 мм, армированную сеткой 100х100 или 150х150 мм из арматуры. Гидроизоляция - 2 слоя гидростеклоизола (рубероид, толь и т. д.). Для предотвращения промораживания грунтов основания под отмосткой вдоль наружных стен здания на ширину 1 метр укладывается теплоизоляционный материал.
|