Что такое каркас фундамента определение

Каркасный фундамент.

Всем известно, что при возведении фундамента необходимо выполнять его армирование – конструирование каркаса для фундамента. Армированием фундамента называют дополнительное укрепление бетона, путем добавления в него связанной между собой арматуры. Арматурой может служить стальной прут разных сечений и стальная проволока с большим сечением, так же на сегодняшний день на рынке представлен новый вид арматуру – пластиковая арматура или композитно-полимерная. Каркас для фундамента представляет собой аналог скелета живого организма, в строительстве он выполняет те же функции. Для расчета фундамента вы можете воспользоваться калькулятором фундамента.

Прочность бетонного основания дома может обеспечить только совокупность бетона и металла, именно такая совокупность обеспечивает каркасному фундаменту возможность равномерно распределять нагрузку на грунт и работать на изгиб.

Значение каркаса для фундамента.

Металлическая арматура, которая используется при изготовлении каркаса для фундамента, помимо самого каркаса, выполняет еще ряд важнейших для бетонного основания функций. К таким функциям относится работа арматуры с различными деформациями и растягивающими нагрузками, которые как раз действуют на арматуру, ведь зачастую чистый бетон справиться с подобными нагрузками не сможет.

Схема опоры арматурного каркаса.

При сооружении арматурного каркаса используются стальные стержни с ребристой и гладкой поверхностью различного диаметра. Ребристая арматура может иметь различный диаметр (10, 14, 16 мм и более) и зависит выбор диаметр от качественных показателей грунта и нагрузок на фундамент сооружения. Для восприятия неравномерных деформаций, ребристая стальная арматура укладывается горизонтально, в такой компоновке, благодаря ребристой поверхности осуществляется надежное сцепление арматуры с бетоном. Прутья с гладкой поверхностью используются в качестве элементов, из которых состоит пространственная структура каркаса, их диметр зачастую не превышает (6-8 мм) и укладываются вертикально или поперек основным стержням.

Область растяжения бетонного основания находятся на его поверхности, поэтому каркас должен быть установлен как можно ближе к поверхности (не более 50 мм от поверхности). Такое расстояние обеспечивает наилучшие условия работы арматурных элементов, а так же наличие защитного слоя бетона, который сможет предотвратить коррозию металла.

Виды и типы каркасного фундамента.

Не смотря на то, что все виды каркасных фундаментов весьма схожи по своей конструкции, существуют некоторые отличия, которые мы сейчас и рассмотрим. Для монолитного ленточного основания каркасный железобетонный фундамент сооружается в два пояса, которые соединяются между собой поперечной арматурой, свайный буронабивной каркасный фундамент укрепляют вертикальными прутьями, а плиточный каркас – арматурной сеткой. Далее рассмотрим все варианты арматурных каркасов для различных видов фундамента.

Каркасный фундамент ленточного типа.

Такой каркас армируется с использованием стальных прутьев различного диаметра, которые соединяются проволокой для вязки арматуры, сама вязка выполняется с помощью специального крючка.

Зачастую при сооружении загородных домов используются прутья диаметром от 6 мм до 14 мм. Во многих случаях глубина полосы ленточного основания не превышает 120 сантиметров, а ширина – 40 сантиметров, рекомендуется использовать 3 пары прутьев диаметром 10-14 миллиметров, которые соединяются проволокой диаметром 8 миллиметров. Сама технология армирования фундамента подразумевает сооружение каркаса, ширина которого будет в два раза меньше его высоты.

Различные варианты армирования фундамента.

Если учесть небольшую ширину и большую длину полосы фундамента, то становится понятно, что на нее в большей степени влияют продольные растяжения, чем поперечные. То есть зачастую поперечные и вертикальные элементы каркаса являются конструктивными частями, основное назначение которых состоит в создании формы основания, следовательно, при их выборе можно немного сэкономить.

Соединение поперечных стержней арматуры.

Каждое место контакта арматуры друг с другом нужно хорошо связать проволокой. Если по каркасу во время заливки бетонной смеси не будут ходить, а так же на него не будет оказываться любая другая нагрузка, то можно выполнять соединение пластиковыми хомутами.

Соединение стержней арматуры крючком.

Перпендикулярные ленты соединяются между собой выпусками продольных стержней, которые предварительно загибаются специальными инструментами, то бишь продольные стержни одной ленты соединяются с продольными элементами другой ленты.

Соединение данного типа позволяет сконструировать единую жесткую раму, устойчивую к неравномерным деформациям даже в тех случаях, когда они будут происходить под углами основания.

Сооружение простого каркасного фундамента.

Для сооружения каркасного фундамента на дно подготовленной траншеи укладывается необходимое количество поперечных стержней определенной длины, эта длинна должна быть на 10 сантиметров больше чем ширина будущей ленты. В подобных случаях можно использовать гладкие стержни диаметром 6-8 миллиметров.

Далее выполняются действия в следующем порядке:

• Сверху поперечной арматуры необходимо уложить два ребристых прута продольной арматуры диаметром 12-16 миллиметров. Это будет наш нижний каркас.
• В местах контакта поперечных и продольных стержней арматуры вертикально устанавливается гладкая арматура.
• К вертикальным стержням привязываются верхние прутья поперечной арматуры по тому же принципу, что и раньше.
• После этого на верхние поперечные стержни монтируется рабочая продольная арматура. Это будет наш верхний каркас.

Свайный каркасный фундамент.

Для сооружения каркасного фундамента свайного типа можно использовать всего несколько прутов арматуры периодического профиля диаметром 12 мм, количество самих прутов напрямую зависит от диаметра опоры. Зачастую процесс конструирования такого каркаса займет совсем немного времени.

Длина прутьев арматуры должна быть больше длины буронабивной сваи на 350-500 миллиметров, эти остатки и будут нашими арматурными выпусками. Обвязку элементов каркаса выполняют при помощи хомутов треугольной или круглой формы во избежание эксцентрических нагрузок или сдвигающих усилий.

Плитный каркасный фундамент.

На плитный фундамент в отличие от ленточного действуют нагрузки во всех направлениях. Такой фундамент подвержен влиянию нагрузок не только изгиб, но и скручивание. Для того чтобы монолитный фундамент выдерживал все виды нагрузок, его каркас необходимо конструировать используя рифленые прутья.

Иногда для соединения арматуры каркаса, применяется сварка. В таком случае, все соединительные элементы каркаса в обоих направлениях должны крепиться между именно сваркой.

Арматура используемая для сооружения каркаса должна полностью находиться в бетоне, ее выход наружу недопустим, в противном случае неизбежно начнется коррозия и как следствие повреждения бетонной плиты. Толщина плиты основания может быть разниться (зачастую она составляет около 25 сантиметров) и зависит от характера нагрузок. В таком случае сооружение каркасного фундамента выполняется в два этапа.

Сначала рифленые прутья арматуры объединяются в сетку, а затем в решетку. Расстояние между осями двух соседних прутьев (шаг) будет варьироваться в диапазоне 20-40 сантиметров. При шаге в 30 сантиметров на 1 м2 площади необходимо 3 метра арматуры в продольном направлении и 3 метра прутьев в поперечном направлении на нижний каркас. На верхнюю часть каркаса необходимо такое же количество материала. Две части каркаса необходимо соединить между собой арматурой, длинной около 2 метров.

Пример: Путем сложения можно получить следующий результат: для того чтобы сконструировать каркас для 1 квадратного метра фундамента, требуется израсходовать 14 метров арматуры. Получаем что для данного вида фундамента используются прутья диаметром не меньше 12 миллиметров.

Сооружение каркаса для фундамента своими руками потребует от вас не только четкого соблюдения технологичностью процесса, но и опыта, грамотно подобранных строительных материалов и т.д. Следовательно, будьте готовы потратить на постройку каркасного фундамента свое время, средства и силы.

Источник

SGround.ru

Сайт о фундаментах, их основаниях и морозном пучении грунтов

Типы фундаментов и области их применения

Как выбрать тип фундамента для дома?

Оглавление

1. Введение

Фундамент — это наиважнейшая часть любой постройки. От надежности фундамента зависит надежность всего здания или сооружения.

Для того чтобы дом покоился на надежном фундаменте, а не трещал по швам и рассыпался, необходимо основательно подойти, в первую очередь, к выбору типа фундамента. Для этого нужно понимать какие бывают фундаменты и в каких случаях каждый из них следует применять.

Как это бывает в большинстве случаев, у каждого типа фундамента есть и преимущества, и недостатки. Не углубляясь в тонкости, попробуем выяснить какой фундамент подходит для Ваших условий больше.

[Фундамент — несущая строительная конструкция, часть здания или сооружения, которая воспринимает все нагрузки от сооружения, перераспределяет их и передает на грунтовое основание]

2. Типы грунтовых оснований для фундаментов

Основание фундамента — слои грунта, залегающие ниже подошвы фундамента и воспринимающие нагрузку от него. Основания могут быть естественными и искусственными.

Естественное основание – это грунты природного сложения, не подвергавшиеся никакому вмешательству со стороны человека и образовавшиеся естественным путем.

Искусственные основания – это слои грунта, появившиеся в результате целенаправленных действий человека. Из искусственных оснований часто применяются – планомерно возведенные насыпи, песчаные и грунтовые подушки, слои грунта, уплотненные тяжелыми трамбовками, искусственно закрепленные грунты.

Проектирование искусственных оснований необходимо в случае если никакие типы фундаментов в данных конкретных грунтовых условиях не могут обеспечить требуемую прочность, жесткость и устойчивость здания/сооружения, или это экономически невыгодно.

Например — если на месте строительства Вашего дома оказался небольшой участок с залежами торфа толщиной около 1м, а вы планировали возведение малозаглубленного фундамента или полов по грунту, то целесообразно заменить этот слой слабого грунта на песок с послойным уплотнением – это и будет искусственным основанием. Такое решение позволит избежать неприятностей с фундаментом в будущем и сэкономить некоторую сумму денег.

3. Основные типы фундаментов

Основных типов фундаментов всего 4:

1. Столбчатые (отдельные) фундаменты – отдельные, не связанные между собой опоры под стены или колонны здания, имеющие сравнительно небольшую глубину заложения.

2. Ленточные фундаменты – сплошные линейные фундаменты под несущие стены здания.

3. Плитный фундамент – сплошная фундаментная плита, как правило из монолитного железобетона, сразу под все сооружение или под секцию сооружения.

Свайные ростверки

Свая – стальной, железобетонный (а иногда и деревянный) стержень, погруженный в грунт сквозь слабые слои для передачи нагрузки на более прочные грунты основания, как правило расположенные на глубине более 4 м.

4. Свайные фундаменты – ленточные, столбчатые или плитные фундаменты, опертые на сваи.

[В случае опирания на сваи, конструкция, объединяющая несколько свай, называется свайным ростверком (столбчатым, линейным или плитным)]

4. Какие грунты под фундаментом?

Важнейшим этапом проектирования фундамента являются инженерно-геологические изыскания. Правильнее изыскания выполнять еще до начала проектирования.

[Инженерно-геологические изыскания – комплекс работ по изучению грунтов и грунтовых вод в основании будущего сооружения. Включают в себя как минимум бурение разведочных скважин с отбором образцов грунта и грунтовой воды и последующим испытанием их в грунтовой лаборатории]

Дело в том, что фундамент, как отмечалось выше – важнейшая часть любого сооружения, и правильность выбора параметров фундамента напрямую зависит от правильности и полноты сведений о грунтах в его основании.

Пример инженерно-геологического разреза

Даже лучшие инженеры-проектировщики в области фундаментов не смогут правильно запроектировать конструкцию, если у них неверные или неполные сведения о грунтах в основании. Проект будет заведомо ошибочным, или фундамент окажется избыточно дорогим и трудоемким.

[Недостаток сведений о грунтах при проектировании фундамента можно перекрыть только большими запасами по прочности и, как следствие, перерасходом финансов, но и это не дает гарантии надежности]

Если вы не знаете какие грунты залегают под вашим будущим фундаментом то попробуйте поспрашивать соседей которые уже начали или даже окончили строительство на своих участках. Если и у соседей не окажется информации о инженерно-геологических изысканиях то рекомендую прочитать статью определяем тип и характеристики грунта самостоятельно без лаборатории.

5. Столбчатые (отдельные) фундаменты – все за и против

Отдельно стоящие столбчатые фундаменты применяются не только в малоэтажном строительстве, но и при строительстве производственных, торговых, административных и жилых зданий.

Глубина заложения таких фундаментов обычно сравнительно небольшая — от 0 до 3,0 метров, размеры в плане меняются в широких приделах от 0,3х0,3 для деревянных построек до 4,5х4,5 м под колонны многоэтажных зданий. Располагаются отдельные столбчатые фундаменты с определенным шагом вдоль стен или под узловыми точками здания (углами, колоннами, пересечением балок и т.д.) и не связаны между собой ничем кроме надземной части зданий или сооружения.

[Когда говорят «столбчатый фундамент» имеют ввиду не фундамент в виде столба небольшого сечения, а фундамент имеющий колонную часть — столб и плитную часть — подошву.]

Вообще в литературе времен СССР отдельный столбчатый фундамент на естественном основании под колонны был основным решением для каркасных зданий по технико-экономическим показателям (самый дешевый вариант). То есть его применение рассматривалось ранее всех остальных вариантов.

Когда столбчатые отдельные фундаменты следует применять?

1. прежде всего когда проектируется/строится каркасное здание, то есть нагрузка на основание предается точечно, от каждой колонны каркаса отдельно.
2. когда недалеко от поверхности (на глубине 1,5-3 м) залегают достаточно прочные грунты, которые могут воспринимать расчетные нагрузки от здания при сравнительно небольших размерах подошвы фундамента (в моей практике самая крупная подошва ступенчатого фундамента была размером 4,5х4,5 м, но это не предел);
3. При малоэтажном строительстве под не ответственные деревянные постройки (баня, сарай) при сухих прочных грунтах — применяют малозаглубленные или поверхностные столбчатые фундаменты как максимально простой и дешевый вариант.

Бывают случаи, когда столбчатые фундаменты – единственное рациональное решение даже при строительстве крупного объекта. Как правило эта ситуация происходит когда характеристики грунтов ухудшаются по мере увеличения глубины их залегания.

Например, при разработке проекта для двухэтажного торгового центра в его основании в верхней части геологического разреза оказались достаточно прочные грунты , а нижние слои становились тем слабее, чем глубже они залегают вплоть до глубины 10-12 м. Применение свай в таких условиях только ухудшает положение, а ленточные и плитные фундаменты не выгодны из-за большого шага колонн (9х9 м).

Преимущества столбчатого фундамента:

• Самая невысокая стоимость из всех типов;
• Простота возведения.

Недостатки:

• Требуют дополнительных конструкций для опирания стен здания (монолитный цоколь, фундаментные балки), а для зданий с подвалам требуется отдельное возведение стен подвала;
• Фундаменты не связаны между собой и, как следствие, не перераспределяют нагрузки. Для исключения неравномерных осадок, фундаменты должны иметь точно подобранные размеры подошвы в зависимости от действующей нагрузки на них — если нагрузки разные, то и размеры фундаментов разные;
• Применимы только на относительно прочных и однородных грунтах.

При малоэтажном строительстве столбчатые фундаменты можно порекомендовать только для деревянных дачных построек, или если в основании действительно прочные грунты (гравий, средний или крупный песок, скала).

Для домов из жестких каменных материалов (кирпич, газобетон) такие фундаменты не подходят из-за большого риска неравномерных осадок, что для тяжелых хрупких стен недопустимо.

Кроме того, применение столбчатых фундаментов вызывает необходимость в создании какого-либо жесткого цоколя здания (фундаментные балки, нижняя деревянная обвязка или др.) на который будут опираться стены здания, а если здание с подвалом необходимо отдельно возводить стены подвала.

6. Ленточные фундаменты – когда они нужны?

Ленточный фундамент выполняется в виде непрерывного замкнутого в плане контура (ленты) под всеми наружными и внутренними несущими стенами здания. А если есть несущие стены, значит здание не каркасное. Иногда ленточный фундамент применяют и для каркасных зданий, но как правило при небольшом шаге колонн – до 6х6 м и относительно слабых грунтах.

Ленты могут быть малозаглубленные:

Малозаглубленный ленточный фундамент

Заглубленный ленточный фундамент

Ленточный фундамент в общем случае состоит из стеновой и плитной (подошвы) частей . Стены и подошва ленточного фундамента могут выполняться сборными – из блоков ФБС, или монолитными – из армированного железобетона, залитого на прямо на месте.

[Для сборного ленточного фундамента из блоков ФБС и др. штучных материалов очень желательно выполнять сплошные армированные монолитные пояса по верху блоков, и монолитную ленту в основании стен из блоков. Тогда такой фундамент будет намного лучше сопротивляться неравномерным деформациям и перераспределять нагрузки на основание]

Преимущества ленточного фундамента перед столбчатым:

• Большая суммарная площадь подошвы. Это позволяет передавать распределенную нагрузку на более слабые грунтовые основания;
• Неравномерные нагрузки от здания перераспределяются за счет большой жесткости и прочности конструкции фундамента. Это снижает среднюю осадку фундамента и неравномерные деформации;
• Сразу образуются стены подвала и опоры для вышерасположенных стен.

Замкнутая лента под стены здания

Недостатки:

• Более высокая стоимость и трудоемкость чем у столбчатого варианта;
• При неравномерных нагрузках в лентах возникают большие усилия, для восприятия которых требуются серьезное армирование;
• Нет возможности передавать большие точечные нагрузки на основание, т.к. ширина подошвы ленты ограничена.

Если Вы сэкономили на армировании и монолитном поясе и ленточный фундамент не выдержал нагрузок, в нем появились трещины, то он по своей сути превращается в столбчатый – отдельные фрагменты работаю независимо друг от друга, перераспределения усилий между фрагментами не происходит, увеличиваются неравномерные деформации.

В целом для малоэтажного строительства это наиболее оптимальный вариант если грунты недалеко от поверхности достаточно прочные (на глубине 1,5-3 м).

7. Плитные фундаменты – область применения, преимущества, недостатки

Плитные фундаменты применяют при специальном технико-экономическом обосновании. Они распределяют нагрузки от надземной части здания на очень большую площадь, но при этом в самой плите возникают огромные напряжения. Для того чтобы воспринять эти нагрузки без разрушения и излишних деформаций, необходимо выполнять плиту очень мощной с надежным армированием (толщина плиты многоэтажных домов достигает 1,5 м и более). Да и вообще перекрыть всю площадь под зданием плитой толщиной 0,5 м – очень накладно.

Преимущества плитного фундамента:

• Применим на слабых основаниях, самый надежный вариант на естественном основании при правильном проектировании;
• Снижает осадки и неравномерные деформации основания даже при слабых грунтах;
• Для зданий с подвалом сразу служит несущей плитой пола.

Недостатки:

• В конструкции возникают очень большие усилия, особенно от точечных нагрузок, восприятие которых требует больших затрат на бетон и арматуру;
• Еще более высокая стоимость и трудоемкость;

Применяют плитный фундамент, когда в основании сооружения слабые грунты (площади подошвы столбчатых и ленточных фундаментов недостаточно), а применение свай не дает ожидаемого увеличения несущей способности.

Фундамента плитного типа в малоэтажном строительстве применяют при небольших размерах дома и простой форме здания. Основные преимущества данного основания — простота сооружения, возможность применения в сложных грунтовых условиях: пучинистых, слабых и просадочных грунтах, а также высокая надежность при мелкой заглубленности . Однако такие фундаменты сравнительно дороги из-за большого расхода бетона и металла на арматуру.

8. Свайные фундаменты – когда без них никак?

Свайные фундаменты выполняются в виде:

• отдельных столбчатых свайных ростверков под колонны каркаса;
• линейных ростверков, в том числе и непрерывных замкнутых ленточных фундаментов на свайном основании;
• плитных ростверков – монолитные (редко сборные) фундаментные плиты, опертые на сваи;
• иногда применяют одиночные сваи под колонны.

Фото: процесс массового погружения забивных свай на стройплощадке

Нагрузка от ростверка передается на сваи, а те в свою очередь передают ее на грунтовое основание своими боковыми поверхностями и нижними концами (лопастями, если сваи винтовые). Обычно на нижний конец сваи приходится основная нагрузка, а боковые поверхности передают меньшую часть усилия.

Сваи по типу погружения в основном применяют: забивные, буронабивные и винтовые. На типах свай останавливаться подробно не будем, на этот счет см. соответствующие статьи. По материалу сваи бывают железобетонные , стальные, иногда деревянные.

Преимущества свайного фундамента:

• Позволяет пройти слабые грунты и передать нагрузки на заглубленные плотные геологические слои;
• Позволяет воспринимать не только сжимающие нагрузки, но и выдергивающие и горизонтальные усилия, хорошо сопротивляется морозному пучению;
• При правильном проектировании очень высокая надежность фундамента.

Недостатки:

• Самая высокая стоимость и трудоемкость;
• Необходимость возведения свайного ростверка;
• Необходимость применения спец. техники для погружения свай или бурения скважин;
• Стальные сваи подвержены коррозии в агрессивных грунтовых условиях, а антикоррозионные покрытия часто повреждаются при погружении свай.

[Сваи, вопреки бытовому мнению, не дают никакой гарантии от осадок и перекосов фундаментов, а в некоторых грунтовых условиях могут быть вообще неприменимы (например, при текучих суглинках и глинах под нижними концами свай)]

В целом сваи применяют, когда необходимо передать нагрузки на заглубленные плотные грунты минуя верхние слабые слои, или, когда при сравнении вариантов, фундаменты на естественном основании оказываются дороже чем свайные.

Исключением являются свайные фундаменты из винтовых свай под деревянные малоэтажные дома и постройки – они выполняются без ростверка, под обкладной брус. Имеют сравнительно небольшую стоимость и высокую надежность, поэтому могут быть выгоднее других вариантов и рекомендованы к применению при определенных грунтовых условиях.

Сваи из стальных труб, заполненных бетоном, объединенные железобетонным ростверком

Минимальная глубина погружения сваи, применяемой в строительстве как правило 4,0 м. Если глубина будет меньше – по сути получится столбчатый фундамент, погруженный в грунт без откопки котлована.

9. Заключение

Выбор типа фундамента — сложная задача, требующая учета множества факторов и точных сведений о грунтах основания.

Краткое описание фундаментов в этой статье может помочь Вам определиться с выбором и, если он сделан, то следует переходить к более глубокому изучению выбранного типа фундамента.

Дополнительную информацию по теме см. ниже в разделе «Связанные статьи».

10. Связанные статьи

• Выбор глубины заложения фундаментов
• Инженерно-геологические изыскания – обязательно или нет?
• Ленточные фундаменты – виды и особенности
• Столбчатые фундаменты
• Свайные фундаменты – забивные сваи
• Свайные фундаменты – буронабивные сваи
• Свайные фундаменты – винтовые сваи
• Плитные фундаменты
• Незаглубленные или малозаглубленные фундаменты
• Что такое пучинистые грунты
• Определяем тип и характеристики грунта самостоятельно без лаборатории

Один комментарий к публикации “Типы фундаментов и области их применения”

висячие (сваи трения) все виды свай, которые опираются на сжимаемые грунты. Они передают нагрузку на грунты основания нижним концом и боковой поверхностью.

Источник