Незаглублённый фундамент
Незаглубленный фундамент при строительстве на пучинистых грунтах используется в основном при возведении легких нежестких домов, допускающих деформации своего каркаса с сохранением эксплуатационных качеств и требуемого внешнего вида. При строительстве на скальных и крупнообломочных грунтах на незаглубленном фундаменте могут возводиться каменные дома. Незаглубленный фундамент выполняется в трех вариантах: столбчатый, в виде монолитной плиты или решетки (Рисунок 46).
Рисунок 46. Виды незаглубленных фундаментов:
А – столбчатый; Б – фундаментная плита; В – фундаментная решетка
Столбчатый незаглубленый фундамент
Столбчатый незаглубленный фундамент можно использовать для небольших деревянных и щитовых домов, бань, хозпостроек…, возводимых на непучинистых или слабопучинистых грунтах. При строительстве на скальных или крупнообломочных грунтах такой тип фундамента можно использовать и под большие в плане бревенчатые или брусовые дома.
Столбчатый фундамент на коротких опорах (стульях), расположенных с шагом
1,5…2,5 м в индивидуальном строительстве используется достаточно часто. Многие строительные фирмы, специализирующиеся на возведении деревянных домов, не загружая себя проблемами фундамента, кладут на землю фундаментные блоки, а на них – и сам дом (Рисунок 47, а). Такой прием вполне подходит при строительстве на непучинистых и слабопучинистых грунтах. Если грунт пучинистый, то снизить влияние пучения грунта на дом можно, заменив пучинистый грунт под опорой на песчаную подушку (Рисунок 47, б).
В качестве материала для опор можно использовать готовые стеновые или фундаментные блоки. Опоры можно выполнить в виде кирпичной кладки или изготовить из бетона, бутобетона или пескобетона. Обращаем внимание, что использование в фундаменте керамических кирпичей с низкой морозостойкостью и силикатных кирпичей – недопустимо.
Рисунок 47. Незаглубленные фундаментные столбы:
А – фундаментные блоки; Б – опора с песчаной подушкой; В – опора на крупнообломочном грунте;
Г – деревянная опора; Д – гидроизоляция опоры;
1 – фундаментный блок; 2 – песчаная подушка; 3 – бетон; 4 – бутовый камень; 5 – бревно; 6 – гидроизоляция; 7 – венец
Если грунт скальный или крупнообломочный, то опоры можно устанавливать сразу на жесткие, устойчивые фрагменты грунта, предварительно удалив слабые и выветренные его составляющие. Опору можно также выполнить с использованием бута и пескоцементного раствора, обеспечивающего монолитность основания и самих опор (Рисунок 47, в).
В отдельных случаях опоры можно делать деревянные. Для этого используют комлевую часть сосновых или дубовых бревен диаметром 20…30 см. Для повышения устойчивости опор под них отрывают яму, заливают её слоем бетона в 10…15 см и погружают в бетонный раствор саму опору (Рисунок 47, г). Недостаток деревянных опор – недолговечность – не более 8…15 лет. Для повышения срока службы древесину стульев обугливают на медленном огне и пропитывают дегтем, отработанными маслами и т. д.
Создание фундаментных опор связано с проведением гидроизолирующих мероприятий, необходимых для защиты конструкции дома от увлажнения её грунтовыми водами. Вода легко поднимается по структуре бетона, кирпича и дерева за счет капиллярного эффекта, создавая на своем пути очаги плесени, грибков и гниения. Гидроизолирующее покрытие в виде битумной мастики, рубероида, толи, стеклоизола и т.п., располагаемое на стыке дома с фундаментом, обязательно для выполнения (Рисунок 47, д).
Если в качестве опор используются керамзитобетонные блоки, слабые по морозостойкости, то снаружи их покрывают битумной мастикой (кроме стороны, обращенной внутрь подпола). Это позволяет избежать увлажнения блока и помогает высушить его, если увлажнение произойдет.
Намечая разбивку фундаментных опор, следует учитывать смятие венца на опорах. Большое расстояние между ними (больше 2,5 м) может привести к сосредоточению больших усилий на каждой опоре, что создаст предпосылки к разрушению структуры древесины. Для уменьшения смятия древесины шаг опор лучше уменьшить, а нижний (окладный) венец дома желательно выполнить из бруса или бревна большего поперечного сечения и, по возможности, из древесины более прочных пород (дуб, лиственница).
Рисунок 48. Плита мерзлого грунта
с «теплым» подполом:
1 – фундаментная опора; 2 – мерзлая плита;
3 – вектор смещения грунта
Планируя создавать фундаментные опоры, необходимо учитывать и конструкцию забирки, которой предполагается закрывать подпольное пространство. Повышенная влажность в нижней части дома (роса, брызги от ливневых стоков с крыши, снег) требует выполнять забирку из влагостойких материалов. Асбоцементные или металлические гофрированные листы, цементно-стружечная плита, морозостойкий пластик, фасадные декоративные панели, закрепляемые непосредственно к стене или венцу дома – вполне подходящее решение.
Высота опор определяет высоту расположения венца дома. Если столбы короткие, то венец и нижняя часть стен деревянного дома будут быстрее увлажняться, гнить, приводя строение в аварийное состояние.
Большая высота опор позволяет создать для деревянных конструкций дома более комфортные условия, но здесь возникают другие проблемы, связанные с пучинистыми явлениями. Пучинистые явления раскачивают опоры под домом с достаточно большими смещениями, способными опрокинуть их. Как это происходит.
Если грунт пучинистый, а подпол дома утеплен, то в плите замороженного прочного грунта, возникшего вокруг дома, образуется отверстие незамерзшего грунта (Рисунок 48). В процессе замерзания пучинистый грунт увеличивается в объеме во все свободные стороны, в том числе и в сторону отверстия в плите мерзлого грунта. На пучинистых грунтах горизонтальное смещение может достигнуть 10 …15 см. Такие подвижки пучинистого грунта вполне могут опрокинуть не только высокие фундаментные столбы (Рисунок 49), но и узкие слабо армированные ленты незаглубленного или малозаглубленного фундамента.
Рисунок 49. Наклон фундаментной опоры при «теплом» подполе:
1 – плита мерзлого грунта; 2 – граница промерзания; 3 – фундаментная опора; 4 – обратная засыпка-утеплитель; 5 – снеговой покров
Рисунок 50. Плита мерзлого грунта
с «холодным» подполом:
1 – фундаментная опора; 2 – мерзлая плита;
3 – вектор смещения грунта
Обратная картина перекосов возникает в том случае, если грунт вокруг дома укрыт толстым снежным одеялом, а под домом грунт открыт и охлажден до температуры окружающего воздуха В этом случае мощная плита замерзшего грунта начнет возникать со стороны дома там, где фунт промерзает быстрее (Рисунок 50). При таком промерзании фунта высокая опора под домом будет отклоняться в другую сторону (Рисунок 51).
Рисунок 51. Наклон фундаментной опоры при «холодном» подполе:
1 – плита мерзлого грунта; 2 – граница промерзания; 3 – фундаментная опора; 4 – утеплитель перекрытия; 5 – снеговой покров
Для того, чтобы исключить опрокидывание опорных столбов, их лучше опирать на песчаную подушку (Рисунок 47, б), нейтрализующую пучинистые смещения около опор. Кроме того, сами опоры должны быть более устойчивыми: их высота не должна быть больше, чем 1,5 ширины подошвы. Что касается остальных мероприятий, то они направлены на то, чтобы граница мерзлого грунта в зоне расположения опор не меняла резко свою глубину. Для этого продухи в цокольной части дома следует закрывать на зиму, чтобы подпольное пространство не сильно промерзало. Не следует убирать снег вокруг дома до самой земли.
Зимний холод почти наверняка опрокинет высокие опоры, если при открытом подполе сильно пучинистый грунт будет промерзать.
Пучинистые процессы не только «раскачивают» опоры фундамента, но и поднимают-опускают их, причем неравномерно, сильно напрягая конструкцию дома. Если дом стоит на отдельных столбиках-опорах или же на балках, уложенных на пучинистом грунте, даже с песчаной подсыпкой, а под полом сухо и тепло, то опоры под внешними стенами поднимутся, а под внутренними – останутся на месте (Рисунок 52). В деревянном доме это приведет к перекосам дверных косяков и оконных рам, к наклону пола и к небольшим проблемам с крышей; а в каменном доме – к трещинам в стенах, которые будут жить всё время вместе с домом, не боясь косметического ремонта.
Рисунок 52. Деформации дома на пучинистом грунте:
1 – дом; 2 – фундамент; 3 – граница промерзания
Что можно посоветовать именно в этом случае?
Необходимо тщательно утеплить полы первого этажа, тогда грунт под домом будет промерзать в той же степени, как и вокруг дома; пучинистые явления будут проявляться не так сильно. Дополнительно к этому надо свести к минимуму увлажнение грунта вокруг дома, организовав водоотвод с крыши и снегозадержание вокруг дома.
Монолитная незаглубленная плита в качестве фундамента используется при строительстве на слабых просадочных грунтах, при возведении небольших строений на силыкшучинистых грунтах или в условиях вечной мерзлоты (Рисунок 26). Такой фундамент целесообразно использовать для легких строений, не вызывающих в самой плите больших напряжений, либо для жестких каменных конструкций, стены которых усиливают изгибную жесткость плиты.
Фундамент, уложенный непосредственно на пучинистый грунт, опускается и поднимается при изменении климатических условий, он «плавает» на поверхности грунта. Понятно, что если дом установлен на плите, являющейся полом первого этажа, то грунт под ней не промерзает, особенно под средней частью дома. Из-за неравномерности промерзания под домом образуется провал грунта, который может достигать 10…15 см. Именно поэтому плита такого фундамента должна быть весьма жесткой на изгиб и иметь достаточную строительную толщину с хорошим армированием.
Один из распространенных вариантов незаглубленного фундамента – это тот, в котором между плитой и грунтом прокладывается слой утеплителя (жесткий пенополистирол толщиной 10 – 15 см). Такое решение позволяет не только уменьшить тепловые потери через пол первого этажа, но и практически исключить провал грунта под ним за счет выравнивания температурного поля под домом и около него. Сам утеплитель укладывается на слой крупнозернистого песка толщиной 30 – 40 см (Рисунок 53).
Рисунок 53. Плитный фундамент на песчаной подушке
1 – песчаная подушка; 2 – утеплитель; 3 – плита; 4 – граница промерзания
Подобный фундамент целесообразно возводить на грунтах с постоянно высоким уровнем грунтовых вод, если дренаж трудно осуществим; а также на слабых просадочных и сильносжимаемых грунтах (водонасыщенные супеси или глины, торфы, водонасыщенные пылеватые грунты).
Можно воспользоваться и несколько другим вариантом снижения неравномерности промерзания под домом с плитным фундаментом – прокладкой утеплителя в толще грунта вокруг дома (Рисунок 54).
Рисунок 54. Плита под легким строением:
1 – плита; 2 – песчаная подушка; 3 – утеплитель; 4 – стена
Причина появления трещины в монолитной плите
Пришел застройщик с серьезной проблемой. Дом 8×10 м в два этажа на пучинистом грунте; фундамент – железобетонная плита, отлитая на щебеночной подсыпке толщиной 50 см; стены из пеноблоков, усиленные сейсмопоясом. Зимой проблем не было, а вот весной во внутреннй стене появилась трещина, расходившаяся вверх до ширины в 1 см, да и отмостку подняло, которая позднее вернулась в исходное положение.
Стали разбираться в чем дело. Зима 2006 года выдалась особенно суровой. Грунт под периметром дома промерз очень сильно. Увеличиваясь в объеме, он не мог преодолеть вес тяжелого дома, отчего сильно уплотнился (Рисунок 55, А). Отмостка вокруг дома, жестко соединенная с плитой, не создавала своим весом большого давления на грунт, поэтому ее внешний край задрался вверх. Пришла весна. Грунт начал оттаивать и уменьшаться в объёме. Под внешним периметром плиты возник зазор, увеличивающийся в размерах по мере оттаивания грунта. Наступил момент, когда плита стала опираться на грунт только центральной своей частью. Не выдержав нагрузки, периметр плиты просел, а внутренняя стена дома треснула (Рисунок55, Б). Отмостка вернулась в исходное положение. Какие конструктивные недостатки проявились здесь. Большие габариты дома увеличили неравномерность промерзания грунта, большой вес дома перегрузил плиту изгибом. Положение могло усугубиться недостаточным армированием плиты, рассчитанным на первый этап пучения, с плотным армированием только в нижней части плиты. Похоже, что коварство пучинистого грунта проявилось в полной мере, когда холода уже отступли.
Рисунок 55. Пучинистый грунт и дом на плите – сложные отношения:
А – дом зимой; Б – дом весной;
1 – отмостка; 2 – граница промерзания; 3 – уплотненный грунт; 4 – щебень; 5 – плита; 6 – трещина в стене
Решетчатый незаглубленный фундамент
Решетчатый фундамент (Рисунок 46, в) используется при строительстве на слабых просадочных и на сильнопучинистых грунтах. По сравнению с монолитной плитой такой фундамент, имея высокую жесткость, позволяет существенно снизить расход бетона и арматуры. Но традиционный подход к устройству дощатой опалубки для такой конструкции фундамента сложен и дорог, что не позволяет широко его использовать.
Автором предлагается использовать плиты экструдированного пенополистиролыюго утеплителя (Рисунок 56) в качестве несъемной опалубки.
Планируя фундамент в виде монолитной плиты или решетки, сначала следует сделать приямок и выполнить разводку коммуникаций, проходящих под домом (ввод водопровода и вывод канализационной системы). Иначе после изготовления фундаментной плиты эти работы провести будет очень и очень сложно. Стенки приямка должны быть независимы от плиты или решетки фундамента, чтобы их относительные вертикальные перемещения не смогли создать в конструкции плиты разрушающие напряжения.
Рисунок 56. Опалубка решетчатого фундамента:
1 – песчаная подушка; 2 – гидроизоляция; 3 – опалубка; 4 – плитный утеплитель; 5 – бетон; 6 – арматура
Источник