Какие виды фундамента существуют
Классификация фундаментов. Определение и виды оснований. Основания и фундаменты
Определение и виды оснований. — Требования, предъявляемые к фундаментам. — Классификация фундаментов. — Виды фундаментов: ленточные, бутовые, бутобетонные, столбчатые, свайные, сплошные. — Гидроизоляция.
Массив грунта, залегающий под фундаментом, способный надежно воспринимать давление от здания, называют естественным основанием.
Грунты, образующие основание, подразделяют на глинистые, песчаные, крупнообломочные и скальные.
Если грунты основания не способны надежно воспринимать давление от здания, их искусственно укрепляют.
Основание, грунты которого искусственно укреплены, называют искусственным.
Под действием нагрузки от здания глинистые, песчаные и крупнообломочные грунты способны сжиматься, что может повлечь за собой осадку здания. Величина и равномерность осадки зависят от величины нагрузки, сжимаемости грунта, формы и размеров опорной площади фундамента.
Сжимаемость и несущая способность различных видов грунтов неодинаковы, так как различны их физико-механические свойства. Грунтовые воды снижают несущую способность основания.
Требования, предъявляемые к фундаментам:
2) устойчивость на опрокидывание и скольжение в плоскости подошвы фундамента;
3) устойчивость к агрессивным грунтовым водам;
4) стойкость к атмосферным факторам (морозостойкость; пучение грунтов при замерзании);
5) соответствие по долговечности сроку службы здания;
По работе материала фундамента под нагрузкой различают жесткие фундаменты, работающие преимущественно на сжатие, и гибкие, работающие на растяжение и скалывание.
К жестким фундаментам относят бутовые, бутобетонные и бетонные фундаменты.
Гибкие фундаменты выполняют из железобетона.
По конструктивной схеме (рис. 2) фундаменты делят:
1) на ленточные (в виде непрерывной ленты под всеми несущими стенами);
2) столбчатые (в виде отдельных столбов);
3) сплошные (в виде сплошной плиты под всем зданием);
Рис. 2. Конструктивные схемы фундаментов: а — ленточный; б — столбчатый; в- сплошной; г — свайный: 1 — монолитная железобетонная плита: 2 — сваи: 3 — ростверк; 4 — стена; 5 — фундаментные балки
По способу возведения фундаменты могут быть монолитными и сборными.
В зависимости от глубины заложения подошвы фундаментов различают фундаменты глубокого (более 5 м) и мелкого заложений. Глубиной заложения фундамента называется расстояние от отметки планировки грунта до подошвы фундамента. Глубина заложения фундаментов зависит от конструктивных особенностей здания (наличие или отсутствие подвалов и др.), величины и характера нагрузок на основание, глубины заложения фундаментов смежных зданий, геологических и гидрологических условий участка (виды грунтов, их физическое состояние, наличие грунтовых вод, их отметки и колебания уровня), климатических особенностей района (глубина промерзания грунтов), а также от принятой конструкции фундамента.
ГЗ = ГП + Ц + 0,2,
где ГЗ — глубина заложения фундамента; ГП — глубина промерзания грунта; Ц — высота цоколя; 0,2 м — конструктивный запас.
Ленточные фундаменты устраивают под несущие стены здания. Они подразделяются на сборные и монолитные (рис. 3)
Рис. 3. Конструкции ленточных фундаментов: а — сборный; б — то же, прерывистый; в — монолитный фундамент (бутобетонный); г — бутовый фундамент: 1 — фундаментные подушки; 2 — бетонные блоки; 3 — отмостка; 4 — гидроизоляция; 5 — кирпичная облицовка (в полкирпича)
Сборные ленточные фундаменты собирают из железобетонных блоков-подушек прямоугольного или трапецеидального сечений высотой 300 и 500 мм, длиной от 800 и до 2800 мм. уложенные на выровненное основание вплотную одна к другой в направлении несущих стен, они образуют сплошную ленту, по которой в перевязку швов на растворе укладывают бетонные блоки стенки фундамента. Блоки стенки шириной 300, 400, 500, 600 мм, высотой 580 мм, длиной 780, 1180 и 2380 мм могут быть сплошными и пустотелыми.
Пустотелые блоки неприменимы в грунтах, насыщенных водой, так как в пустоты блоков проникает вода и при замерзании разрушает их стенки. Фундаменты, в которых блоки-подушки уложены с расстоянием одна от другой, называются прерывистыми (рис. 4, б). Расстояние между блоками засыпают песком. Прерывистые фундаменты экономичнее сплошных.
Рис. 4. Конструкции ленточных фундаментов: а — ленточный сборный фундамент; б —ленточный монолитный фундамент
Бутовые фундаменты. В современном строительстве бутовые фундаменты применяют только в тех районах, где бут является местным строительным материалом, потому что бутовые фундаменты трудоемки в изготовлении и неэкономичны.
Рис. 5. Ленточные монолитные фундаменты. План
Рис. 6. Ленточные сборные фундаменты. План
Бутовые фундаменты. В современном строительстве бутовые фундаменты применяют только в тех районах, где бут является местным строительным материалом, потому что бутовые фундаменты трудоемки в изготовлении и неэкономичны.
Рис.7. Ленточный бутовый фундамент: 1 — отмостка, 2 — обратная засыпка грунтом
Наиболее экономичными из монолитных ленточных фундаментов являются бутобетонные фундаменты.
Рис. 8. Бутобетонный фундамент
Их выполняют из бетона М75 (и выше) и бутового камня (40…50%), вводимого в бетон по мере возведения фундаментов.
При устройстве монолитных фундаментов применяют инвентарную щитовую опалубку.
Рис. 9. Бутобетонный фундамент. План
Столбчатые фундаменты устраивают в тех случаях, когда нагрузки от здания вызывают давление на грунт меньше нормативного (например, малоэтажные здания, некоторые типы панельных зданий) или когда слой грунта, служащий основанием, залегает на значительной глубине (3…5 м), что экономически не оправдывает применение ленточных фундаментов.
Рис. 10. Столбчатый фундамент
Рис. 11. Столбчатый фундамент. План
Столбчатые фундаменты могут быть монолитными и сборными. Под зданиями с несущими стенами столбчатые фундаменты располагают под углами стен, в местах пересечения наружных и внутренних стен, под простенками и через 3…5 м на глухих участках стен. По столбчатым фундаментам под несущие стены устраивают фундаментные балки из сборного или монолитного железобетона. При расстоянии между столбчатыми фундаментами до 4 м иногда устраивают кирпичные армированные перемычки. Во избежание деформаций фундаментных балок от сил пучения грунтов при промерзании в пучинистых грунтах (под фундаментными балками) устраивают подушку из песка или шлака высотой 50…60 см.
Столбчатые фундаменты устраивают и под отдельно стоящими опорами зданий: под каменные колонны — сборный фундамент из железобетонных блоков-подушек.
Свайные фундаменты устраивают на деревянных, бетонных и (редко) стальных сваях.
Свайные фундаменты различают:
1) по способу изготовления и погружения свай в грунт — на сваи забивные, погружаемые в грунт в готовом виде, и набивные, изготовляемые непосредственно в грунте;
2) по характеру работы в грунте — на сваях-стойках, которые проходят через слабые грунты и опираются на прочный грунт, и висячих сваях (сваях трения), которые уплотняют слабый грунт и передают нагрузку на грунт трением, возникающим между грунтом и боковой поверхностью свай.
Для равномерного распределения нагрузки от здания на все сваи, располагаемые рядами или в шахматном порядке, головы свай заделывают в бетонную или железобетонную плиту (ростверк).
Свайные фундаменты позволяют сократить объем земляных работ, расход бетона, снизить стоимость фундаментов. Вместе с тем свайные фундаменты менее экономичны по расходу стали.
Забивные железобетонные и деревянные сваи погружают с помощью копров, вибропогружателей и вибровдавливающих агрегатов.
Набивные сваи устраивают методом заполнения бетонной или иной смесью предварительно пробуренных, пробитых или выштампованных скважин. Нижняя часть скважин может быть уширена с помощью взрывов (сваи с камуфлетной пятой).
Буроопускные сваи отличает oт набивных то, что в скважину устанавливают готовые железобетонные сваи с заполнением зазора между сваей и скважиной песчано-цементным раствором.
Свайные фундаменты в плане могут состоять:
— из одиночных свай — под опоры;
— лент свай — под стены здания, с расположением свай в один, два и более рядов;
— кустов свай — под тяжело нагруженные опоры;
— сплошного свайного поля — под тяжелые сооружения с равномерно распределенными по плану здания нагрузками.
Расстояние между сваями и их число определяют расчетом. Минимальное расстояние между висячими сваями принимают 3d (где d — диаметр круглой или сторона квадратной сваи).
Рис. 12. Свайный фундамент из сборных винтовых свай
Сплошные фундаменты проектируют в виде балочных или безбалочных, бетонных или железобетонных плит. Ребра балочных плит могут быть обращены вверх и вниз. Места пересечения ребер служат для установки колонн каркаса. Пространство между ребрами в плитах с ребрами вверх заполняют песком или гравием, а поверх устраивают бетонную подготовку. Бетонные плиты не армируют. Железобетонные армируют по расчету. При большом заглублении сплошных фундаментов и необходимости обеспечить большую их жесткость фундаментные плиты можно проектировать коробчатого сечения с размещением между ребрами и перекрытиями коробок помещений подвалов.
Рис. 15. Сплошные фундаментные плиты: а — под стены или колонны; б — плитно-балочный вариант; в — коробчатые; г — в виде цилиндрических оболочек; д — оболочек двоякой кривизны
Рис. 16. Сплошной фундамент. План
Классификация
Фундаменты бывают весьма разнообразными и делятся на различные виды в зависимости от особенностей конструкции. Большинство фундаментов относится к типу глубокого заложения, чтобы обеспечить защиту от вспучивания при промерзании грунта. Но бывают и конструкции мелкого заложения, если строение не относится к тяжелым. В целом же основания для зданий проще всего поделить на пять основных разновидностей, каждая из которых имеет свои, совершенно непохожие на конкурентов характеристики.
Ленточный
Этот тип фундамента в последние десятилетия справедливо считается основным в сфере индивидуального строительства. Фактически он представляет собой продолжение несущих стен, которое уходит вглубь грунта на определенную глубину, повышая устойчивость конструкции. В минимальном варианте такая лента полностью дублирует периметр дома, но имеется возможность ее усиления путем копирования всех или некоторых внутренних стен. Также можно усилить колонны.
Лента может быть как сборной, так и монолитной. Сборный вариант хорош тем, что соорудить его можно намного быстрее – для этого используются заводские блоки из бетона или железобетона. Важным моментом является и то, что блочная лента сама по себе может служить основанием для кладки.
Недостатком такого решения является тот факт, что конструкция не является цельной и сооружается обычно без арматуры, а потому подвержена перекосам и другим неприятным явлениям, связанным, например, с проникновением воды в стыки.
Альтернативой может стать монолитный каркас ленты, когда сначала формируется арматура, которая затем заливается бетоном, а иногда разбавленным бутовым или другим камнем. Логично, что такая конструкция оказывается куда надежнее и долговечнее, однако и сооружение ее может затянуться на длительный срок.
Следует заметить, что такая основа хорошо подходит для большинства частных построек. Ленточный фундамент выдержит не только забор и мелкие строения вроде гаража или бани, но и жилые дома из дерева, газобетона, кирпича или камня, а иногда – и железобетона. Исключением станут разве что огромные многоэтажные конструкции, тогда как типичному деревенскому дому, даже построенному с определенным размахом, большего не нужно.
Если говорить о преимуществах выбора в пользу «ленты», то они очевидны. В первую очередь, в фундаменте из тех же стен можно оборудовать подвал или цокольный этаж. Такого цоколя хватит, чтобы выдержать вес двух-трех верхних этажей.
Кроме того, поверх него можно укладывать тяжелые бетонные плиты, которые станут надежным полом первого этажа. Нельзя не отметить и сравнительную простоту сооружения – хозяин, умеющий построить ровную стену, сможет соорудить «ленту» самостоятельно. Единственным недостатком является стоимость требуемых материалов, однако результат того стоит.
Ленточный фундамент тоже делится на две разновидности: мелкозаглубленный и заглубленный. Первая разновидность уходит вглубь грунта всего на 50-60 см, потому подвал здесь не обустроишь, но можно сэкономить на материалах. Мелкозаглубленную «ленту» можно строить только на песке и щебенке, а также на каменистом грунте – такие основы не поддаются пучению. Впрочем, если грунтовые воды располагаются значительно ниже уровня промерзания, то допустимо строить мелкозаглубленное ленточное основание даже на суглинках и глине, при этом местность обязательно должна быть ровной, и даже одноэтажный кирпичный дом может оказаться слишком тяжелым для такого фундамента.
Заглубленный вариант намного удобнее, поскольку уходит в грунт как минимум на 70 см, а в северных регионах – даже до 1,5 м. Основание фундамента должно находиться ниже уровня промерзания, но выше уровня грунтовых вод.
Поверхность местности на участке должна быть ровной. Такой цоколь подходит практически для всех строений и любых грунтов, противопоказанием являются разве что болотистые и сыпучие грунты. Также видится нецелесообразным возведение «ленты», если почва промерзает слишком глубоко, ведь тогда такое основание для здания влетит хозяину в копеечку.
Столбчатый
Если вес постройки ожидается не таким уж большим, куда дешевле будет соорудить столбчатый фундамент, который прекрасно подходит для легких домов из древесины и газобетона, а также для небольших пристроек.
Конструкция представляет собой столбы из бетона, бутового камня или их сочетания, а также из кирпича или дерева, расположенных на расстоянии 2,5-3 м друг от друга по внешнему периметру или под всеми стенами. Заглубляются такие столбы обычно на глубину промерзания грунта, а если участок неровный, то до точки, где достигается достаточная плотность грунта. Задачей строителей является обеспечение идеально горизонтальной поверхности всех столбов, чтобы поверх них можно было выполнить бетонный или деревянный ростверк, служащий основой для всего дома.
Столбчатый тип фундамента не стоит даже рассматривать тем хозяевам, которые обязательно хотят подвал или подземный гараж, но зато это прекрасный вариант на случай, если уклон на участке весьма заметен. Кроме того, столбчатое основание весьма востребовано в регионах с суровыми зимами, так как оно может уходить в грунт на несколько метров – туда, куда не достают морозы.
Следует заметить, что древесина иногда используется для сооружения столбов, но считается наименее долговечным из всех материалов.
Выбор в пользу именно деревянных столбов предусматривает обязательную всестороннюю обработку материала, чтобы защитить его от влаги, гниения и различных вредителей, но все равно нежелательно использовать этот материал для серьезных долговечных конструкций. Фактически деревянный столбчатый фундамент ограничивается только беседками.
Столбчато-ленточный по технологии ТИСЭ. Эта разновидность фундаментов пока не испытана в должных масштабах, поскольку является сравнительно новым изобретением. Тем не менее за годы эксплуатации серьезных жалоб не поступило, а в целом от такого основания ожидают всех лучших качеств тех двух видов основы, которые уже были описаны выше.
Смысл конструкции заключается в том, что в нижней своей части она выглядит так же, как и обыкновенный столбчатый фундамент. Столбы уходят под землю на 4-5 м, поэтому им не страшны никакие особенности климата, при этом опоры изготавливаются исключительно методом заливки арматуры бетоном. Делается это потому, что верхняя часть конструкции представляет собой типичный ленточный фундамент, который в этом случае покоится не на голом грунте, а на столбах.
Главное преимущество «ленты» – способность выдерживать здания значительного веса – сохраняется, при этом расход материала становится куда меньшим даже в условиях северных регионов страны, ведь нижняя часть фундамента сравнительно экономична.
Основным недостатком такого решения считается сравнительно длительный период обустройства, ведь для того, чтобы легкая конструкция выдерживала значительные нагрузки, ее приходится полностью отливать из бетона. Нужная прочность набирается этим материалом в течение примерно четырех недель, погоду при этом желательно выбирать сухую и теплую, иначе придется потратиться еще и на электронагрев. При этом даже у такой универсальной конструкции есть определенные ограничения по эксплуатации: на заболоченных грунтах весьма вероятен перекос фундамента или отделение столбов от «ленты».
Свайный
Если грунт оказывается слишком ненадежным даже для столбчатого фундамента, то это еще не повод отказываться от строительства дома. Если земля на участке отличается высокой сыпучестью и низкой плотностью, заболочена или имеет высокий щелевой коэффициент, наиболее целесообразным решением считается организация фундамента при помощи свай.
Следует заметить, что их использование не возбраняется и на участках твердой земли, если только заказчику по какой-то причине так выгоднее.
Сваи обычно представляют собой заводскую конструкцию из бетона или железобетона, металла или древесины, нередко с винтовым окончанием для более простого входа в грунт. Большинство людей под понятием свай понимают такую их разновидность, как стоячие сваи. Эти опоры проникают на глубину 4-6 метров, благодаря чему нередко проходят сквозь весь слой слабого грунта и упираются в твердую основу, обеспечивая устойчивость будущего здания.
Впрочем, в некоторых случаях даже такой глубины оказывается недостаточно, чтобы достичь надежных пород. Но сваи (теперь – висячие) могут использоваться и в этом случае. Хотя надежной опоры у них якобы нет, но их значительное заглубление под разными частями здания позволяет добиться должного равновесия.
Существуют забивные и набивные сваи. Первые представляют собой выпущенные на заводе опоры, которые вгоняет в грунт специальная техника. Она также попутно уплотняет грунт вокруг сваи, обеспечивая дополнительную устойчивость. Набивные сваи практически ничем не отличаются от столбов, используемых для создания столбчатого фундамента, – они обустраиваются уже на стройплощадке.
Вне зависимости от типа свай поверх них обязательно устанавливается ростверк, который и является непосредственной основой для будущего дома. Выбирать материал для него необходимо с учетом планируемого веса здания – как правило, для деревянных построек делают деревянный ростверк, а для каменных домов используют бетонные плиты.
Свайный фундамент – одна из немногих разновидностей основы, которая не имеет совершенно никаких ограничений относительно местности.
Строить дом на сваях можно даже на болоте или плывуне, торфяники и просадочные грунты также не станут препятствием для вколачивания свай. Весьма востребованным является свайный фундамент и на тех участках, где отмечается радикальный уровень наклона поверхности.
Плитный
Эта разновидность фундамента массово используется в городах, где именно этим методом создаются основания для тяжелых многоэтажных домов, однако и в частном строительстве эта технология находит применение. Это может быть связано с крайне низким качеством грунта на участке в ситуации, когда хозяину хотелось бы иметь действительно внушительный и тяжелый дом. Очевидно, что высушенное болото или торфяник такой нагрузки не выдержит так же, как и столбчатые или свайные фундаменты, а «лента» с большой вероятностью деформируется из-за нестабильности окружающего грунта.
Плитный фундамент, как следует из названия, представляет собой цельную железобетонную плиту, которая в случае чего будет смещаться вместе со всей конструкцией здания, но при этом последнее гарантированно останется целым. Такое решение справедливо называют самым надежным, прочным и долговечным – оно фактически занимает твердую скалу, которая стала бы идеальным основанием для тяжелого дома. Недостатки, конечно же, напрямую касаются сложности и дороговизны обустройства такого основания, ведь для него понадобится огромное количество материалов, специальная техника и несколько рабочих.
Плитный фундамент не получится создать даже за неделю – понадобится не меньше месяца, чтобы вырыть котлован, сварить в нем обрешетку из арматуры, залить ее бетоном и дождаться, пока тот не окрепнет. Обустройство такого основания – это острая необходимость, а никак не экономия.
Неудивительно, что на надежных твердых грунтах плитный фундамент не сооружают практически никогда – для частного дома он обычно оказывается излишним. Однако он пригодится на глинистых и просадочных грунтах, в заболоченной и торфянистой местности, на плывунах или пучинистых грунтах, да и то лишь в том случае, если предполагаемый вес постройки не позволяет использовать фундаменты других разновидностей.
Плитный фундамент для дома
Сплошной или плитный фундамент представляет собой плиты под всей площадью строения. Его обустраивают в тех случаях, когда нагрузка от здания значительная, а грунт основания слабый и не способен ее выдержать. Например, если участок на осушенном болоте, мягкий пористый торф не способен выдержать вес дома, он будет сжиматься, перемещаться под его тяжестью. Если обустроить ленточный фундамент, велика вероятность, что его просто разорвет или перекосит, часть дома может провалиться.
Плитный фундамент хорош тем, что он будет перемещаться и «путешествовать» вместе с грунтом основания. Дом останется целым.
Технологию обустройства плитного фундамента можно описать так:
- Выкапывается котлован по всей площади здания. Глубина котлована зависит от того, планируется ли делать цокольный этаж и подвал. Рассмотрим вариант без подвала. В таком случае глубина котлована должна быть 50 см.
- Дно котлована тщательно утрамбовывается.
- Затем насыпают слой щебня 20 см, трамбуют.
- Затем слой песка 10 см и тоже трамбуют.
- Сверху расстилают слой гидроизоляционного материала, края которого заводят на стенки котлована.
- Обустраивают опалубку по периметру котлована. Высота обычно не более 20 см над уровнем грунта.
- Внутри котлована обустраивается армирующий каркас из прута 12 – 16 мм. На его изготовление уходит немало материала.
- Арматурный каркас должен располагаться в толще бетона, поэтому под него подкладывают стульчаки высотой 3 см.
- Заливается бетон. Обязательно без перерывов, поэтому на участок заказывается миксер с готовым бетоном.
- Бетон уплотняется с помощью вибраторов.
Плитные фундаменты иногда называют плавающими, так как они способны перемещаться вместе с грунтом. Их можно обустраивать на таких основаниях: глина, просадочные грунты, болотистая местность, плывуны, торфяные почвы, пучинистые грунты. На твердых основаниях плитный фундамент нерентабелен.
В завершение хотелось бы дать несколько рекомендаций. Если на участке высокие грунтовые воды, лучше обустроить плитный фундамент, ленточный мелкозаглубленный или свайный. Если уровень воды настолько высок, что велика вероятность намокания даже незаглубленного фундамента, то необходимо выполнить качественный дренаж вокруг дома и отвести воду в сточную канаву или колодец. Крайне нежелательно, чтобы железобетонный фундамент намокал. Сухим грунт считается, если уровень грунтовых вод ниже уровня промерзания грунта. Как правило, в таких случаях можно обустраивать любой фундамент.
Источник