Конструкции фундаментов

Строительство – одна из древнейших отраслей человеческой деятельности. Еще с древних времен человек начал создавать основы обеспечения собственной безопасности. Первоначально он начал использовать пещеры для своего жилья. В них он был в безопасности. В дальнейшем, процесс создания лучших жилищных условий перерос в целую отрасль промышленной сферы деятельности человека. Воздвигая себе жилье, люди приобретали огромный опыт в строительстве.

В процессе сооружения коттеджей, дворцов, храмов, архитектурных ансамблей, многоэтажных домов, а так же небоскребов люди научились использовать в строительстве различные материалы — от обыкновенного кирпича до стекла и бетона. Многие архитектурные шедевры, такие как Великая Китайская стена в Китае, Эйфелева башня в Париже, Собор Святого Петра в Риме и другие дожили до наших дней. Еще очень долго ими будет восхищаться весь мир.

 

Надежное и долговечное здание можно построить в том случае, когда под ним будет крепкий фундамент. Для этого существует несколько обязательных условий, которые необходимо выполнять при проектировании и строительстве. Фундамент должен опираться на твердый грунт, должен быть защищен от губительной влаги, обязан выдерживать нагрузки от веса здания. Наши предки стремились строить дома на возвышенной местности, то есть там, где грунтовые воды залегали глубоко от поверхности земли. Чем дальше грунтовые воды удалены от фундамента, тем проще и дешевле становилась его конструкция.

 

винтовой фундамент

 

Близость влаги (высокий уровень грунтовых вод) отрицательно действуют на фундамент. Бетонные или кирпичные элементы фундамента, напитавшись влаги, в зимнее время будут замерзать, а при оттаивании разрушаться. От влаги или грунтовых вод будет повышенная влажность в подвале здания.

 

На сырых стенах будет появляться плесень, от стен будут отклеиваться обои, деревянные предметы гнить, металлические — ржаветь. Поэтому необходимо предусматривать мероприятия по защите фундаментов от влаги, как на стадии проектирования, так и во время строительства. Лучше перестраховаться во время строительства, так как защита построенного здания от влаги будет стоить гораздо дороже. Далее необходимо чтобы фундамент опирался на твердый грунт, который способен выдерживать большие нагрузки.

 

Поскольку грунты бывают разные по своему составу и по физическим свойствам, то и ведут они себя по-разному. Скальные, щебнистые и гравелистые грунты очень трудно поддаются разработке. Они несжимаемые и идеально подходят для строительства зданий. На таких грунтах можно возводить фундаменты непосредственно на поверхности. Хорошо подходят для строительства фундаментов зданий песчаные грунты крупной и мелкой фракций. Они уплотняются за период строительства, выдерживают большие нагрузки и не подвергаются морозному пучению.

 

фундамент

 

К глинистым грунтам (глины, суглинки, супеси) необходимо относиться с особым вниманием, поскольку они способны подвергаться сжиманию, размыванию и пучению. И чем ближе грунтовая влага и больше глубина промерзания грунта, тем сильнее такие грунты подвергнуты указанным выше недостаткам. Самыми неустойчивыми, являются вечномерзлые грунты, набухающие грунты, торфяники, и илистые грунты. На пучинистых и неустойчивых грунтах строительство зданий ведут с применением свайных фундаментов.

 

Когда строительство ведется собственными силами, застройщику приходится выбирать тип фундамента самостоятельно. Для строительства индивидуальных домов и коттеджей применяют фундаменты ленточные, столбчатые, свайные, сборные железобетонные и плитные. Ленточные — самые распространенные, но материалоемкие фундаменты. Их устраивают по всей длине наружных и внутренних стен. Выкапывают в почве канавы по ширине немного большей, чем ширина будущих стен. При необходимости в канавы укладывают арматурные каркасы и заливают бетоном. Глубина залегания таких фундаментов невелика и колеблется в пределах от 0,5 до 0,7 метра.

 

ленточный фундамент

 

Столбчатые фундаменты часто применяются при строительстве деревянных домов. В углах здания и в местах пересечения стен, а так же через каждые 1,5 — 2,0 метра, устанавливают столбики глубиной не более двух метров. Конструкция менее трудоемкая по сравнению с ленточными фундаментами, хотя требует большой жесткости основания стены.

 

В последнее время широкое применение получили свайные фундаменты. Использование свай в фундаментах решает самые сложные задачи. Когда традиционные типы фундаментов применить невозможно выручают сваи. Применение свай позволяет строить здания на крайнем севере, на болотах и даже на море. Свайные фундаменты устраивают, когда в данной местности залегают слабые и пучинистые грунты.

 

Сваями проходят зону пучинистого грунта и зону промерзания. После чего, делают опору сваи на твердый материковый грунт. Известно, что величина усилия морозного пучения, действующего на фундамент, зависит от величины площади стен фундамента. Поэтому, по причине малой площади поверхности свайного столбика, на пучинистых грунтах возникают незначительные усилия, неспособные вызвать смещение фундамента. Типов свай огромное множество. Подразделяются они по разным критериям.

 

1. По способу опирания на грунт:
а) сваи стойки;
б) сваи висячие.

 

2. По материалам, из которых они изготовлены:
а) бетонные;
б) стальные;
в) деревянные.

 

3. По форме поперечного сечения:
а) квадратные;
б) круглые.

 

4. По конструктивным особенностям:
а) набивные;
б) наливные;
в) винтовые.

 

К самым распространенным относятся набивные, наливные и винтовые. Совсем недавно широкую популярность получили винтовые сваи. Раньше они применялись при строительстве военных объектов специального назначения, где требовалась высокая скорость возведения здания. Винтовая свая представляет собой отрезок трубы, к которому приварена лопасть. Внешним видом винтовая свая напоминает садовый бур. Благодаря лопасти она быстро и легко проникает в грунт, который дополнительно уплотняется.

 

свайный фундамент

 

Изготавливаются сваи диаметром от 57 до 325 миллиметров. Выдерживают нагрузку от 7 до 25 тонн. Применяя винтовые сваи, можно возводить здания на склоне или на берегу водоема практически на любых грунтах. Построить фундамент для двухэтажного жилого дома можно за два дня. Применяя винтовые сваи для возведения фундамента, можно сэкономить затраты до 30%. С применением антикоррозионного покрытия, срок службы фундамента составляет 100 лет.

 

До недавнего времени считалось, что глубина залегания для ленточных и столбчатых фундаментов, на пучинистых грунтах, должна быть ниже глубины промерзания грунта. Хотя на практике, при строительстве одно и двухэтажных домов, имелись серьезные недостатки. Величина усилия от пучинистых грунтов находится в прямой зависимости от площади поверхности стен фундамента.

 

Чем больше площадь соприкосновения стенок фундамента с грунтом, тем будет больше усилие смещения от пучинистого грунта. Поэтому, для таких случаев, необходимо закладывать фундаменты на небольшую глубину от 30 до 50 сантиметров, а для предотвращения вспучивания устраивать под ними подушку из непучинистого материала.

 

фундамент

 

Изготавливается она из щебня, крупнозернистого песка или из их смеси. Толщина слоя подушки колеблется в пределах от 20 до 50 сантиметров. Ширина подушки должна быть больше на 20 сантиметров ширины фундамента. Иными словами, часть ленточного фундамента заменяют утрамбованным несжимаемым материалом, который не поддается пучению.

 

Сборные железобетонные фундаменты устраиваются при строительстве многоэтажных домов с подвалами. В подвальных помещениях располагаются все инженерные коммуникации, а так же подсобные помещения для жильцов этого дома. Фундаменты опираются на твердое основание (грунт), залегающее ниже сезонного промерзания. На практике, при строительстве малоэтажных домов с подвальными помещениями, применяют комбинированные типы фундаментов. Например, устраивают ленточный армированный пояс, на который устанавливают бетонные блоки. Или на дне неглубокого котлована, в углах и по всей длине, устанавливают сваи, затем заливают армированный пояс. Наружные стенки фундаментов необходимо стараться делать гладкими, чтобы уменьшить усилия пучения.

 

Широкое распространение при строительстве зданий на самых неустойчивых грунтах получили плитные фундаменты. Здание строится на одной большой плите, которая и является фундаментом. Она укладывается на подстилающий слой, состоящий из песка и щебня. Подстилающий слой компенсирует нагрузки от морозного пучения и перемещается вместе с грунтом равномерно. При такой конструкции фундамента давление на грунт будет минимальным. Такие фундаменты появились сравнительно недавно. Площадь такой плиты превышает площадь всего дома. Изготавливают плиту непосредственно на поверхности почвы.

 

В неглубокий котлован сначала закладывают подстилающий слой, затем (сверху него) устраивают гидроизоляцию. Далее монтируют опалубку, в которую укладывают арматуру. В опалубку заливают бетон. После высыхания бетона получается монолитная бетонная плита. Затем, на этой плите изготавливают монолитный армированный пояс для фундамента дома. Существует и комбинированный вариант плитного фундамента. Почву на месте возведения здания пронизывают сваями. Благодаря этому грунт хорошо уплотняется и приобретает большую несущую способность.

2