Основание для фундамента может служить различный материал, в зависимости от типа строения и условий грунта. Это может быть бетон, кирпич или природные камни, которые обеспечивают необходимую прочность и устойчивость конструкции.
Кроме того, важным аспектом является достаточная глубина заложения фундамента, чтобы избежать влияния сезонного промерзания и других изменений в свойствах грунта, что в свою очередь обеспечит долговечность и надежность здания.
Основания и фундаменты
От надежности основания зависит прочность и устойчивость любого здания и сооружения. Основанием обычно служит прочный слой естественного грунта, залегающий на определенной глубине. Основания могут быть естественные и искусственные.
Естественные основания можно устраивать в грунтах, которые в своем природном состоянии могут выдержать нагрузку от возведенного здания. Если грунт недостаточно прочный и нагрузка от здания превышает его несущую способность, грунт уплотняют либо устраивают искусственное основание. Искусственное основание можно устроить одним из следующих способов: уплотнением грунтов (трамбованием), цементацией (нагнетанием в грунт жидкого цементного раствора), силикатизацией (нагнетанием жидкого стекла и хлористого кальция), обжигом грунтов.
Для зданий небольшой этажности искусственным основанием может служить песчаная, бетонная или железобетонная подушка, устройство которой позволяет уменьшить нагрузку на единицу площади грунта.
Искусственные основания удорожают строительство здания, поэтому их применяют лишь в случаях, когда это экономически оправдано.
Фундамент
Фундаменты должны быть прочны, устойчивы, долговечны, а также индустриальны и экономичны. В зависимости от применяемых материалов фундаменты бывают бутовые, бутобетонные, железобетонные и бетонные.
Бутовые фундаменты представляют собой кладку из бутового камня на сложном или цементном растворе. Бутобетонные фундаменты устраивают из залитых бетоном кусков бутового камня. Бутовые и бутобетонные фундаменты весьма трудоемки и применяют их в строительстве лишь в тех районах, где камень является дешевым местным строительным материалом.
Железобетонные и бетонные фундаменты могут быть монолитные — устраиваемые на месте, либо сборные — из элементов заводского изготовления. В современном строительстве широко распространены сборные фундаменты, так как вес и трудоемкость их изготовления ниже, чем других конструкций.
Нижняя плоскость фундамента, соприкасающаяся с основанием, называется подошвой фундамента. Ширину подошвы фундамента определяют расчетом. Расстояние от спланированной поверхности земли до уровня подошвы называется глубиной заложения фундамента.
Глубина эта зависит от глубины залегания грунта, являющегося естественным основанием, однако она не должна быть меньше 500 мм. В глинистых грунтах глубина заложения фундамента под наружные стены должна на 150—200 мм превышать глубину промерзания грунта для данного климатического района. При устройстве фундаментов под внутренние стены отапливаемых зданий глубина заложения может быть уменьшена до 500 мм.
Ширина верхней плоскости фундамента называется его обрезом. Она обычно на 50—150 мм больше опирающейся на него стены. Однако для фундаментов из крупных бетонных блоков это требование не является обязательным: ширина обреза может равняться и даже быть несколько меньше (100—120 мм) толщины стены. По конструкции фундаменты делятся на ленточные, столбчатые, сплошные и свайные.
Ленточные фундаменты представляют собой непрерывные конструкции, располагаемые под всеми наружными и внутренними несущими стенами. В поперечном сечении ленточные фундаменты могут иметь форму многоугольника, трапеции либо ступенчатую.
Сборные ленточные фундаменты выполняют из бетонных (сплошных либо пустотных) блоков. Под первый (нижний) ряд блоков на выровненную поверхность грунта основания либо на песчаную подготовку толщиной 100—150 мм укладывают железобетонные подушки. Сборный ленточный фундамент можно устраивать и без железобетонных подушек, если это обосновано расчетом.
Столбчатые фундаменты устраивают под отдельные опоры — колонны или кирпичные столбы. Монолитные столбчатые фундаменты (из бетона, бутобетона) должны в верхнем сечении иметь размеры, которые не менее чем на 200 мм превышают размеры опирающихся на них колонн или столбов. Наименьшее сечение для бутовых и бутобетонных фундаментов 600X600 мм, а для бетонных — 400X400 мм.
Форма монолитных столбчатых фундаментов обычно ступенчатая. Для железобетонных колонн заводского изготовления, как правило, фундаменты устраивают также железобетонные, сборные, стаканного типа. Сборные фундаменты укладывают на слой монолитного бетона либо слой уплотненного песка толщиной 100—150 мм.
При прочных грунтах для основания малоэтажных зданий применяют столбчатые фундаменты и под несущие стены. В таких случаях столбчатые фундаменты возводят на расстоянии 3—6 м, причем их обязательно укладывают в местах пересечения стен и под внутренними несущими стенами. По фундаментным столбам укладывают железобетонные балки, которые служат основанием для стен.
Сплошные фундаменты применяют для сооружений, занимающих в основании небольшую площадь (для башен, обелисков, дымовых труб, тяжелых станков и производственных агрегатов). Сплошные фундаменты в виде тяжелой железобетонной плиты применяют также при возведении высотных зданий башенного типа. По конструкции сплошные фундаменты, как правило, монолитные железобетонные или бетонные.
Свайные фундаменты в зависимости от характера работы свай в грунте подразделяются на сваи-стойки и сваи висячие. Сваи-стойки проходят сквозь слой слабого грунта и опираются своими концами на слой прочного основания. Висячие сваи не достигают прочного основания, они лишь уплотняют слабый грунт, в который погружены, и воспринимают нагрузку от здания при трении их боковой поверхности о грунт.
Высокими технико-экономическими показателями характеризуются железобетонные сваи заводского изготовления. В поперечном сечении сваи — квадратные либо круглые. После забивки (или вибропогружения) свай по верхним концам их устраивают ростверк, представляющий собой бетонную или железобетонную подушку, либо ряд обвязочных балок.
Ростверк обеспечивает равномерную передачу нагрузки от здания на сваи. Крупнопанельные здания, которые отличаются высоткой чувствительностью к неравномерным осадкам, целесообразно возводить на свайных фундаментах в виде коротких (длиной 3—7 м) железобетонных свай со сборно-монолитным ростверком. Применение фундаментов такой конструкции значительно повышает уровень индустриализации, сокращает объем земляных работ при строительстве и снижает его стоимость.
При закладке фундаментов необходимо принять меры для защиты здания от сырости, образующейся вследствие капиллярного поднятия грунтовой влаги и намокания стен. С этой целью во всех зданиях устраивают горизонтальную гидроизоляцию из двух слоев толя или рубероида, склеенных дегтевой или битумной мастикой, либо цементного раствора состава 1 : 2, который укладывают слоем толщиной 25 мм.
Горизонтальную гидроизоляцию укладывают на 100— 150 мм выше поверхности земли и на 50 мм ниже уровня пола по всей ширине наружных и внутренних стен здания. Если здание строится с подвалом, необходимо иметь второй слой горизонтальной гидроизоляции на уровне пола подвала. Кроме того, для зданий с подвалом необходима вертикальная гидроизоляция — тщательная окраска наружной поверхности стен подвала, соприкасающихся с грунтом, горячим битумом. Целесообразно также устраивать по наружному периметру здания замок из жирной мятой глины на всю глубину фундамента и стен подвала.
Для защиты основания от увлажнения поверхностными атмосферными и талыми водами здание с наружной стороны по всему периметру должно иметь отмостку шириной не менее 0,5 м с уклоном от здания в 2—3%. Ее выполняют из слоя асфальта толщиной 25 мм, уложенного по щебеночной подготовке толщиной 100 мм. Особенно тщательно необходимо выполнять работы по влагозащите оснований из макропористых, просадочных грунтов (лессовидных суглинков, например), которые, как известно, резко теряют прочность при увлажнении. Отмостку вокруг зданий, построенных на лессовидных грунтах, делают шириной не менее 1500 мм.
Основания
- Свойства грунтов
- Распределение напряжений в основании
- Несущая способность
- Осадка оснований
- Повышение несущей способности оснований
Выбор правильного основания под фундамент
Когда вы выезжаете за город к знакомым и друзьям, то часто, совершая прогулки по окрестностям, можете заметить трещины на стенах еще не старых домов и построек. Когда на стене появляется трещина, это свидетельствует о том, что основание, которое находится под фундаментом здания, просело.
Качественно утрамбованное основание под фундамент является гарантом долгосрочной службы всего здания в целом.
Проседание основания приводит к деформации фундамента и на стенах, таким образом, начинают появляться трещины. Почему это происходит? Это происходит, потому что строители, перед тем как начать строительство, не определили, какие основания у данного участка.
Грунт в основании дома, как правило, является самым слабым звеном в конструкции. Поэтому выбор вида фундамента и его конструктивных особенностей происходит, отталкиваясь от его свойств. По поводу особенностей основания на вашем участке вы можете поинтересоваться у соседей, еще это можно определить по уровню воды в колодце или ближайшем водоеме. Существуют и другие способы определения его несущих особенностей.
Устройство основания под фундамент
Самым ответственным заданием в процессе строительства дома или другого здания является устройство основания под фундамент.
Схема устройства песчаной подушки под ленточный фундамент.
Его надежность – это залог длительной эксплуатации здания. От основания зависит как его устойчивость, так и прочность.
Основание можно сравнить с ногами человека, на них идет вся нагрузка, так и на основании держится все сооружение, и как бы оно ни было крепко, без крепкого основания оно ничего не значит. Основания под фундамент любых строительных площадок имеют свою историю образования.
Свойства, строение и состав грунтов различных строительных площадок имеют свою, определенную природой, особенность. Они могут кардинально отличаться друг от друга и нуждаются в специальном изучении. То, как они ведут себя под разными нагрузками, обусловлено сложными процессами, которые во многом отличаются от аналогичных процессов поведения материалов конструкции (пеноблока, кирпича, бетона и др.). Прочность грунтов в несколько сотен раз меньше, а их деформируемость превышает деформируемость конструкционных материалов в тысячи раз.
Основанием называют толщу различных грунтов, на которых осуществляется строительство. Функция основания – это принимать на себя вес всего здания, его нагрузки. И под этими нагрузками происходит деформация основания. Если деформации основания большие, то и в самом здании начинается процесс деформации, который может воспрепятствовать его дальнейшей эксплуатации. И это может привести к аварии и разрушению самого здания.
Существуют естественные основания, это те, которые созданы природой и используются в том же виде, и искусственные, полученные путем замены грунта на более твердые основания, по типу щебеночного (когда рыхлое основание выкапывают и выкидывают а на его место засыпается щебень) или его уплотнение (утрамбовкой). Уплотнение бывает двух видов: поверхностное уплотнение и углубленное уплотнение.
Схема возведения плитного фундамента.
Чем характеризуется поверхностное уплотнение: оно выполняется тяжелыми гладкими катками, которые после нескольких проходов обеспечивают уплотнение до 0,5 метра. Углубленное же уплотнение производят глубинным вибрированием, попутно увлажняя почву. Этот метод позволяет провести уплотнение до 10 м.
Естественные основания в случае их непригодности для строительства можно заменить. Устройство на их месте искусственных оснований обеспечивает соблюдение всех нормативов для дальнейшего продолжения строительства. Устройство искусственных оснований проходит с использованием песка или щебня.
Различия и особенности оснований
Важно принимать во внимание, что грунты, которые залегают на небольшой глубине более подвержены метеорологическим, климатическим и другим воздействиям, и они не могут служить надежным основанием для строительства. Поэтому часть строящегося сооружения заглубляют, и она предназначена в основном для передачи нагрузки от самого здания на основание. Ее и называют фундаментом, а его нижнюю поверхность – подошвой.
Расстояние от подошвы до поверхности называют глубиной, на которую залегает фундамент. Нужно запомнить главное правило, что глубина заложения рассчитывается по специальным формулам (это может зависеть от разной несущей способности грунтов), но не может быть меньше глубины промерзания + 20 см. В разных регионах глубина промерзания грунта разная, на юге она может быть меньше, на севере – больше.
Если пласты грунтов наслоены друг на друга, тогда различают несущий слой, на который опирается фундамент и второй, подстилающий слой. Нужно иметь в виду, что насыпные материалы, на которых не применялось уплотнение катками, нельзя применять в качестве оснований. В этом случае нужно выкопать траншею до твердых пород грунта и уже на них опираться.
Деформация фундамента при пучении грунта.
Еще распространены слабые почвы, насыщенные водой, илом и др. На такие участки нужно устанавливать свайные фундаменты. Так как разновидностей оснований существует очень много, необходимо знать и понимать, каким образом проводятся эти исследования. Как определить их несущую способность и знать, пригодны они под строительство или нет? Обычно такие исследования проводятся в лабораториях, сначала отбираются образцы и потом они исследуются на предмет их несущей способности.
Существует строительная классификация грунта. Они разделены на скальные, не скальные, крупнообломочные, песчаные, пылевато-глинистые, глинистые, лессовые, плывуны, биогенные и насыпные, а также почвы. Эта классификация разделяет каждый вид согласно его структуре, составу и характеру залегания.
Устройство для определения несущей способности грунта в домашних условиях
Сначала нужно выкопать траншею глубиной примерно в два метра, зачистить дно траншеи, чтобы там не было рыхлого грунта, потом опустить в эту траншею специальное устройство, состоящее из деревянного столба, сечением 10 на 10 см, на самом верху которого приготовлена площадка под груз, на эту площадку положить примерно 150 кг груза и наблюдать за этим столбом, на сколько он будет вдавливаться в дно траншеи, расстояние, на которое он вошел в землю, нужно измерить.
Выталкивание столба фундамента пучинистым грунтом.
Если он не будет вдавливаться, то это свидетельствует о том, что на этом месте можно производить строительство без опасений. В данном случае можно воспользоваться формулой и подсчитать несущую способность грунта: 150 кг : 100 кв. см (150 кг – это вес груза, а 100 квадратных сантиметров – это площадь бруса) = 1,5 кг/кв. см. Этот способ является самым простым, чтобы проводить исследование в домашних условиях.
После исследований исходя из результатов определяют глубину, на которой будет устанавливаться фундамент и его размер. Для того чтобы строительство оказалось экономным, глубина, на которой будет установлен фундамент, должна быть как можно меньше (это скажется на общей стоимости стройматериалов, потраченного на установку и их количестве). Это зависит от несущей способности грунта и глубины промерзания + 20 см.
Идеальным случаем для экономии было бы расположение несущего слоя грунта от поверхности и вниз. Тогда бы глубина заложения была бы минимально допустимая. Также существует такое понятие, как «несущая (деформируемая) зона». Несущая зона (деформируемая) распространяется от подошвы и до той глубины, на которой напряжение от нагрузки здания и веса грунта будут равны начальному просадочному давлению.
Устройство несущей зоны должно осуществляться только в грунтах, у которых несущая способность вполне достаточна, для того чтобы здание было устойчивым. Все, что окружает деформируемую (несущую) зону, может не быть прочным грунтом, так как это никак не влияет на устойчивость здания.
Выводы, которые можно сделать:
- должно быть прочное основание, несущая способность должна быть не меньше, чем 1,5 кг/кв. см;
- глубина, на которой будет залегать фундамент, должна быть больше глубины промерзания + 20 см;
- в случае если основания окажутся просадочными, нужно заменить их на более твердые материалы и произвести их уплотнение или рассмотреть применение свайного фундамента;
- зона деформации (несущая зона) должна располагаться в прочных грунтах;
- перед строительством необходимо произвести анализ основания;
- необходимо помнить, что попадание воды в фундамент и основание может вызвать их проседание и разрушение дома.
С помощью этих подсказок можно самому определить, какое основание нужно, для того чтобы строительство вашего дома было проведено без нарушений, и он в дальнейшем простоял долгое время.
