Форум

Фундамент дома

Фундаментом называется подземная часть здания, через которую на грунт передаются нагрузки (вес) от конструкций, расположенных выше (стен, перекрытий и др.), и полезная нагрузка (вес людей, оборудования, мебели). Основания зданий бывают двух видов: естественные и искусствен-ные. Естественным основанием считается грунт, залегающий под фун-даментом и имеющий несущую способность, которая обеспечивает устойчивость здания и допустимые по величине и равномерности нормативные осадки. Искусственным называется грунт, не облада-ющий достаточной несущей способностью и требующий специаль-ного упрочнения (трамбованием, уменьшением влажности и плы-вучести, химическими добавками) или замены. Конструкции фун-даментов всегда зависят от характера основания. В большинстве случаев для загородных одно-трёхэтажных жилых домов- коттед-жей достаточно несущей способности естественного основания. По конструктивной схеме фундаменты делят на:

* ленточные - под стены или ряд отдельных опор;
* столбчатые - под лёгкие стены при глубине залегания подходя-щего грунта основания ниже 1,2м;
* свайные - особенно актуальны при необходимости передать на слабый грунт значительные нагрузки, при высоком уровне сто-яния грунтовых вод; в последнее время распространены в стро-ительстве малоэтажных зданий (конечно, когда есть сваи и не-сложное оборудование для производства работ);
* сплошные - под всей площадью здания (применяются при сла-бых неоднородных грунтах основания, для создания водоне-проницаемой защиты подвалов, во влажных грунтах с высоким уровнем стояния грунтовых вод).

Материалы применяемые для фундаментов

* тяжёлый бетон марки 200 и выше и железобетон (монолитный или сборный, изделия из них);
* металл, асбоцементные трубы (для свайных фундаментов);
* обожжённый красный кирпич (прочной марки 100 и более);
* антисептированная древесина (для деревянных зданий);
* редкий для средней полосы естественный камень из тяжёлых природных пород марки 200 и выше.

Фундамент без подвала

Ленточный

Поперечные размеры ленточных фундаментов для одно-трёхэтаж-ных коттеджей обычно одинаковы. Это объясняется тем, что на-грузки, передаваемые от дома на грунт, относительно невелики, а площадь опоры фундамента (его подошвы) превосходит необ-ходимые по расчёту размеры приблизительно в 3 раза. Так, ши-рина подошвы для бутовых фундаментов должна быть не менее 600 мм; для бутобетонных, бетонных и железобетонных (монолитных или сборных)—от 400 до 600 мм; для кирпичных - 510мм. Это необходимо для удобства работ и обеспечения пере-вязки вертикальных швов камней.
Ленточный фундамент под стену коттеджа в поперечном сече-нии обычно представляет собой вертикальный прямоугольник. Его верхняя часть (обрез фундамента), выступающая, с учётом укло-на участка, примерно на 100 мм над отметками прилегающей зем-ли, может быть шире толщины стены или зависеть от конструктив-ного решения дома. При слабых и неоднородных грунтах, когда давление (вес) дома на этот грунт превышает нормативное (то есть по условиям средней полосы России—1-1,5 кг/см 2 ), подошву фундамента следует расширять за счёт уступов, создаваемых по высоте фундамента через 300-600 мм, или путём укладки в его нижнюю часть бетонной или железобетонной плиты-подушки. Возможно также применение подушек из крупного или средне-го чистого просеянного песка (с размером частиц 1 -2 мм). Эта подушка слоем 150-300 мм уплотняется трамбованием или ви-брацией с увлажнением.

Столбчатый

Рассмотрим коттеджи с лёгкими стенами. В них при плотных грун-тах фундаменты достаточно глубокого заложения целесообразно сооружать не ленточными, а столбчатыми, что менее трудоёмко и в 2-4 раза экономичнее. Фундаменты могут быть кирпичными, бутобетонными и др. Более индустриальными и ускоряющими строительство являются бетонные или железобетонные столбы (ко-лонны) заводского изготовления. Столбы ставят через каждые 1,5-3,5 м и обязательно в местах сосредоточения нагрузки(углы здания, точки пересечения стен и т. д.). Минимальное сечение столбов: бутобетонных - 400 х 400 мм, бутовых-600 х 600 мм, кирпичных—510 х 510 мм (под стены одноэтажных построек) и 380 х 380 мм (под перегородки), сборных железобетонных- 300 х 300 и 200 х 400 мм. Под столбчатые фундаменты обязательно укладывают бетонную, железобетонную или песчаную подушку толщиной 100-300 мм. По верху столбы соединяют железобетонными фундаментными балками (рандбалками) или другими перемычками (например, при небольших нагрузках и пролётах - железокирпичными), на которых и возводят цоколь, стены.
Фундаментные столбы из мелкоштучных элементов (кирпич, бут следует армировать по высоте через каждые 250-400 мм 6-миллиметровой проволокой или арматурной сеткой. Желательно устраивать и вертикальное армирование. Вследствие возможного пучения грунта, находящегося под перемычками, и их выпирания под этими элементами устраивают подушки (подсыпки из песка и шлака с толщиной слоя 500 мм и зазором 40-50 мм). Сборные фундаменты из железобетонных столбов (сечением 300 х 300 мм и более) устанавливаются в железобетонные подушки стаканного типа, которые укладывают на слой песка (100-150 мм).

Свайный

Сооружение свайных фундаментов значительно уменьшает объём земляных работ (на 80% по сравнению с ленточными), снижает расход материалов (скажем, бетона - на 40%), устраняет не-обходимость водопонижения на участке и подготовки основания.

По материалу сваи делятся на деревянные (применялись в про-шлые века), железобетонные, стальные и комбинированные. В за-висимости от характера работы в грунте различают сваи-стойки (концами опираются на прочный грунт) и, если прочный грунт глубоко, висячие сваи. Последние оказывают сопротивление давле-нию со стороны здания благодаря силе трения между своими бо-ковыми поверхностями и окружающим грунтом. По методу изготов-ления и погружения в грунт сваи подразделяют на забивные. То есть погружаемые (забиваемые) в грунт в готовом виде, и набивные, которые изготавливаются непосредственно в грунте (в пробурённых каналах). Комбинируя сваезабивную и ленточную конструкции, получают так называемый буронабивной фундамент.

В коттеджах сваи длиной до 5 м располагают под стенами в 1 -2 ряда на расстоянии 3-8 диаметров (железобетонные или асбоце-ментные, трубчатого сечения, заполненные армированным бетоном) или через 1-1,2 м (железобетонные, квадратного сечения от 250 х 250 до 400 х 400 мм). По верху сваи по выровненным оголовникам связывают монолитным или сборным железобетонным ростверком, имеющим ширину, равную толщине стен (но не менее 300 мм), высота - не менее 1 50 мм. Свайные фундаменты- один из самых прогрессивных видов конструкции нулевого (до пола первого этажа) цикла.

Фундамент подвала

Конструкции фундаментов подвалов и цокольных этажей в принципе не отличаются от рассмотренных выше конструкций, применяемых в бесподвальных зданиях. К этим изделиям предъявляются аналогичные требования, и выполняются они из тех же материалов. Пол подвальных помещений в большинстве случаев находится ниже глубины промерзания грунтов, поэтому под стены здесь, как правило, укладывается ленточный фундамент, подошва которого конструктивно располагается немного ниже отметки пола. Наибольшее распространение получило устройство стен и фундамента подвала из сборных индустриальных бетонных блоков. Впрочем, возможно применение и иных традиционных материалов (кирпич, бетон и др.). При слабых грунтах блоки ставят на железобетонную подушку, укладываемую на песчаную подготовку толщиной 150 мм.

Блоки фундамента и стен подвала формуются из бетона марки 100 или 200. Обычная толщина и высота блоков - 400, 500 и 600 мм, длина (номинальные размеры) - от 900 до 2400 мм. Для сборных стен отапливаемых подвалов имеет смысл применять облегчённые блоки с пустотами- сквозными, шириной не более 40 мм, или широкими, замкнутыми с верхней стороны. Однако в насыщенных водой грунтах пустотелые блоки могут требовать дополнительной гидроизоляции и теплозащиты.

При строительстве на слабых, сильно сжимаемых грунтах следует по железобетонным подушкам и по обрезу фундамента в углах и пересечениях стен укладывать армированные распределительные горизонтальные пояса (толщиной 30-50 мм) на цементном растворе марки 100. Экономию материала при плотных грунтах получают путём устройства прерывистых фундаментов. В них железобетонные подушки укладываются с промежутками в 200-900 мм, засыпаемыми грунтом.
Климатический фактор

Для прочности и долговечности дома, предохранения его от сверхнормативных просадок и перекосов важно определить, на какую глубину необходимо закладывать фундамент. Размеры и глубину траншей и ям определяют в зависимости от свойств грунта, уровня стояния грунтовых вод и глубины сезонного промерзания земли.

На большей части территории России грунт промерзает зимой на довольно значительную глубину. При этом для каждой географической местности существует нормативная глубина промерзания, на которой зимой наблюдается температура 0°С, а для глинистых и суглинистых почв -1 °С. За точку отсчёта принимается среднее значение по результатам многолетних наблюдений в местах, очищенных от снега. Так, для Москвы и Подмосковья это 140-160 см, для Минска-100 см, для Самары- 170 см. Глубину промерзания в конкретном районе следует уточнить в местной строительной или проектной организации. Расчётную глубину промерзания под фундаменты наружных стен регулярно отапливаемых зданий уменьшают по сравнению с нормативной на 30% при полах на грунте, на 20%—при полах на лагах по кирпичным столбикам и на 10%- при полах на балках. Глубина промерзания зависит не только от географических координат местности, но и от уровня грунтовых вод. Ведь повышенная влажность в сочетании с минусовой температурой грунта и является причиной его промерзания. А поскольку, превращаясь в лёд, вода увеличивается в объёме приблизительно на 10%, возникает подъём (пучение) слоев почвы в пределах глубины промерзания. Грунт стремится вытолкнуть фундамент из земли в зимний период и, наоборот, «затягивает» при таянии льда весной. Причём происходит это по периметру фундамента неравномерной может повлечь за собой его деформацию и даже появление трещин, а те- разрушение. Силы вспучивания способны приподнять почти любой коттедж, правда в разных местах участка с разной интенсивностью (около 120 кН на 1 м 2 ). Обуздать их можно только грамотным исполнением фундамента.

Грунты принято разделять на две большие группы: пучинистые и непучинистые. К первым относят глинистый, песчаный пылеватый и мелкий, а также крупномоноблочный грунт, содержание глинистого заполнителя в котором превышает 15%. Песчаный пылеватый грунте высокой влажностью называют плывуном и не используют в качестве основания из-за его низкой несущей способности. Крупномоноблочные грунты с песчаным заполнителем, гравелистые пески, крупные и средние, не содержащие глинистых фракций, считаются непучинистыми при любом УГВ. В случае строительства на пучинистом грунте всегда руководствуются нормативной (расчётной) глубиной промерзания (обозначим её как п). Так, для Московской области она не бывает менее 1,5 м.
Глубина залегания

Общеизвестна традиционная конструкция фундамента вы-сотой (точнее, глубиной) более п. В этом случае его ни-жняя плоскость (подошва) опирается на слои никогда не промерзающего грунта. Но опыт многолетних наблюде-ний показал, что такая конструкция эффективна лишь при нагрузке свыше 120 кН на 1 пог. м ленточного фундамента, то есть для до-вольно тяжёлых кирпичных и каменных двух-трёхэтажных строе-ний. При лёгких стенах из бруса, обшиваемого деревянного карка-са, вспененного бетона нагрузка составляет лишь 40-100 кН/пог. м. А значит, силы прилегающих слоев грунта, действующие на фунда-мент при пучении, могут всё равно вызвать его деформацию, но уже за счёт сил трения. Кроме того, в случае нетяжёлых домов несущая способность глубокого фундамента зачастую используется лишь на 10-20%, то есть 80-90% материалов и средств, вкладываемых в заботы нулевого цикла, расходуются впустую.

Поэтому для немассивных домов напрашивается другое решение проблемы: заложить незаглублённый или мелкозаглублённый фундамент прямо в промерзающий слой грунта, но выше, чем УГВ. В от-дельных случаях применяемая конструкция представляет собой жёсткую раму, которая каждый год в зимне-весенний период «плавает» вместе с относительно лёгким домом. С 1987 г. по такой технологии построены тысячи малоэтажных зданий по всей стране. При этом по сравнению с заглублённым фундаментом расход бетона сокращается на 50-80%, а трудозатраты -на 40-70%. Для Подмосковья разработаны «Территориальные строительные нормы ТСН МФ-97 МО» на проектирование, расчёт и устройство таких фундаментов, с успехомиспользуемые многими строительными организациями. Шаг вполне оправдан: территория Московской области почти на 80% состоит из пучинистых грунтов. Согласно этим нормам, подошву фундамента располагают на глубине всего 0,5-0,8 м относительно проектной от-метки поверхности (вместо традиционных 1,5-1,7 м).

Конструктивную схему мелкозаглублённого фундамента следует оп-ределять только после инженерного расчёта возможных деформаций грунтового основания (в особенности для средне-, сильно- и чрез-мерно пучинистых грунтов). Эти деформации должны быть меньше допустимых значений для выбранной конструкции здания. Так что надземная часть дома рассматривается не просто как нагрузка, но и как активный элемент конструкции: чем выше жёсткость постройки, тем меньше относительные деформации грунтового основания.

При выборе площадки для проведения нулевого цикла предпочте-ние нужно отдавать участкам с практически непучинистыми или наи-менее пучинистыми грунтами, однородными по глубине той части про-мерзающего грунта, которая будет использована в качестве основания фундамента. Перед заливкой устраивают выравнивающую подушку высотой h = 0,3-0,5 м из непучинистого материала (смесь гравелистого, крупного или средней крупности песка с мелким щебнем или ко-тельным шлаком), которая во влажном грунте играет ещё и роль дренирующего слоя. В случае мелкозаглублённого фундамента она может быть как врезной, так и устраиваемой прямо на поверхности. За обрезом фундамента и гидроизоляцией, необходимой для предохранения постройки от капиллярной влаги, следует цоколь высотой не менее 0,5 м. Его выполняют из негигроскопичного материала — бутобетона, естественного камня, красного обожжённого полнотелого кирпича или железобетона. Причём наиболее

практичен последний вариант с затиркой наружной стороны жидким раствором сразу после распалубки. Завершает нулевой цикл проложенная вокруг дома отмостка, имеющая ширину до 1,5 м с уклоном наружу. Она не только защищает фундамент от осадков и почвенных вод, но и выполняет декоративную функцию при оформлении участка. Отмостку делают трёхслойной: сначала мягкая утрамбованная глина, затем щебень или битый кирпич, сверху - цементный раствор или асфальт.
Рекомендации по выбору

Слабое пучение для сохранения такого же разнообразия ма-териалов вынуждает уложить под фундамент выравнивающую подушку. При среднем пучении даже использование забивных блоков не позволит сделать стены кирпичными-допустима толь-ко имитация кирпичной кладки облицовкой в полкирпича. Сильное и чрезмерное пучение грунта ограничивает выбор матери-ала для стен одним деревом. Да и то брус возможен лишь при буронабивном фундаменте в виде забивных блоков с монолитной платформой, а без неё-лишь обшиваемый деревянный каркас. Для сильнопучинистых грунтов более надёжен ленточный вариант фундамента со столбиками, уходящими из-под подош-вы в грунт ниже глубины промерзания. Ещё более надёжен сваезабивной фундамент, напоминающий буронабивной своими «ногами» длиной 4-6 м. Но следует учесть, что стоит он дороже, а для его монтажа требуется специальная самоходная уст-новка, которой нужна рабочая зона до 40 м 2 , а это не всегда удобно. Для кирпичных и панельных железобетонных домов, дающих нагрузку 1 20 кН/пог. м и более, оптимальным (а для среднепучинистых грунтов и выше-единственно возможным) является фундамент с плитой на глубину промерзания или мел-козаглублённый ленточный монолитный фундамент.

Выбор материала для мелкозаглублённого ленточного фундамента тоже зависит от пучения грунта:

* при чрезмерном - пригоден лишь монолитный железобетон;
* при сильном - монолитный железобетон или железобетонные блоки, жёстко соединённые между собой;
* при среднем - монолитный бетон или бетонные блоки, уложен-ные в перевязке на растворе;
* при слабом - монолитный бетон или бетонные (керамзитобетонные) блоки, уложенные свободно, без соединения друг с другом, а также бутобетон, цементогрунт или бут. При среднем, сильном и чрезмерном пучении ленточный фунда-мент должен представлять собой единую раму, образованную жёсткой системой пересекающихся лент. А если жёсткость стен здания окажется недостаточной, надо предусмотреть и железобетон-ные пояса в уровне перекрытий.

Но сложности на этом не заканчиваются. Нужно ещё учесть вы-соту УГВ, поскольку при её увеличении пучение грунта усиливается. Этот эффект ослабляют, утрамбовывая дно траншеи для ленточного фундамента или выштамповывая площадки для столбчатого. Кроме того, можно создать глинистый водозащитный экран так, чтобы он уменьшал подсос воды в зону промерзания из залегаю-щих ниже слоев грунта и ограничивал доступ почвенных вод к фундаменту. Уплотнение не только снижает пучение, но и увеличивает несущую способность грунта. Этого же эффекта достигают погружением в грунт забивных блоков. Столбчатые фундаменты на таких основаниях целесообразно применять преимущественно для деревянных стен. Это относится также к коротким забивным (пирамидальным и призматическим) и буронабивным сваям.

На сырых и, в особенности, мокрых участках необходимо искусственно понижать УГВ, отводя почвенные воды от фундамента с помощью дренажных сооружений, водосборных канав, лотков, траншей. Продолжительность проведения строительной организацией нулевого цикла составляет от 5 до 30 календарных дней (в зависимости от площади дома в плане).
Заглубленный фундамент

По словам специалистов, при тяжёлых несущих стенах коттеджа самым надёжным является «старый дедовский способ» - монтаж монолитного железобетонного фундамента с подошвой, залегающей ниже глубины промерзания грунта. Только эта конструкция обеспечит высокую устойчивость здания и симметричность как распределения нагрузки, так и деформации грунта. Результат — исключение перекосов и искривлений фундамента. «Вершина» этого способа — сплошная толстая (до 350 мм) железобетонная плита («на века») под всей площадью дома, сочетающая в себе функции фундамента и пола подвала, как обычно делается для зданий по-вышенной этажности. Естественно, такая конструкция требует большого объёма земляных работ, применения тяжёлой строительной техники, она материалоёмка и трудна в монтаже, хотя и исключает необходимость делать подошву фундамента шире обреза, а стену подвала - слишком толстой.
Гидроизоляция

Строительство начинается с закладки фундамента. Предлагаемые чаще других блочные фундаменты имеют массу достоинств, среди которых большая не-сущая способность и экономически выгодный способ укладки. Но вот с точки зрения гидроизоляции предпочтительнее фундамент монолитный. Отсутствие стыковочных швов избавля-ет от необходимости их прочеканивания, то есть заполнения це-ментным раствором. Слегка промазать стыки сверху (чем ограничиваются, как правило, бригады строителей из южных регионов) для средней полосы с её суровыми зимами недостаточно.

Ни одно сооружение не обходится без деформаций (пример-известная башня в г. Пиза, Италия). Неоднородность грунта, поступление сезонной влаги, колебания температуры вызывают неравномерные просадки земли и, как следствие, внутренние напряжения в материале фундамента. Влага, впитавшаяся в поры бетона, при замерзании расширяется (на 9%) и разрывает его. Так образуются микротрещины, открывающие дорогу активному току воды. Эта проблема возникла не сегодня, и путей её разрешения существует множество.

По способу нанесения и принципу действия различают следующие виды гидроизоляции: обмазочную, оклеечную, проника-ющую и монтируемую. Кроме того, существуют: быстротвердеющие составы для ремонта аварийных протечек; санирующие штукатурки; гидрофобизирующие составы для придания бетону и кирпичу водоотталкивающих свойств; антисолевые, антигриб-ковые пропитки и многое-многое другое.
Оклеечная гидроизоляция

Её водозащитный покров выполняется из рулонных или плёночных гидроизоляционных материалов, наклеиваемых на основание и друг на друга с помощью водостойких мастик. Привычные слуху названия - рубероид, толь, пергамин. Эти материалы неводостойки, негнилостойки и соответственно недолговечны. Их заменяют представители ново-го поколения рулонной гидроизоляции: «Изоэласт», «Изопласт», «Мостопласт» (завод «ИЗОФЛЕКС», 000 «КИРИШИНЕФТЕОРГ-СИНТЕЗ»), «Экофлекс», «Бикропласт», «Техноэласт» (завод «ТЕХ-НОФЛЕКС» компании «ТЕХНОНИКОЛЬ»). В качестве основы в этих покрытиях используются синтетические материалы (полиэстр, стек-лохолст, стеклоткань). Битум модифицируется полимерами СБС (стирол-бутадиен-стирол) и АПП (атактический полипропилен), что увеличивает его эластичность и теплостойкость. Импортные рулонные материалы (от ICOPAL, INDEX, FIRESTONE) отличаются вы-соким качеством, но стоят в 4-5 раз дороже российских.