Виды фундаментов применяемые в строительстве

В процессе возведения дома одним из самых важных моментов является сооружение фундамента – ведь в том случае, если основание дома будет заложено с нарушениями, то дальнейшая эксплуатация такого здания просто невозможна. Нет никакой гарантии, что в любой момент стены просто-напросто не дадут трещину и не возникнет реальной опасности жизни жильцов.

Особенности грунтов

На большей части территории России зимой грунт промерзает на значительную глубину. Она 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 лед, вода увеличивается в объеме приблизительно на 10%, возникает подъем (пучение) слоев почвы в пределах глубины промерзания. Грунт стремится вытолкнуть фундамент из земли в зимний период и, наоборот, «затягивает» при таянии льда весной. Причем это происходит неравномерно по периметру фундамента и 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 м2). Обуздать их можно только грамотным исполнением фундамента.

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

Конструкция фундамента, когда его нижняя плоскость (подошва) опирается на слои никогда не промерзающего грунта, эффективна лишь при нагрузке свыше 120 кН на 1 пог. м ленточного фундамента, то есть для довольно тяжелых кирпичных и каменных 2-3-этажных строений. При легких стенах из бруса, обшиваемого деревянного каркаса, вспененного бетона нагрузка составляет лишь 40-100 кН/пог. м. А значит, силы прилегающих слоев грунта, действующие на фундамент при пучении, могут все равно вызвать его деформацию, но уже за счет сил трения. Кроме того, в случае нетяжелых домов несущая способность глубокого фундамента зачастую используется лишь на 10-20%, то есть 80-90% материалов и средств, вкладываемых в работы нулевого цикла, расходуются впустую.

Поэтому для немассивных домов напрашивается другое решение проблемы: заложить незаглубленный или мелкозаглубленный фундамент прямо в промерзающий слой грунта, но выше чем УГВ. В отдельных случаях применяемая конструкция представляет собой жесткую раму, которая каждый год в зимне-весенний период «плавает» вместе с относительно легким домом. С 1987 г. по такой технологии построены тысячи малоэтажных зданий по всей стране. При этом по сравнению с заглубленным фундаментом расход бетона сокращается на 50-80%, а трудозатраты — на 40-70%. Для Подмосковья даже разработаны «Территориальные строительные нормы ТСН МФ-97 МО» на проектирование, расчет и устройство таких фундаментов, с успехом использующиеся 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 отметки поверхности (вместо традиционных 1,5-1,7 м).

При выборе площадки для проведения нулевого цикла предпочтение следует отдавать участкам с практически непучинистыми или наименее пучинистыми грунтами, однородными по глубине той части промерзающего грунта, которая будет использована в качестве основания фундамента. Перед заливкой устраивают выравнивающую подушку высотой hп = 0,3-0,5 м из непучинистого материала (смесь гравелистого, крупного или средней крупности песка с мелким щебнем или котельным шлаком), которая во влажном грунте играет еще и роль дренирующего слоя. В случае мелкозаглубленного фундамента она может быть как врезной, так и устраиваемой прямо на поверхности.

За обрезом фундамента и гидроизоляцией, необходимой для предохранения от капиллярной влаги, следует цоколь высотой не менее 0,5 м. Цоколь выполняют из негигроскопичного материала — бутобетона, естественного камня, красного обожженного полнотелого кирпича или железобетона. Причем наиболее практичен последний с затиркой наружной стороны жидким раствором сразу после распалубки.

Завершает нулевой цикл отмостка вокруг дома шириной до 1,5 м с уклоном наружу. Она не только защищает фундамент от осадков и почвенных вод, но и выполняет декоративную функцию при благоустройстве участка. Отмостку делают трехслойной: мягкая утрамбованная глина, затем щебень или битый кирпич, сверху — цементный раствор или асфальт.

Расчет фундамента

При выборе любого варианта сначала необходимо узнать требуемую площадь фундамента, которая рассчитывается по формуле:

S>1,2·F/(В·R), где:

S (см2) — площадь фундамента,

F (кг) – масса здания,

В – коэффициент, учитывающий условия работы фундамента, принимается равным:

1 — для каменного дома, стоящего на глинистых грунтах,

Читайте также:  10 советов по утеплению цоколя дома снаружи

1,1 (1,2) – для деревянных зданий на глинистых грунтах, при отношении длина/высота здания >4 (или при соотношении длина/высота <4 и каменных постройках на песчаных грунтах)

1,3 – для всех видов домов, стоящих на мелких песках

1,4 – для длинных зданий, стоящих на крупных песках

R (кг/см2) — расчётное сопротивление грунта, принимается равным:

4,5 (3,5) – для плотных (средней плотности) крупных песков

3,5 (2,5) — для плотных (средней плотности) песков средней крупности

3 (2) – для плотных (средней плотности) маловлажных мелких песков

2,5 (1,5) – для плотных (средней плотности) влажных мелких песков

2,5 (2) – для плотных (средней плотности) маловлажных пылеватых песков

2 (1,5) – для плотных (средней плотности) влажных пылеватых песков

4 (2) – для сухих (влажных) супесей

3 (1) – для сухих (влажных) суглинков

5 (1) – для сухих (влажных) глин

Отличить глину, супесь и суглинок «на глазок» можно следующим способом:

  • Глину легко скатать в тонкий шнур, при растирании песок на пальцах не ощущается.
  • Суглинок скатывается в шнур с растрескавшимися краями, при растирании песок на пальцах ощущается, но грунт похож на глину.
  • Супесь скатывается в шнур с трудом или не скатывается вообще, в пальцах растирается в песок с вкраплениями глины.

Справочные материалы для расчета массы здания:

Плотность основных строительных материалов

                         Наименование материала Плотность, кг/м3
Блок газосиликатный      400-600
Блок керамзитобетонный      700-1200
Древесина        500-700
ДСП          1000
Железобетон (бетон)      2500 (2400)
Кирпич глиняный и силикатный          1800
Кирпич керамический пустотелый      1200-1600
Гипсокартон          800
Минеральная вата      200-250
Пенобетон      400-600
Песок сухой (влажный)      1600 (1900)
Сталь          7800
Стекло оконное          2500
Фанера клееная          600

Средний вес кровли и перекрытий.

                                     Наименование      Масса, кг/м2
Гончарная черепица              60-80
Листовая сталь              20-30
Ондулин                3-5
Профнастил              5-10
Шифер              40-50
Перекрытие железобетонное из пустотных плит                500
Перекрытие цокольное деревянное по деревянным балкам, утеплитель плотностью до 200 (500) кг/м3    100-150 (200-300)
Перекрытие чердачное деревянное по деревянным балкам, утеплитель плотностью до 200 (500) кг/м3    70-100 (150-200)

В зимний период на здание оказывает давление снег, ложащийся на крышу.  Его тоже надо учесть, это можно сделать с помощью схемы приведенной ниже. Для расчёта снеговой нагрузки используют первое значение, при уклоне крыши 25 — 60 градусов величину нагрузки умножают на 0,7.

Карта снеговых нагрузок

Полученную площадь фундамента делят на его длину для получения необходимой ширины. В случае выбора столбчатых фундаментов – делят площадь на количество столбов для определения их габаритов.

Когда известны размеры фундамента необходимо рассчитать для него арматуру. Более подробно о том как это делается можно узнать в статье: расчет арматуры для фундамента.

Срок службы фундамента плитного типа

О истории и сроках службы фундамента данного типа можно сказать следующее: египетские пирамиды до сих пор прочно стоят на монолитной плите. Другими словами, плита в основании здания, при правильной организации конструкции, превосходит многие иные варианты фундамента по долговечности. Однако, не существует универсальных решений и на продолжительность службы плитного фундамента может повлиять ряд факторов. Если здание простое, а состояние грунта на стройплощадке требует плитной конструкции фундамента, то беспокоиться не о чем. А вот в случае с большим и сложным строением, понадобятся внимательные и грамотные расчеты нагрузок (обычно строители не применяют плитный фундамент на наклонных участках и при использовании тяжелых сооружений с этажностью более трех этажей). Именно тот факт, что плитные фундаменты применяются на проблемных грунтах, на срок службы могут сильно повлиять даже незначительные недочеты в конструкции. В процессе планирования реализации в индивидуальном проекте такого фундамента, необходимо учесть все детали и тонкости сезонного «поведения» грунта на стройплощадке. Правильная конструкция, полностью соответствующая обстоятельствам, может быть дорогой, но при профессиональном и качественном подходе, будет служить верой и правдой долгие десятилетия.

Img by Concrete Forms — flickr

Основные преимущества утепленной шведской плиты:

  • Устройство фундамента и прокладка коммуникаций выполняют в ходе одной технологической операции, что позволяет сократить сроки строительства.
  • Шлифованная поверхность фундаментной плиты готова для укладки напольного покрытия;
  • Слой теплоизоляции ПЕНОПЛЭКС ФУНДАМЕНТ®, толщиной около 20 см надежно защищает от потерь тепла, а это означает существенное снижение расходов на отопление дома и увеличение эффективности функционирования системы «теплого пола»;
  • Почва под утепленной плитой не промерзает, что сводит к минимуму риски возникновения проблем морозного пучения грунтов основания;
  • Закладка фундамента не требует тяжелой техники и специальных инженерных навыков.

Основу утеплённого шведского фундамента составляет обычная монолитная железобетонная плита, которая в частном строительстве используется ещё с середины прошлого века. Что же касается выдающихся показателей устойчивости и энергетической эффективности, то их обеспечивает множество конструктивных особенностей.

Основу фундамента УШП составляет обычная монолитная железобетонная плита

Итак, УШП состоит из таких элементов:

  1. Песчано-щебневая или гравийная подушка, которая выполняет функции дренажной системы и служит в качестве своеобразного демпфера при сезонных колебаниях почвы.
  2. Геотекстильное полотно, препятствующее засорению дренажного слоя мелкими частицами почвы.
  3. Слой гидроизоляции, способный защищать железобетонную конструкцию от пагубного воздействия влаги.
  4. Слой теплоизоляции, которая укладывается как под всей плоскостью примыкания плиты к земле, так и по бокам фундамента. «Пирог» из утеплителя и гидроизоляционного слоя препятствуют распространению тепла в грунт, способствуя уменьшению энергозатрат.
  5. Система дренажа и водоотведения. Благодаря им опорное сооружение не будет подвергаться воздействию атмосферных осадков. Даже если талые и дождевые воды на участке стекают в низины, а подземные находятся на глубине 3 м и больше, наличие систем отвода влаги позволяет продлить срок эксплуатации опорной плиты на десятки лет.
  6. Армирующий каркас или пояс. Являясь жёсткой пространственной конструкцией из толстых металлических стержней, этот элемент делает фундамент более прочным.

    Как известно, бетон отлично противостоит сжимающим нагрузкам, но слабо сопротивляется сгибающим и растягивающим воздействиям. Устранить подобные недостатки и призван армирующий пояс, который прекрасно справляется с упругими деформациями любого типа.

  7. Инженерные коммуникации, к которым относятся канализация, водопровод, электрическая проводка и кабельные каналы для протяжки линий связи.
  8. Система напольного обогрева. Специалисты рекомендуют укладывать водяной контур непосредственно на этапе сооружения фундамента. Это позволяет удешевить строительство и способствует равномерному прогреванию основания пола.
  9. Несущая бетонная плита, толщина которой выбирается в зависимости от особенностей грунта и веса здания. Чтобы повысить прочность железобетонного основания, его выполняют с рёбрами жёсткости. Их размещают под внешними стенами, а также в местах установки колонн и других материалоёмких элементов.
Читайте также:  10 советов по утеплению цоколя дома снаружи

Армирующий каркас делает шведскую плиту устойчивой к любым знакопеременным нагрузкам

Конечно, столь простая конструкция не может нести нагрузку в виде многоквартирных домов высокой этажности, но в сфере частного строительства она обеспечит должную надёжность и долговечность. Только за счёт монтажа утеплённой шведской плиты затраты на отопление будут снижены на 15–20%, не говоря уже о возможности строительства в сложных условиях без привлечения дорогостоящей техники и оборудования.

Особенности монтажа

Для обеспечения нормальной работы утепленной шведской плиты (УШП) и предотвращения морозного пучения необходимо предусмотреть устройство системы отвода грунтовых вод (дренажная система по периметру сооружения). Важную роль играет также устройство непучинистой подготовки (подушка из крупного песка, щебня). В случае, если применяется комбинация слоев щебня и песка, необходимо предусмотреть разделение данных слоев геотекстилем (при расположении грунта мелкой фракции над более крупным). Под плиту необходимо заранее заложить все необходимые коммуникации (водопровод, электричество, канализация и т.п.) и вводы.

Конструкция шведской плиты предполагает передачу всех нагрузок от сооружения (собственный вес, эксплуатационные нагрузки, снеговые и т.п.) на слой утеплителя, именно поэтому к используемому теплоизоляционному материалу предъявляются высокие требования по прочности. Наиболее рациональным вариантом применения в данной конструкции являются теплоизоляционные плиты ПЕНОПЛЭКС ФУНДАМЕНТ®, обладающие практически нулевым водопоглощением и высокой прочностью на сжатие.

Устройства и типы ленточного основания

По глубине своего залегания ленточные монолитные основания могут быть глубокого или мелкого залегания. Заглубленные на небольшую глубину основания в основном используются на обычных грунтах, отличающихся прекрасной несущей способностью, под сооружения небольшого веса из дерева или каркасные дома.

Устройство монолитных бетонных фундаментов глубокого заложения применяется в основном под тяжелые здания. Опускают их ниже уровня промерзания грунта примерно на 15 см при условии наличия хорошей его несущей способности.

Технология монолитного ленточного фундамента предусматривает обустройство опалубки, придающей бетону нужную форму и не позволяющей ему расплываться. Однако опалубка требует не только дополнительных затрат на материалы, но и времени на ее обустройство.

Свайный фундамент

Модель винтового свайного фундамента

Конструкция этого типа фундамента состоит из отдельных свай, которые вворачиваются прямо в грунт. В виду того, что создание такого фундамента является довольно простой операцией, применение его очень распространено в современном частном строительстве.

Для «ввинчивания» свай может использоваться специальная техника или же можно обойтись даже одному человеку (но лучше работать в паре). После того, как свая закручена в её полость вливают смесь бетона для лучшего закрепления. После этого на сваях закрепляют балки и делают решетчатое основание.

По срокам – это один из самых быстровозводимых видов основания для дома. Вы легко сможете управиться за день-два. Самое главное – правильно рассчитать нагрузку, количество свай на кв м и их расположение.

Один из самых быстрых и простых для возведения фундаментов.

Плитный фундамент

Возведение монолитной плиты в качестве фундамента обосновано на поверхности с равномерной нагрузкой и слабой несущей силой грунта. На самом первом этапе готовится котлован, дно которого утрамбовывается для плотности. Затем насыпается подушка из песка, гравия или щебня. Следующим слоем идет гидроизолирующий геотекстиль. Бетонная подготовка, которая следует за геотекстилем необязательна, но очень желательна, так как позволяет улучшить геометрию основания и облегчить укладку гидроизолирующего материала.

Основной слой плитного фундамента дома заливается после монтажа арматуры. Толщина плиты рассчитывается индивидуально на этапе проектирования. Иногда для усиления прочности под несущими стенами используются укрепляющие модули. Они заливаются параллельно с основной конструкцией.

Отсутствие швов в монолите обеспечивает прочность и неподвижность конструкции. За счет экономии времени и сил на сборке опалубки данный тип фундамента возводится быстро. Благодаря хорошей гидроизоляции дом на такой основе может строиться даже на болотистой местности.

Но монолит невыгоден из-за высокой стоимости и необходимости привлекать дополнительную рабочую силу. Кроме того, здание получает недостаточную теплоизоляцию, так как бетон не сохраняет тепло.

Читайте также:  7 советов по выбору вида фундамента для частного дома

№– свайный фундамент

Идеальный вариант для тех, кто столкнулся с тяжелым типом грунта. Дело в том, что такое основание можно делать на пучинистом грунте с близким расположением грунтовых вод. Никакие неустойчивые грунты ему не страшны. А что самое главное – себестоимость постройки минимальная. Это один из самых экономичных вариантов для строительства частного дома. В качестве основы используются сваи – это столбы с заостренными концами, которые вкручивают, забивают или вставляют в грунт. Они передают нагрузку всего здания на грунт, распределяя ее.

Существует несколько видов этого фундамента, которые зависят от типа свай. Они бывают:

  1. Деревянные.
  2. Бетонные.
  3. Металлические.
  4. Железобетонные.

По форме определяют круглые сваи, кольцевые, прямоугольные или квадратные. Если говорить о способе установки, то изделия бывают:

Винтовой фундамент

Винтовые сваи легко использовать в личных целях. Их основание сделано в виде винта, поэтому вы сможете просто вкрутить их в отмеченные места. Работы выполняется без привлечения дополнительной спецтехники. При этом размер свай зависит от глубины залегания грунтовых вод и уровня промерзания грунта. Все сваи вкручиваются в землю строго перпендикулярно вручную или специальным оборудованием.

Винтовая свая представляет собой металлическую трубу, с наваренной лопастью определенной конфигурации. Для винтового фундамента они ввинчиваются в землю не меньше, чем на 1,5 м. При этом пучинистый и просадочный грунт не проблема. Сваи выставляются по одному уровню, бетонируются, а сверху делается обвязка.

Преимущества

За что так ценят винтовые фундаменты? Они имеют высокую несущую способность. Все дело в том, что при ввинчивании трубы, грунт не становится рыхлым, а, наоборот, уплотняется лопастью сваи. Кроме того, на устройство такого основания не потребуется много усилий, времени, материалов и средств. Всего за несколько дней ваш фундамент будет готов. В то время как на высыхание ленточного фундамента нужно 30 дней, плюс работы по его сооружению. Да и процесс может происходить в любое время года.

Забивной фундамент

Если говорить о фундаменте забивного типа, то сваи нужно забивать или вдавливать в землю специальной техникой или вибрационным способом. Благодаря этому процесс усложняется. В домашних условиях сделать такой фундамент будет сложно.

Буронабивной фундамент

Средний вариант, который тоже часто используют для строительства домов. Разница в том, что сваи делают прямо на строительной площадке и устанавливают в уже вырытую скважину.

Работа заключается в том, что в намеченных местах роются скважины. Это можно сделать как вручную (ручным бором), так и механизированным способом. На дне скважины делают песчаную подушку и устанавливают сваю (стальной каркас, асбестоцементная труба и т. п.). Внутрь трубы помещают арматуру и заливают все бетонным раствором. Пространство между трубой и грунтом засыпают песком и щебнем и тоже бетонируют.

Обратите внимание! За счет простоты и дешевизны, на территории России такой вид основания используется в 10% случаях, когда выбирают свайный фундамент.

Устройство

Как делать плиту фундамента? Плита для данной разновидности основания – это не просто некое бетонное изделие. Из-за характерных особенностей ее называют иначе – плита-пирог, потому как состоит она из нескольких слоев разного материала.

Во время заливки, как гласит технология монолитный фундамент-плита: толщина каждого слоя должна рассчитываться отдельно.

Состав «пирога» следующий:

Слой Назначение
Геотекстиль Необходим для обеспечения прочности основы плиты. Является препятствием к смешиванию подушки и грунта.
Подушка Предназначается, чтобы сделать опору для плиты ровной, служит дренажем и создает слой, который подвержен пучению.
Бетонное основание Обеспечивает гидроизоляционные свойства, а также увеличивает уровень несущей способности.
Гидроизоляция Учитывая, что любая конструкция, находящаяся в почве, подвержена воздействию влаги, то такой слой необходим, чтобы препятствовать данному воздействию. Помимо этого, гидроизоляционный слой препятствует утечке бетона, что сохраняет прочность материала после застывания.
Теплоизоляция Не каждую плиту оборудуют данной прослойкой. Она необходима, если в здании проектируется теплое подвальное помещение либо плита располагается близко к поверхности почвы.
Опалубка Для сохранения формы бетона в момент его застывания. Может сооружаться съемной или оставаться в конструкции.
Армирование Из-за высокой прочности на сжатие бетона необходимо создать армирование металлическими прутами, чтобы материал в последующем не подвергался растрескиванию и смог прослужить максимально долго.
Бетон Благодаря этому слою воспринимаются все нагрузки от здания. В большинстве случаев используют железобетон, поскольку он обладает более прочными характеристиками.

Какой у них срок службы?

Срок службы монолитной плиты оценивается специалистами как очень большой — некоторые источники определяют его в 100 лет. В то же время, фирмы-подрядчики дают гарантию на плиту в районе 15-30 лет, что заставляет сомневаться в большой длительности эксплуатации.

Причинами такого расхождения могут быть различия в технологии, условиях эксплуатации и прочих факторах, воздействующих на материал и конструкцию. Точных и подтвержденных данных пока не имеется, поскольку технология появилась относительно недавно и статистика не собрана.

Какой у них срок службы?

Для ленточных оснований время службы определяется намного конкретнее. Для сборных лент из кирпича отводится 30-50 лет, из ФБС — 50-75 лет. Монолитные бетонные ленты имеют расчетный срок эксплуатации до 150 лет.