Який тип фундаменту вибрати

У цій статті мипредлагаем поглянути на фундамент в дії, розглянути фактори і принципи вибору тієї чи іншої його конструкції. Окремо звернемо вашу увагу на проблеми проектування фундаментів і особливості їх застосування в залежності від типу.

• Характер взаємодії «будівля / фундамент / підставу»
  • Грунти та їх особливості
  • особливості будівлі
  • Грунтові води
  • Як працює фундамент
• Питання проектування фундаментів
• Основні типи фундаментів
  • Стовпчастий фундамент
  • Стрічковий фундамент
  • Плитний (суцільний, плаваючий) фундамент
  • фундамент палі

• Як зробити дренаж на ділянці
• Стрічковий фундамент. Частина 1: типи, грунти, проектування, вартість
• Стрічковий фундамент. Частина 2: підготовка, розмітка, земляні роботи, опалубка, арматура
• Стрічковий фундамент. Частина 3: бетонування, заключні операції
• Стрічковий фундамент. Частина 4: складання конструкцій з бетонних блоків
• Стовпчастий фундамент
• фундамент палі
• плитний фундамент

Даною статтею починається цикл, присвячений питанням зведення фундаменту для приватного будинку. У наступних наших публікаціях мова піде про нюанси будівництва конкретних видів фундаментів.

Будівництво фундаменту вважається однією з найбільш складних і відповідальних завдань при зведенні житла. Тож не дивно, що не кожен майбутній домовласник наважиться взятися за цю роботу самостійно. Незважаючи на труднощі, закладка фундаменту - це, напевно, самий хвилюючий етап, під час якого починається життя нового будинку. Все тому, що фундамент є істинною основою будівлі, його хребтом і душею. Варто тільки почати - і назад вже дороги немає.

У чому ж полягають складності, чому до фундаментів стільки особливих вимог? Просто, справа не тільки в застосуванні якісних матеріалів і дотриманні технологій, що втім теж складно переоцінити, практика показує, що найбільша кількість «проколів» виникає через помилки в розрахунках, або, того гірше, будівництві без проектування, «як у сусіда» . Проблеми ці часто мають катастрофічні наслідки, аж до серйозних деформацій несучих конструкцій, а головне, виявляються вони вже під час експлуатації і практично не піддаються виправленню.

Інший бич вітчизняного забудовника - це відверте бажання заощадити. Замовник набуває сумнівної якості матеріали, наймає недорогих малокваліфікованих робітників, усвідомлено розраховує навантаження, що діють на фундамент і підстава, «по мінімуму». Вартість фундаменту для малоповерхового будівлі, в залежності від безлічі факторів, може досягати 25% від загального кошторису, і рідко буває менше 5-8%. На цьому попадаються багато, адже шкода буває заривати такі гроші в землю.

З іншого боку, переоцінка можливих навантажень - прямий шлях до істотного подорожчання будівництва, як з-за перевитрати матеріалів, так і збільшення трудових витрат. Іноді надмірно глибокий фундамент працює на шкоду (на рухливих грунтах).

Характер взаємодії «будівля / фундамент / підставу»

Вибір конкретного типу фундаменту, матеріалів, способу його зведення залежить від багатьох взаємопов'язаних факторів. Найголовніше в прийнятті рішень - це врахувати, що будівля і природну підставу, на якому воно стоїть, певним чином взаємодіють один з одним, а фундамент є проміжною ланкою єдиної, дуже важливою ланцюга. Дані елементи чинять фізичний, і навіть хімічний вплив один на одного, між ними починають діяти певні сили, про які ми поговоримо нижче. Тому розглядати їх потрібно тільки в єдності.

Грунти та їх особливості

Будівля своєю вагою за допомогою фундаменту тисне наосновании, стискає його, внаслідок чого виникають потужні напруги. Актуальними стають питання визначення несучої здатності грунту (в тому числі в горизонтальному напрямку) і його опірності до деформацій. Слабка основа може не витримати навантажень і спровокувати осадку, просідання, підйом, горизонтальний зсув, крен, прогин, перегин, закручування, коливання фундаменту - все це може стати причиною серйозних деформацій.

Найважливішим аспектом взаємодії фундамент / грунт є сила тертя і зчеплення, що виникають між ними.

У разі незадовільного стану грунту, який не може служити надійною основою, його закріплюють (ущільнення, силікатизація, цементізація, бітумінізація). Закріплення підстав є складною технологічною задачею, реалізувати яку здатні лише спеціалізуються на цьому організації. Даний вид робіт вимагає створення окремого проекту закріплення ґрунту.

На будівельні характеристики грунту прямо впливає його склад, за цією ознакою виділяють кілька типів підстав:

• скласти (граніти, вапняки, кварцити - немає сдимистості, практично відсутні грунтові води, відмінна несуча здатність);
• великоуламкові (щебінь, галька, щебінь, гравій - дуже надійні, які не пучіністие, осаду рівномірна);
• піщані (понад 50% становить пісок фракцією менше 2 мм - хороше підгрунтя при рівномірному залягання пласта, що не пучинистом);
• глинисті (часток глини більше 30% - легко пропускають воду, мають пучинистом);
• суглинки і супіски (змішані між собою глина, пил, пісок - помірно міцні, пучіністие);
• специфічні грунти з особливими властивостями (що просідають і набухають, засолені, органічні, елювіальний, насипні, намивні).

Для вибору фундаменту окремо поділяють грунти на пучіністие і виникненню здимань. Пучіністие підстави легко пропускають і утримую воду. Взимку вони, насичені вологою, промерзають і збільшуються в обсязі - приблизно на 15%. Грунт розширюється, піднімається (причому нерівномірно) і виштовхує фундамент вгору. Під час танення грунт разом з будівлею осідає. Такі сезонні переміщення стають причиною серйозних навантажень на фундамент. Пучинистість грунтів безпосередньо залежить від їх щільності, дисперсності, рівня грунтових вод. До грунтів такого типу відносять пилуваті і дрібні піски, глинисті грунти, великоуламкові із заповненням з глини. Найбільш несприятливими в цьому плані є глинисті підстави. Проблема морозного обдимання вирішується застосуванням стовпчастих або малозаглублённих фундаментів зі збільшеною жорсткістю надземної частини, хоча існує помилка «чим глибше закладений фундамент - тим надійніше».

особливості будівлі

Залежно від того, яке навантаження будови надають на підставу, їх умовно поділяють на легкі і важкі. Якщо сили обдимання перевищують вагу будівлі - це легка конструкція, і вона зазвичай будується на мелкозаглублённом фундаменті. А ось будинок, вага якого перевищує сумарні дотичні сили обдимання, вважається важким. Для перерозподілу цієї маси зводиться великий глибокозалягаючі фундамент.

На вагу споруди і, відповідно, вибір фундаменту в основному впливає матеріал стін. Очевидно, що легкими будуть дерев'яні будівлі - каркасні, бревёнчатие, з бруса. Зовсім інші фундаменти потрібні будуть для важких цегляних, блокових, бетонних, багатоповерхових будинків з несучим плитним перекриттям - зазвичай вони виготовляються із залізобетону, стрічкового або пальового типу.

Слід сказати, що певний відбиток на вибір типу фундаменту (більше навіть на його конфігурацію) надає конструктивний тип будівлі, який визначає просторове розташування основних несучих елементів - стін, перекриттів, опорних колон ... Наприклад, для каркасних будинків і будівель з масивними стінами, що несуть фундаменти застосовують різні.

У деяких випадках може враховуватися характер експлуатації будівлі, припустимо, буде воно опалювальним або холодним.

Дуже важливо, чи будуть в будинку заглиблені приміщення, які потрібно буде ретельно захищати від грунтових вод.

Грунтові води

Це-третя сила, вірніше, один з найважливіших факторів взаємодії «фундамент / підставу». Водний баланс ділянки безпосередньо впливає на вибір конструкції фундаменту, способу його зведення, глибини залягання, розмірів. Вода, перебуваючи в підвішеному, вільному і капілярне стан, постійно переміщається в підставі під дією сил тяжіння, різниці напорів, поверхневого натягу. При високому рівні грунтових, підземних і техногенних вод (а також при його різкій зміні) підстава перезволожуються і втрачає несучу здатність, виникає небезпека набухання і осідання грунту, збільшуються сили морозного обдимання.

Гідрогеологічні умови територій, їх можливі зміни в процесі будівництва і експлуатації завжди беруться до уваги. Тут важлива сезонна і багаторічна амплітуда коливання рівня води, можливість появи «верховодки», висота капілярного підняття вологи. За даним критерієм ділянку визначають як:

• неподтопляемий;
• підтоплюється потенційно (вимагає особливих заходів: влаштування дренажу території і фундаменту, водопонижающих свердловин, протифільтраційних завіс, електроосмосу, спеціальної гідроізоляції);
• осушуваних (є ймовірність осідання грунту при різкому істотному зниженні рівня грунтових вод - актуально для глинистих і органічних, мулистих підстав).

Окремо розглядають хімічний склад грунтових і техногенних вод, так як вони можуть бути дуже агресивними по відношенню до матеріалів фундаменту. У цьому випадку вживають заходів щодо антикорозійного захисту фундаменту - особливий тип гідроізоляції.

Як працює фундамент

Фундамент пов'язує коробку знизу, виступає свого роду поясом для несучих стін, не дає їм «роз'їхатися», стримуючи внутрішня напруга (наприклад, навіть пальові й стовпчасті конструкції фундаментів з'єднуються балками або плитами).

Він приймає повне навантаження від будівлі, перерозподіляє його масу. Цей конструктивний елемент найнижчий, він відчуває найбільший тиск, адже на нього впливає вся будівля, яке після завершення будівництва буде мати певну цілісність. Значить, фундамент повинен приборкати навантаження, що діють часто нерівномірно, через що виникають не тільки здавлюють, але і розтягують, а також сколювальні сили, які діють зверху.

Фундамент переносить вагу будівлі на підставу. Якщо говорити просто, то будівля за допомогою фундаменту чіпляється за грунт, і зберігає своє проектне положення. Тут можуть протидіяти різноманітні шкодять сили: бічні зсувні, перекидні, ковзаючі, виштовхують ... Цікаво, що не завжди фундамент спирається на досить тверде стійку поверхню, частіше головну роботу виконує сила тертя в щільних шарах, ось чому так складно будувати на пухких і рухливих грунтах.

Деякі типи фундаментів більш ефективно, ніж інші, захищають внутрішній простір будинку від грунтових вод (наприклад, стрічковий монолітний). Це твердження актуальне особливо при високому їх залягання, або якщо проектом передбачено цокольний поверх, підвал, підземний гараж.

Можна зробити деякі проміжні висновки.

Фундамент повинен бути:

• досить міцним, щоб витримати і ефективно перерозподіляти навантаження;
• стійким до сдвигающим, що виштовхує, перекидаючим силам;
• довговічним, мати термін служби не менше, ніж сам будинок;
• нейтральним до впливу грунтових вод;
• економічно обгрунтованим і найменш трудомістким в будівництві.

Неправильно говорити «який потрібен фундамент для цього будинку?», Правильно сказати «який фундамент будувати на цих грунтах (будинок буде такий-то)?».

Питання проектування фундаментів

Якщо мова йде омаленьком садовому будиночку, зібраному з того, що є під рукою, то можна самостійно розрахувати фундамент. А ось якщо будувати щось серйозніше, наприклад, з цегли (тим більше мансардні будинки, в два або три поверхи) - то тут без залучення спеціально навчених людей, мабуть, не обійтися. Вартість послуг інженера окупиться сторицею, тим більше що він несе відповідальність за свою роботу і в обов'язковому порядку підписує проект. Маючи на руках грамотний проект і володіючи певним будівельним досвідом, вже можна зайнятися зведенням фундаменту самостійно, або запросити підрядників і контролювати процес відповідно до отриманої документації.

Проектування фундаменту здійснюється для всіх стадій його зведення - транспортування і складування елементів, безпосереднього монтажу, експлуатації. Розробка ведеться на підставі технічного завдання від замовника (це ті дані, що ми повинні надати конструктору). Отже, яка інформація потрібна, щоб безпомилково вибрати і розрахувати фундамент?

По-перше, будуть потрібні докладні характеристики майбутньої будівлі. Потрібен, по суті, детальний проект, що містить:

• відомості про розміри, конфігурації і матеріалах конструкцій;
• дані про об'ємно-планувальних рішеннях;
• інформація про навантаження, що передаються на фундамент.

Особлива увага звертається на наявність і характер підземних приміщень: підвали, гаражі, цокольний поверх.

Друге, надається план ділянки з прив'язкою до місцевості, висотними відмітками, зазначенням взаємного розташування всіх можливих будівель. Бажано, щоб заздалегідь була розроблена і позначена мережу доріжок та майданчиків, схема прокладки заглиблених комунікацій. Не зайвим буде визначитися з ландшафтними роботами і характером озеленення, так як ці моменти істотно впливають на водний баланс території.

По-третє, слід обов'язково провести інженерно-геологічну та гідрологічну розвідку на ділянці (цю роботу можна довіряти тільки ліцензованим організаціям). Ці дослідження дозволять визначити несучу здатність, опірність підстави, і інші його особливості. Тут будуть дані про рельєф і позиціонуванні ділянки; сейсмічні умови; тип і фізико-механічні властивості ґрунтів, їх пластовий розташування; наявність і рівень грунтових вод, їх баланс і режим коливання, хімічний склад води (агресивність по відношенню до будівельних конструкцій); спостереження за несприятливими геологічними процесами - підробітку, зсуви, карсти, температурні аномалії; глибина промерзання. Геологорозвідку рекомендують проводити не тільки на території, що забудовується, а й поблизу ділянки.

Четверте, вказуємо клас відповідальності даної споруди, що визначає вимоги до максимальних деформацій. У нашому випадку це буде «нормальний» рівень відповідальності (другий клас), який приймається для масового житлового будівництва.

П'яте, в разі нестачі інформації, якої особливої ​​складності умов застосовуються натурні вимірювання і моніторинг.

Розробник приймає ряд дуже важливих рішень і відображає їх у відповідних кресленнях і поясненнях. Він повинен:

• в залежності від типу будинку визначити фактичне навантаження на грунт і напруги, що виникають в підошві фундаменту;
• розрахувати стійкість будівлі;
• обґрунтувати застосування конкретного типу фундаменту;
• визначити можливість використання природного підстави, або обгрунтувати організацію штучного підстави;
• детально розробити конструкцію фундаменту, можливо кількох варіантів (нульова відмітка, осі, розрізи вузлів і котлованів, специфікації, схеми армування, характеристики опалубки, креслення готових ЖБ виробів);
• вибрати матеріал (марка бетону, перетин і арматури, характер подушок ...);
• розрахувати глибину закладення всіх елементів фундаменту;
• вибрати / запропонувати найбільш вигідний економічно і найменш трудомісткий спосіб зведення.

До проекту крім креслень прикладають список нормативних документів, за якими проект розроблений, а також пояснювальну записку про вихідні дані (вишукуваннях) і аналітичних обгрунтуваннях прийнятих розробником рішень. До слова, основою для розрахунків фундаменту є СНиП 2.02.01-83, хоча застосовується ще понад два десятки суміжних посібників.

Основні типи фундаментів

Існує багато типів фундаменту, і, як правило, для одного будинку може підійти кілька варіантів виконання. Давайте спробуємо розібратися, чим відрізняються різні фундаменти один від одного, в яких умовах вони можуть бути краще, в чому полягають їх недоліки та переваги.

З огляду на конструкцію будівлі (наприклад, наявність підвалу), гідрогеологічні умови (пучинистість підстави, високі грунтові води), характер навантажень (маса будівлі), вибирають певну глибину закладення фундаменту. За глибиною розташування в грунтах фундаменти умовно поділяють на:

• мелкозаглублённие
• заглиблені

Мелкозаглублённий фундамент - це, як правило, стрічкова монолітна конструкція, яка закладається вище глибини промерзання (50-70 см від рівня ділянки). Цей тип фундаменту застосовується тільки для порівняно легких малоповерхових будинків (в тому числі цегляних з перекриттями з пустотних плит), які не мають великих навантажень на підставу. Мелкозаглублённие конструкції не можуть бути використані для будівель з підвалами і цокольним поверхом. Але вони менш трудомісткий, більш ніж в два рази економічніше заглиблених, і прекрасно підходять для будівництва на рухливих грунтах.

Заглиблений фундамент може бути як монолітним, так і збірним, який опускається нижче глибини промерзання (більше одного метра). Він вважається найміцнішим і може витримувати дуже великі навантаження, вироблені важкими кам'яними будинками. Цей варіант незамінний, якщо конструкція будівлі передбачає наявність заглиблених приміщень. Монолітний заглиблений фундамент може стати дієвою перешкодою для проникнення високих грунтових вод у внутрішньобудинкових простір. Недоліком цієї конструкції вважається її висока вартість і трудомісткість, не підходить глубокозаглублённий фундамент для здимаються.

За способом виготовлення фундаменти бувають:

• збірні
• монолітні

Монолітний фундамент виготовляється з бетону / бутобетона прямо на будівельному майданчику. Завдяки цьому можна отримувати різного роду конфігурацію і перетин конструкції. Монолітна армована конструкція здатна витримувати великі навантаження, ніж збірна, тільки вона може застосовуватися при несприятливому водному балансі на ділянці. Явним недоліком цього типу фундаменту вважається необхідність суворого дотримання технології бетонування, ретельного догляду за бетоном. Монолітний фундамент більш трудомісткий і довше зводиться.

Збірні фундаменти будуються з штучних елементів, в тому числі камінь, цегла, але найчастіше це бетонні / залізобетонні блоки ФБС різної конфігурації. Такий фундамент є цілком індустріальним, так як його основні елементи виготовляються в заводських умовах. Монтаж збірного фундаменту з блоків проводиться за допомогою техніки, не потрібно збирати опалубку - завдяки чому значно знижуються трудовитрати, і цей етап не займає багато часу. Крім того, зводяться до мінімуму мокрі процеси і багато робіт можна провести навіть в холодну пору. Збірний фундамент не застосовують на водонасичених грунтах, так як волога може проникати в зазори між його елементами.

Конструкція фундаментів - це найголовніший фактор, що визначає їх призначення і основні відмінності. За цією ознакою фундаменти об'ёдіняют в кілька окремих груп:

• стовпчасті
• стрічкові
• плитні
• пальові

Стовпчастий фундамент

Як видно ізназванія, цей фундамент складається з заглиблених стовпів, які розташовуються по кутах будівлі, в місцях перетину стін, під колонами, по прямих лініях з інтервалом 1-2,5 м. Виконуються вони з усіх основних фундаментних матеріалів: каменю, бетону, цегли і навіть деревини. У свою чергу, на стовпи навантаження від будівлі передається за допомогою фундаментних балок.

Споруджується цей фундамент для легких будинків без заглиблених приміщень, в основному дерев'яних (стіни зі зрубу, бруса, каркасні, щитові). Природно, для кам'яних будівель він не підійде. Також цей фундамент небажано використовувати на грунтах з ймовірністю бічних переміщень (припустимо, на великих схилах), так як він, через малу площу зчеплення, буде не здатний стабілізувати будинок. Мала площа опори не дозволяє застосовувати стовпчастий фундамент на підставах зі слабкою несучою здатністю.

Явними плюсами стовпчастих фундаментів можна вважати їх простоту і економічність (приблизно, в 2 рази дешевше стрічкових). Це найбільш вигідний фундамент по трудовитратах. Крім того, він найбільш ефективний в зонах з великою глибиною промерзання і на рухливих грунтах.

Стрічковий фундамент

Цей популярний і універсальний тип фундаменту зводиться під усіма несучими конструкціями будівлі - капітальними стінами, поруч опорних колон. Він являє собою безперервну стрічку, це своєрідні стіни в землі, які можуть бути збірними і монолітними, заглиблених і мелкозаглублённимі.

Стрічкові фундаменти застосовують для важких (цегельних, блокових, монолітних) будинків з масивним плитним перекриттям, які надають на грунт великий тиск, але підійдуть вони і для дерев'яних будинків на будь-яких грунтах. Економічно доцільно використовувати стрічкові конструкції для дерев'яних будинків, що будуються на дуже нестабільних підставах. Тільки цей тип фундаменту зводять, якщо в будові будуть підвальні приміщення.

У більшості випадків стрічковий фундамент незамінний, але певними недоліками стрічкових фундаментів можна вважати:

• трудомісткість (велика кількість земляних робіт, великий обсяг бетонних або монтажних робіт - для збірних конструкцій);
• висока вартість (багато матеріалів, майже завжди є необхідність застосування вантажопідйомної техніки);
• велика власна вага (він збільшує навантаження на підставу, що враховується при розрахунках).

Плитний (суцільний, плаваючий) фундамент

Цей тип фундаментів являє собою суцільну, або гратчасту монолітну залізобетонну плиту, яка розташовується під усім будинком. Вінє найнадійнішим і успішно застосовується для будівництва будь-яких типів будівель на всіх проблемних грунтах (рухливих, рухливих, сильно стискаються, просадних, насипних піщаних подушках).

Армований суцільний фундамент ефективно перерозподіляє навантаження від будинку, він має відмінну просторову жорсткість і, завдяки великій опорній площі, добре стабілізує будова. Плитний фундамент найкращим чином підходить для захисту від високих грунтових вод, особливо напірних. Через монолітного способу зведення цей фундамент без проблем зводиться під будівлею будь-якої форми.

Неминучими недоліками плитного фундаменту можна вважати:

• висока вартість (багато бетону, багато арматури, але при цьому плита вже є чорновим підлогою);
• трудомісткість (порівняно великий обсяг робіт).

фундамент палі

Даний вид фундаментів складається зі спеціальних довгих стовпів (паль) із загостреним кінцем, які перекриваються плитою, або балками (ростверком). Виготовленими палі можуть бути з деревини, бетону, сталі, з комбінацією цих матеріалів - вони забиваються, або вворачиваются в грунт. Окремо виділяють набивні палі, які виготовляються прямо на ділянці, монолітним способом в пробурених свердловинах. Палі можуть бути елементом і суцільного, і стрічкового фундаменту.

У приватному будівництві фундамент палі застосовується рідко, але іноді його дуже важко замінити іншою конструкцією. Він застосовується, якщо доводиться будувати на дуже слабких, рухливих, заболочених грунтах, які не здатні витримати велике навантаження будівель, в тому числі для багатоповерхових. Палі можуть пройти нестабільні і насичені водою верхні шари і передати навантаження на більш міцну основу, причому в деяких випадках застосовують «висячі палі», які, ущільнюючи грунт, тримають будову за рахунок сил тертя.

Слід зазначити, що фундамент палі досить економічний (вартість порівнянна з ціною заглубленного стрічкового фундаменту) і найменш трудовитрат, так як в більшості випадків майже не потрібен бетон, обсяг земляних робіт зведений до мінімуму, багато операцій механізовано.

Єдиний недолік пальового фундаменту - це необхідність застосування спеціальної техніки та висококваліфікованих фахівців. Без залучення профільних організацій не обійтися.

У наступних статтях ми будемо більш детально розглядати всі типи фундаментів, приділимо особливу увагу технології їх зведення. А зараз хотілося б ще раз наголосити на необхідності грамотного проектування фундаменту, в процесі якого забудовник отримує технічне та економічне обгрунтування вибору того чи іншого типу конструкції. Пам'ятайте, на фундаменті економити не можна, ціна помилок тут дуже висока.

Турищев Антон, рмнт.ру