Геодезия строительной площадки для индивидуального дома...("Сделай сам" №1∙2006)

Рис. 5. Нормативная глубина промерзания грунта

Глубина промерзания непосредственно в зоне фундамента может значительно менять свое значение в зависимости от теплового режима здания (рис. 6).

Рис. 6. Схемы влияния отрицательных температур на глубину промерзания грунта в зависимости от режима отопления здания:

_{а — отапливаемое здание без подвала; б — отапливаемое здание с подвалом; в — здание без подвала с периодическим режимом отопления; г — отапливаемое здание без подвала с утепленной отмосткой (жесткий пенополистирол)}

Изотерма нулевых температур может подниматься под влиянием положительных температур от отопления здания. Изотерму нулевых температур можно отодвинуть от подошвы фундамента посредством устройства утепленной отмостки. Чем шире и эффективней будет устроена отмостка, тем мельче можно будет выполнить фундамент.

Таким образом, суммируя все сказанное, фундамент должен иметь утепленную отмостку, гидроизоляцию и желательно дренажную систему. Тогда глубину его заложения можно будет уменьшить вдвое от нормативной. Разумеется, сие высказывание справедливо при точно выполненном тепловом расчете, о котором рассказывалось в предыдущих статьях («О коробке здания», «Крыши»), Толщина утеплителя при устройстве утепленной отмостки должна быть такой же, как при утеплении стен. Ширину отмостки нужно принять равной глубине промерзания для данного региона строительства. При глубине теплого подвала, равной глубине промерзания, утепленную отмостку выполнять не обязательно, но желательно. В этом случае ее можно сделать обычных размеров (около метра ширины). Она отодвинет изотерму нулевых температур, и картошка в подвале не замерзнет.

Глубина заложения фундаментов (нормативная, без учета влияния утепленных отмосток)

Глубина заложения фундаментов отапливаемых сооружений по условиям недопущения морозного пучения грунтов основания должна назначаться: а) для наружных фундаментов — от уровня планировки грунта по таблице СНиПа; б) для внутренних фундаментов — только из конструктивных соображений. Глубина заложения фундаментов для домов с прерывным отоплением (эксплуатирующихся наездами) назначается по таблице СНиПа, как для наружных, так и для внутренних фундаментов.

Определение размеров фундамента

Для того чтобы дом устойчиво стоял на основании грунта, давление от его веса не должно превышать расчетного сопротивления грунта. Например, фундамент на суглинке, имеющем расчетное сопротивление 2,5 кг/см2, не должен давить на грунт с большей силой, иначе произойдет необратимое смятие грунта и осадка дома.

Фундаменты, передающие нагрузки намного меньшие, чем расчетное сопротивление грунта, экономически невыгодны, так как нецелесообразное утолщение приводит к перерасходу материалов и утяжелению фундамента. Одним словом, фундамент должен быть ни узок, ни широк.

В малоэтажном строительстве используют в основном два вида фундаментов: ленточные и столбчатые. В слабых грунтах с низким сопротивлением грунта могут быть использованы висячие сваи или сваи-стойки. По способу погружения сваи подразделяются на забивные, вкручиваемые, буронабивные и др. Ни один из перечисленных видов свай, кроме буронабивных, не может быть использован самодеятельным застройщиком, так как предполагает дорогостоящее и в общем-то дефицитное оборудование. Даже винтовые сваи, которые выполняют из стальных труб, могут быть использованы только при строительстве легких дачных домиков. Это не значит, что перечисленные сваи нельзя применять, просто для их погружения мышечной силы человека недостаточно. Буронабивные сваи — это пробуренные или раскопанные скважины, заполненные каменными или бетонными материалами. Такие сваи работают на сжатие, их расчетная схема повторяет схему столбчатых фундаментов.

Свайные фундаменты выполняют специализированные строительные организации, которые и должны производить их расчет.

При строительстве дома на слабых грунтах индивидуальным застройщиком может быть использован фундамент на сплошной армированной железобетонной плите. Все четыре вида фундаментов, которые могут быть использованы читателем: столбчатые и ленточные, буронабивные сваи, железобетонная плита — рассчитывают по одной схеме. Находится площадь подошвы фундамента, позволяющая передавать нагрузку от веса здания, не превышающую расчетного сопротивления грунта.

Конструкция фундамента состоит из двух частей: фундаментной подушки и стены фундамента. Толщину фундаментной стены принимают равной толщине стен надземной части здания (рис. 7).

Рис. 7. Схемы работы фундаментов:

_{а — разрушение подушки фундамента в результате неправильно выбранного угла распределения нагрузки (должна быть произведена замена угла распределения нагрузки или подушка заменяется на армированную сборную); б — фундамент из неармированного монолитного бетона; в — фундамент из неармированного бутобетона или бутовой кладки; 1 — стена фундамента; 2 — подушка фундамента}

Ширину фундаментной подушки принимают по расчету, конкретно для каждой оси здания:

b = N/I∙(R₀ — γ_ф∙h) см,

где: N — вес здания (снега, крыши, перекрытий, стен, цоколя, полов, окон и т. д.), приходящийся на конкретную ось, кг;

I — длина фундамента под конкретной осью, см;

R₀ — расчетное сопротивление грунта, кг/см2;

γ_ф — объемный вес материала фундамента, кг/см3;

h — высота фундамента, см.

Формула несложная, любой застройщик может рассчитать по ней ширину фундамента своего дома. Вес здания определяется, исходя из полных знаний основных строительных конструкций (о них рассказывается в статьях «Крыши», «О коробках здания», «Окна, двери, перегородки, полы, подвесные потолки»), и пропорционально распределяется на оси здания. Например, нагрузка на внутренние несущие оси в два раза выше, чем на наружные несущие оси; фундамент на самонесущих осях принимает только собственный вес и вес стоящей на нем стены. Для обеспечения большей надежности и для страховки от ошибок вес здания на несущих стенах нужно при расчете увеличить на 20–30 %, то есть умножить на коэффициент 1,2–1,3. Для самонесущих стен — на 1,1–1,2. При очень точном подсчете веса здания по конкретным осям и правильном определении несущей способности грунта основания коэффициент надежности можно не применять.

Величина I предполагает проектирование ленточного фундамента. Любой фундамент лучше всего рассчитать сначала как ленточный. Когда появятся цифры, характеризующие ширину и длину фундамента, а значит, определится площадь подошвы фундамента, — эту площадь можно будет раскинуть на несколько площадей столбчатого или буронабивного фундамента.

Расчетное сопротивление грунта сжатию приведено в таблицах данной статьи. Вообще-то эта величина усредненная, и она меняется в зависимости от глубины заложения фундамента. Если кто-либо из читателей нуждается в более полном расчете фундаментов, воспользуйтесь СНиПом 2.02.01–83*, приложение 3. Добавится еще одна формула, и расчет несколько усложнится, но не настолько, чтобы его не смог сделать неподготовленный человек.

Объемный вес материала фундамента характеризует этот материал и вместе с высотой фундамента учитывается при расчете силы давления на грунт собственного веса фундамента. Объемный вес бетонного фундамента равен 2,4 т/м3 или 0,0024 кг/см3. Высота фундамента определяется из его глубины заложения и высоты надземной части.

При применении в качестве стен здания облегченных конструкций вполне вероятно, что ширина подошвы фундамента окажется уже, чем толщина конструкции стены. В этом случае ширину подошвы фундамента принимают конструктивно равной толщине стены или весь фундамент выполняют тоньше стены (но не более, чем на 10 см), а саму стену здания строят с напуском (либо выполняют столбчатые фундаменты).

При ширине подошвы фундамента значительно больше стены фундамента высоту подушки принимают такой, чтобы нагрузка от веса оси здания распределялась под углом: для бетонных неармированных фундаментов — 45°; для бутобетонных — 33° (рис. 7). Несоблюдение этого условия приведет к разрушению выступающих консолей подушки фундамента. Лучше всего в качестве подушки фундамента применить сборные железобетонные подушки заводского изготовления. Они давно просчитаны и грамотно заармированы Уложив подушки требуемой толщины и ширины, на них можно будет выполнить любой фундамент — хоть сборный железобетонный, хоть бутовый, хоть монолитный. Даже при устройстве столбчатого фундамента я бы посоветовал положить под столбы фундаментные подушки заводского изготовления. Просто потому, что так будет быстрее и, главное, надежнее.

Глубина промерзания грунта под внутренними несущими стенами в отапливаемых зданиях без подвала приближается к верхней поверхности грунта, поэтому не имеет смысла устраивать по этим осям глубокие фундаменты. Но у наружных осей здания фундаменты внутренних и наружных стен должны стыковаться, поэтому грунт в местах стыковок выбирают уступами по высоте и фундаменты устраивают также уступами.

Конструкции фундаментов

Ленточные фундаменты

Их проектируют сборными и монолитными. Сборные ленточные фундаменты выполняют из железобетонных плит-подушек и бетонных стеновых блоков (рис. 8).

Рис. 8. Ленточные фундаменты из сборного железобетона:

_{а — монтаж фундаментных подушек; б — монтаж фундаментных стеновых блоков; в — ввод систем коммуникаций через стену фундамента; 1 — колышек разбивки; 2 — причалка; 3 — проволочная ось, натянутая по обноске; 4 — отвес; 5 — риски на фундаментах (х, у и х1 у1) — привязка фундамента к оси по проекту; 6 — песчаная, щебеночная или бетонная подготовка, 7 — маячные подушки; 8 — рядовые фундаментные подушки; 9 — стеновой фундаментный блок; 10 — цементно-песчаный раствор; 11 — арматура; 12 — участки фундамента из монолитного бетона; 13 — гильза из коротыша трубы; 14 — вводимая труба; 15 — пакля (или другой волокнистый материал), пропитанная битумом; г — примыкание фундамента внутренней стены к наружной; д — деталь прерывистого ленточного фундамента; 1 — доборная железобетонная подушка; 2 — фундаментный блок стеновой; 3 — доборный (по высоте) стеновой фундаментный блок; 4 — доборный (по длине) стеновой фундаментный блок; 5 — бетон; 6 — затирка стен цементным раствором и окраска горячим битумом за два раза; 7 — арматурная сетка; 8 — горизонтальная гидроизоляция из двух слоев рубероида по выравнивающей цементно-песчаной стяжке; 9 — железобетонная подушка; 10 — утрамбованный грунт.}

_{Примечание. Монтаж фундаментных подушек может производиться по двум способам; по причалке (2) или по отвесу (4). Стеновые блоки монтируют по отвесу}

В малоэтажном строительстве на прочных сухих грунтах можно устраивать прерывистые ленточные фундаменты, в которых плиты-подушки укладывают с разрывами с последующей засыпкой последних сухим песком.

Глубину заложения фундаментов при переходе от подвальной части к бесподвальной или в примыканиях фундаментов внутренних стен к наружным изменяют ступенчато. Длина ступени должна быть в два раза больше разницы в отметках подошв фундамента, а высота уступа не более 600 мм.

При проектировании фундаментов из сборных железобетонных элементов следует знать их габаритные размеры.

Фундаментные подушки:

— длина 1200, 2400 мм;

— ширина 800, 1000, 1200,1400, 1600, 2000, 2400, 2800 мм;

— высота 300 и 400 мм (для подушек шириной более 2000 мм).

Стеновые блоки;

— длина 1200, 240 мм и доборный блок 400 мм;

— ширина 300, 400, 500. 600, 800 мм;

— высота 600 мм и доборный 300 мм.

Технология работ при возведении фундаментов из сборного железобетона заключается в следующем. После разбивки осей здания и устройства песчаного или щебеночного подстилающего слоя укладывают фундаментные подушки по углам здания. Затем между этими маячными подушками и натягивают тонкую стальную проволоку, по которой укладывают все остальные фундаментные подушки. После укладки подушек на них настилают цементно-песчаный раствор толщиной 30 мм и монтируют углы фундамента на всю его высоту. Затем между углами опять натягивают проволоку и устанавливают рядовые фундаментные блоки. Часто практикуется монтаж фундамента без установки маячных подушек и стеновых блоков. Сразу на всю его высоту в виде убежной штрабы монтируют угол здания и от него — все стены фундамента. Этот метод позволяет производить работы по устройству фундамента быстрее, так как исключает многочисленные перестановки строительного крана, но он (этот метод) требует тщательной геодезической подготовки строительной площадки.

При вводе в фундамент здания различных труб коммуникаций предусматривают разрывы между блоками, в которые впоследствии устанавливают гильзы и места разрыва замоноличивают бетоном М200. Гильзы лучше запасти заранее, чтобы замоноличивание можно было произвести сразу одновременно с монтажом стеновых блоков. Чаще всего разрывы в стенах фундамента закладывают кирпичом. Это в общем-то не рекомендуется, но делают, как правило, повсеместно (кирпич должен быть глиняным, хорошо обожженным). Иногда стеновые фундаментные блоки из-за отсутствия доборных блоков приходится ломать, получая более короткие элементы Рекомендуется ломать блоки с помощью кувалд. На блоке карандашом отмечают линию разлома, ударами кувалды по этой линии блок разламывают. Качественно изготовленные блоки разломить очень тяжело. Поэтому чаще всего блоки разламывают строительным краном. Блок с одной стороны цепляют за чалку таким образом, чтобы при его подъеме чалка выскользнула, и блок сорвался вниз. На место падения подкладывают лом; блок, ударяясь о лом, раскалывается. Не буду более детально описывать весь процесс, так как он запрещен и техникой безопасности и органами Гостехнадзора. Тем не менее, такой прием существует, и им пользуются практически все строители. Если читателю понадобится раскладывать блоки, нужно обратиться к крановщику и отойти при этом процессе подальше. Но лучше всего тщательно рассчитать порядовку фундамента и запастись доборными элементами, тогда не потребуются ни кран, ни кувалда. И еще одно замечание по технике безопасности, если читатель сам решится монтировать фундаментные блоки, а не обратиться за помощью к специалистам. Внимательно, не забывая ни на секунду, следите за постановкой ног и рук. Фундаментный блок можно запросто поставить себе на ноги, а хват блока руками необходимо осуществлять в рукавицах к боковым поверхностям. Большой палец руки должен быть прижат к ладоням, а не оттопырен, иначе при придвижке блока к другому блоку палец может оказаться зажатым между ними. Я достаточно насмотрелся на оторванные пальцы и раздавленные ступни, к счастью, не на своих объектах. Но вообще-то грамотный крановщик никогда не подпустит к крану необученного человека. Так что хотя бы одного, но монтажника вам пригласить придется.

Для обеспечения большей надежности возводимого фундамента в нем устраивают армированные пояса (рис. 8,б). Армированные пояса желательны, но не обязательны. Обязательны они тогда, когда вы сомневаетесь в несущей способности грунта. Пояса в этом случае будут принимать на себя изгибающие моменты при возможных пучении или просадке грунта.

По верхнему ряду фундаментных стеновых блоков устраивают выравнивающую цементно-песчаную стяжку и наклеивают гидроизоляцию из двух слоев рубероида. Боковую поверхность фундаментных стен до засыпки пазух грунтом обмазывают битумной мастикой. Гидроизоляцию фундаментов от капиллярного увлажнения можно выполнить и под подошвой фундамента (хотя этого и нет в строительной литературе). Для этого втрамбовывают в грунт основания слой щебня, пропитанного в битуме, или укладывают насухо по песчаному подстилающему слою один слой рубероида. Выполненная таким образом гидроизоляция защитит фундамент от капиллярного увлажнения со всех сторон — и снизу, и с боков.

Для малоэтажных зданий при отсутствии индустриальной базы применяют монолитные ленточные фундаменты, выполняемые из бетона, бутобетона или бутовой кладки (когда бут является местным материалом).

Для кладки из бута (рис. 9) применяют камни неправильной формы массой не более 30 кг: рваный камень, в том числе постелистый (с двумя примерно параллельными поверхностями) и булыжный (имеющий округлую форму).

Рис. 9. Устройство фундаментов из бутового камня, бутобетона, бетона:

_{а, б — кладка ленточного фундамента из бутового камня под залив: в, г — то же, из бутобетона или бетона; д, е — то же под лопатку при глубине траншеи до 1,25 и более 1,25 м; ж — выбор камней скобой; 1, 9 — траншеи с вертикальными и наклонными стенками; 2 — щебень; 3 — бут; 4 — цементно-песчаный раствор; 5 — опалубка; 6 — рабочий настил; 7 — упор; 8 — подкладка; 10 — бутобетон; 11 — растворный ящик; 12 — деревянный щит для приема бутового камня; 13 — желоб для подачи бута; 14 — лоток для подачи раствора}

Кладку ведут горизонтальными рядами по возможности одинаковой толщины с перевязкой швов, чередуя в каждом ряду тычковые и ложковые камни. Углы примыкания и пересечения, а также верстовые ряды выкладывают из более крупных и более постелистых камней. Перед укладкой камни очищают, а в жаркую погоду еще и смачивают.

При возведении фундамента первый ряд выполняют насухо из более крупных постелистых камней. Тщательно заполняют пустоты щебнем, утрамбовывают и заливают жидким цементно-песчаным раствором. Кладку последующих рядов фундамента выполняют двумя способами — под залив или под лопатку.

1. Кладка под залив. Каждый ряд камней высотой 0,15-0,2 м кладут насухо враспор со стенками траншей (в плотных грунтах) или в опалубке в рыхлых грунтах, либо по конструктивным соображениям. При этом способе версты не выкладывают. Пустоты заполняют щебнем и заливают жидким (густота кефира) цементно-песчаным раствором. Так как раствор не всегда проникает и обволакивает все камни фундамента, кладка получается с пустотами, что снижает ее прочность. Поэтому под залив разрешается выполнять фундаменты под здания с полнотелыми кирпичными стенами высотой не более двух этажей, под здания с облегченными утепленными стенами — до трех этажей.

2. Кладку под лопатку начинают с выкладывания верстовых рядов. Кладку ведут рядами толщиной 0,3 м на растворе. Мешающие кладке выступы камней скалывают. Каждый камень укладывают на раствор и осаживают ударами кувалды. В промежутки между верстовыми рядами набрасывают раствор и на него укладывают более мелкие камни забутки. Пространство между камнями расщебенивают Для того чтобы верстовые ряды были более-менее ровными, при укладке используют шаблон-скобу. Горизонтальность и прямолинейность рядов кладки выдерживают по причалке, натягиваемой между порядовками или шаблонами.

Бутобетонную кладку из бута и бетона, либо фундаменты из монолитного бетона ведут враспор со стенками траншеи или с боковыми щитами опалубки. Бетонную смесь подают к месту укладки по лотку и укладывают горизонтальными слоями высотой не более 0,3 м. Сбрасывание бетона сверху лопатами, как это часто практикуется, приводит к расслаиванию бетона и снижению его прочностных характеристик. Наибольший поперечный размер камней, втапливаемых в бетон, не должен превышать толщины возводимого конструктивного элемента. Камни втапливают на половину их высоты, оставляя между ними, стенками траншей и щитами опалубки зазоры по 4–6 см. Уложенный бетон штыкуют арматурными стержнями или ломами (за отсутствием вибратора).

Распалубку можно производить на второй-третий день после укладки бутобетона. Нагружать фундамент можно только по истечении семи суток.

Фундаменты из бута и бетона или только из бетона менее трудоемки, чем бутовые фундаменты, но требуют большего расхода цемента и пиломатериалов для опалубок.

Столбчатые фундаменты

При небольших нагрузках в малоэтажном строительстве применяют столбчатые фундаменты (рис. 10), устанавливаемые под всеми углами здания и в местах пересечения и примыкания стен, а также на глухих участках стен на расстояниях, равных длине фундаментных балок.

Рис. 10. Столбчатые фундаменты:

_{1 — гидроизоляция; 2 — несущие железобетонные перемычки; 3 — подстилающий слой из непучинистого грунта толщиной 20 см}

В качестве фундаментных балок могут быть использованы несущие железобетонные перемычки (см. статью «О коробке здания»). В зданиях из оцилиндрованных бревен или бруса железобетонные перемычки не устанавливают, так как материал таких стен сам успешно работает на изгиб.

Столбы могут быть выполнены ступенчатой формы или прямоугольной. Возводить их можно из бута, бутобетона, бетона или сборного железобетона. Технология возведения таких фундаментов аналогична технологии ленточных фундаментов, описанной выше, с единственной разницей в размерах самих фундаментов.

Буронабивные фундаменты

Буронабивные свайные фундаменты по своей сути те же столбчатые фундаменты, но более значительной глубины. Такой фундамент (рис. 11) должен пронзить толщу рыхлых непрочных грунтов и упереться своей подошвой в материк. При большой глубине набивных фундаментов целесообразней ямы под них не копать, а бурить. Ям-бур, который используют электрики для установки столбов линий электропередач, позволяет бурить скважины диаметром до одного метра на глубину до 3–4 м.