Конструкции фундаментов для домов, коттеджей и индивидуальной застройки

   Фундаменты являются опорной частью здания и предназначены для передачи нагрузки от вышерасположенных конструкций на основание (грунт). От надежной работы фундаментов в большой степени зависят эксплуатационные качества здания, его капитальность и долговечность. Стоимость возведения фундаментов составляет 15-20 % стоимости дома, а исправление допущенных ошибок, как правило, многодельно и дорого, поэтому к сооружению фундаментов следует относиться особенно ответственно.

   На рисунках показаны характерные примеры деформаций фундаментов, возникающих при неправильном их устройстве. Деформации фундаментов: просадка фундамента, выпучивание фундамента при заложении его выше уровня промерзания, отрыв и выпучивание фундамента при заложении его ниже уровня промерзания, боковой сдвиг фундамента. - нагрузка на фундамент, СГ - сопротивление грунта, МП - силы морозного пучения.

   Чтобы не допустить деформации фундаментов на пучинистых грунтах, необходимо не только расположить их подошву ниже уровня промерзания грунтов и тем самым избавиться от непосредственного давления мерзлого грунта снизу, но надо также нейтрализовать касательные силы морозного пучения, действующие на боковые поверхности фундамента. Для этой цели внутри фундамента на всю его высоту закладывают арматурный каркас, жестко связывающий верхнюю и нижнюю части фундамента, а основание делают уширенным, в виде опорной площадки-анкера, которая не позволяет вытащить фундамент из земли при морозном пучении грунта. Такое конструктивное решение гарантирует стабильную работу фундаментов при любых вертикальных деформациях грунта, однако практически оно возможно лишь при использовании железобетона.

   В зависимости от применяемых материалов фундаменты бывают: песчаные, щебеночные, бутовые, кирпичные, бетонные (монолитные и из бетонных блоков), железобетонные (монолитные и сборные), а также из деревянных, железобетонных, металлических и асбестоцементных столбов и труб. На сухих и маловлажных (непучинистых) грунтах применяют все перечисленные типы фундаментов, причем самыми дешевыми из них являются щебеночные и кирпичные. При строительстве зданий на пучинистых грунтах (влагонасыщенные глины, суглинки и супеси) фундаменты следует устраивать из бетона и железобетона.

   По конструкции различают фундаменты ленточные - монолитные из бутобетона и крупнопористого бетона, и сборные из блоков и блоков-подушек, столбчатые, сплошные в виде железобетонной плиты и свайные.

   Ленточные фундаменты из бутобетона и монолитного бетона:
   а - бутобетонные мелкозаглубленные ленточные. Малоэтажные сельские жилые дома в основном строят с ленточными и столбчатыми фунтаментами. Ленточные фундаменты применяются для домов с любыми конструкциями стен, а столбчатые - преимущественно для бревенчатых, щитовых, каркасных.

   Как правило, в целях экономии средств для усадебного строительства часто используются мелкозаглубленные фундаменты. Основное преимущество таких конструкций - низкие затраты и высокая надежность.

   В слабых сжимаемых грунтах, а также в тех случаях, когда достигнуть естественного основания экономически или технически невозможно из-за большой глубины его залегания, применяют свайные фундаменты, используя в основном набивные железобетонные сваи, изготавливаемые непосредственно на площадке строительства. По верху свай устраивают монолитный железобетонный пояс.

   Ленточные фундаменты из бутобетона и монолитного бетона:

   б - бутобетонные ленточные с заглублением на глубину промерзания грунта:

   1 -гидроизоляция из двух слоев рубероида на битумной мастике;
   2 - обмазка горячим битумом за два раза;
   3 - отмостка;
   4 - обратная засыпка;
   5 - песчаная подушка;
   6 - утрамбованный грунт со щебнем;
   7 - гидроизоляция: цементный раствор 1:2;
   8 - пол подвала или уплотненный грунт для технического подполья.

   Бутобетонные и бутовые фундаменты выполняются в слабых грунтах (песчаных, супесчаных) в опалубке, а в плотных - враспор со стенками траншеи, без опалубки.

   В качестве материала для опалубки могут применяться доски толщиной не менее 40 мм или обрезки ДСП, отходы плоского шифера и тому подобные материалы.

   Бутовая кладка: а - в опалубке; б - без опалубки, враспор со стенками траншеи. Первый ряд бута кладется непосредственно на предварительно утрамбованный грунт. Пустоты между камнями засыпают мелким камнем, щебенкой или галькой.

   Слой гальки высотой 15-20 см уплотняют трамбовкой, после чего заливают жидким цементным раствором, заполняющим в ней пустоты.

   Камни второго и последующих рядов укладывают горизонтальными слоями толщиной 15-20 см с тщательной расщебенкой и заливкой жидким раствором до заполнения всех пустот и снова каждый слой уплотняют. Наиболее прочным фундамент будет, если применяется раствор в соотношении 1:3 (на одну часть цемента - три части песка).

   Необходимо помнить, что до начала работ бутовый камень следует отсортировать, очистить от грязи и пыли. Для нижнего ряда кладки лучше отбирать камни с плоскими гранями.

   Кладку бутовых стен над уровнем земли выполняют одновременно с кирпичной облицовкой в полкирпича. Крепление облицовки со стенами фундамента производят укладкой одного тычкового ряда кирпичей, заделанных на 0,5 кирпича в бутовую кладку, через каждые 4-6 рядов.

   1 - изоляция;
   2 - бутовый камень;
   3 -кирпич.

   В случае перерыва в работах продолжительностью более суток в сухую, жаркую или ветреную погоду для защиты от высыхания бутовую кладку в течение дня 3-4 раза поливают водой или укрывают пергамином, толем, рубероидом, рогожей или щитами.

   Бутобетонные фундаменты отличаются от бетонных тем, что щебень заменяется мелким бутовым камнем, околом, кирпичом-половняком или кирпичным боем.

   Такие фундаменты долговечны и прочны. При этом варианте не забудьте сначала уплотнить дно траншеи, затем налить на него слой примерно в 8-10 см раствора или бетона и далее укладывайте заполнитель слоями 15-25 см, затем снова залейте жидкий бетон нужной марки и утрамбуйте тяжелыми трамбовками послойно до поверхности фундамента.

   Щебеночные фундаменты устраивайте аналогично бутовым.

   Кирпичные фундаменты делаются из полнотелого глиняного кирпича марки не ниже 100, желательно пластического прессования, на цементном растворе соотношением 1:3, либо на известково-цементном растворе соотношением 1:2:10 (цемент, известковое тесто, песок) - в сухих плотных грунтах, или цементно-глиняном 1:1:10 (цемент, глиняное тесто, песок). Однако лучше всего приобрести кирпич-железняк (пережженный кирпич).

   Столбчатые фундаменты:

   1 - соединительная деталь;
   2 - швеллер N 10;
   3 - труба асбестоцементная;
   4 - пропитанная древесина;
   5 - бетон;
   6 - щебень.

   На садовых участках целесообразно устраивать столбчатые фундаменты. Они экономичнее ленточных, но их проектируют, как правило, для каркасных домов в тех случаях, когда нагрузки на основание весьма малы и применение ленточных фундаментов нецелесообразно.

   Столбчатые фундаменты в каркасных зданиях из облегченных сборных конструкций можно делать также сборными, из заранее заготовленных элементов.

   Располагают столбчатые фундаменты под углами здания, и на пересечениях внутренних и наружных стен. При этом нельзя связывать в единое конструктивное решение пристраиваемые террасу, веранду, крыльцо и т. п.

   Сверху на столбчатые фундаменты укладывают перемычки - рандбалки, на которых возводят стены.

   Часто при засыпке основания дома грунтом забывают о том, что для этих целей подходит не всякий материал. Слой дерна и торфа нужно обязательно полностью удалять.

   Например, торф, обладающий высокой влагоемкостью, может способствовать образованию ледяной корки и вызвать дополнительные усилия пучения и глубинное проседание грунта. Кроме того, он обладает большой теплоемкостью и плохой теплопроводностью, медленнее, чем минеральные грунты, промерзает осенью и оттаивает весной. В связи с этим создаются контрастные условия работы грунта на разных горизонтах и участках фундамента.

   Засыпка же пазух фундамента минеральными грунтами, теплопроводность которых в 10 раз выше по сравнению с торфом, способствует сохранению под основанием фундамента "островной мерзлоты", вызывая при этом неравномерную подвижность грунта весной, в результате чего и разрушается фундамент.

   Нельзя вести укладку блоков под основания без снятия растительного или торфяного слоя. Это вызовет неравномерное оседание и разрушение конструкции фундамента.

   Столбчатые фундаменты выполняются в виде отдельных столбов. Срок службы фундаментов значительно удлиняется при устройстве их в виде каменных (рис. 31) и бетонных столбов. Их размер в плане зависит от толщины стен плюс 10-20 см. Они устанавливаются под несущими узлами венцов (в углах, в местах пересечения стен). Поперечное сечение бутовых столбов не менее 60x60 см, кирпичных - 51x51 см, бетонных и бутобетонных - 40x40 см и железобетонных - 25x25 см.

   Несмотря на то, что площадь их основания (в сечении) невелика, она достаточна для того, чтобы выдерживать нагрузку дома при нормальном твердом грунте. Однако часто при эксплуатации случается неожиданное переувлажнение постелистого слоя грунта различными водами (грунтовыми, атмосферными, канализационными, водопроводными и пр.).

   В связи с этим начинается просадка столбов фундамента, что влечет за собой разрушение стен и других частей и элементов. Чтобы этого не произошло, можно произвести усиление каменных столбов фундамента. Отношение высоты уступа к его ширине должно быть не меньше 1,25-2,0 в зависимости от марки раствора или бетона и от давления столбов на грунт. Высота уступов составляет 35-60 см.

   Столбы под каменные здания располагают на расстоянии 1-2 м один от другого, а также под каждым углом дома, под несущими простенками и в местах пересечения стен.

   Бутовые столбы кладут из постелистого камня с обязательной перевязкой швов. Более крупные камни размещают в углах и по наружному краю. Первый ряд их втрамбовывают в грунт. Для последующих рядов подбирают соответствующие камни одинаковой высоты (толщины), не превышающей 30 см. Их укладывают по слою раствора как можно плотнее. Щели между камнями заполняют щебенкой и все уплотняют трамбовкой. Сверху первый ряд (версту) заливают более жидким раствором, чем тот, который применяют при кладке.

   Бутобетонные столбы можно устраивать враспор со стенками ямы или траншеи либо лучше в опалубке, так как в этом случае они имеют более ровные стенки. Первый ряд укладывают так же, как в бутовых столбах. Затем приготовляют бетонную массу, наливают ее слоем 15-20 см и втапливают в него горизонтальными рядами бутовый камень высотой не более 30 см и шириной не более 1/3 ширины самого столба. Вместо крупных камней можно применять более мелкие (щебенку). Расстояние от опалубки докамней должно быть не менее 5 см, а между камнями - не более 4-6 см.

   Каменные столбы:
   а - бутовый;
   б - бутобетонный;
   в - кирпичный по бутобетону;
   г - кирпичный;
   д - бутовый по утрамбованному грунту;
   е - кирпичный по буту;

   1 - материковый грунт;
   2 - песчаная подушка;
   3 - постелистый камень;
   4 - отмостка;
   5 - цоколь;
   6 - гидроизоляция;
   7 - кирпичная стена;
   8 - цементно-песчаный раствор;
   9 - пол;
   10 - бут, бетон;
   11 - стена;
   12 -кирпичный столб;
   13 - подполье;
   14 -бутовый камень;

   Бетонную массу можно использовать в течение 1,5 ч. После перерыва в работе верх каждого ряда очищают от пыли, мусора, смачивают водой и приступают к дальнейшей кладке.

   Если столбчатые фундаменты делают под каменные стены дома, то необходимо устраивать так называемые рандбалки, или фундаментные балки. Их выполняют из рядовой кирпичной кладки либо из железобетона. Рандбалки разрешается применять в том случае, если пролет между столбами не превышает 2,0-2,5 м. Высота рядовой рандбалки должна быть не менее 74 ее пролета и во всяком случае не менее четырех рядов кладки.

   Для выкладывания рандбалок необходимо применять целый отборочный кирпич и раствор марки не ниже 25. Под нижний ряд кладки, чтобы кирпичи не выпали и для восприятия растягивающих усилий, необходимо укладывать арматуру из круглой стальной проволоки диаметром не менее 5 мм по одному стержню на каждые 13 см ширины кладки балки (четыре на рандбалку шириной 51 см). Чтобы арматура не ржавела, ее надо укладывать в 2-3 сантиметровый слой цементного раствора, для чего приходится устраивать прочную опалубку. Кирпич предварительно необходимо хорошо смочить водой. Опалубку снимают через месяц (но ее можно оставить и в кладке).

   Устройство пролетов столбчатого фундамента:

   а - фундамент с рандбалкой:
   1 - столб;
   2 - доска;
   3 - слой цементного раствора;
   4 - рандбалка;
   5 - материковый грунт основания;
   6 - песчаная подушка;

   б - кирпичная кладка по деревянной балке:
   1 - материковый грунт основания;
   2 - песчаная подушка;
   3 - бутовый постелистый камень;
   4 - кирпичная перемычка;
   5 - зазор (5-7 см);
   6 - вентиляционное отверстие;
   7 - деревянная балка;
   8 - бревна стены;
   9 - полочка слива цоколя;
   10 - цементно-песчаный раствор.

   При пролете между столбами 2,5-4,0 м делают перемычку из армированной кирпичной кладки, т. е. со второго ряда кирпичей в каждый или через один ряд укладывают четыре стержня арматурной стали диаметром 5 мм (но можно и толще). Концы арматурных стержней должны опираться на балку не менее чем на 25 см, а лучше их положить сквозными, перекрывая все столбы. Если длина пролета превышает 4 м, то применяют готовые железобетонные балки.

   Арматуру под кирпичную кладку следует класть не отдельными прутками, а связывать в сетку. Короткие куски нарубают длиной на 3-4 см меньше ширины балки и скрепляют с длинными прутками обычной мягкой 2-миллиметровой проволокой.

   В пучинистых грунтах необходимо устроить песчаную подушку высотой 50-60 см, которая, уплотняясь в процессе вспучивания, не мешает нормальной осадке стен дома.

   Бутовые столбы по песчаной подушке применяют с целью экономии бута и цемента. Ямы под столбы роют наружной глубины до плотного основания. Затем в них насыпают крупнозернистый песок слоями по 15-20 см, поливая каждый из них водой и тщательно трамбуя тяжелой трамбовкой. Ширина песчаной засыпки берется по расчету, но не меньше ширины стены плюс 10 см (например, если ширина стены 50 см, то засыпка должны быть шириной 50+10=60 см).

   Не доходя до уровня земли на 25-30 см, поверх утрамбованного песка укладывают щебень слоями по 15-20 см, каждый из них трамбуют и поливают цементно-глиняным или цементно-известковым раствором марки не менее 10.

   Лучше всего закончить такую кладку ниже уровня земли на 10-15 см, а выше этой части возводить более тонкую часть фундамента — цоколь из бутовой кладки или кирпича.