Какие бывают фундаменты — виды и классификация

Особенности свай

Для изготовления винтовых свай используют металл либо железобетон. Состоят они из ствола и винтовых лопастей, которые располагаются на специальном башмаке-наконечнике. Столб бывает пустотелым, а также заполненным бетоном. Лопасти могут быть металлическими сварными, стальными литыми, пластмассовыми.

В качестве материала для деревянных свай используется древесина сосны либо ели. Иногда основой для деревянной сваи становится лиственница, дуб, кедр. Выбирают для свай прямоствольные бревна, предварительно удаляют с них кору. В случае значительного заглубления выполняют сращивание деревянных свай по 3-5 элементов.

Железобетонные сваи производят на заводах, а монолитные конструкции сооружают непосредственно на строительной площадке (согласно проекту). Арматуру заливают бетоном с учетом климатических особенностей региона.

Для металлических свай применяют трубы, прокатный профиль, сварные конструкции. Для защиты от атмосферной коррозии их обрабатывают каменноугольными смолами, битумом, специальными антикоррозийными составами.

Свайный фундамент состоит из системы ростверков и свай, которые являются связывающими и распределяющими элементами нагрузки сооружения. На несущие балки или плиты, которые объединяют сваи, будут опираться наземные элементы сооружаемого здания.

Свайные фундаментные сооружения

Фундамент для дома этой конструкции в качестве основных элементов имеет сваи, которые или опираются на нижележащие грунты, способные воспринимать нагрузки от здания, или передают нагрузки от здания боковой поверхностью.

При передаче нагрузки по последнему варианту сваи называются висячими. По верху свай устраивают железобетонный ростверк, который связывает все элементы в единую конструкцию. Сами сваи изготавливают из железобетона, металла или дерева.

В зависимости от технологии устройства свайного основания применяются в основном сваи забивные и буронабивные.

Забивные железобетонные сваи погружают при помощи ударных механизмов.

Буронабивные сваи изготавливаются непосредственно в процессе монтажа.

Сначала бурится скважина, в которую вставляют арматурный каркас. Затем в скважину подается бетон.

Плитный

Иногда строительство необходимо производить на грунтах повышенной сложности. В таких случаях использование ленточного или свайного фундамента может грозить быстрому разрушению здания. Поэтому при очень сложных работах, специалисты рекомендуют использовать плитные конструкции.

Как показывает практика, такое основание является самым надежным и устойчивым из всех ныне известных. Его монтаж происходит следующим образом: рабочие выкапывают котлован, который будет равен общей площади будущего дома; после этого в яме монтируют арматурную основу; далее производится заливка бетоном.

После полного высыхания, которое происходит несколько месяцев, можно продолжать строительство. Также существует метод, при котором в котлован устанавливаются уже готовые бетонные блоки, после чего их сверху закрепляют тонким слоем бетона. По своим качествам эта методика практически ничем не уступает предыдущей.

Уникальность плитного типа фундамента заключается в том, что при изменении времени года, во время сильного пучения почвы, конструкция как бы поднимается вместе с грунтом, а во время оттепелей опускается. Такие движения не наносят абсолютно никакого вреда ни основанию, ни строению, которое уже имеется на нем.

Плитный фундамент

Плитный тип фундамента представляет собой сплошное бетонное основание по периметру здания. Можно использовать бетонную плиту заводского производства, а можно сделать заливку на месте. Для этого выкапывается неглубокий котлован, дно утрамбовывают, засыпают песком и укладывают арматуру, проволоку и другие железные детали. Заливают плиту из бензовоза за один раз.

Достоинства:

• высокая степень надежности – подходит для сейсмически активных регионов;
• упрощение дальнейших работ по заливке или укладке пола – лаги не потребуются, а на основании можно делать стяжку и дополнительный утепляющий слой;
• использование на слабых грунтах с высоким уровнем протекания грунтовых вод.

Недостатки:

• невозможность постройки подвального помещения;
• дороговизна.

Свайные фундаменты

Свайные фундаменты состоят из отдельных свай, перекрытых сверху бетонной или железобетонной плитой или балкой. Такое основание в частном строительстве встречается крайне редко, так как оно является очень трудоемким и дорогим в выполнении. Свайное основание, как правило, применяется в случаях, когда на слабый грунт нужно передать большие нагрузки. Нагрузка от здания при этом будет передаваться на более плотные грунты, которые залегают на глубине.

Сваи бывают деревянными, железобетонными, стальными и комбинированными. А по методу изготовления и погружения в грунт различают забивные (опускаются в грунт в готовом виде) и набивные (изготовляемые непосредственно в грунте) сваи. По типу поведения в грунте бывают висячие сваи, которые используются при достаточно большой глубине залегания прочного грунта, и сваи-стойки, имеющие под собой прочный грунт и передающие на него давление. Наиболее экономичными считаются деревянные сваи, однако во влажном грунте они быстро гниют. Железобетонные сваи несколько дороже, но они более долговечны и способны выдерживать большие нагрузки. Итак, свайные фундаменты дают меньшую усадку, экономичны, мене трудоемки (при их возведении значительно уменьшается объем земляных работ), к тому же их можно возводить на грунтах, обладающих низкой несущей способностью. Главный недостаток этого основания заключается в необходимости использования специальной техники.

Типы и виды фундамента для строений из дерева

Типы и виды фундамента

На данный момент выделяются следующие типы фундаментов для деревянного дома:

• ленточный;
• столбчатый;
• свайный;
• плитный.

Ленточный фундамент

Ленточный фундамент

Ленточная конструкция является самой широко распространенной на сегодняшний день.  Ее можно разделить на следующие группы:

1. Заглубленная.
2. Мелкозаглубленная.
3. Незаглубленная.

Возведение заглубленного ленточного фундамента актуально в том случае, если глубина промерзания грунта значительна, грунтовые воды находятся очень близко к поверхности или строение будет иметь подвал, цокольный этаж или гараж.

Мелкозаглубленная конструкция лучше всего подходит именно для домов из дерева. Это объясняется тем, что вес таких строений гораздом меньше, чем кирпичных. Высота мелкозаглубленного фундамента для деревянного дома над землей варьируется в диапазоне от тридцати до пятидесяти сантиметров. По этой причине он используется в тех ситуациях, когда требуется сэкономить на фундаменте без потери его качества.

Незаглубленный фундамент подходит для небольших деревянных построек или те, которые необходимы только на время.

Процесс возведения ленточного фундамента можно представить в виде следующих этапов:

1. Рытье котлована. Значение глубины фундамента деревянного дома в обязательном порядке  должно быть больше, чем значение глубины промерзания грунта (примерно на двадцать сантиметров). Что же касается ширины котлована, то это значение равно ширине фундамента, к которой добавлено полметра для опалубки и удобства работы.
2. Создание подушки из песка и цемента. На дно котлована помещается смесь песка и цемента. Толщина слоя должна составлять не менее пятнадцати сантиметров, а лучше – двадцати сантиметров. Смесь необходимо уплотнить: для этого она сначала поливается обычной водой, а затем утрамбовывается. Предназначение песчано-цементной подушки – снижение нагрузки на конструкцию.
3. Создание опалубки. Чтобы поверхность конструкции была максимально ровной, сбивать опалубку нужно с внутренней стороны, а гвозди вбивать с внешней. При следовании этому совету также облегчится демонтаж опалубки.
4. Установка распорок.
5. Укладка арматуры. Соединять элементы между собой посредством сварки нельзя ни в коем случае: можно пользоваться только проволокой.
6. Прокладка труб. Они необходимы для коммуникаций.
7. Заливка бетона.

Столбчатый фундамент

Столбчатый фундамент

Эта конструкция подходит для почвы с серьезной глубиной промерзания, которая в то же время регулярно вспучивается. Также этот фундамент может быть применен на неровной местности.

Устройство столбчатой конструкции предполагает применение блоков из бетона, кирпичей и асбестовых труб. Поэтому он не подходит для строений с подвалом или цокольным этажом.

Технология возведения столбчатого фундамента выглядит следующим образом:

1. Определяется место, на котором будут установлены столбы. Несмотря на то, что расстояние между ними определяется размером дома, оно не должно быть меньше полутора метров.
2. Установка столбов. Они углубляются в грунт ориентировочно на 50 – 70 см. При этом под каждым из них должна быть изготовлена песчано-цементная подушка.

Свайный фундамент

Свайный фундамент

Такие дома строятся на территориях с неровным рельефом или в том случае, если почва неустойчива. Также он подходит в ситуации, когда уровень залегания грунтовых вод высок или часто меняется.

Свайная конструкция  устраивается практически также, как столбчатая. Единственным отличием является то, что элементы в этом случае не просто углубляются в землю, а ввинчиваются. Это возможно благодаря тому, что на конце каждой сваи имеется бур.

Плитный фундамент

Плитный фундамент

Плитный фундамент незаменим при подвижном грунте. Устройство этого фундамента предполагает изготовление монолитной плиты из бетона с армированием. Ее площадь в точности соответствует площади дома. Одним из плюсов такой плиты является то, что она подвижна, благодаря чему дом при движении грунта не повреждается.

Плитный фундамент возводится следующим образом:

1. Сначала вырывается котлован. Так как он будет большого размера, то, скорее всего, без привлечения спецтехники обойтись не получится.
2. Создание подушки из цемента и песка.
3. Укладка арматуры.
4. Заливка бетоном.

Устройство плитного фундамента – задача не из легких. Главная трудность этой работы заключается в достижении равномерного высыхания бетона по всей поверхности плиты. Поэтому, если плиточный фундамент – единственно возможный вариант, то лучше всего обратиться за помощью к специалисту.

Что такое ленточный фундамент

Давайте сначала разберемся с понятием, что такое фундамент, чтобы понимать его значение. Итак, если посмотреть на опору, то есть фундамент, то его верхняя плоскость служит для монтажа наземной части сооружения. Эта часть называется обрезом, а нижняя (не видимая), которая соприкасается с землей или другим основанием – это подошва фундамента. Ленточный фундамент – это полоса монолитного железобетона, располагающаяся по периметру сооружения. Ленту нужно закладывать под наружные и внутренние стены постройки, чтобы сохранить форму сечения по всему периметру.

Технология сборного ленточного фундамента – это простое решение. Если сравнивать монтаж монолитных блоков другим типом фундамента, то справиться с задачей можно и самостоятельно, если речь идет о постройке одноэтажного здания. Несмотря на легкость монтажа, при установке готовых конструкций сборных ленточных фундаментов возникает необходимость в дополнительном оборудовании. Так, без привлечения грузоподъемного крана справиться с постройкой невозможно. Кроме этого стоит учитывать, что помимо высокой трудоемкости работ, нужно сразу быть готовым к большому расходу строительных материалов. Понадобится много опалубки и цемента.

Область применения:

• при постройке дома из кирпича, бетона или камня. Требования к плотности стен – до 1300 кг на 1 м3;
• при постройке зданий и сооружений из сборных железобетонных конструкций, а также из моноблоков;
• при возникновении угрозы неравномерного распределения нагрузки или если грунт, на который установлен фундамент, неоднородный. В результате монтажа ленточного фундамента можно рассчитывать на равномерное распределение нагрузки. Если этого не сделать, то стены могут давать усадку: трескаться, а со временем и деформироваться;
• если по плану в доме будет построен цокольный этаж или подвал. Как раз стены ленточного фундамента заменят стены в подвальном помещении.

Если на первоначальном этапе не соблюдать все правила строительства и экономить на стройматериалах, то могут возникнуть большие проблемы во время эксплуатации здания. Например, со временем фундамент начинает отклоняться в сторону, деформируются горизонтальные и вертикальные строения, появляются трещины. От того, насколько качественно и надежно был установлен фундамент, зависит длительность эксплуатации здания. Поэтому учитывая то, что возведение здания с нуля потребует определенных знаний, навыков и расхода материалов (третья часть всех расходов отводится только на подготовку и монтаж фундамента), эту работы лучше доверить специалистам.

Так выглядит сборный ленточный фундамент из блоков.

Если рассматривать длительность эксплуатации разных видов фундамента, то можно сделать такие выводы: блоки из бетонного монолита или ленточный фундамент из цементного раствора прослужит более 150 лет, фундамент из кирпичной ленты прослужит не более 50 лет, а сборный бетонный фундамент в среднем может простоять до 75 лет. Исходя из этого, можно сделать такой вывод: наиболее безопасной и долговечной конструкцией является ленточный сборный железобетонный фундамент.

Фундаменты с цокольным этажом

Строительство дома с монолитным цокольным этажом будет стоить дороже и хлопотнее, однако такой проект имеет немало плюсов для застройщика

Во-первых цокольный этаж увеличивает полезную площадь строения (что особенно важно если речь идет о застройке небольшого участка), во-вторых позволяет организовать в нем помещения любого назначения – от гаража до жилых комнат

Основная задача при возведении фундамента с цоколем – правильно выполненная гидроизоляция. Она необходима для предотвращения затопления этажа талыми водами. К сожалению многие застройщики не уделяют этому должного внимания (плохо построенные дома с цоколем нередко затапливает по весне).

Еще, при устройстве такого основания, необходимо учитывать пучинистость грунта, глубину залегания грунтовых вод и сделать правильное водоотведение (ливневку) и отмостку вокруг дома.

Среди достоинств фундамента с цокольным этажом – возможность строительства дома на участках с любым рельефом, способность выдерживать очень большую нагрузку, к тому же цокольный монолитный фундамент позволяет поднять надземный уровень дома на необходимую высоту (что пригодится если у вас участок с перепадом высот).

Расчёт фундаментов

Теории расчётов осадок фундаментов

Для вычисления расчётных осадок фундаментов зданий и сооружений выбирают расчётную схему основания исходя из характера напластования грунтов, конструктивных особенностей сооружения и размеров фундамента. Существует более двухсот методов (теорий) расчёта деформаций оснований, все они имеют свои достоинства и недостатки, вот некоторые из них:

1. метод линейно деформируемого полупространства с условным ограничением глубины сжимаемой толщи H_с;
2. метод линейно деформируемого слоя конечной толщины (Егорова К. Е.), применяется в следующих случаях:
   1. если в пределах сжимаемой толщины H_c, определённой как для линейно деформируемого полупространства, залегает слой грунта с модулем деформации Е₁ ≥ 100 МПа и толщиной h₁ ≥ H_с (1 — (Е₂/Е₁)^1/3), где Е₂ — модуль деформации подстилающего слоя грунта с модулем Е₁ (пп. 7, 8 );
   2. ширина (диаметр) фундамента b ≥ 10 м и модуль деформации грунтов основания Е₁ ≥ 10 МПа.

   Примечание. По схеме линейно деформируемого пространства осадка фундамента может быть определена и методом эквивалентного слоя по Н. А. Цытовичу

3. метод эквивалентного слоя грунта (Цытовича Н. А.)
4. метод послойного суммирования — точность прогноза осадок понижается с увеличением площади фундаментов и глубины отрываемого котлована.

Общие теории

Расчёт фундаментов для зданий и сооружений начинается с выбора типа фундаментов. Прежде всего требуется определить геометрию (размеры) фундаментов, исходя из их устойчивости и прочности применяемых материалов, для этого нужно выполнить следующие условия:

Установить глубину заложения подошвы фундамента, зависящую от следующих факторов:

1. расчётной глубины промерзания грунтов;
2. технологических решений;
3. конструктивных решений (конструктивных особенностей подземной части сооружения: наличие или отсутствие подвала; отдельные фундаменты под колонны, ленточные под стены или сплошная монолитная плита под всё сооружение; монолитные или сборные фундаменты и пр.);
4. геологических изысканий (характера напластования и состояния грунтов: просадочность, пучинистость и др.);
5. гидрогеологических изысканий (уровень грунтовых вод — УГВ);
6. массивности возводимого здания (два этажа или двадцать);
7. особых условий строительной площадки — сейсмичность района (в сейсмических районах принято в среднем заглублять до 10 % всего здания исходя из опыта проектирования и указаний государственных нормативов);
8. наличия построенных зданий и сооружений вблизи, подземных коммуникаций и др.;
9. рельефа местности (горная местность или пологая равнина).

Примечание. Минимальная глубина заложения фундаментов составляет 0.5 м от уровня планировки, в несущий инженерно-геологический элемент — ИГЭ — 0.2 м. Устанавливать фундаменты желательно выше УГВ, если это возможно, на одной отметке, особенно в сейсмоопасных районах, и на один и тот же ИГЭ.

Определить размеры фундамента:

1. выполнить сбор нагрузок на фундаменты и на основание под ними — N (вертикальная нагрузка), M (опрокидывающий момент), Q (сдвигающая сила);
2. принять предварительную площадь подошвы фундамента А и его размеры в плане (b×l) исходя из принятого значения R (см. п. 5.6.7 СП 22.13330.2011), определив давление по подошве фундамента ρ (p = N / A) и сравнив его с реальным значением R для выбранных размеров фундамента;

расчёт прочности материала фундамента

1. выполнить расчёт фундаментов на продавливание (вычислить толщину подушки фундаментов);

расчёт основания при необходимости

1. расчёт песчаной подушки (для искусственного основания);
2. расчёт глубинного уплотнения и т. д.;
3. проверить прочность слабого подстилающего слоя, если это требуется по результатам оценки инженерно-геологических условий;

расчёт конечной осадки фундамента

1. выполнить расчёт величины конечной осадки s фундамента (и сравнить её с предельно допустимой величиной абсолютной осадкой s_maxU);
2. расчёт осадок двух близко расположенных фундаментов.
3. расчёт абсолютных осадок;
4. расчёт средней осадки;
5. расчёт относительной осадки.

Примечание. Сравнение полученных расчётом осадок с предельными, приведенными в СНиП, и решение вопроса о необходимости устройства осадочных швов, либо изменении типа и конструкции фундаментов.

Вычислить величины различных видов деформаций оснований (расчёт устойчивости фундамента)

1. расчёт фундаментов на опрокидывание (отрыв подошвы фундамента допускается обычно не более 1/4 площади, зависит от каждого конкретного случая, например, для фундаментов эстакад отрыв подошвы фундамента не допустим);
2. расчёт фундаментов на сдвиг;
3. расчёт фундаментов на относительную разность осадок, относительный прогиб, выгиб, крен фундамента или сооружения, закручивание.

Виды грунтов

Вид грунта имеет определяющее значение при проектировании фундамента дома

Идеального участка для строительства не существует, поэтому так важно обладать полной и достоверной информацией об свойстве земли под будущим домом. Только непрофессионал возьмется за проектирование и строительство без необходимых данных или заложив в проект большую прочность фундамента, чем требуют конкретные условия

Итак, какие виды грунтов бывают? Как было сказано выше, грунты по происхождению подразделяют на естественные и искусственные, т. е. первые сформировались в природных условиях, вторые — в результате деятельности человека.

Естественные грунты

К этому виду грунтов относятся скальные и нескальные, последние подразделяются на крупнообломочные, песчаные и глинистые.

Скальные — залежи твердых горных пород (известняки, кварциты, граниты и др.) монолитные или в виде пластов с трещинами. Для них характерные высокая прочность, сопротивляемость деформациям, воздействию воды, низких температур. Другими словами, не меняют свои свойства и состояние под воздействием природных условий и являются самым прочным основанием для любого строительства. На практике встречаются довольно редко.

Нескальные грунты объединяют в себе наиболее распространенные виды грунтов для строительства. К ним относятся крупнообломочные, печаные и глинистые.

Крупнообломочные грунты представляют собой грунты с содержанием более половины своего состава в виде разрушенных скальных пород (щебень, гравий, галька и др.) размером от 2 мм. В зависимости от размеров частиц к крупнообломочным относятся щебенистые (или галечниковые, размер частиц от 10 мм) и гравийные (или дресвяные, размер частиц от 2 мм). Относящиеся к этой группе грунты обладают достаточной прочностью и позволяют возводить дома с фундаментами, глубиной от полуметра. Исключением является ситуация, когда такие грунты подвержены воздействию грунтовых вод. В таком случае мелкозаглубленный фундамент не будет являться надежным.

Песчаные грунты представляют грунты с основным содержанием частиц до 2 мм и до половины состава — частицы крупнее 2 мм. Надежность и прочность таких грунтов определяется размером частиц, плотностью состава и влажностью. В связи с этим принято классифицировать песчаные грунты:

1. по размеру частиц (гравелистый, крупный, средней крупности, мелкий, пылеватый);
2. по плотности (плотные, средней плотности, рыхлые);
3. по влажности (маловлажные, очень влажные, насыщенные).

Следует понимать: чем крупнее фракция песчаного грунта, тем меньше способность деформироваться (проседать) и тем выше прочность такого основания. Мелкие и пылеватые песчаные грунты при насыщении водой теряют свою прочностью и часто бывают подвижны (плывут). Относительно однородные по структуре песчаные грунты не вспучиваются, дают быструю и окончательную осадку. Глубина заложения фундамента на таких грунтах определяется глубиной промерзания.

Глинистые грунты представляют собой грунты с частицами в виде мельчайших чешуек. Свойства таких грунтов меняются в зависимости от влажности: сухие — выдерживают значительные нагрузки, влажные — становятся пластичными. Кроме того, влажные глинистые грунты сильно подвержены деформациям под влиянием температуры: при замерзании — вспучиваются, при высыхании — дают усадку.

Принято различать глинистые грунты на глины, супесчаные, суглинистые и лёссовидные в зависимости от процентного содержания глиняных частиц в составе:

• глины — более 30 %;
• суглинки — 10-30 %;
• супеси — 3-10 %;
• лёсс — 5-30 % пылеватых глиняных частиц.

В сухом состоянии глинистые грунты устойчивы и прочны, что позволяет без опаски заниматься строительством. Однако, под влиянием влажности и перепада температур обустройство фундамента на таких грунтах требует точных расчетов, которые опираются на данные инженерно-геологических изысканий.

Искусственные грунты

К искусственным относятся грунты, которые не способны самостоятельно выдержать нагрузку от дома (торф, ил, растительный грунт и др.). Сюда же относятся грунты, сформированные руками человека, их еще называют насыпные. По структуре и свойствам искусственные грунты рыхлые и неоднородные, что накладывает существенные ограничения на обустройство фундаментов на таких территориях. Перед строительными работами грунты этого типа необходимо подготовить и укрепить тем или иным способом (уплотнение, цементация и др.). Кроме того, в искусственных грунтах часто присутствуют элементы, негативно влияющие на материалы фундаментов. Поэтому для строительства собственного дома такие земельные участки лучше не выбирать.

О самостоятельном определении типа грунта можно прочитать тут.