Фундаменты. Как правильно выбрать тип фундамента

Автор:admin

Опорной частью любого здания является фундамент, «миссия» которого – передача нагрузок от вышерасположенных конструкций на основание. Природные условия и конструктивные особенности здания определяют выбор конструкции, материала и глубинызаложения фундамента. От правильно сделанного выбора, в свою очередь, будут зависеть эксплуатационные характеристики здания и его долговечность. Фундаменты бывают: плитные, ленточные, столбчаты и свайные (в том числе и винтовые сваи). Стоимость устройства фундамента составляет от 15-20% от затрат на строительство всего дома.
Самое серьёзное разрушительное воздействие на фундамент оказывает морозное пучение. Если грунты тяжёлые, пучинистые, содержат глины и суглинки, насыщенные водой, то сила пучения может достигать 100-150 кПа. К примеру, при промерзании грунта на 1-1,5 м вертикальное перемещение может составлять порядка 15 см.

Как защитить фундамент от сил морозного пучения

Частично избежать сил морозного пучения можно за счёт глубины заложения фундамента. Почему частично? Дело в том, что силы пучения действуют не только снизу вверх, но ещё и сбоку. Боковое воздействие называется касательными силами. Чтобы эти самые силы нейтрализовать, основание необходимо делать с расширением в виде площадки-анкера. Внутрь фундамента нужно заложить каркас из арматуры, который выполнит защитную функцию, предохраняя от послойного разрыва. Бывает, что фундаменты делают из камня, блоков без капитального армирования. В этом случае стены фундамента выполняют с сужением вверх.

В качестве дополнительных мер по защите от морозного пучения могут быть выполнены следующие работы: утепление поверхностного слоя грунта вокруг фундамента, покрытие боковых поверхностей фундамента материалами, снижающими трение грунта.

Минимальное заглубление подошвы фундамента для такой серьёзной конструкции, как дом, должно составлять 0,7 м. Для частной бани или иной небольшой постройки глубина заложения может быть и меньше. Фундаменты мелкого заглубления требуют очень серьёзного подхода, чтобы исключить перекос углов и иные неприятные последствия ошибок в проектировании и устройстве фундамента. Особое внимание уделяется армированию таких фундаментов.

Безусловно, первостепенное значение имеет, в какой климатической зоне вы живёте. Например, я живу в климатической зоне 1В, и при проектировании домов у нас, обычно, в расчёт берётся температура воздуха -38 градусов. Пучинистые грунты у нас – это тоже норма, поэтому фундаментам уделяется очень серьёзное внимание. А, например, на Кавказе, мои знакомые говорят, что они просто забутовывают и проблем не знают.

Глубина фундамента во многом зависит от глубины промерзания, которая указана в таблице 1, и от уровня грунтовых вод.

Таблица 1. Глубина заложения фундаментов

Выбор глубины заложения – немаловажный аспект возведения фундамента, но в его устройстве очень важно правильно выбрать тип фундамента, его конструкцию.

Для того чтобы определиться с типом фундамента, нужно сделать достаточно простые расчёты, попробовать «спроектировать» фундамент с применением тех или иных материалов и, таким образом, сделать наиболее оптимальный выбор.

Например, вы сомневаетесь, какой фундамент выбрать: ленточный или столбчатый. Чтобы принять решение, сначала нужно определить состав грунта, где будут производиться работы. С этой целью нужно пригласить специалистов для проведения инженерно-геологических изысканий.

Определение состава грунтов

Определение состава грунтов – ОЧЕНЬ ВАЖНО. Инженерно-геологические изыскания должны проводиться непосредственно на вашем участке. Если вы обратитесь в существующую на протяжении длительного времени фирму, занимающуюся подобными работами, то, скорее всего, у них есть данные по всем районам в вашем городе и его окрестностях, которые можно получить бесплатно или за небольшую плату. Но эти данные носят общий характер. У вашего соседа могут быть одни грунты, а на вашем участке возможны отличия. Или, например, там находится плывун или «линза». Кроме того, грунты с течением времени меняются, и исследования, проведённые пару лет назад, уже не будут достоверными. Кстати, если строительство объекта ведётся более двух лет, то Комитет по архитектуре и градостроительству рекомендует заново проводить инженерно-геологические изыскания.

Таблица 2. Виды грунтов и расчетные сопротивления грунтов

Определение нагрузок на фундамент

Общее давление на грунт не должно превышать предельного сопротивления грунта. На фундамент действуют нагрузки от стен, крыши, перекрытий и самого фундамента, а также эксплуатационные нагрузки от разного рода оборудования, мебели. Эти нагрузки называют постоянными. К временным нагрузкам относят природные воздействия, например, снег и ветер. Из таблиц 3, 4 и 5 можно рассчитать примерную нагрузку на фундамент. В таблицах даны не все виды материалов и нагрузок, а  приведены только самые распространённые материалы. При необходимости, можно ознакомиться с существующими нормативными документами.

Таблица 3. Нагрузка на квадратный метр стены

Таблица 4. Нагрузка на квадратный метр перекрытий пролётом до 4,5 м.

Таблица 5. Нагрузка на квадратный метр горизонтальной проекции крыши

Глубина сезонного промерзания (а значит и глубина заложения фундамента:

• Симферополь и север Крыма– 0,6 — 0,7 м
• ЮБК – 0,35 м
• Севастополь – 0,6 – 0,7 м

По ДБН В.2.1-10-2009 «Основания и фундаменты сооружений» по формуле в пункте 7.5.3, по которой определяется глубина сезонного промерзания грунтов при отсутствии наблюденй за фактическою глубиной промерзания в данном районе и для данных грунтов.

В пункте 7.5.2 ДБН В.2.1-10-2009 писано: «нормативную глубину сезонного промерзания грунта принимают такою, что равняется средней из ежегодных МАКСИМАЛЬНЫХ глубин сезонного промерзания грунта (по данным наблюдений не менее чем за 10 лет) на открытой, оголенной от снега и доступной ветрам горизонтальной площадке при УРОВНЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОД, расположенном ниже глубины сезонного промерзания грунтов.

При ОТСУТСТВИИ наблюденй за фактической глубиной промерзания следует учитывать, что глубина промерзания должна определяться по температуре, что характеризует (в соответствии с ДБН Б.В.2.1-2-82) переход пластично-мерзлого грунта в твердомерзлый. Но и это нормативная глубина, а не расчетная, так как расчетная глубина промерзания = минимальной глубине заложения фундамента может быть от 0,4 нормативной до нормативной в зависимости от конструкции здания и фундаментов, наличия подвалов и средней температуры в помещениях примыкающим к внешним фундаментам.

На метеостанциях определяют несколько средних месячных температур для района в том числе:

1. Средняя месячная, по которой Вал сделал расчет нормативной глубины промерзания для города Симфорополя (январь — 1, февраль — 0,7)
2. Средняя из минимальнах температур, в отличии от абсолютных минимумов, которые случаются крайне редко, среднюю из минимальных температур можно ожидать почти ежегодно.

Так вот, для Симферополя средняя минимальная температура декабря -2,7, января — 4,7, февраля -5,3. (это не из СНиПа 1982 года средняя месячная, а по данным метеостанции средние из минимальных).
Вообще глубина промерзания для Крыма дело тонкое, зима на зиму не приходится… многие крымские регионы не имеет отрицательных среднемесячных температур по таблице СНиП 2.01.01-82, но трубы тем не менее замерзают и грунты пучит…).

По эксперементальным данным наибольшая глубина промерзания на севере полуострова: 60-70 см (до 120-130 см — Кировский район), на ЮБК до 25-35 см. Для многих крымских городов повторяемость абсолютных минимумов 40- 41%. Кроме того глубина промерзания зависит не только от типа грунта, но и от уровня грунтовых вод, капилярного поднятия, абсолютной отметки участка над уровнем моря…

Силы, действующие на фундамент

Рассмотрим силы, действующие на фундамент в летнее и зимнее время года и в наиболее тяжелых условиях эксплуатации — на пучинистом грунте с высоким уровнем грунтовых вод (УГВ), расположенным выше уровня промерзания грунта (УПГ).

В летний период года (левый рисунок) на фундамент действуют всего две силы:

• нагрузка строения на фундамент А;
• сила сопротивления грунта Б.

Рисунок в центре — схема сил, действующих на фундамент в зимнее время для случая, когда его нижняя опорная поверхность — подошва — расположена выше уровня промерзания грунта. Такое устройство фундамента следует отнести к неправильным. В зимний период в результате промерзания грунта под его подошвой появляются силы вспучивания В. Кроме того, промерзший грунт сжимает фундамент и старается вытолкнуть его из фундаментной ямы. Действие этих касательных сил обозначено индексом Г. Совместное действие сил В и Г приводит к подъему фундамента на величину «а». Как уже отмечалось выше, величина подъема фундамента «а» и возврат фундамента на место после оттаивания грунта не одинаковы для всех участков фундамента. По этим причинам и появляются его деформации, приводящие к неприятным последствиям.

На рисунке справа — схема сил для фундамента, подошва которого находится ниже уровня промерзания грунта. При таком решении подошва фундамента не испытывает давления мерзлого грунта снизу. А если нет сил вспучивания, то нет и зимнего подъема фундамента силами вспучивания на величину «а». Недостаток этого решения — резкое увеличение действия сил типа Г. Величина этих сил также значительна.

Для нейтрализации действия этих сил рекомендуется:

• изготавливать фундамент только из армированного бетона;
• основание фундамента делают уширенным, в виде опорной площадки;
• вертикальные стенки делают сужающимися к верхней части фундамента;
• боковые поверхности фундамента покрывают скользящим слоем (полиэтилен, отработанное машинное масло, песчаные засыпки и т.д.).