Сегодня экономия на строительстве не только вынужденная мера, но и разумный выбор большинства людей, возводящих собственные дома. В данной статье мы рассмотрим экономию в процессе строительства фундамента и в контексте свойств материалов и технологий.

Но для начала необходимо немного подробнее ознакомится с этой частью строительных работ.

Типы и виды фундаментов

По конструкции фундаменты бывают: сплошные, ленточные, сборные столбчатые и свайные.

Характеристика сплошных фундаментов

Сплошные фундаменты представляют собой сплошную безблочную или ребристую железобетонную плиту под всей площадью здания (рис. 1).

Области применения

Сплошные фундаменты устраивают в случаях, когда нагрузка, передаваемая на фундамент, значительна, а грунт основания слабый. Эта конструкция особенно целесообразна, когда необходимо защитить подвал от проникновения грунтовых вод при высоком их уровне, если пол подвала подвергается снизу большому гидростатическому давлению.

Конструкции фундаментов

Существуют конструкции фундаментов (см. рис. 2) в виде железобетонных монолитных плит, которые бывают безбалочные и ребристые.

Характеристика ленточных фундаментов

По своему очертанию в профиле ленточный фундамент под каменную стену представляет собой в простейшем случае прямоугольник. Прямоугольное сечение фундамента по высоте допустимо лишь при небольших нагрузках на фундамент и достаточно высокой несущей способности грунта.

Области применения

Ленточные фундаменты (рис. 3) устраивают под стены здания или под ряд отдельных опор. В первом случае фундаменты имеют вид непрерывных подземных стен (рис. 3а), во втором – железобетонных перекрестных балок (рис. 3б).

Укрепление фундаментов

В большинстве случаев для передачи на основание давления, не превышающего нормативного давления на грунт, приходится расширять подошву фундамента. Теоретической формой сечения фундамента с расширенной подошвой является трапеция. Расширение подошвы не должно быть слишком большим во избежание появления растягивающих и скалывающих напряжений в выступающих частях фундамента и появления в них трещин.

На основе опыта установлены углы наклона теоретической боковой грани фундамента к вертикали, по которой не возникает опасных растягивающих и скалывающих напряжений. Предельный угол, называемый условно углом распределения давления в материале фундамента, составляет для бетона 45°, кладки на цементном растворе состава 1:4 – 33°30', для бутовой кладки на сложном растворе состава 1:1:9 – 26°30'. В зданиях с подвалами сечение фундамента в пределах подвала устраивают прямоугольной формы с расширением ниже пола подвала, называемом подушкой. Часто фундаменты делают ступенчатого сечения.

Глубина заложения фундамента

Глубина заложения фундамента должна соответствовать глубине залегания того слоя грунта, который по своим качествам можно принять для данного здания за естественное основание. При определении глубины заложения фундамента необходимо учитывать глубину промерзания грунта. Закладывать фундаменты рекомендуется ниже глубины промерзания. Если основание состоит из влажного мелкозернистого грунта (пылеватого или мелкого песка, супеси, суглинка, глины), то подошву фундамента располагают не выше уровня промерзания грунта.

Нормативы и уровень промерзания грунта

Уровень промерзания грунта принимают на глубине, где зимой наблюдается температура 0°С, за исключением глинистых и суглинистых грунтов, для которых уровень промерзания принимается на меньшей глубине, где возникает температура около –1°С. Нормативная глубина промерзания суглинистых и глинистых грунтов указана в СНиПе 2.02.0-83 на схематической карте, в которой нанесены линии одинаковых нормативных глубин промерзания, выраженных в сантиметрах. Нормативную глубину промерзания пылеватых и мелких песков, супесей, пылеватых глин и суглинков принимают также по карте, но с коэффициентом 1,2.

Расчетная глубина промерзания

Исследованиями установлено, что грунт под фундаментами наружных стен регулярно отапливаемых зданий с температурой помещений не ниже +10°С промерзает на меньшую глубину, чем на открытой площадке. Поэтому расчетную глубину промерзания под фундаментами отапливаемого здания уменьшают против нормативного значения на 30% при полах на грунте; если полы по грунту на лагах – на 20%; полы, уложенные на балках – на 10%. Глубина заложения фундамента под внутренние стены отапливаемых зданий не зависит от глубины промерзания грунта, ее назначают не менее 0,5 м от пола подвала или уровня земли. Глубина заложения фундаментов стен зданий, имеющих неотапливаемые подвалы, назначается от пола подвала, она равна половине расчетной глубины промерзания. Предположение, что чем глубже заложен фундамент, тем больше его устойчивость и надежность работы, является неверным.

При расположении подошвы фундамента ниже уровня промерзания грунта вертикальные силы морозного пучения перестают на нее действовать снизу, но действующие на боковые поверхности касательные силы морозного пучения могут вытащить фундамент вместе с промерзшим грунтом, и оторвать его под легкими зданиями при устройстве фундаментов из кирпича и мелких блоков. Для успешной эксплуатации фундамента нужно нейтрализовать действующие на боковые поверхности фундамента силы морозного пучения.

Характеристика сборных фундаментов

Сборный фундамент (рис. 4) состоит из двух элементов: подушки из железобетонных блоков прямоугольной или трапецеидальной формы, укладываемой на тщательно утрамбованную песчаную подготовку толщиной 150 мм, и вертикальной стенки из блоков в виде бетонных прямоугольных параллелепипедов.

Области применения

В современном строительстве наиболее индустриальны сборные бетонные и железобетонные фундаменты из крупных фундаментных блоков. Применение сборных фундаментов позволяет значительно сократить сроки строительства и уменьшить трудоемкость работ.

Усиление фундаментов

При строительстве на слабых сильно сжимаемых грунтах, в сборных фундаментах, для повышения сопротивления растягивающим усилиям и жесткости устраивают железобетонные пояса толщиной 100–150 мм или армированные швы толщиной 30–50 мм, размещая их между подушкой и нижним рядом фундаментных блоков, а также на уровне верхнего обреза фундамента.

Стены фундаментов, монтируемые из крупных блоков, несмотря на их большую прочность, иногда устраивают толще надземной части стен. В результате прочность материала используется всего на 15–20%. Расчеты показывают, что толщину стен сборных фундаментов допустимо принимать равной толщине надземных стен, но не менее 300 мм.

Экономия при возведении фундаментов

Экономии строительных материалов можно добиться с помощью устройства прерывистых фундаментов, состоящих из железобетонных блоков-подушек, уложенных на некотором расстоянии один от другого, примерно от 0,2 до 0,9 м. Промежутки между блоками засыпают грунтом.

Характеристика столбчатых фундаментов

Столбчатые фундаменты имеют вид отдельных опор, устраиваемых под стены, столбы или колонны. При незначительных нагрузках на фундамент, когда давление на грунт меньше нормативного, непрерывные ленточные фундаменты под стены малоэтажных домов целесообразно заменять столбчатыми. Фундаментные столбы из бетона или железобетона перекрывают железобетонными фундаментными балками, на которых возводится стена.

Чтобы устранить возможность выпирания фундаментной балки вследствие вспучивания расположенного под ней грунта, под ней устраивают песчаную или шлаковую подушку толщиной 0,5 м.

Расстояние между осями фундаментных столбов принимают равным 2,5–3 м. Столбы располагают обязательно под углами здания, в местах пересечения и примыкания стен и под простенками.

Области применения

Столбчатые фундаменты возводят не только под стены малоэтажных домов, но и под стены в зданиях большой этажности при значительной глубине заложения фундамента – 4–5 м, когда устройство ленточного непрерывного фундамента невыгодно вследствие большого его объема и, следовательно, большего расхода материалов. Столбы перекрывают сборными железобетонными балками, на которых возводят стены.

Столбчатые одиночные фундаменты устраивают также под отдельные опоры зданий. На рис. 5а изображен сборный фундамент под кирпичный столб, выполненный из железобетонных блоков-подушек. Более экономичным вариантом является укладка под кирпичные столбы железобетонных блоков-плит (рис. 5б). Сборные фундаменты под железобетонные колонны каркасных зданий могут состоять из одного железобетонного башмака стаканного типа (рис. 5в) или из железобетонных блока-стакана и опорной плиты под ним (рис. 5г).

Характеристика свайных фундаментов

Свайные фундаменты состоят из отдельных свай, объединенных сверху бетонной или железобетонной плитой или балкой, называемой ростверком (рис. 6).

Области применения

Свайные фундаменты устраивают в случаях, когда необходимо передать на слабый грунт значительные нагрузки.

Характеристика свай

Сваи дифференцируют по материалу, методу изготовления и погружения в грунт, характеру работы в грунте. По материалу сваи бывают деревянные, бетонные, железобетонные, стальные и комбинированные. По методу изготовления и погружения в грунт сваи бывают забивные, погружаемые в грунт в готовом виде, и набивные, изготовляемые непосредственно в грунте.

Виды свай

В зависимости от характера работы в грунте различают два вида свай: сваи-стойки и висячие. Сваи-стойки своими концами опираются на прочный грунт, например, скальную породу и передают на него нагрузку (рис. 7). Их применяют, когда глубина залегания прочного грунта не превышает возможной длины сваи. Свайные фундаменты на сваях-стойках практически не дают осадки.

Если прочный грунт находится на значительной глубине, применяют висячие сваи, несущая способность которых определяется суммой сопротивления сил трения по боковой поверхности и грунта под острием сваи (рис. 8).

Сравнительные характеристики свай

Деревянные сваи дешевы, но поскольку они быстро загнивают, если находятся в грунте с переменной влажностью, головы деревянных свай следует располагать ниже самого низкого уровня грунтовых вод. Однако на местности с высоким уровнем грунтовых вод деревянные сваи стоят очень долго, если постоянно находятся в воде. В мировой практике известны примеры четырехсотлетних зданий на деревянных сваях, по сей день находящихся в хорошем техническом состоянии.

Железобетонные сваи долговечны, дороже деревянных, но способны выдерживать значительные нагрузки. Значительно расширена область их применения ввиду того, что проектная отметка голов железобетонных свай не зависит от уровня грунтовых вод. Расстояние между осями свай определяется расчетным способом. В пределах наиболее часто встречающихся глубин погружения свай – от 5 до 20 м эти расстояния для обычных диаметров свай составляют от 3...8d, где d – диаметр сваи. Свайные фундаменты, по сравнению с блочными, дают меньшую осадку, благодаря чему снижается вероятность неравномерных деформаций грунта.

Способы экономии средств и материалов при возведении фундаментов

В индивидуальном жилищном строительстве используются, как правило, ленточные фундаменты – сборные и монолитные.

Рассмотрим преимущества и недостатки устройства ленточных фундаментов из сборных бетонных блоков (вариант 1) и ленточных монолитных фундаментов (вариант 2).

Вариант 1. При устройстве ленточных фундаментов из сборных бетонных блоков производственный цикл состоит из следующих этапов:

• изготовление блоков на заводе или полигоне;
• погрузка их на автотранспорт;
• доставка блоков автомашинами на строительную площадку;
• выгрузка их из автомашины автокраном, который в это время должен находиться на строительной площадке;
• устройство ленточного фундамента из сборных бетонных блоков (монтаж автокраном) в подготовленном котловане (траншее).

 

Вариант 2. При устройстве ленточных монолитных фундаментов производственный цикл состоит из следующих этапов:

• устройство траншеи точно по ширине фундамента;
• заливка в траншею бетона марки 100 (без устройства опалубки). Бетон, как правило, готовится в бетономешалке непосредственно на стройплощадке.

 

Сравнение этих двух вариантов устройства фундаментов показывают:

1. В варианте 1 затраты на погрузочно-разгрузочные работы и транспортировку блоков весьма значительны, тогда как в варианте 2 эти затраты отсутствуют.
2. Бетонные блоки заводского изготовления имеют ширину 30, 40, 50, 60 см и если требуется фундамент, например, шириной 55 см, то принимается размер блока шириной 60 см. Это приводит к перерасходу бетона и, следовательно, к удорожанию. В варианте 2 ширина устраиваемого фундамента соответствует требуемой ширине, например 55 см.
3. В варианте 2 бетон в фундаменте, перед началом кладки стен, должен набрать начальную прочность, это составляет 7–10 дней. Однако, если учесть, что это индивидуальное, а не массовое строительство, и здесь фактор времени не имеет такого большого значения, разрыв между бетонированием фундамента и началом кладки стен в 7–10 дней не является решающим. Следует отметить, что в настоящее время появились добавки-пластификаторы, которые ускоряют сроки достижения начальной прочности бетона до 3–4 дней.

 

Внимание! Итак, для устройства фундаментов в малоэтажном строительстве наиболее оптимальным (с точки зрения экономии средств и материалов) является вариант 2 (ленточные монолитные фундаменты).

Однако, даже если выбран вариант 1 (ленточные фундаменты из сборных бетонных блоков), здесь также можно немного сэкономить. Если вместо двух операций («разгрузка автокраном блоков с автомашины на площадку складирования» и «монтаж блоков автокраном с площадки складирования в фундамент») выполнить одну операцию – «разгрузка автокраном блоков с автомашины сразу в фундамент, минуя площадку складирования». Такой метод называется «монтаж с колес».

Но в этом случае, во избежание простоя автотранспорта, на строительной площадке все должно быть подготовлено для «монтажа с колес». А именно: выполнена разбивка осей здания, отрыта траншея, устроена подготовка под фундамент, приготовлен раствор для кладки блоков.

Следует учесть! Вопросы устройства подготовки под фундамент и его армирования решаются в обоих вариантах одинаково – в зависимости от грунтовых условий.