Выбор фундамента для тяжелого дома

Выбор фундамента. С чего начать

Прежде чем начать выбирать фундамент, необходимо понять, для чего он нужен и какую функцию выполняет.

Роман НиконовКонсультант по строительству

Фундамент – прокладка между зданием и грунтом. Он распределяет вес здания на грунт. Это не статичная конструкция – он может сжиматься, изгибаться, и, иногда, растягиваться. Чтобы дом на нем не деформировался, необходимо выполнить два условия:

• Осадки грунта под домом не должны быть больше определённых значений. Рассчитываются они по специальным формулам в зависимости от веса и конструкции здания, типа грунта, его влажности и пористости. Эти величины определяют по образцам, полученным при инженерно — геологических изысканиях;
• Грунт не должен менять структуру. Для каждого грунта, находящегося под постоянно увеличивающейся нагрузкой, наступает момент, когда его частицы начинают ломаться или смещаться относительно друг друга и он проседает. Значит, под подошвой фундамента не должно быть давления, при котором «сломается» грунт основания.

Определение глубины заложения фундамента

Схема видов фундамента.

Важным является правильное определение глубины заложения фундамента.

Какой должен быть уровень глубины закладки, прежде всего, зависит от специфики рельефа. Если здание будет без подвала, то глубина заложения будет зависеть от подземных коммуникаций, характера и величины нагрузок.

Фундаменты подразделяются на:

• заглубленные (профильные);
• мелкозаглубленные (малозаглубленные).

Профильные фундаменты монтируются ниже уровня промерзания грунта. Малозаглубленные бетонные основания устанавливаются на глубине 50 см.

Профильные фундаменты применяются при возведении тяжелых сооружений из кирпича или дерева, облицованного кирпичом. Поэтому стоимость такого основания сравнима со стоимостью самого дома. Малозаглубленные основания являются оптимальными для строительства деревянных каркасных или легких щитовых домиков, гаражей и хозяйственных построек.

При выборе типа фундамента нужно учесть тип грунта, преобладающего на участке. Это может определить специалист-геотехник.

Несущая способность грунта определяется величиной нагрузки, под воздействием которой происходит осадка грунта. Деформация грунта происходит не только от нагрузки, но и от перепадов температур. При промерзании грунтовая вода расширяется и выталкивает вверх основание. Каждый тип грунта имеет свою осадку, поэтому окончательное решение по выбору типа фундамента производится после проведения геологических процедур.

Свайный и столбчатый фундаменты, в чем отличие

Свайные фундаменты под дом бывают:

1. Винтовые. Отлитые из металлов трубы диаметром 5-15 см, имеют на конце приспособление для ввинчивания на глубину до 15 метров.
2. Набивные. Балки с сечением разной формы, более 10 метров в длину, которые погружаются в землю с помощью специальной техники.
3. Буронабивные. В заранее пробуренные скважины монтируется арматурный каркас и заливается бетон. Могут достигать длины 50 м.

Сверху на установленные сваи монтируется ростверк – двутавр, брус.

Фундамент для дома на винтовых сваях недорогой. Дом на такой основе можно построить на любом участке. Он быстро монтируется. Но металлические элементы подвержены коррозии, их нужно закручивать на большую глубину и в таком здании нельзя организовать подвал.

Буронабивные свайные основания позволяют строить дома на любых грунтах, так как сваю можно погрузить на большую глубину. Нагрузка на правильные фундаменты распределяется равномерно, избыточную устраняют добавлением свай. Для организации такого основания необходимо провести подробные геологические изыскания, сложные расчеты, а для монтажа фундамента использовать специальную строительную технику.

Столбчатые фундаменты бывают монолитные и сборные. Как и свайные, их обвязывают ростверком из бруса или двутавра. Такие основания не закладывают под дома на пучинистых или подвижных почвах.

Для создания монолитной конструкции в подготовленную яму монтируют опалубку и арматурный каркас, а затем заливают раствор. Между столбом и границей скважины делают обратную засыпку песка для снижения нагрузки грунта на конструкцию.

Сборное основание состоит из бетонных платформ и столбов, изготовленных на производстве. Быстро собираются, экономят материалы. Не требуют гидроизоляции. Демонстрируют плохую устойчивость на грунтах с горизонтальной подвижкой. Такие фундаменты не заливают для домов с тяжелыми стенами (каменными, кирпичными).

Оба типа фундаментов представляют собой отдельные точки опоры под перегородки. Отличия этих оснований:

• Глубина погружения (сваи можно разместить в грунте намного глубже, чем столбы).
• Принцип распределения нагрузки (столб опирается на подошву, у свай работает боковая поверхность).
• Размер (сечение свай меньше, чем у столбов).

Плитный фундамент под деревянное строение

Плавающий фундамент, устойчивый к деформации, может обеспечить армированная железобетонная плита под всю площадь постройки. Глубина залегания сплошного основания будет зависеть от веса коттеджа.

Технология монтажа плиточной конструкции похожа на предыдущий вариант. Только вместо траншеи копают котлован. В готовую яму засыпают гравий, песок и укладывают слой гидроизоляции. Затем устанавливают готовую плиту или заливают монолит на армированный каркас.

Ленточный заглубленный фундамент

К преимуществам такой конструкции относятся:

• надежность;
• срок службы до 150 лет;
• устойчивость на сложных, движущихся грунтах.

Недостатками плиточного основания можно считать:

Строительство фундамента

Процесс возведения рассмотрим на примере самой популярной разновидности — ленточного фундамента. Вот из каких этапов он состоит:

1. Разметка: очертания будущего фундамента обычно обозначают при помощи вбиваемых в землю колышков и натянутого между ними шнура. Каких-либо сложностей тут нет, но нужно помнить об одной тонкости: у размеченного 4-угольника должны быть равными не только противоположные стороны, но и диагонали (признак равенства всех углов 90 градусам).

2. Рытьё траншеи: выемку грунта нужно производить на глубину ниже проектной отметки подошвы фундамента, так как под ним будет настилаться песчано-щебёночная подушка.

3. Устройство подушки: этот конструктивный элемент состоит из двух слоёв: снизу — песок, сверху — гравий или щебень. Толщина слоёв — по 10 см. Подушка исключает поступление к фундаменту воды снизу вследствие капиллярного эффекта (щебень и песок являются дренирующими материалами и за счёт своей сыпучести равномерно распределяют нагрузку от фундамента на грунт).

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

4. Более надёжным будет уложить поверх подушки подготовку из тощего (с увеличенным процентным содержанием песка и гравия относительно цемента и воды) бетона толщиной 15–20 см без армирования или 6–10 см с армированием.

5. Монтаж опалубки: её собирают из листовых древесно-стружечных материалов, фанеры или досок. Конструкция должна быть достаточно прочной, чтобы не разрушиться под весом довольно тяжёлого бетона, поэтому на всём протяжении её укрепляют подпорками.

6. Внутри опалубки поверх песчано-щебёночной подушки нужно настелить рубероид. Древесные элементы, из которых собирается опалубка, имеет смысл обернуть полиэтиленом. Тогда они не испортятся от контакта с бетоном и могут быть использованы впоследствии для иных задач.

7. Армирование и устройство продухов: арматурный каркас устанавливают с учётом того, что наибольшие растягивающие усилия при изгибе возникают у самой поверхности. То есть рабочие пояса нужно располагать у верхней и нижней граней будущего фундамента, но так, чтобы арматура была защищена слоем бетона толщиной в 30– 40 мм. При армировании следует соблюдать два важных правила: арматуру нельзя приваривать — только связывать: в месте сварки она теряет прочность и становится хрупкой; углы и другие места пересечения лент нужно армировать не двумя прямыми пересекающимися прутами, а одним Г-образным, причём каждая его часть должна иметь длину не менее 30 см.

8. Для устройства вентиляционных отверстий (продухов) в местах их расположения к арматуре нужно прикрепить отрезки пластиковой трубы, упирающиеся торцами в стенки опалубки. Чтобы бетон не просочился в трубу, её заполняют мокрым песком. Аналогичным образом монтируются отверстия для проведения сквозь фундамент инженерных коммуникаций.

9. Заливка бетона: крайне желательно залить весь бетон за один подход. При этом нужно обеспечить выход из массы раствора всего воздуха, иначе останутся пустоты. Лучше всего этому способствует специальный инструмент — виброплита. Если её в наличии нет, свежезалитый раствор густо прокалывают арматурным прутом или лопатой.

Влияние погодных условий на качество заливки

Заливку бетона лучше всего производить в умеренную погоду — нежаркую и сухую. В период обильных дождей эту операцию лучше отложить. Но нередко случается досадный казус: заполнение опалубки бетонной смесью в самом разгаре, а с неба начало лить как из ведра. В таком случае заливку лучше не прерывать, но траншею надо накрыть полиэтиленовой плёнкой. Открываем поэтапно отдельные небольшие участки, заливаем бетон — и тут же возвращаем укрытие на место.

Особенно важно исключить попадание осадков в бетонную смесь глубокой осенью, когда ночные заморозки вполне реальны. Если допустить заливание бетона дождевой водой, результат будет плачевным: монолит превратится в хрупкую субстанцию, которая будет рассыпаться от несильного удара

Свайный фундамент

На фундамент, основной составляющей частью которого являются сваи, в малоэтажном секторе устанавливают современные коттеджи, дома из бруса, бревна и СИП-панелей. Он подходит для рельефа всех типов, может монтироваться почти на любых почвах, считается оптимальным для слабого грунта. Выделяют три разновидности свайных оснований.

Основные виды свай

Для сооружения фундамента пользуются следующими видами свай:

• винтовыми;
• буронабивными;
• забивными.

Сваи первого типа предназначаются для постройки нетяжелых брусовых или бревенчатых конструкций. Они погружаются в землю путем завинчивания, после чего полости бетонируются. На монтаж требуется всего несколько дней. Недостатками считаются коррозия и отсутствие возможности оборудования подвального помещения.

Бурение скважин с последующим бетонированием — технология возведения буронабивных свай. Они хороши для многоэтажных строений и любых типов почвенных пород, однако их монтаж очень трудоемок.

Забивные сваи не боятся больших нагрузок. С их использованием сроят тяжелые многоэтажки.

Блок эксперта

Вопрос 1. Хочу построить кирпичный дом у озера. Какой тип фундамента мне выбрать?

Ответ. Для того, чтобы ответить однозначно, необходимо изучить особенности грунта, рельеф и так далее. Если участок ровный, можно остановиться на монолитной плите.

Вопрос 3. Какой фундамент выбрать для бани?

Ответ. Окончательный ответ можно дать только рассмотрев все факторы в совокупности. Обычно для бань используют винтовые сваи, ленточный или плитный фундамент.

Вопрос 4. Нужен ли фундамент для сарая?

Ответ. Если у вас на участке каменистый грунт или на поверхность выходят известняковые породы, можно построить сарай просто на песчаной подушке. В противном случае фундамент необходим. Это может быть столбчатый, свайный или, если строение будет из кирпича или блоков, ленточный фундамент.

Вопрос 7. Что должно быть установлено раньше – коммуникации или фундамент?

Ответ. Есть два варианта. Либо сначала прокладываются коммуникации, либо в фундаменте оставляются отверстия для коммуникаций (в опалубке делают временные заглушки, а после застывания бетона их удаляют). После проведения труб эти отверстия нужно будет тщательно заделать.

Вопрос 8. Чем глубже заложен фундамент, тем он надежнее? Или это не так?

Ответ. Это так, но не совсем. Дело в том, что для фундамента опасны не только силы пучения, действующие на подошву, но и силы пучения, действующие на боковые поверхности. В случае заложения глубокого фундамента, на который установлено легкое сооружение, последние могут вместе с мерзлым грунтом оторвать фундамент. Особенно если он кирпичный или малоблочный.

Вопрос 9. Какой фундамент имеет самую простую конструкцию?

Ответ. Самая простая конструкция у фундаментов на песчаной подушке. Кратко говоря, при сооружении таких оснований в траншею укладывают песок, проливая его водой, а затем сверху укладывают цементно-песчаный раствор со щебнем, кирпичом, камнем или гравием, либо даже обломками шифера или бетона.

На каких почвах можно обустраивать плитное основание?

Плитное основание — наиболее универсальный вид фундамента. Он выполняется из монолитного железобетона и имеет усиленное армирование, расположенное по всей площади. Плитные основания возводятся:

• На слабых почвах и больших нагрузках на плоскость фундамента.
• Для устранения и уменьшения осадки постройки.
• Из-за технологических факторов, когда по плану строительства требуется монолитная плита под всем строением.

Устройство сплошного монолитного фундамента требует большого количества бетона, арматуры, поэтому их лучше возводить при постройке небольших частных домов, когда не требуется строить подвальное помещение, а само основание служит полом здания.

Большая площадь основания снижает давление на почву.

Сплошная монолитная плита и строение над ней адекватно реагируют на силовое воздействие извне и возможное перемещение грунта. При строительстве дома на таком основании не надо тратить средства для различных дорогих мероприятий, которые защищают постройку от перемещения почвы.

При возведении плитного основания снижается расход строительных материалов: бетона на 30%, трудовые затраты уменьшаются на 40%, а вся стоимость такого основания на 50% меньше, чем цена строительства заглубленного варианта.

В холодных российских регионах лучше строить дома на монолитном морозоустойчивом плитном основании. Такой фундамент представляет собой железобетонную плиту толщиной в 25 см, заглубленную на 40 см в грунт. Ее края выполняются толще, защитой от мороза служит пенопласт. Виды такого основания с успехом используют в странах Скандинавии, где климат очень похож на российский.

Тепло дома нагревает монолитную плиту основания и перемещает линию промерзания почвы вверх, она располагается по периметру здания. Это лишний раз подтверждает правило, что уровень промерзания грунта повышается у любого основания, если постройка обогревается и снабжена морозоустойчивой изоляцией, расположенной на уровне земли.

Эта изоляция ликвидирует потери тепла и перераспределяет их через монолитную плиту в почву под основание постройки.

Застройщикам частных домов следует знать, что экономия при возведении морозоустойчивых оснований меньше, чем при строительстве традиционных. Эти траты составляют 3% от общих финансовых вложений, требующихся на возведение здания.

Если не обойтись без подвального помещения, то делают заглубленный монолитный фундамент под всем строением. В таких постройках нагрузка распространяется равномерно по всей плите основания, осадка дома происходит равномерно, а также монолитная железобетонная плита защищает цокольное помещение от подземных вод.

Плитные основания строят на слабых грунтах, тем самым обеспечивают равномерное распределение больших нагрузок на фундамент. Опытные строители утверждают, что такие основания отлично доказали свое преимущество перед другими типами фундаментов при возведении частных домов с подвальными помещениями.

Возведение цокольных помещений на монолитном фундаменте требует установки на нем гидрозащиты. Если ее схема выполнена правильно, то подвальное помещение будет надежно защищено от грунтовых вод.

Ленточный фундамент

Когда возникает вопрос какой тип фундамента использовать, первое о чём вспоминает застройщик, так это о классической ленте. В советское время это было самое популярное основание, которое использовали и там, где это уместно, и там, где неуместно.

Среди достоинств:

• Огромный запас прочности.
• Кардинальное решение проблемы пучения.
• И возможность создания подвальных помещений.

Среди недостатков:

• Чаще всего не оправдано высокая стоимость.
• Длительное и трудоёмкое изготовление.
• И большая площадь боковых поверхностей, на которые так же действует пучение.

Ели у вас тяжёлое несколько этажное здание, глубоко залегают грунтовые воды, а величина промерзания грунта незначительна, выбор в большинстве случаев остановится именно на ленточном фундаменте.

Хуже, если строение предусматривается лёгкое (дерево или каркасник), а глубина промерзания выше полутора метров, в этом случае пучение имеет все шансы вытолкнуть основание, воздействуя только на его боковые грани.

Свайные фундаменты

Схемы свайных и плитных фундаментов.

Они состоят из отдельных свай, перекрытых сверху балкой или бетонной (железобетонной) плитой. В индивидуальном строительстве их применяют крайне редко, так как их возведение является трудоемким.

Свайные фундаменты предназначены для домов на слабых грунтах при необходимости передачи значительных нагрузок от строения на плотные глубинные грунты.

Они делаются из стали, дерева, бетона и железобетона. Их можно сделать комбинированными. Сваи, опускаемые в грунт в полностью готовом виде, называются забивными. Сваи, изготовляемые в пробуренных в грунте каналах, называются набивными.

По типу поведения различают:

• сваи-стойки, которые имеют под собой прочный грунт и передают на него давление;
• висячие сваи, которые применяются при глубоком залегании прочного грунта.

Этапы снятия опалубки со столбчатого фундамента.

Деревянные сваи – экономичные, но быстро гниют во влажном грунте. Срок их службы не превышает 10 лет.

Срок эксплуатации железобетонных свай достигает 150 лет. Они предназначены для возведения многоэтажных строений.

К достоинствам свайных фундаментов относятся:

• меньшая усадка;
• экономичность по сравнению с другими типами ввиду снижения расхода материалов;
• возможность применения на грунтах с низкой несущей способностью.

Их недостатком является необходимость применения спецоборудования при монтаже.

Основание дома столбчатого типа

Схема столбчатого фундамента.

По сравнению с остальными типами, столбчатое основание является наиболее экономичным, так как на его закладку не требуется большое количество строительных материалов и времени. Данный тип идеально подходит для легковесных малоэтажных конструкций, таких как каркасный дом, беседки, веранды, летние кухни и прочие, не требующие постоянного нахождения в них.

Столбчатый фундамент представляет собой систему бетонных, каменных или кирпичных столбов, которые располагаются в двух метрах друг от друга в местах с наибольшей нагрузкой. Строительство фундамента данного типа будет наиболее актуальным для домов на почве с большой глубиной промерзания. Следует помнить о том, что столбчатый не подойдет в тех случаях, если планируется постройка подвала или цокольного этажа. Это обусловлено тем, что при заполнении пространства между столбами, почвой и стенами могут возникнуть сложности.

Ленточный малозаглубленный фундамент

Когда думаешь, как выбрать тип фундамента для дома цена вопроса играет отнюдь не последнюю роль. В этом отношении МЛФ выгодно отличается от своего глубоко закопанного «собрата» и является более обоснованным решением если дело идёт о постройке небольших и лёгких сооружений. Но при этом особые требования выдвигаются к рельефу.

Так, мелко заглублённое основание нельзя применять на склонах. Там возведённое на нём строение имеет все шансы просто сползти вниз.

Не подойдёт также этот тип фундаментов если вы хотите домик с подвалом или верхний слой грунта очень слабый. Та даже обычные высоко лежащие грунтовые воды способны в несколько раз поднять итоговую стоимость работы.

Как вывод: МЛФ довольно выгодное решение, но применить его не всегда получается, так как выдвигаются довольно неслабые требования как к месту под застройку, так и к будущему дому.

Как правильно выбрать определенный вид фундамента для частного дома?

Для правильного определения недостаточно знать, какие фундаменты бывают. Необходимо совместить изложенные выше сведения с отличительными параметрами собственного проекта:

Точный расчет подразумевает общую нагрузку. В него включают вес строительных конструкций, отделочных материалов, оборудования, мебели, технологического оборудования.
Уточняют рельеф участка, при необходимости добавляют в план земляные работы.
Проверяют геологическое строение, уровни промерзания и грунтовых вод, наличие подземных газовых и других инженерных сетей.
При наличии/отсутствии подвала делают соответствующие корректировки в конструкторской документации

Основное внимание уделяют вопросам тепло- и гидроизоляции.
Отдельно изучают особенности основных строительных материалов, которые предполагается применить при возведении фундамента для частного дома.
Устанавливают приемлемый срок до капитального ремонта.

На рисунках указано, как выбрать ленточный фундамент для дома с учетом характеристик грунта и строительных материалов

Анализ грунтовых и гидрологических условий на участке

Точные результаты можно получить после выполнения профессионального инженерно-геологического исследования

Проверку можно сделать самостоятельно. Для этого роют на территории участка шурфы в необходимом количестве на глубину в соответствии с параметрами будущего фундамента

Особое внимание уделяют местам с высоким уровнем грунтовых вод. Соответствующие участки сначала определяют по косвенным признакам (специфическим растениям, скоплениям росы и тумана)

Для бурения неглубокой скважины применяют специальные приспособления с электрическим/бензиновым приводомВ самых сложных ситуациях фундамент для частного дома защищают от дождевых и грунтовых вод с помощью специализированной дренажной системы

Расчет необходимой глубины заложения и других параметров конструкции фундамента

Для вычисления этого определяющего параметра необходимо проверить особенности конструкции фундамента для частного дома, уровни грунтовых вод и промерзания, геологический разрез. По каждому из перечисленных пунктов делают отдельный расчет. В проекте оставляют самую большую глубину.

Чтобы упростить решение задачи пользуются специализированными программами-калькуляторами. Точные результаты можно получить, если сделать соответствующий заказ в профильном проектном бюро. В качестве примера приведем основные этапы типового алгоритма расчета глубины фундамента ленточного типа под деревянным частным домом.

Вычисляют нормативную глубину (Нг) по формуле:

Нг = Пк × Тп, где

• Пк – почвенный коэффициент (для песка значение составляет 0,3);
• Тп – температурный показатель, который равен квадратному корню всех отрицательных среднемесячных температур за год (для Подмосковья – 4,77).

Например для Подмосковья: Нг = 0,3 × 4,77 = 1,43 м.

Полученное значение умножают на другой табличный коэффициент, который рассчитан с учетом условий внутри комнат и архитектурных особенностей. При поддержании температуры +20°C в помещении, которое примыкает к наружной части фундамента, принимается значение 0,4. Соответственно определяется уровень промерзания: Уп = 1,43 × 0,4 = 1,03 м. Ленточную конструкцию рекомендуют устанавливать на 0,15-0,2 м ниже.

Для обеспечения устойчивого положения необходимо сделать так, чтобы площадь опорной площадки фундамента (Пф), умноженная на несущую способность (Нс) определенного грунта была больше общего веса строения (Вс) вместе с оснащением: Пф × Нс > Вс.

С помощью специализированного программного обеспечения можно быстро выполнить расчет с применением профессиональных методик и сложных формул

№2. Виды фундамента по конструкции

Все используемые в частном строительстве фундаменты можно поделить на четыре группы:

• ленточные фундаменты – это сплошное полотно из армированного бетона (намного реже из кирпича), которое закладывается подо все несущие стены дома и имеет вид замкнутого контура или ленты, откуда и пошло название. Самый распространенный тип;
• плитные фундаменты еще называют «плавающими», они представляют собой сплошную монолитную бетонную плиту, которая позволяет наиболее равномерно распределить нагрузку;
• столбчатые фундаменты, как подсказывает название, представляют собой систему столбов, изготовленных из бетона, кирпича, камня, реже – дерева, и расположенных на равномерном удалении друг от друга в местах нахождения несущих стен и углов будущего дома. Столбы для надежности объединяются ростверком (рама, которая связывает все столбы), но могут обходиться и без него. Такой вид фундамента пригоден для небольших легких домов;
• свайные фундаменты состоят из опор, которые вкручиваются или вбиваются в грунт (опоры столбчатого фундамента устанавливают в ямы) на относительно большую глубину. Сваи могут быть железобетонными или металлическими, используются на рыхлых и пучинистых грунтах.

Выбор типа фундамента для дома зависит от этажности и габаритов последнего, материалов стен и перекрытий, а также от типа грунта, уровня его промерзания, глубины залегания подземных вод, наличия подземных коммуникаций, необходимости обустраивать подвальное помещение.