Грунт – как много в этом слове!
Еще при покупке участка стоило на минуту закрыть глаза на красоту живописного места и буквально копнуть глубже — ознакомиться с составом почвы. Ведь от качественных показателей грунта зависит не только трудоемкость возведения построек на участке, но и затраты, связанные с процессом строительства.
Для оценки грунта на строительном участке достаточно выкопать несколько ям или пробурить пару скважин. Почему несколько? Дело в том, что в ряде случаев в пределах нескольких метров почва на участке может быть разной, соответственно, она обладает разными свойствами. Ни в коем случае не стоит полагаться на результаты исследований у соседей – чревато самыми неприятными последствиями!
Яма выкапывается на глубину 2 метра – этого вполне достаточно, чтобы иметь представление о том, с каким грунтом придется работать. Ниже мы привели список наиболее распространенных типов грунта, с которыми сталкиваются индивидуальные застройщики, стремящиеся построить фундамент и дом своими руками. Уже по внешнему виду грунта, глубине залегания и толщине отдельных слоев можно принимать решение о том, какое основание является предпочтительным, а от какого лучше отказаться.
Скальный и полускальный грунт отличаются высокой несущей способностью, поэтому на них можно возводить практически любой тип фундамента. По вполне понятным причинам, свайное основание не входит в этот список. Глинистый, песчаный, торфяной, илистый, грунт супесь и суглинок относятся к классу пучинистых, поэтому при строительстве дома на участке, где превалируют такие типы почвы, тип основания для постройки подбирают исходя из:
- глубины залегания слоя пучинистого грунта. Например, пласт такой почвы начинается с поверхности и продолжается по всей глубине ямы. Можно заменить часть такого грунта непучинистым – песком – и возвести ленточный фундамент, либо отдать предпочтение свайному фундаменту;
- уровня грунтовых вод. Чем ближе к поверхности грунтовые воды, тем больше накладывается ограничений на выбор типа фундамента. Если они находятся на глубине 1 м, лучше отдать предпочтение плитному основанию, если глубже, то можно рассмотреть незаглубленные ленточные;
- глубины промерзания грунта. Если грунт пучинистый вплоть до глубины промерзания, его можно заменить непучинистым, либо построить заглубленный ленточный фундамент, или отдать предпочтение свайному основанию. Можно также использовать незаглубленный плитный фундамент.
Причем, необходимо одновременно учитывать сразу три вышеперечисленные характеристики грунта.
Комбинированный свайно ленточный фундамент. Свайно-ленточный фундамент: конструкция, сфера применения
Ленту на сваях кладут мелкозаглубленную
Ленточный фундамент на сваях – это конструкция, состоящая из мелкозаглублённого монолитного основания, опирающегося на вбитые в землю сваи. Их заглубляют ниже, чем на глубину промерзания почв по данной местности. Часто опорой им служат твердые породы. Перепады высот рельефа, рыхлые почвы – не являются преградой строительству.
Верх такого основания — ростверковый фундамент, передающий большую часть нагрузки, создаваемой сооружением, на сваи, а меньшую ее долю – на грунт. На него опираются наружные стены, перегородки. Он отличается от обычного ленточного по высоте, глубине залегания. Фундаментная лента создается способом залива бетоном.
Арматурой выполняется дополнительное усиление свай и монолитного блока.
Буронабивные сваи заливают раствором
По виду взаимодействия с грунтом установленные опоры подразделяются на сваи-стойки и висячие. Первые упираются в нижележащие твердые породы. Вторые удерживает сила трения, возникающая между их корпусом и почвой.
Для устройства фундамента применяются сваи таких разновидностей:
- буронабивные, формирование которых происходит непосредственно во время проведения строительных работ путем заливания пробуренных скважин бетонным раствором;
- забивные – представляют собой готовые заостренные стержни, для использования которых требуется применение спецтехники;
- винтовые – металлические трубы с литым либо приваренным наконечником.
Буронабивные сваи подойдут для загородных коттеджей
Буронабивные опоры характеризуются наибольшей прочностью, потому что образуют единую конструкцию с ростверком.
Такое комбинированное основание служит для возведения следующих построек:
- коттеджей;
- малоэтажных домиков;
- зданий, имеющих полуподвальные комнаты.
На свайном фундаменте с ростверком строительство выполняется нетяжелыми материалами:
- деревом;
- пеноблоком;
- газобетоном;
- керамическими блоками;
- разнообразными каркасными панелями.
Винтовые сваи можно закрутить своим руками
Можно создать винтовой фундамент своими руками и из буронабивных свай.
Процесс можно осуществить, используя лишь ручные инструменты.
Это объясняет популярность этих видов опор в индивидуальном строительстве.
Данное комбинированное основание строится быстрее простого ленточного, меньше его по затратам приблизительно на 30%. При этом не требуется выкапывать глубокие траншеи и применять сложную технику, но перед началом строительства в любом случае требуется производить расчеты.
Как определить количество арматуры и проволоки
Монтаж фундамента обязательно предполагает наличие в нем арматуры. Бетон сам по себе обладает высокой устойчивостью на сжатие. В то же время, он слаб при растяжении. Грунт под фундаментом вспучивается, что приводит к растрескиванию бетона и ослаблению конструкции фундамента
Потому так важно, чтобы в нем был армирующий пояс, включающий продольные и поперечные прутья. Соединение вертикальных и горизонтальных прутьев происходит с помощью вязальной проволоки
На одно соединение расходуется примерно 40 см такой проволоки. Рассчитав количество арматуры для фундамента, рассчитывается количество соединений и расход проволоки.
Количество арматуры зависит от типа фундамента, грунта, а также габаритов самого здания. Существуют специальные строительные требования – СНиП 52-01-2003. С их помощью подбирается класс арматуры, сечение и рассчитывается ее количество.
О том, как рассчитать армопояс каждого типа фундамента, следует почитать отдельно. Каждый вид основания характеризуется своими особенностями и требованиями.
Основной причиной трещин и разрушений стен дома является неравномерная осадка фундамента
Расчет площади подошвы
Важное место в проектировании основания для будущей постройки занимает расчет площади подошвы. Данный этап работы проводится по формуле, представленной на рисунке ниже
Полученное в результате вычислений значение – примерная общая площадь подошвы фундамента, необходимая для того, чтобы буквально под нагрузкой не продавить грунт. Если речь идет о строительстве самого дорогостоящего – плитного фундамента (в статье про расчет арматуры вы оцените, насколько «экономично» данное решение), то можно и вовсе избежать этих расчетов, ведь достаточно залить плиту под всей площадью дома, а такой подошвы с избытком хватит для предупреждения всех сюрпризов, которые преподносит грунт.
Каждый тип грунта, в зависимости от глубины заложения, плотности и пористости, обладает своими показателями сопротивления нагрузкам. Само собой разумеется, что пласты почвы на большой глубине в результате естественной прессовки отличаются большими значениями сопротивления. Так, если вы планируете строить фундамент на глубину меньше 1,5 м, то расчетное сопротивление грунта примет несколько иное значение. В этом случае оно будет рассчитываться по формуле: R=0,005R0(100+h/3), где R0 – табличное значение расчетного сопротивления, h – глубина фундамента относительно нулевой отметки, см. В свою очередь, многое зависит от грунтовых вод, ведь повышенная влажность грунта уменьшает его сопротивление нагрузке.
Естественно, что при самостоятельном расчете придется повозиться над вычислением нагрузки от возводимой конструкции, которая будет оказываться на пласты грунта под подошвой фундамента. Сюда включается:
- суммарная нагрузка от сооружения, в том числе и примерная – от фундамента (используются данные таблицы, представленной на рисунке ниже);
- нагрузка от объектов, которые будут размещены в постройке (камины, мебель, люди);
- вес сезонных нагрузок от снежного покрова. Для средней полосы принимается равным 100 кг на кв. м кровли, для южной – 50 кг, для северной – 190 кг.
Полученное в результате вычислений значение площади подошвы фундамента используется при составлении проекта фундамента: выборе ширины ленты (для ленточного монолитного основания) или площади опоры (для столбчатого, свайного типов фундаментов). Рассмотрим конкретный пример расчета для каменного дома 6×8 м. О том, как подбирается арматура для фундамента, пойдет речь уже в отдельной статье.
Пример расчета фундамента
Предположим, что мы строим двухэтажный каменный дом 6 × 8 м, проект которого предусматривает в том числе одну внутреннюю несущую стену. Масса дома с учетом всех нагрузок получилась равной 160 000 кг. Грунт – влажная глина (расчетное сопротивление – 6 кг/см²). Коэффициент условий – 1. Коэффициент надежности – 1,2. Подставляем все значения в формулу расчета площади подошвы:
S = 1,2 × 160000 / (1 × 6) = 32 000 см² = 3,2 м²
Для ленточного фундамента: при общей длине ленты примерно (6+8) × 2 + 6 (внутренняя стена) = 34 м минимальная ширина ленты составит 3,2 / 34 = 0,1 м. Это минимальное значение!
Если рассматривать фундамент для легкого деревянного дома при условии, что минимальная площадь подошвы получилась равной 1 м², то для возведения свайного фундамента (площадь основания каждой сваи принимается равным 0,07 м², при условии, что нижняя часть сваи в диаметре – 0,3 м) потребуется:
1 / 0,07 = 15 свай
Расчет ленточного основания для постройки из газобетона
Для того чтобы осуществить расчет фундамента под дом из газобетона, необходимо для начала ознакомиться с описанием постройки. Следует рассмотреть манипуляции на примере одноэтажного дома. Жилая площадь составляет 64,9 м2, а площадь крыши равна 123, 5 м2. Размеры дома равны 9,1 x 8,8 x 6,3 м.
Если на участке глинистые грунты, а глубина промерзания достигает 0,9 м, шаг от планировочной отметки до линии залегания грунтовых вод составляет 2 м. Если строительство ведется в Киевской области, то можно определить предварительные параметры фундамента, учитывая геологические условия. Ширина, высота и длина будут равны 0,3 x 0,75 х 44,9 м. Площадь подошвы составит 13,47 м2. В качестве 3/4 можно принять глубину заложения, а расчетная глубина промерзания будет не меньше 0,7 м.
При строительстве будет использоваться бетон марки М150, а высота цоколя составит 0,25 м. Объем фундамента с учетом ширины и высоты, которые равны 0,3 x 0,75 м плюс цоколь, составит 13,5 м3. Если учесть, что удельный вес железобетона составляет 2500 кг/м3, то можно рассчитать вес фундамента и цоколя, которые составят 33,75 т.
Усадка фундамента
Любой фундамент дома подвержен усадке. Это означает, что, как бы качественно не был бы подготовлен, утрамбован грунт, под весом стен и крыши он будет проседать. Это явление известно всем, кто в течение первого года после выведения стен занимается внутренней или внешней облицовкой здания. Когда фундамент проседает неравномерно, по стенам идут трещины, которые заделать достаточно сложно.
А причина такой неравномерной осадки – неправильный расчет воздействия на основание используемых для строительства материалов.
Стеновые материалы дома имеют определенный вес, который измеряется в кг/ м3.
Приведем для справки удельный вес наиболее популярных стеновых материалов:
- Газо-и пенобетонные блоки (газо-и пеносиликатные блоки) — 300-1000 кг/м3.
- Силикатный одиннадцатипустотный кирпич — 1500 кг/м3.
- Облицовочный кирпич – 1600 кг/м3.
- Глиняный обыкновенный кирпич – 1700 кг/м3.
- Бутовый камень — 1600—1800 кг/м3.
- Железобетон — 2200—2500 кг/м3.
Строительный раствор также имеет удельный вес, забывать о нем при расчетах не стоит:
- Стандартный цементно-песчаный раствор – 1700 кг/м3.
- Известково-песчаный раствор – 1600 кг/м3.
Стены дома в настоящее время достаточно часто изготавливают из деревянного бруса, могут быть изготовлены из комбинированных материалов (СИП-панели) и т.д.
Нет необходимости перечислять все материалы. Проще взять в руки проект и немного поработать сметчиком, составив для себя список используемых материалов.
Далее необходимо вооружиться справочником по материалам и калькулятором. И старательно просчитать количество материалов, их удельный вес, определив общий вес всех материалов, используемых в строительстве здания.
Разделив полученную цифру на рекомендуемую для данного типа почвы удельную нагрузку, мы получим общую площадь поверхности фундамента. Глубина, как вы помните, задана точкой промерзания грунта.
Дальше идет простая арифметика. Умножив общую площадь фундамента на глубину, мы получим кубатуру основания. Расчетные цифры редко совпадают с реальными данными. Строители обычно пытаются применять в расчетах коэффициент 1,5, увеличивая общий объем.
Если вы рачительный хозяин, то разумнее применить коэффициент 1,3. Обычно он оказывается самым верным. Хотя, возможны исключения.
Типы фундаментов
Строительство фундамента своими руками предполагает использование нескольких технологий:
- столбы;
- сваи;
- лента;
- плита;
- комбинированные варианты.
Столбчатые опоры отличаются невысокой несущей способностью. Возможно устройство монолитных столбов или их сборка компактных бетонных блоков. Оба варианта прекрасно подходят для выполнения работ своими руками.
Свайный фундамент для дома бывает трех типов:
- забивной (не рекомендуется для частных строений из-за необходимости привлечения техники);
- буронабивной (подойдет при строительстве кирпичного или бетонного дома);
- винтовой (идеален для легких деревянных зданий).
Сваи позволяют сократить объем земляных работ. Нет необходимости откапывать траншеи или котлован, вывозить большое количество грунта за пределы участка. Благодаря этому качеству устройство такого типа фундамента — очень экономичный выбор. Основным недостатком станет невозможность оборудования подвала или подполья для инженерных коммуникаций. Цоколь строения в этом случае закрывают декоративными материалами.
Еще одно преимущество свай — возможность применения на заболоченном участке. Даже если уровень грунтовых вод расположен близко к поверхности земли, опоры обеспечивают необходимую несущую способность.
Следующий вариант — лента. Ее можно выполнить монолитной или из блоков. Второй вариант рационально использовать для массового строительства. Ленточный фундамент бывает:
- заглубленным (для зданий с подвалом, кирпичных и бетонных сооружений);
- мелкозаглубленным (для деревянных и каркасных домов);
- незаглубленным (технология заливки фундамента под небольшие постройки на прочном основании).
Перед тем как делать ленту, стоит проверить уровень грунтовых вод и соблюдение правила, по которому подошва не может быть ближе чем на 50 см к горизонту подземных вод. В противном случае существует большая вероятность подтопления подвала, снижения несущей способности основания и разрушения материалов опорной части здания.
Количество опор под дом
Для того чтобы определить, какое количество винтовых свай вам понадобится, нужно для начала узнать, сколько стен будет внутри дома. Под несущими стенами винтовые сваи тоже устанавливаются
Расчет свайного фундамента под каркасный дом осуществляется следующим образом: важно помнить, что расстояние между опорами составляет 3 м. Можно узнать протяженность всех стен, в том числе, внешних, и разделить это значение на три
Таким образом, вы сможете узнать какое количество винтовых свай вам понадобится.
Если дом будет из пено-, газо- или шлакоблоков, то расстояние между опорами составляет 2 м. Под заборы деревянные ограждения с ветровой нагрузкой шаг уменьшается до 2,5 м. Винтовые сваи располагаются еще и по углам сооружения
Важно отметить опоры в тех местах, где стыкуются и пересекаются несущие стены. Под всеми внутренними и наружными несущими стенами следует расположить сваи, соблюдая равный шаг
Внутренняя площадь постройки тоже заполняется свайным полем, в этом случае следует придерживаться того же расстояния между опорами.
Сборный фундамент и плитное основание
Рассматривая основные виды фундаментов под дом, вы должны обратить внимание еще и на сборное ленточное основание, которое изготавливается из готовых блоков. Они устанавливаются в траншею и связываются между собой, швы заполняются цементным раствором
Для монтажа такого фундамента требуется грузоподъемная техника. По глубине заложения ленточный фундамент может быть мелко- и полнозаглубленным.
Еще одна разновидность фундамента – плитное основание. Оно представляет собой сборную или сплошную плиту на всю площадь постройки. В некоторых случаях такие конструкции являются единственно возможным вариантом. Они подходят для песчаных, неустойчивых и глинистых грунтов, которые склонны к вспучиванию.
Идеальным решением плитный фундамент станет для каркасного дома. Он не так сложен в реализации, как свайный или ленточный. Плитные фундаменты подразделяются на монолитные и сборные. Вторые актуальны при сооружении габаритных зданий большой площади.
Основные методы как рассчитать нагрузку на фундамент
Работы начинаются со сбора данных, предварительного выбора типа фундамента и глубины его заложения. Последняя характеристика подбирается исходя из уровня промерзания грунта, типа и однородности почвы и высоты залегания грунтовых вод на участке. Полученная предварительная высота фундамента в дальнейшем учитывается при расчете нагрузки от этой конструкции на грунт и при проверке его самонесущих способностей и прочности.
В зависимости от характера исходных данных выделяют два основных способа сбора и расчета нагрузок:
- Точный, выбираемый при наличии на руках подробного проекта с указанными габаритами и материалами всех строительных конструкций в доме.
- Укрупненный, с подбором приблизительного веса конструкций по нормативам и таблицам.
На этапе расчета фундамента для дома второй способ выбирается чаще, сбор нагрузок ведется по приблизительным эскизам, при необходимости – с корректировкой толщины или материала конструкций, или выборе другого типа кровли, перекрытия или самого основания.
Помимо этого, способ расчета также зависит от типа выбираемого фундамента. В частности:
- При расчете нагрузок на монолитную ленту, плитный фундамент площадь подошвы может определяться исходя из нагрузки на погонный метр (а именно – путем деления суммы нагрузок на длину ленты и сравнения полученной величины с несущими способностями грунта) или методом грузовых площадей (усложненным и редко используемым, с расчетом нагрузки на определенный участок).
- При расчете нагрузки на плиту общую нагрузку просто делят на площадь основания.
- Сечение и количество свайных и столбчатых, фундаментов ТИСЭ с ростверком, чаще всего задается заранее, а расстояние между опорами рассчитывается путем деления общих нагрузок на длину несущих стен. При чрезмерном отклонении расчетной величины от предварительной шаг или сечение опор меняют и расчет проводят повторно.
Условно при расчете все нагрузки могут приниматься как равномерно распределяемые или воздействующие на определенные несущие зоны фундамента. Первый способ признан более простым и применяется чаще. Второй – требует наличия точной конструктивной схемы дома (вплоть до указанных колонн, лестниц, печей и тяжелой мебели) и знания ряда сложных формул.
