«Ленточный фундамент пошире, повыше и на глубину промерзания» — такие советы часто приходится слышать застройщику. В большинстве случаев, для мелкозаглубленного ленточного фундамента (МЗЛФ) и незаглубленного ленточного фундамента (НЗЛФ) достаточно высоты ленты 1/15 от длины дома (например 60 см для дома 9×9м). А при непросадочных грунтах основания составляющих 85% грунтов в нашей стране, за исключением южных засушливых районов и болотистой местности, устраивать глубоко заглубленный фундамент нет необходимости. Типичное заблуждение — чем выше лента МЗЛФ, тем лучше. Однако неоправданное увеличение высоты ленты приводит к значительному увеличению жёсткости и как следствие – необходимости увеличивать армирование. Например, НЗЛФ высотой 40 см под каркасный дом обладает очень значительной гибкостью, поэтому легко «проглотит» значительное пучение основания. Каркасный дом также является относительно гибкой конструкцией, т.е. способен выдержать большие относительные деформации, чем к примеру кирпичный или газобетонный. Величина предельных относительных деформаций при расчёте фундамента влияет на его конструктив. Поэтому применение такого гибкого фундамента для данного типа здания является наиболее оправданным вариантом, поскольку позволяет получить сбалансированную в плане гибкости конструкцию, которой не страшна относительно высокая деформация морозного пучения. Если же ленту 60 см заменить лентой высотой 120 см, то мы получим значительно более жёсткий фундамент, который под действием сил морозного пучения с одной стороны, и нагрузки от здания с другой, уже не изогнётся без разрушений, а будет «стоять до последнего», пока не треснет. Увеличив высоту такой ленты, мы своими собственными руками создаём колоссальные моменты в конструкции, которые надо компенсировать увеличением армирования (vk.com/postroim_svoi_dom). И такое неоправданное увеличение нагрузок происходит просто «на пустом месте», из-за ошибок в проектировании и желания «сделать повыше».
Если же указанных 60 см высоты фундамента не хватает, можно сделать цоколь в виде ещё одной бетонной монолитной ленты, залитой поверх основной и разделённой от первой слоем гидроизоляции. Гидроизоляция в данном случае кроме своей основной функции будет обеспечивать скольжение двух лент относительно друг друга при изгибе. Это будет вариант составной фундаментной ленты, высокой, но без значительной потери гибкости. Армирование дополнительной ленты может быть выполнено в меньшей степени, чем основной. Ширина ленточного фундамента под каркасный дом. При проектировании ленточных фундаментов в пучинистых грунтах, строительные правила предусматривают минимальную ширину мелкозаглубленных и заглубленных ленточных фундаментов в 25 см. Если учесть что нагрузка каркасного дома не превышает 2,5 т/м.п., ширина ЛФ в 25 см проходит по несущей способности большинства грунтов, за исключением просадочных. В случае с незаглубленной лентой, ее минимальная ширина может быть определена расчетом. Чтобы однозначно определить, какая ширина ленточного фундамента будет достаточной в конкретном частном случае, необходимо выполнить соответствующий расчет: Пример расчета ширины ленточного фундамента на несущую способность грунтов основания я написал ранее, в сообществе построим свой дом — //m.vk.com/wall-72891995_288
Ленточный фундамент под действием неравномерных осадок, просадок грунта основания и сил морозного пучения подвергается воздействию растягивающих и сжимающих сил. Чтобы придать фундаменту дополнительную прочность и исключить возможность его деформации, при работе на изгиб, необходимо выполнить продольное армирование фундамента в его верхней и нижней части поперечной плоскости, и поперечное армирование получив в результате металлический каркас.
Металлический каркас состоит из двух горизонтальных ярусов продольной арматуры, соединенных между собой поперечной арматурой. Последняя фиксирует продольные ярусы.
Отдельные стержни арматуры соединяются вязальной проволокой и крючком. Перехлест арматуры устраивают на величину 50d при «вязке» и на 8-10d при сварном соединении, при условии что арматуру можно сваривать (см букву «С» в спецификации, например А500с) Металлический каркас собирается из следующих видов арматуры: рабочей продольной арматуры класса А-III с периодическим профилем; вспомогательной поперечной арматуры класса А-l, A-ll, А-lll или Вр-I ; Минимальный процент продольного армирования железобетонных конструкций, работающих на изгиб — 0,1% от площади поперечного сечения ленты. При этом в расчёт включается только арматура в верхнем и нижнем поясе армирования, при наличии дополнительных стержней, защищающих конструкцию от возникновения наклонных трещин, минимальный процент армирования принимается 0,2%, пример расчета ленточного фундамента, см запись в группе построим свой дом (//vk.com/wall-72891995_40) Дополнительные продольные стрежни водятся для защиты от наклонных трещин при высоте сечения более 700 мм (СП 52.101-2003). Располагать продольную арматуру нужно как можно ближе к верхнему и нижнему краю ленты, с учётом требований по минимальному защитному слою бетона в 30 и 70 мм.
Поперечная арматура при типе соединения с помощью сварки должна иметь диаметр не менее 6 мм при высоте конструкции до 800 мм и не менее 8мм при высоте свыше 800 мм. Максимальный шаг поперечной арматуры не должен превышать 600 мм или 3/4 высоты сечения ленты. Поперечная арматура огибает продольную снаружи, образуя замкнутый прямоугольник.
Согласно п. 5.14 Пособия к СП 52-101-2003, при ширине ленточного фундамента более 150 мм необходимо устанавливать не менее 2-х стержней продольной арматуры. При этом, максимальное расстояние между стержнями не должно превышать 400 мм. Углы и пересечения фундамента необходимо усилить Г-образными или П-образными стержнями с перехлестом в 50d.
1. При устройстве фундаментов на пучинистых грунтах необходимо иметь четкое представление о том, что строительство дома и ввод его в эксплуатацию должны осуществляться в один строительный сезон. Фундаменты, возведенные на пучинистых грунтах и оставленные на зимнее время без нагрузки (без стен, перекрытий и крыш), могут деформироваться. Это справедливо для всех видов фундаментов, но особо важно для столбчатых, так как каждый столб ведет себя как отдельные фундамент (из-за отсутствия единого жесткого остова в отличии от ленточного или плитного). Осадку каждый столб дает свою, что в дальнейшем (после морозов — весной) может усложнить устройство ростверка и стен.
2. Непредвиденные деформации могут произойти и в том случае, когда построенный дом в зимнее время не эксплуатируется и не отапливается, а глубина заложения фундамента была рассчитана на тепловой режим отапливаемого дома. Благоприятным временным периодом закладки фундамента считается, тот отрезок времени, когда почва «отошла» от мороза и грунтовые воды сошли на нижние пласты. Это могут быть летние месяцы и начало осени.
3. В том случае если вы сделали опоры столбчатого фундамента из монолитного бетона, то тут следует знать, что «готовность» бетона достигается по истечении 28 дней. Весь период «созревания» на бетонные опоры не следует делать никаких нагрузок, а так же стоит позаботиться о том, чтобы верхний слой бетона не пересыхал. Для этого вы можете укрыть его пленкой или рубероидом. Для равномерного схватывания бетона, время от времени опоры следует смачивать водой (два или три раза в неделю, это зависит от погодных условий).
4. Для приготовления бетона, вам лучше всего использовать цемент марки М400. Для наполнителя бетона можно использовать мелкий гравий и крупнозернистый песок.
Если состав бетонной смеси будет слишком жидким или же наоборот слишком густым, то прочность бетонной конструкции снижается на 25% от прочности такой же конструкции, при изготовлении которой были выдержаны все требования пропорциональности компонентов.
Какие ошибки могут возникнуть при закладке фундамента и как их избежать
Многие застройщики, решившиеся самостоятельно построить дом, часто допускают ряд ошибок при закладке фундамента, которые приводят к различной степени повреждений фундамента и стен дома. Эти ошибки можно систематизировать следующим образом:
Идеи для дачи и дома
Коварным дефектом фундамента, является неравномерность его проседания. Это может возникнуть по ряду причин, к которым можно отнести:
— не правильно выполнен расчет глубины закладки фундамента;
опоры имеют разную величину заглубления.
— нагрузка на опоры фундамента неравномерна.
Для исключения подобного явления, надо выполнить точный расчет планомерного распределения нагрузки на фундамент. Не забывайте учесть нагрузку на фундамент при надстройке второго уровня дома (например, возведения мансарды);
— использовался материал низкого качества – не та марка цемента, песок который содержал примесь глины и т.д. Или материал, например цемент, имеет длительный срок хранения (надо напомнить, что при хранении полгода его марка снижается на 25 %, а при хранении год и более на 35-50 %);
— не правильно произведена оценка несущих свойств грунта.
Избежать этих ошибок поможет правильно выполненный проект специалистами и постоянный контроль строительства Вами или независимым экспертом.
В современном загородном строительстве все чаще находит широкое применение сооружение цокольных этажей и подвалов. Цокольный этаж или подвал помогают значительно расширить пространство дома, их можно использовать как полноценное отапливаемое дополнительное помещение для различных целей. Разница между цокольным этажом и подвалом заключается в том, что стены цокольного этажа опускаются ниже уровня земли не более чем на половину, тогда как подвал – это помещение, полностью находящееся ниже уровня земли. По устройству оба эти сооружения имеют сходство: их пол, и стены являются фундаментом дома. Строительство цокольного этажа или подвала очень трудоёмкий и технологически сложный процесс, требующий серьезных материальных затрат и грамотного проведения всех работ. Но существуют факторы, при которых строительство цокольного этажа или подвала является оптимальным выходом из сложных ситуаций. К примеру, если участок имеет большой перепад, то сооружение цокольного этажа или подвала будет грамотным архитектурным решением данной проблемы. Строительство стен подвала и цокольного этажа схоже с технологией возведения ленточного заглублённого фундамента. Заглубляется подвал или цокольный этаж до уровня прохождения грунтовых вод. Если подвальное помещение имеет отдельный вход и окна, следует заранее заложить промежутки в стенах. Полом повала и цокольного этажа является монолитная плита. Под плитой (полом) необходимо устройство утрамбованной песчано-щебневой подушки. Существуют различные методы строительства подвалов и цокольных этажей, которые отличаются между собой порядком возведения стен и пола. По одному методу сначала заливают монолитную плиту – пол подвального помещения, по краям которой оставляют выпуски арматуры для её крепления с арматурным каркасом будущих стен сооружения методом«холодного» шва. Пол и стены при такой заливке представляют единую монолитную конструкцию. Другой вариант строительства заключается в первоначальном возведении стен фундамента, которые своим основанием опираются на фундаментную подушку. Фундаментная подушка строится шире, чем будущая стена сооружения, она помогает оптимально распределить нагрузку на стены. Впоследствии, внутри возведенных стен заливается монолитная плита, таким образом, чтобы она заходила на края фундаментной подушки и вплотную примыкала к стенам. Оба этих метода широко применяются в загородном строительстве. При устройстве подземных сооружений необходимо обеспечить максимальную водонепроницаемость заливаемой конструкции, поэтому применяют гидротехнический бетон.Гидротехнический бетон представляет собой бетонную смесь с добавлением пластификаторов для уменьшения пустот, сквозь которые может просачиваться вода. При самостоятельном приготовлении гидротехнического бетонного раствора следует добавлять специальные добавки – уплотнители и гидрофобизирующие добавки. Например, кальциевая селитра (нитрат кальция) увеличивает прочность бетона, действует как ускоритель процесса затвердевания, является противоморозной добавкой (до -20С). После добавления гидрофобизирующей добавки поры бетона и капилляры приобретают водоотталкивающие свойства. Важно! Зачастую при бетонировании подвальных помещений в качестве гидрофобизирующей добавки используют жидкое стекло. Существует большое количество тонкостей по её использованию, поэтому этим способом необходимо пользоваться грамотно и аккуратно. Неквалифицированное использование жидкого стекла может привести к отрицательному результату. Заказать готовый гидротехнический бетон с бетонного узла будет наиболее простым и надёжным способом получения такого бетона. Следует знать, что водонепроницаемость бетона зависит от его марки и класса: чем выше марка бетона, тем больше его водонепроницаемость. Водонепроницаемость бетона обозначается «W». Для сооружения подвалов и цокольных этажей следует использовать бетон марки не менее М400 и классом водонепроницаемости не менее W10. Возведенные стены и пол подземных сооружений находятся под землёй, где постоянно подвергаются воздействию грунтовых и атмосферных вод, поэтому требуется проведение комплекса мероприятий, направленных на защиту фундамента от влаги. Для создания оптимальной защиты подземных сооружений рекомендуется проводить работы по гидроизоляции пола и стен,устройству дренажной системы вокруг фундамента и строительство отмостки. Для полноценной гидроизоляции стен и пола подвальных и цокольных этажей необходимо использовать рулонные и жидкие гидроизолирующие материалы в комплексе. По необходимости, проводиться утепление стен и пола подземных сооружений.
Желание сэкономить на строительстве собственного дома присуще большинству застройщиков. А если такая экономия не связана с риском , то это вдвойне приятно. Именно по этой причине многие делают ставку на мелкозаглубленный ленточный фундамент – основание для дома, которое позволяет существенно (по сравнению с заглубленным до глубины промерзания грунта фундаментом) сократить затраты на возведение дома. В соответствии с нормами по проектированию оснований зданий и сооружений глубина заложения фундаментов в пучинистых грунтах должна приниматься не менее расчетной глубины промерзания. В этом случае подошва фундамента освобождается от воздействия нормальных сил пучения. Однако глубоко заложенные фундаменты имеют развитую боковую поверхность, по которой действуют касательные силы пучения. Эти силы превосходят нагрузки, передаваемые легкими зданиями на фундаменты, в результате чего фундаменты выпучиваются. Таким образом,материалоемкие и дорогостоящие фундаменты, заложенные ниже глубины промерзания грунта, не обеспечивают надежную эксплуатацию малоэтажных зданий, построенных на пучинистых грунтах. Одним из путей решения проблемы строительства на пучинистых грунтах малоэтажных зданий является использование мелкозаглубленных фундаментов. Такие фундаменты закладываются на глубине 0,2-0,5 м от поверхности грунта или непосредственно на поверхности(незаглубленные фундаменты). Таким образом, на мелкозаглубленные фундаменты действует незначительные касательные силы пучения, а при незаглубленных фундаментах они равны нулю. Как правило, под фундаментами устраиваются подушки из непучинистых материалов(песок гравелистый, крупный или средней крупности, мелкий щебень и др.). Применением подушки достигается не только частичная замена пучинистого грунта на непучинистый, но и уменьшение неравномерных деформаций основания. Толщина подушек и глубина заложения фундаментов определяется расчетом. Основной принцип конструирования мелкозаглубленных фундаментов зданий с несущими стенами на пучинистых грунтах заключается в том, что ленточные фундаменты всех стен здания объединяются в единую систему и образуют достаточно жесткую горизонтальную раму, перераспределяющую неравномерные деформации основания. В настоящее время во многих областях Европейской части РФ и бывшей РСФСР, в районах с глубиной промерзания до 1,7 м, на мелкозаглубленных и незаглубленных фундаментах построено свыше 1500 одно- и двухэтажных зданий из разных материалов — кирпича, блоков, панелей, деревянных щитов. Систематические инструментальные наблюдения за зданиям в течение многих лет свидетельствуют о надежной работе мелкозаглубленных фундаментов. Применение таких фундаментов вместо традиционных, закладываемых ниже глубины промерзания грунтов позволило сократить: расход бетона на 50-80 %, трудозатраты — на 40-70%.
Пример расчёта МЗЛФ (мелкозаглубленного ленточного фундамента) 1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ 1. Одноэтажное здание из газобетонных блоков D 500 с полами по грунту, в г.Санкт-Петербург. Материалом стенявляется автоклавный газобетон плотностью D 500, марки В 2, имеющий модуль упругости Eгазобет = 0,17 * 10⁶ тс/м2. Длина наружных стен дома L1 = 8 м, L2 = 6 м; высота стен 2,6 м, наибольшая высота проемов h1 = 2,2 м, толщина стен bs = 0,25 м. Расчетная температура воздуха внутри помещения +20 °C. 2.Инженерно-геологические условия строительства. Грунты площадки представлены покровными супесями Уровень подземных вод залегает на глубине dw=1,6 м. Нормативная глубина промерзания dfn = 1,2 м. dw — dfn = 0,4 м, при 0< dw — dfn <0,5 м, супесь является сильнопучинистым грунтом — 0,07 < fi<0,12 Принимаем fi= 0,1 3. КОНСТРУКТИВНОЕ РЕШЕНИЕ Принимаем монолитный фундамент из железобетона, с песчаной подушкой . Ширина фундамента b1 =0,22 м; высота h = 0,45 м; бетон В20 с модулем упругости Ef = 2,7 * 10⁶ тс/м2. Толщина песчаной подушки hп = 0,6 м. Глубина заложения фундамента 0,2 м от планировочной отметки. Предельные деформации пучения равны: Su = 3,5 см, 4. РАСЧЕТ ЛЕНТОЧНОГО ФУНДАМЕНТА 1.Расчет по сопротивлению грунта S > Yn F/ Ro , где S — площадь подошвы фундамента (см2); F — расчетная нагрузка на основание (общий вес дома, в том числе фундамент, полезная нагрузка, снеговой покров…) (кг); Yn = 1,2 — коэффициент надежности; R0 — условное расчетное сопротивление грунта основания S = L*b1 = (800*3+(600-22*3)*3)22 = (800*3+534*3)22 = (2400+1602)*22 = 4002*22 = 88044 см² ( 8,8 м²) Масса фундамента — 10 тн Масса всех стен – 17 тн Масса армопояса – 1,65 тн Масса всех перекрытий – 4,1 тн Масса кровли и мансарды (чердака) — 4,7тн Снеговая нагрузка — 6,1 тн Эксплуатационная нагрузка — 5 тн Общая нагрузка на основание N, 48,55тн Погонная нагрузка qi , 1,73тн/м Давление по подошве фундамента от внешней нагрузки — рi , 5,52 тн/м2 R0 = 3 кг/см² для песч подушки 88044 см² > 48550/3 ; 88044 см² > 16183 см² 2. Расчет основания по деформациям пучения. Деформация пучения ненагруженной поверхности грунта hf = fi , где fi = 0,1 — интенсивность пучения для сильнопучинистого песчаного грунта; 3. Определим величину пучения hfi ненагруженного основания под фундаментом hfi = hf-1((d+hn)/dfn где рi — давление по подошве фундамента от внешней нагрузки, тс/м2; pr — давление на подошву фундамента (тс/м2) от нормальных сил пучения b — коэффициент, учитывающий влияние подушки на работу фундамента; принимается по табл. 5. hfi = 0,1(1-(0,2+0,6)/1,2) = 0,033 м (3,3см) 4. Определим величину пучения под подошвой фундамента с учетом давления по подошве фундамента от внешней нагрузки. Давление пучения на подошву фундамента от нормальных сил пучения определим по формуле : Pr = 2Ka*dz*Ss/bl dz = df- d — hп = 1,2-0,2-0,6 = 0,4 м dz = 0,4 м — мощность слоя пучащегося грунта, вызывающего ниже подошвы фундамента деформацию hfi ka = 0,4 — коэффициент условий работы промерзающего грунта основания под фундаментом, определяемый из графиков в зависимости от величины dz и площади подошвы фундамента Аf при Аf> 1 м2; коэффициент условий работы принимается равным ka при Аf = 1 м2; фундамента Аf при Аf> 1 м2; коэффициент условий работы принимается равным ka при Аf = 1 м2; vk.com/postroim_svoi_dom для ленточного фундамента Af принимается на единицу его длины; b1 = 0,22- ширина ленточного фундамента; Ss — сопротивление смещению мерзлого грунта относительно фундамента, тс/м2;определяется в соответстви с таблицей ВСН 29-85. Скорость пучения грунта Ut, м/сутки, определяется из выражения Ut = hfi/30td где hfi — деформация пучения ненагруженного основания, td — продолжительность периода,в месяцах, промерзания грунта под фундаментом td = to*(1-((d+hn)/df)²) t0 = 4,6 мес (139 дней) — продолжительность периода с отрицательными температурами воздуха, в месяцах, определяемая в соответствии с главой СНиП 2.01.01-82 td = 4,6(1-(0,8/1,2)²) = 4,6*0,5556 = 2,56 мес Ut = 0,033/30*2,56 = 0,00043 м/сут; Ut*10² м/сутки = 0,043 Расчетная температура грунта под фундаментом определяется по формуле Td = To*(1-(d+hn)/hf) где Tо = -7,5 ⁰С — средняя температура воздуха наиболее холодного месяца зимнего периода, °C,определяемая в соответствии с главой СНиП 2.01.01-82. Td = -7,5 ( 1-0,8/1,2) = -2,5⁰С Ss = 2,95 тс/м² Pr = 2*0,4*(0,4м/0,22м)* 2,95 тс/м² = 4,29 тс/м² Деформацию пучения грунта основания с учетом давления под подошвой фундамента определим по формуле hfp = hfi *(1-β*(pi/pr)) рi — давление по подошве фундамента от внешней нагрузки, тс/м2; pr — давление пучения на подошву фундамента от нормальных сил пучения β = 0,64 — коэффициент, учитывающий влияние подушки на работу фундамента; принимается по табл hfp = 0,033*(1-0,64*(2,74/4,29)) = 0,033*0,59 = 0,0195 м (1,95 см) 1,95 см<3,5 см Относительная деформация пучения грунта основания с учетом жесткости надфундаментных конструкций здания определяется по формуле Efn = Yп* w* Δhfp/L где Yп — коэффициент надежности,принимаемый равным 1,1; w — коэффициент, зависящий от показателя гибкости конструкций здания λ , определяется из графика; Δhfp = 0,0195 м — разность деформаций пучения (h1fp — h2fp), м, определяемая при экстремальных значениях расчетной предзимней влажности грунта на площадке строительства; L -длина стены здания (отсека), м. Значение коэффициента w в зависимости от показателя гибкости конструкции здания λ Показатель гибкости конструкций здания λ определяется по формуле λ = (L/2)*⁴√(C/4EJ) где [EJ] — приведенная жесткость на изгиб поперечного сечения конструкций здания в системе фундамент-цоколь-пояс усиления — стена, тс.м2 С — коэффициент жесткости основания при пучении грунта для оснований ленточных фундаментов; L -длина стены здания (отсека), м; C = Pr*bl/hfi Приведенная жесткость на изгиб поперечного сечения конструкций здания в системе фундамент-цоколь-пояс усиления-стена, тс/м2, определяется по формуле [EJ] = [EJ]f + [EJ]z + [EJ]p + [EJ]s, где [EJ]f,[EJ]z, [EJ]p,[EJ]s — соответственно жесткость на изгиб фундамента, цоколя, пояса усиления, стены здания. С = 4,29(тс/м²)*0,22(м)/0,033(м) = 28,6 тс/м² Расчет гибкости конструкции с учетом жесткости фундамента ( без стены и армопояса) [EJ]f = gfEfJf Jф = bl *(hl)³/12 bl — ширина фундамента hl — высота фундамента Jф = 0,22*(0,45)³/12 = 0,00167 м⁴ Еф = Еf = 2,7*10⁶ тс/м² gf = 0,25 ; коэффициент условий работы фундамента [EJ]f =0,25* 0,00167*2,7*10⁶ = 1127,25 тс*м² λ = (8/2)*⁴√(28,6/4*1127,25) = 1,12 λ = 1,12 W = 0,12 Efn = Yп* w* Δhfp/L = 0,0003218 < 0,0006 Таким образом, расчетом установлено, что эксплуатационная надежность здания на морозоопасном основании обеспечивается.
