Виды фундаментов мелкого заложения

Виды конструкций

Фундаменты бывают:

• ленточные;
• столбчатые;
• свайные;
• плитные;
• континуальные.

В некоторых случаях комбинируют различные технологии. Причиной могут служить сложные грунты, этажность, сейсмические условия, требования к стойкости.

Ленточный

Ленточный фундамент

Фундамент проходит в месте расположения несущих стен и перегородок.

Различают сборные и монолитные армированные конструкции из железобетона.

Глубокое заложение позволяет получать подвалы и цокольные этажи.

Под фундаменты мелкого заглубления копают траншею глубиной до 80 см. На дно и вдоль боковых стенок ленты засыпают песок. Подушки предотвращают разрушение основания в зимнее время от пучения грунта.

В домах с подвалами комбинируют монолитную ленту и стенки из отдельных блоков.

Столбчатый

Столбчатый фундамент

Столбчатый фундамент применяют для строений небольшой массы. Опоры из дерева, бетона, металла заглубляют до уровня промерзания.

Верхние оголовки столбов соединяют ростверком.

Под небольшие сооружения столбики строят из керамического кирпича или блоков из бетона. Бутовые и бетонные столбы изготавливают методом заливки.

Столбчатые основания подходят для пучинистых земель и для мест с высокими грунтовыми водами.

Свайный

Фундамент на сваях

Фундаменты на сваях устанавливают на грунтах, поддающихся сжатию и торфяниках глубиной свыше 4–6 м.

Сваи бывают:

1. Висячие — расположены в толще мягкой породы, не достигая твёрдых грунтов. Нагрузка передаётся на вертикальные плоскости. На нижнем конце иногда находится винтовая резьба с широкими лопастями, которая делает основание устойчивее.
2. Стоячие сваи проходят по всей толщине лёгкого грунта и опираются на твёрдое основание.

По технологии монтажа выделяют забивные или набивные.

В первом варианте готовую металлическую, бетонную или деревянную сваю забивают специальными приспособлениями или механизмами. По мере углубления грунт вокруг изделия уплотняется, что делает основание устойчивым.

Для набивных моделей в земле изготавливают шурф, который забивают бетонным раствором.

Места применения свайного фундамента:

• торфяные участки и просадочные грунты;
• плывуны;
• болота;
• склоны.

На последнем этапе наземную часть свай выравнивают и соединяют ростверком.

Винтовые сваи длиной до 1,5 метров применяют для небольших построек.

Плитный

Плитное основание

Плитный фундамент представляет собой сплошную монолитную железобетонную площадку, которую обустраивают под всей площадью будущей постройки.

На каменных и гранитных основаниях конструкция нецелесообразна и нерентабельна.

Континуальный

Континуальные фундаменты разработаны для высоких, тяжёлых строений, памятников, опор мостов.

Конструкция имеет несколько уровней и по форме похожа на пирамиду, совмещает элементы столбчатых, ленточных плитных типов.

Континуальные типы оснований избыточны по свойствам для частного строительства и применяют их редко.

Строительство оснований мелкого заложения

Как уже говорилось выше, мелкозаглубленные фундаменты разделяются на ленточные, плитные и столбчатые варианты конструкции основания. Причем каждый тип фундамента строится по своим канонам. И далее по тексту мы попытаемся разобраться с нюансами строительства каждого типа оснований.

Ленточные фундаменты мелкого заложения

Этот вариант конструкции мелкозаглубленного фундамента собирается в траншее, опоясывающей основание по периметру.

Тело основания обустраивается по одной из нижеприведенных технологий:

• Путем цельной заливки основания в опалубку, усиленную двухконтурным арматурным каркасом.
• Путем сборки основания из крупногабаритных блоков с арматурными вставками, объединяющими блоки в единое целое.
• Путем монтажа крупных блоков между двумя армированными стяжками. Причем одна стяжка заливается по дну траншеи, а вторая – обустраивается поверх блоков.
• Путем монтажа блоков, соединяемых верхней, армирующей стяжкой.

И чаще всего ленточный фундамент принимает форму прямоугольника с продольной или поперечной перемычкой, которая усиливает несущую способность основания.

В итоге, глубина траншеи под ленточный фундамент не превышает 100-110 сантиметров. Поэтому такие основания можно обустраивать даже на болотистых грунтах или на плывунах со средней глубиной залегания (до 3 метров), границы нестабильного горизонта почвы.

Плитные фундаменты мелкого заложения

Этот тип основания обустраивается в форме монолитной плиты, которая играет роль и ростверка, и цоколя, и опорной поверхности. Такой способ строительства оснований оправдан только в том случае, если дом будет возводиться на очень слабых грунтах. Ведь монолитная бетонная подушка потребует больших затрат.

Сам процесс строительства предполагает заливку готового бетона марки М200 в коробчатую опалубку, вкопанную в грунт на глубину не более 40 сантиметров. Причем, во внутренней части опалубки устраивается дополнительная 20-сантиметровая подушка из песчано-гравиевой смеси, необходимая для полноценного дренирования опорной поверхности.

То есть, на обустройство одного квадратного метра основания уходит ровно полкуба бетона, в чем и заключается причина дороговизны.

Кроме песчаной подушки внутри опалубки находится еще и арматурный каркас, выполненный в виде двух параллельных решеток, разделенных вертикальными стойками. Стойки монтируются в точках пересечения прутьев решетки.

Бетон подается во внутреннюю часть опалубки по желобам и разравнивается вручную. Заливку плиты следует выполнить за один проход, без остановок.

Столбчатый фундамент

Данный вариант конструкции основания используется в случае обустройства фундамента на относительно прочных грунтах со средним уровнем деформации пучения грунта.

Причем столбчатый вариант можно назвать усовершенствованной конструкцией ленточного или плитного основания.

Столбчатое основание с ленточным ростверком заливается в наземную опалубку, обустроенную над линией шурфов. Причем арматурный каркас заплетает не только пространство между стенками опалубки, но и внутренности шурфов, отрытых или высверленных в грунте с шагом в 200 сантиметров.

Основание с ростверком-плитой заливается в коробчатую опалубку, внутри которой вырыты или высверлены шурфы, расположенные с шагом в 100-150 сантиметров. То есть, внутренности опалубки, как бы расчерчены условной сеткой с метровыми или полутораметровыми ячейками, а шурфы пробиты в точках пересечения линий этой виртуальной решетки. Разумеется, в данном случае, арматурный каркас оплетает и опалубку и шурфы.

Заливка столбчатого основания производится путем подачи бетона (М200 или М150) по желобу, сначала в шурфы, а затем и в опалубку. Причем всю операцию следует выполнить за один проход.

https://youtube.com/watch?v=fGYY559c7rs

Ленточный

При сооружении ленточной конструкции важно правильно выполнить разметку участка, на котором будет происходить строительство. Процесс начинается с установки крайних колышков, который обозначают углы здания

Между ними натягивается бечевка. При этом необходимо проверить получился ли угол прямым. Для этого очень сложно использовать угольник, поэтому чаще измеряют диагонали, если они равны, тогда все будет в порядке. По обозначенной территории выполняется выемка грунта. Обычно достаточно углубиться на полметра или немногим более того. Как только траншея будет готова, выполняется трамбовка ее дна. Для этого можно воспользоваться самодельной ручной трамбовкой или механической, если она поместится внутрь.

Далее укладываются два слоя подсыпки. Толщина каждого составляет от десяти сантиметров. Первым идет песок с крупным зерном

Его также важно хорошо утрамбовать, т. к

без этого он не сможет выполнять своего предназначения. Следующий пласт представлен щебнем средней фракции. Его также важно равномерно распределить по всему дну подготовленной траншеи. Следующим шагом является армирование конструкции фундамента. Делается это металлической арматурой. Диаметр элементов должен составлять 10 или более мм. Решетка укладывается в два ряда, расстояние между каждым из них должно быть таким, чтобы металл сверху и снизу был закрыт бетонным раствором на 8 см.

Располагаются решетки друг над другом и соединяются посредством вертикальных стоек из обрезков все той же арматуры. Фиксация прутов конструкции происходит с использованием вязальной проволоки, а не сварки, что может привести к быстрой коррозии и возникновению напряжений внутри конструкции. Размер ячейки для такого фундамента составляет от 15 см. Армирующая решетка не укладывается непосредственно на засыпанный щебень. Для этих целей используются специальные подставки или кирпичи. Предзавершающим этапом является монтаж опалубки. Если грунт обладает высокой сыпучестью, тогда есть смысл смонтировать ее внутри траншеи, предварительно выполнив гидроизоляцию, чтобы влага не уходила слишком быстро.

Стандартным материалом для опалубки является доска, но лучший эффект достигается за счет использования специальных панелей или влагостойкой фанеры большой толщины. Между отдельными элементами не должно быть больших зазоров, чтобы раствор не вытекал сквозь них. Когда конструкция готова, можно приступать к заливке. Желательно сделать это за один раз, чтобы не было горизонтальных слоев, которые со временем могли бы разрушиться. После заливки конструкции в толще могут оставаться воздушные карманы. Их можно удалить, используя глубинный вибратор.

После выравнивания и частичного схватывания сверху укладывается гидроизоляционный материал, который не даст влаге слишком быстро испаряться, следствием чего могло бы стать появление трещины. Во время набора прочности рекомендуется периодически поливать фундамент водой. Это не касается тех случаев, когда температура на улице может опускаться ниже нуля, т. к. такая процедура только все ухудшит.

Совет! До процесса заливки необходимо подумать о том, где и как будут проходить коммуникации. После заливки бетона их будет проблематично прокладывать.

Разновидности ФМЗ

Ленточный

Является наиболее популярным в дачном строительстве, а также у индивидуальных застройщиков ведущих строительные работы собственными силами. Используется он как для строительства деревянных, так и более тяжелых каменных сооружений. Такая мелкозаглубленная конструкция — это равномерно нагруженная стенами сооружения непрерывная полоса бетона. Возможно несколько вариантов ее строительства:

• железобетонная блочная с верхним армирующим поясом;
• ж/б блочная с нижним и верхним армирующими поясами;
• монолитная с двумя арматурными поясами;
• сборно-монолитная с выпусками арматуры.

Столбчатые ФМЗ

Может быть применена как при строительстве деревянных, брусовых, кирпичных, так и каменных зданий. Состоит она из столбов, которые устанавливаются под каждым углом дома, а также в местах соединения внутренних и наружных стен. «Шаг» между столбами не должен превышать 2 метров.

Для возведения мелкозаглубленного столбчатого основания делают котлован, глубина которого должна быть около 1 метра, после чего в него укладываются кольца из железобетона, уплотняемые впоследствии песком и закрываются бетонными плитами. Ростверк монтируют на эти плиты.

Плитный ФМЗ

Выстраивается как плита из железобетона, толщиной от 20 до 30 см, на которой и возводится здание. Этот вид схож с ленточным. Главное различие состоит в жестком армировании всей плоскости плиты, амортизирующей любые нагрузки связанные с движением грунтов.

Монолитный фундамент

Наиболее надежный, который может быть использован на любых типах почв, кроме участков, имеющих уклоны. Все участки соединены в одну жесткую раму, равномерно передающую все нагрузки на площадь подошвы, что значительно снижает их негативное воздействие.

Недостатком является большие затраты материальных и трудовых ресурсов, а также довольно трудоемкий подготовительный процесс.

Классификация

Существует четыре типа МЗФ. Каждый из них подходит для определенных условий, обладает своими уникальными особенностями.

Ленточный

Первый вид — ленточный. МЗФЛ считается самым популярным. Область применения — от легких каркасных сооружений до тяжелых каменных домов. Обустройство фундамента на всех типах почв допустимо только в том случае, если предполагается создание дренажной и теплоизоляционной системы.

Внешний вид ленточного фундамента напоминает непрерывную бетонную полосу с внутренним армированным каркасом. Такие конструктивные особенности помогают ему равномерно распределить вес будущего строения, передавая его подошве.

Такое основание разделяется еще на несколько видов:

• монолитная заливка с поясами из арматуры;
• сборно-монолитная с армированием по всей длине;
• блочная со сплошным двойным армированием.

Ленточный МЗФ имеет несколько преимуществ:

• сокращение расходов на материалах — на 40-50 %;
• низкая стоимость работ — нет необходимости рыть глубокий котлован, возводить высокую опалубку, привлекать опытных строителей.

Столбчатый

Второй вид — столбчатый. Его внешний вид напоминает вкопанные колонны по всему периметру будущих стен. Опоры располагаются по углам, пересечениям и в местах повышенной нагрузки.

Между опорами устанавливается неглубокий ростверк, который соединяет их между собой и позволяет равномерно распределить нагрузку.

Этот вид МЗФ применяется на сильнопучинистых почвах, но которые включают в себя большое количество торфа, супеси или глины. Главные преимущества — низкая цена и быстрота монтажа. Поэтому он очень часто используется в возведении частных домов и хозяйственных построек.

Цельная плита

Третий вид — цельная плита. Представляет собой заливку армированной бетонной плиты по всей площади сооружения. Толщина составляет до 30 см. Особенности данного МЗФ мало чем отличаются от ленточного.

Однако различие заключается в способности равномерно распределять нагрузку по всей площади основания. Иначе говоря, сооружение «плавает» на грунте, как на понтоне.

Основное преимущество — снижение затрат на бетоне до 30%. При этом расходы сокращаются и на подготовке котлована, опалубки более чем на половину, если сравнить со схемой обустройства аналогичных заглубленных вариантов.

Цельномонолитный

Четвертый вид — цельномонолитный. Он объединяет все части силового каркаса в единую армированную конструкцию. По внешнему виду ничем не отличается от цельной плиты, но обеспечивает возможность обустройства цокольного этажа.

При этом достигается равномерное распределение нагрузки здания по всей площади подошвы. Но такой МЗФ нельзя применять для строительства на участках с большими наклонами и с наличием скального грунта.

Такое основание имеет и некоторые сложности. Цельномонолитный фундамент требует правильного расчета его размеров. Его возведение подразумевает большие материальные, трудовые и временные затраты. Но они оправдываются получением высокопрочного и надежного сооружения.

Ленточное основание

Большой спрос получила ленточная плита мелкого заложения в дачном строительстве. Такое устройство можете применять для:

• Построений из дерева
• При соблюдении всех правил можете использовать для зданий с тяжелыми стенами из камней.

При планировании в дальнейшем утепления фундамента, то тогда вы можете возводить основания на любом типе грунта. Ленточное основание состоит из: равномерной полосы бетонной смеси, которую следует также равномерно нагрузить дальнейшими конструкциями здания. Виды возведений:

• Железобетонный имеющий два пояса
• Сборный железобетонный имеющий выпуски арматур в небольшом количестве
• Блоки имеющий два пояса нижний и верхний
• Блок с одним верхним поясом.

Достоинства ленточного основания мелкого заложения:

• Выгодная экономия денег. Ведь при возведении оснований с глубоким заложением, цены на такое возведение порядком превосходит фундаменты мелкого заложения.
• Экономия на оплате труда. Все строительные работы такого типа предусматривают небольшой объем работ. Первым делом экономия возникает при работе с земляными работами, а также на создании опалубки.
• Как дополнение можно израсходовать сэкономленные средства на постройку подвала.

Как показала практика, глубина монтажа ленточного основания может соответствовать глубине промерзания и глубине растительного слоя. В книгах о строительстве приводится цифра в пятьдесят сантиметров. При такой глубине все силы морозного пучения сосредоточены именно в этом месте, поэтому такая глубина считается самой опасной.

Расчет основания

Подсчет оснований маленького заложения считается важным этапом в строительстве. От правильности проведенной работы будет напрямую зависеть срок службы фундамента и дома в целом. При всем этом получается сократить затраты на основное возведение строения. Рассчитывая фундаменты мелкого заложения нужно первым делом определиться с размерами и типом конструкции. К главным свойствам относятся величины подошвы, а так же уровень глубины заложения. На уровень глубины укладки фундамента влияют несколько факторов, одним из них является тип конструкции планируемого здания, например:

• Тип материала, используемый для возведения кровли
• Из чего планируется возведение стен
• Будет ли присутствовать в здании цокольный этаж или нет

Помимо этих факторов так же влияет свойства почвы на строительной площадке и уровень подземных вод. В случае появлении вод на поверхности почвы, необходимо провести полную осушку строительного участка. После проведения осушительных работ, необходимо посвятить время на прокладку коммуникаций инженерного направления.

Выполнив подготовительные работы и подобрав необходимые размеры фундамента, следует плавно переходить к его расчету. Вычисляется предельная прочность и деформация, которую может выдержать конструкция основания. После завершения теоретических работ следует заняться практической частью строительства, то есть заниматься возведением конструкции фундамента.

Устройство основания

Основания, которые слабо углублены отчасти не подвергаются деформациям, появляющимся от пучений почвы. По такой причине этот способ установки фундамента в практике широко применяется. Чаще всего их применяют в возведении домов небольшого размера, дач и каркасных сооружений. Здания с небольшим весом не могут противостоять пучениям почвы, поэтому фундамент углубляется на маленький уровень.

Конструкция, которую умеют фундаменты мелкого заглубления, состоят из монолитного каркаса. Каркас, имеющий железобетонное основание с легкостью сможет сопротивляться пучениям почвы не только сезонным, но и постоянным.

Фундаменты, которые можно использовать в момент монтажа на мелкое заглубление:

1. Основание столбчатого типа
2. Ленточный вид фундамента
3. Железобетонная плита

Эти виды фундаментов имеют общую составляющую, такую как железобетонная основа. Размеры любого из оснований выбирает только расчет прочности. Он основывается на весе конструкции в момент соприкосновения с грунтом. Хоть и большая площадь уменьшает величину давления максимальный размер участка не оправдывает затраты на строительство. По этой причине все расчеты должны быть равными величинам в строительстве, то есть все строения должны ровняться площади фундамента.

2.1 Выбор типа и конструкции фундаментов. Назначение глубины заложения фундаментов

Тип
фундамента выбирается в зависимости от характера передачи нагрузки на
фундамент: под стены зданий обычно устраиваются ленточные фундаменты из сборных
элементов, под сборные железобетонные колонны — отдельные фундаменты стаканного
типа.

Глубина
заложения фундамента зависит от многих факторов. Определяющими из них являются:

–
инженерно-геологические и гидрологические условия площадки и положение несущего
слоя грунта;

–
глубина промерзания грунта, если в основании залегают пучинистые грунты;

–
конструктивные особенности подземной части здания.

Глубину
заложения ленточного фундамента Ф1 назначаем по конструктивным соображениям на
0.4 м ниже пола подвала т.е. -3.4м;

Глубину
заложения фундамента Ф3 назначаем по конструктивным соображениям, верх стакана
должен быть на 0.1 м ниже пола подвала (высоту фундамента принимаем 1.2м с
глубиной стакана 0.9 м) т.о.

Отметка
подошвы фундамента Ф3: -3.00-0.1-1.2= -4.3м;

В
соответствии п. 4.2 СНБ 5.01.01-99 основания фундаментов должны рассчи­тываться
по двум группам предельных состоя­ний: первая группа — по несущей способности,
вторая — по деформациям.

Расчет фундамента Ф1

Размеры подошвы фундамента зависят от ряда связанных
между собой параметров и устанавливаются путем последовательного приближения. В
порядке первого приближения площадь подошвы фундамента А определяется по
формуле:

Где  –
Расчетная нагрузка в плоскости обреза фундамента для расчета основания по
предельному состоянию второй группы;

 –
Расчетное сопротивление грунта, залегающего под подошвой фундамента;

 –
Осредненное значение удельного веса материала фундамента и грунта на его
уступах, принимается равным 20 кН/м3;

 –
глубина заложения фундамента от уровня планировки, м.

 – 150
кН;  – 24 кН×м;

 – 200
кПа;  – 3.4 м.

Принимаем ширину подошвы фундамента 1.2м.

По расчетному сопротивлению глубина заложения – 4.0 м
удовлетворяет. Фундамент будет располагаться во втором слое – песка мелкого
плотного с

R= 400
кПа, который может быть несущим.

Определим суммарные нагрузки и воздействия на подошве
фундамента:

Боковое давление грунта на отметке планировки:

На отметке подошвы фундамента:

Где = 16
кН/м2 удельный вес грунта засыпки;

 –
приведенная толщина эквивалентного веса временной нагрузки;

Где  = 10 кН/м2 временная нагрузка на
поверхности планировки;

d –
глубина заложения фундамента, относительно поверхности земли, -2.4м.

 –
Осредненное значение угла сдвига грунта засыпки, принимаем 24˚;

Равнодействующая бокового давления грунта засыпки на
стену подвала расчетной длиной 1.0 м:

Точка приложения равнодействующей:

– Нормальная вертикальная нагрузка:

Где –
расчетная нагрузка от веса фундамента;

–
расчетная нагрузка от веса грунта на консоли подушки;

– Момент в плоскости подошвы фундамента:

Где  – момент
в плоскости обреза фундамента, 24 кН*м (по заданию);

Проверка напряжений в основании фундамента:

 (менее 10%)

  (12)

где P – среднее давление под подошвой фундамента, кПа;

 –
соответственно максимальное и минимальное значение краевого давления по подошве
внецентренно нагруженного фундамента, определяется по формуле:

 (14)

 условие
3 не выполняется, необходимо увеличение ширины фундамента, принимаем ширину
подошвы фундамента 1.5м;

Тогда

–
расчетное сопротивление грунта основания кПа, находится по формуле:

, (16)

где

g_с1 = 1,3
(зависит от типов грунтов)

g_с2 = 1,15
(зависит от соотношения L/H и интерполировать по данным

таблицы В.1 СНБ 5.01.01-99)

k = 1

М_Y = 1.81

M_q = 8.24            зависят от j по таблице В.2

M_C = 9.27

k_z = 1

d_I = 2.4 (глубина заложения фундаментов без подвальных сооружений от уровня
планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов)

кПа

Р = 141.5 кПа £ 593.4 кПа

P_max =255.6 кПа £ 1,2 * 593.4 кПа

P_min= 27.4 кПа > 0

Рисунок 1. Расчетная схема фундамента Ф1.

Окончательно принимаем ширину подошвы фундамента Ф1
1.5м, толщину стены фундамента 0.6 м из блоков ФБС.

Расчет фундамента Ф3

Размеры подошвы фундамента:

 –3400 кН

 – 400
кПа;  – 1.2 м.

Принимаем размеры подошвы фундамента кратными 300мм

Площадь подошвы = 9.9 м2.

Высоту фундамента принимаем 1200 с глубиной стакана
900 мм.

– Нормальная вертикальная нагрузка:

– Среднее давление под подошвой фундамента, кПа;

-Максимальное и минимальное напряжение в основании
фундамента:

Проверка напряжений в основании фундамента:

Условие:

Р = 367.4 кПа £ 400 кПа (< 10%)

P_max == 367.4 кПа £ 1,2 * 400.41 = 480.5 кПа

P_min= = 367.4 кПа > 0

Выполняется.

 Окончательно для фундамента Ф3 оставляем размер
подошвы 3.3 х 3.0 м.