Вибір раціональної конструкції фундаменту

Чому хилиться Пізанська вежа?
Як вдалося на болоті і дерев’яному фундаменті побудувати колосальний Ісаакіївський собор у Санкт-Петербурзі?
Чи можна використовувати в якості фундаменту хатинки курячі ніжки?

Здавалося б, яке відношення мають ці питання до нашої теми? Де та Піза, а де наше село. Однак, в будівництві важливо враховувати чужий досвід досягнень і помилок. Вчитися на своїх помилках буває дорогувато і прикро: свідком того тріщини у стінах будинків, перекошені ганку і ворота, похилені паркани. І це тільки в кращому випадку. Буває, величезні торгові центри «складаються» як карткові будиночки. Левова частка всіх будівельних катастроф трапляється за неправильно розрахованих або неякісно зведених фундаментів. Звичайно, ми не збираємося розповідати, як будувати аеропорт. Однак, принципи зведення фундаментів для самотнього стовпа огорожі, сільського туалету, дерев’яної хати, вілли в Барвисі і аква-парку єдині. Розрізняються тільки масштаби і конструктивні рішення. І кошторис, звичайно.

Спробуємо розібратися, як спорудити для дачі або заміського будинку надійний фундамент, з толком і бережливо вклавши свою чесно зароблену копійку. Щоб зробити це, ми повинні розуміти, що відбувається з нашим будинком під землею. Почнемо з азів теорії, з грунтів:

Що потрібно знати про ґрунти та клімат?

Південна Європа, Північна Африка, Близький Схід вражають нас великою кількістю кам’яних пам’ятників старовинної архітектури. Предки північних народів Європи, в тому числі наші, не залишили у спадок нам, своїм нащадкам, подібних споруд. Правда, друїди Британії побудували досить великий кромлех — Стоунхедж. Однак і його за багато сторіч порядком перекосило, на відміну від храмів Стародавнього Єгипту.

Архітектура стародавніх слов’ян, кельтів і германців була дерев’яною не тільки з причини відсутності каменю, великої кількості деревини та технологічної відсталості. Справа ще в кліматі і структурі ґрунтів тих місць, де жили наші предки.

Будівельники Єрусалимського храму не особливо морочилися з фундаментом. У спекотній кам’янистій місцевості можна починати кладку прямо від землі. Дуже зручно будуватися було Межиріччя, Стародавній Греції, Римі і Єгипті. Під ногами, в основному, камінь або гарний пісок, +20 ?C — холодна погода. В наших краях зводити будинки значно складніше і дорожче. Грунт на всій території Росії взимку промерзає. Розрахункову глибину промерзання приймають у відповідності зі Сніп 2.02.01-83. Для Сочі це півметра, в Москві — 1,35 метра, Новосибірську — 2,25 метра. В Якутії зареєстровано промерзання ґрунту на глибину 1 370 метрів. 65% території РФ знаходиться в зоні вічної мерзлоти, на якій будувати на порядок складніше.

Вибір раціональної конструкції фундаменту

І грунти у нас все більше неважливі: з низькою несучою здатністю і високим водопоглинанням. Волога, що знаходиться в ґрунті, взимку замерзає, крижані кристали розширюються. Ґрунт збільшується в об’ємі, його починає «здутися животик». На будівельні конструкції, що знаходяться в зоні глибини промерзання, пучиністий грунт надає надзвичайно сильні впливи. Міцний фундамент встоїть, а слабкий видавить вгору, перекосить, виникнуть тріщини. Високу пучинистість мають глини, меншу суглинки, низьку піски. Велика частина Московської області розташована на глинистих і суглинних грунтах. Гірше може бути тільки торф’янисті, мулисті, болотні ґрунти і дуже дрібний (хисткий) пісок — пливун. Крім «морозних» проблем, вони ще володіють дуже слабкою несучою здатністю.

Ще одна біда — нерідко зустрічається високий рівень грунтових вод (УГВ). Складно будувати, прокладати комунікації. Якщо УГВ вище глибини промерзання, зимовий водонасичення і тиск грунту також підвищується. А будувати підвал і підземні споруди (наприклад, септик), нераціонально і дуже дорого.

Перед тим, як починати будівництво, необхідно дізнатися який склад грунту на ділянці. Якщо немає можливості скористатися буровою установкою, можна зробити шурфи в кутах майбутнього будинку за допомогою звичайного садового бура. Пісок — пощастило, суглинок — так собі, глина — доведеться приділити особливу увагу міцності фундаменту. Торф, пливун, висока вода — готуйтеся до додаткових витрат.

Знаменита своїм нахилом вежа в Пізі стоїть криво саме тому, що середньовічні будівельники знехтували попереднім дослідженням ґрунтів, не врахували їх різну несучу здатність і рівень грунтових вод. Вежа хилиться на південь, де міцне піщане підставу змінюється менш щільною і насиченою вологою глиною з прошарками болотного мулу.

Конструкції фундаментів

Вибір конструкції залежить від типу грунтів і навантаження на фундамент. Тобто від ваги будівлі: кам’яні будинки — важкі; дерев’яні, каркасні, СІП-панелі і подібні їм — легкі.

Вибір раціональної конструкції фундаменту

Заглиблений стрічковий фундамент

Суцільний бетонний або залізобетонний фундамент. Підходить для пісків і глин, не придатний для торфовищ і пливунів. Володіє високою несучою здатністю, витримує важкі будинку. В ідеальному випадку стрічковий фундамент повинен бути заглиблений нижче глибини промерзання грунту. У цьому випадку сили морозного пученія не зможуть його виштовхнути нагору. Ширина стрічки залежить від навантаження, але повинна бути не менше 2/3 ширини стіни будинку та не вже 20 див. Зводити занадто широкий фундамент для одно-двоповерхового будинку нераціонально. Під стіни з пористого бетону або керамзитових блоків товщиною 40 см цілком вистачить стрічки 30 див. Обпирання на ґрунт здійснюється через бетонну подушку. Вона повинна бути ширше стрічки на 15-20 см з кожного боку і мати висоту близько 20 див.

При великому заглибленні і високому цоколі логічно влаштувати під будинком підвал, фундамент послужить стінами. В цьому випадку необхідно врахувати тиск ґрунту зовні всередину підвалу, фундамент потрібно проармувати. Не варто споруджувати ділянки стін між несучими стінами довжиною понад 4,5 метрів. Якщо більше — доведеться посилити армування.

Стрічковий фундамент можна спорудити збірним або монолітним. Збірним — з блоків ФБС. Блочний будувати швидко і зручно. Але недешево: готові вироби дорожче бетонної суміші, чимало стоїть кран, досить складний монтаж. Моноліт по витратам на матеріали обійдеться дешевше, однак виставити опалубку досить трудомістко, до того ж доведеться виготовляти самостійно або брати в прокат щити. При однакових умовах правильніше все ж віддати перевагу моноліт: при належному виконанні він міцніше і рівніше. До того ж, при будівництві підвалу шви між блоками потенційне місце протікання, а добре ущільнений монолітний бетон позбавлений цього недоліку. Ще один варіант — бутобетонная стрічка. Її потрібно робити ширше, не менше 40 см і повної товщини спирається на неї зверху стіни будинку.

Армувати чи заглиблений стрічковий фундамент? Не обов’язково. А ось стіни підвалу потрібно. ФБС можна проармувати, проклавши в швах кожного ряду блоків будівельну арматуру діаметром 10-12 мм

Мелкозаглубленний стрічковий фундамент

Північніше Краснодара будувати фундамент нижче глибини промерзання дорогувато, йде багато бетону. Можна заощадити, спорудивши мелкозаглубленний стрічковий фундамент. Висоту землі приймають приблизно в 0,4-0,5 від нормованого промерзання (60 см для Підмосков’я), також роблять опорну подушку. Якщо грунт міцний і непучинистый (крупний пісок), траншею відкопують на заплановану глибину стрічки. При пучинистих грунтах відривають траншею трохи нижче глибини промерзання, а нижню її частину засипають непучинистой піщано-гравійної сумішшю і шаром щебеню. Засипку добре проливають водою і ретельно трамбують. Мелкозаглубленную стрічку обов’язково армують незалежно від типу і ваги будівлі.

Вибір раціональної конструкції фундаменту

Пальовий і стовбчасті фундаменти

Ці два типи фундаментів дуже схожі: і там і тут опора припадає на окремі точки, а не на суцільну стрічку. Відносно легкі дерев’яні каркасні будинки можна ставити безпосередньо на стовпчики і палі, конструкція стін не вимагає влаштування суцільного підстави. Крок опор може бути великий — 1,5-3 метри, а то й більше. Проміжки між стовпами можна зашити плоскими асбетоцементными листами і утеплити. Для важкого будинку з кам’яними стінами доведеться спорудити ростверк — суцільну залізобетонну стрічку, що спирається на стовпи і розташовану вище рівня грунту.

Класичний приклад ефективного пальово-стовпчастого фундаменту — хатинка на курячих ніжках або «Избакурног» в інтерпретації братів Стругацьких. Це споруда з російських казок має абсолютно реальний прототип в традиційній фінно-угорської архітектури — піднятий над землею комору-тшамья на високих дерев’яних стовпах. Це могли бути забиті в грунт або заклиненные в каменях стовбури, а ще краще — високі пні. Немає нічого більш сталого, ніж коренева система, що тягнеться на багато метрів в сторони.

Палі і стовпи можуть нести навантаження не тільки від будинку. Їх використовують при будівництві опор ганочків, терас, огорож.

У чому відмінності між палями і стовпами.

Пальовий фундамент застосовують при слабких грунтах. Паля «проколює» верхній слабонесущий шар і впирається в міцний нижележащий. Якщо товщина слабкого грунту занадто велика, влаштовувати палі нераціонально або взагалі неможливо. Найбільш поширені три технології улаштування паль. Забивні залізобетонні і буронабивні вимагають застосування спецтехніки (сваебойных і бурових машин), обійдуться недешево і виконати ці роботи самостійно не вийде. Гвинтову металеву палю, якщо не попадуться камені, дві людини з посильною допомогою третього можуть вкрутити в грунт, як шуруп, вручну. На кінці труби знаходиться насадка-бур, а по висоті просвердлені отвори для того, що вставляти ломики-важелі для закручування. Ростверк по металевих паль можна спорудити з сталевого швелера.

Пальові фундаменти дуже надійні і дозволяють будувати не тільки на проблемних грунтах, але і на досить крутих схилах: палі не дадуть спорудження «з’їхати» з гірки вниз.

На пальовому фундаменті спочиває громада Ісаакіївського собору в Санкт-Петербурзі. Раніше на цьому місці вже були побудовані три храми, які змінювали один одного. Але їх фундаменти просідали з часом, конструкції деформувалися. Знаючи про слабкість верхнього шару мулистого грунту і досить високому рівні підземних вод, Серпень Августович Монферрана прийняв рішення спорудити кам’яний фундамент на дерев’яних палях. У 1818 році почали копати траншеї. Болотну воду відкачували, потім забивали добре просмолені соснові стовбури діаметром 26-28 сантиметрів. Довжини 6,5 метрів вистачало, щоб дійти до більш міцного піщаного грунту. Всього було забито 10 762 дерев’яні палі.

Подібним же чином побудована Венеція. Спочатку в грунт забивали палі з гірської модрини, привезеної з Альп. Потім споруджували дубовий настил. А вже з нього споруджували верхній, кам’яний рівень фундаменту і насипали основа підлоги.

Стовпчастий фундамент споруджують на грунтах з нормальною несучою здатністю. Самий раціональний і економний варіант для легких каркасних, панельних і дерев’яних будинків. Стовпчики бетонують (армувати обов’язково), глибина закладення може бути нижче висоти промерзання або вище, як в мілкозаглублених стрічкових. Пучиністий грунт замінюють ретельно утрамбованим піском і шаром гравію на всю глибину промерзання. Форма стовпів не має значення. Якщо відкопувати широку яму вручну, зручніше бетонувати в прямокутній опалубці. Ями можна бурити, прокат бензобура обійдеться в 400-700 рублів на добу. Хороший результат дає ручний бур ТІСЕ. Як і для стрічкового фундаменту, стовп повинен спиратися на подушку, площа якої опори на ґрунт більше, ніж перетин стовпа.

Пальові і стовпчасті фундаменти вельми економічні по витраті матеріалів.

Вибір раціональної конструкції фундаменту

Плитний фундамент

Надзвичайно надійна конструкція. Підходить для будь-яких типів грунтів, але особливо ефективна для слабких грунтів сейсмонебезпечних районів. Під всією площею будівлі виконується суцільна, рідше решітчаста монолітна залізобетонна плита заввишки близько 25-30 см з подвійним частим армуванням. Плита розподіляє навантаження від будівлі на всю площу основи, компенсує руху грунту, в тому числі сезонні. Якщо відбуваються якісь зсуву і осідання, плита зміщується цілком, деформації у самому будинку не виникає. Плитний фундамент дає можливість зводити важкі будівлі навіть на проблемних просадних ґрунтах, на яких застосування пальової конструкції не застосовується із-за неможливості досягти більш міцної основи. Всім хороша плита, проте витрата металу і бетону великий, що робить її дуже недешевою.

Пальові і плитні конструкції можна застосовувати і при наявності підвалу. У цьому випадку над палями виконується не ростверк, а зводиться стіна.

Узагальнимо сказане вище. Для наочності наведемо рекомендації по вибору фундаменту в табличному вигляді. Позначення, як у світлофорі: зелений — раціональний вибір, жовтий — допустимий, червоний — неприйнятний.

Вибір раціональної конструкції фундаменту

Вибір раціональної конструкції фундаменту

Вибір раціональної конструкції фундаменту

Ціна питання

Спробуємо орієнтовно визначити цінові співвідношення між різними конструкціями фундаментів. Будемо вважати лише вартість матеріалів (бетон, метал, пісок, гравій) і спецтехніки (кран 2 зміни, транспорт). Землерийну техніку не вважаємо. Шикуємося не в глушині, бетон веземо міксером-бетоновозом на відстань 40 км, ціни на матеріали середні, центральний регіон. Бетонна суміш класу В15 (марка 200), заповнювач гравій. Арматуру застосуємо діаметром 12 мм Ціну опалубки теж не враховуємо, її можна взяти в прокат або виготовити самому, якщо вдасться за розумні гроші купити дерево. Роботи можна виконувати своїми руками, наймати помічників або бригаду, тут вже як домовишся. Припустимо, що ми будуємо будинок з ніздрюватих блоків, стіни товщиною 40 см, без підвалу. Відповідно, ширина фундаменту — 30 див. Цоколь піднімемо на 40 см вище рівня грунту, ділянка рівна. Для стовпчастого фундаменту крок стовпів — 1,25 метра. Ростверк — 30х30 см. Пальову конструкцію не вважаємо за необхідності використовувати спецтехніку або неможливості забезпечити опору потрібної площі. Розмір будинку в плані 9х12 метрів, довжина фундаментів 50 погонних метрів, площа 108 м2. Є одна центральна несуча стіна. Розрахунки проведемо для глибини промерзання 1,3 метра. Заглиблений фундамент або стовпи опускаємо на 10 см нижче, їх висота з цоколем — 1,9 м. Мелкозаглубленний — 50% промерзання, загальна 115 см Під всі конструкції зробимо бетонну подушку 15 см і підсипку з шару щебеню 20 см, під мелкозаглубленний додаткова піщана підсипка на глибину промерзання. Дані вносимо в таблицю:

Вибір раціональної конструкції фундаменту

Тепер легкий будинок: зруб, каркасний або панельний. Ті ж габарити, ширина фундаменту 25 см. Не враховуємо заглиблені конструкцію, її застосування нераціонально. Пальовий варіант — металеві палі діаметром 13,3 см, глибина 2,5 метра. Крок паль або стовпів — 2 метри. Ростверк не вважаємо, конструктивно він не потрібен. Стовпи дрібного заглиблення. Плита заввишки 20 див.

Вибір раціональної конструкції фундаменту

Як ми бачимо, для кам’яних будинків найбільш економічні мелкозаглубленние фундаменти, для легких — стовпчасті. Якщо купувати не готову бетонну суміш, а купити бетономішалку і готувати розчин на будмайданчику, можна ще зменшити витрати на матеріали на третину або навіть більше. Повторимося, що вважали ми тільки витрати на матеріали.

Звичайно, остаточні цифри залежать від безлічі факторів: характеру ґрунтів, рельєфу ділянки, доступності матеріалів і техніки, відстаней перевезення, регіональних цін.

Поділитися з друзями
Ремонт та вироби своїми руками