Виды фундаментов
Разные виды фундаментов по-разному взаимодействуют с грунтами основания, поэтому, выбирая технологию нужно понимать, соответствует ли она грунтовым условиям.
Назначение фундамента на основании
данных о грунтах
Независимо от типа сооружения способность фундаментной конструкции к восприятию проектных нагрузок определяется в первую очередь несущей способностью грунтов, и только потом конструктивными параметрами самого фундамента, которые также будут назначаться с учетом нагрузок и данных о грунтовых условиях конкретной площадки строительства (подробнее).
Невозможно делать какие-то выводы о способности к восприятию проектных нагрузок (а также о сроке службы) фундамента, не владея никакой информацией о грунтах.
Для получения необходимой информации достаточно выполнить геотехнические и геолого-литологические исследования, а также измерения коррозионной агрессивности грунтов (КАГ). Эти процедуры, разработанные специалистами ГК «ГлавФундамент», адаптированы к нуждам малоэтажного строительства, в том числе по стоимости.
В рамках геотехнических исследований (ГТИ) выполняется динамическое зондирование грунтов, которое позволяет определить физико-механические характеристики основания, используемые непосредственно в расчетах оснований конкретных зданий/сооружений, спрогнозировать поведение грунтов под фундаментом при различных воздействиях и т.д.
В части проведения полевых исследований динамическое зондирование ГК «ГлавФундамент» полностью соответствует ГОСТ 19912 «Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием». А интерпретация данных осуществляется по собственной методике, разработанной специалистами научного отдела.
Также в рамках ГТИ для идентификации литологических типов грунтов (глина, песок, гравийные отложения и др.), выяснения характера их напластования (установления литологического разреза), уровня подземных вод, выявления грунтов со специфическими свойствами (просадочные, пучинистые, слабые) выполняется оценка геолого-литологического строения площадки строительства.
Данные, полученные в ходе измерений КАГ, позволяют назначить марку стали, толщину стенки ствола и лопасти(-ей), обеспечивающие соответствие срока службы фундамента требованиям заказчика или ГОСТ 27751 «Надежность строительных конструкций и оснований». Для уточнения правильности подбора, после выполнения расчета срока службы остаточная толщина стенки ствола сваи проверяется на соответствие проектным нагрузкам. Все указанные расчеты выполняются без учета защитного покрытия, которое является лишь дополнительной мерой защиты от коррозии.
Виды фундаментов
Различают столбчатые, ленточные, плитные (сплошные) и свайные конструкции. В последней группе отдельно стоит выделить фундаменты из винтовых свай.
Большинство из перечисленных конструкций – бетонные или железобетонные. Их значительная распространенность связана с тем, что многие уверены в надежности бетона, а также в том, что он якобы хорошо сохраняет тепло и позволяет отказаться от дорогих и трудоемких дополнительных мероприятий по утеплению пола, коммуникаций, отделке и утеплению цоколя.
Хотя мифы о бетоне популярны, доверять им слепо все же не стоит, ведь любой строительный материал имеет недостатки.
Бетонные или железобетонные фундаменты по способу сооружения:
- монолитные (сооружаются на площадке строительства);
- сборные (строятся из готовых железобетонных элементов);
- комбинированные (сооружаются из готовых элементов заводского изготовления и бетонного раствора).
Столбчатый фундамент
Надежен и экономичен, так как не требует дополнительных земляных и гидроизоляционных работ. Подходит для зданий из легких материалов (дома из бруса, SIP-панелей, каркасно-щитовые дома, беседки) без подвала.
Столбы устанавливают по периметру во всех точках пересечения наружных и внутренних стен здания и по углам наружных стен.
Расстояние между столбцами может меняться от 1,2 до 2,5 метров, в зависимости от нагрузки на фундамент. Сверху на столбы крепят обвязочные балки. Если расстояние между столбами составляет более 2,5 или 3 метров, то на них устанавливают балки, изготовленные из металла или железобетона. Необходимое сечение столбов зависит от того, из какого материала они изготовлены: бетонные столбы, столбы из кирпича или камня.
Столбчатые фундаменты бывают:
Ленточный фундамент
Ленточные фундаменты чаще всего применяют в индивидуальном жилищном строительстве. Это простая, но трудоемкая технология, для которой характерен большой объем земляных работ и расход материалов.
Ленточный фундамент – это железобетонная или бетонная полоса по периметру всего сооружения. Она закладывается под все несущие наружные и внутренние стены здания. Ширина ленты зависит от нагрузок, которые передаются от наземной конструкции.
На таком фундаменте строят тяжелые дома из камня, кирпича, бетона, керамзитобетона и шлакобетона, здания с подвалом, цокольным этажом или гаражом.
Монолитные ленты выдерживают большие нагрузки (в зависимости от марки бетона и армирования) и пригодны для сооружений любой формы. Для их строительства выкапывают траншею, в которой устанавливают опалубку. Устанавливают арматурный каркас, а затем укладывают бетонную смесь, получая бетонные ленты, ширина которых обычно около 40-80 сантиметров.
Технология строительства сборного ленточного фундамента отличается: бетонные или железобетонные блоки укладывают на раствор. Конструкция собирается быстро, а перевязка швов обеспечивает надежность.
- для обеспечения надежности «ленту» нужно заглублять за глубину промерзания грунта (более 2 м) – дополнительное увеличение расходов;
- сложность организации надлежащего контроля качества выполненных работ (использование бетона низкого качества, недостаток арматуры и пр.);
- много времени уходит на набор прочности бетоном;
- высокая стоимость.
Плитный фундамент
Плитный или сплошной фундамент – монолитная железобетонная плита без пустых полостей, заливаемая по всей площади строения.
Для его установки нужно разработать котлован (глубина зависит от грунтов на участке строительства и запроектированных конструктивных решений), в который затем засыпается песок и гравий, образуя песчано-гравийную подушку для выравнивания основания. Монтируется опалубка, выполняется армирование, по всей площади заливается бетон.
Плитные фундаменты эффективны в слабых грунтах. Их проектируют в виде плоской или ребристой плиты с расположением ребер под несущими стенами или колоннами. Сплошные фундаменты обеспечивают более равномерную осадку здания и защищают подвальные помещения от подпора грунтовых вод.
Преимущество плиты – большая площадь:
- обеспечивает высокую несущую способность;
- снижает давление на основание;
- позволяет проводить работы в сложных грунтовых условиях;
- дает больше свободы в выборе планировки за счет более равномерного распределения нагрузок.
- высокая стоимость;
- необходимость качественной гидроизоляции;
- сложность организации контроля качества выполненных работ;
- много времени уходит на набор прочности бетоном.
Свайный фундамент
Свайный фундамент – комплекс свай, объединенных в единую конструкцию, передающую нагрузки на основание.
Сваи по способу заглубления в грунт:
- забивные или вдавливаемые – железобетонные, деревянные и стальные, погружаемые в грунт без его разбуривания или в лидерные скважины молотами, вибропогружателями, вибровдавливающими, виброударными и вдавливающими устройствами, а также железобетонные сваи-оболочки диаметром до 0,8 м, заглубляемые вибропогружателями без выемки или с частичной выемкой грунта и не заполняемые бетонной смесью;
- сваи-оболочки – железобетонные, погружаемые вибропогружателями с выемкой грунта из их полости и заполняемые частично или полностью бетонной смесью;
- набивные – бетонные и железобетонные, устраиваемые в грунте путем укладки бетонной смеси в скважины, образованные в результате принудительного вытеснения — отжатия грунта;
- буровые – железобетонные, устраиваемые в грунте путем заполнения пробуренных скважин бетонной смесью или установки в них железобетонных элементов;
- винтовые – состоящие из металлической винтовой лопасти и трубчатого металлического ствола со значительно меньшей по сравнению с лопастью площадью поперечного сечения, погружаемые в грунт путем ее завинчивания в сочетании с вдавливанием.
- сваи-стойки – сваи всех видов, которые опираются на малосжимаемые грунты в основании;
- висячие сваи – сваи всех видов, опирающиеся на сжимаемые грунты и передающие нагрузку на грунты основания боковой поверхностью и нижним концом.
Свайный фундамент подходит для оснований сложенных большой мощностью слабых грунтов в верхней зоне, или в местности, где зафиксирован высокий уровень подземных вод. Сваи переносят нагрузку с верхних слоев грунта, на более глубокие, с большей несущей способностью.
Преимущества свайных фундаментов – значительно меньший уровень осадок и сравнительно невысокая цена. Но строительство такого фундамента – комплекс работ, проконтролировать качество которых трудно.
Главный же недостаток – привлечение спецтехники для устройства свай. Этот фактор можно исключить, если использовать фундамент из винтовых свай.
Фундамент из винтовых свай
Это возможно, если при разработке проекта не будут учтены степень коррозионной агрессивности грунтов на участке строительства, а также наличие блуждающих токов.
Только подобрав толщину стенки ствола и лопасти, марку стали в соответствии с указанными данными, определив порядок действий для снижения коррозии (водоотведение, использование цинковых колец (анодов) можно обеспечить нормативный срок службы фундаментный конструкции и всего сооружения.
При расчете свайно-винтовых фундаментов используют формулы, заложенные в СП 24.13330 «Свайные фундаменты». Эти формулы, разработанные еще в 60-е годы 20 века и базирующиеся на упрощенных моделях взаимодействия (например, модель Мариупольского для анкеров), не учитывают многие особенности совместной работы свай и грунтов.
Поэтому при расчете несущей способности винтового основания нужно учитывать результаты полевых испытаний грунтов (ГОСТ 5686).
Из-за недостаточности диаметра ствола эти сваи не обеспечивают достаточное сопротивление горизонтальным нагрузкам без проведения дополнительных мероприятий.
Чтобы отказаться от бетонирования основания колонны или создания жесткого сопряжения, достаточно использовать элемент сопротивления боковым нагрузкам (ЭСБН).
Такие ситуации возникают, когда в расчетах учитывается только диаметр лопасти, но не ее конфигурация.
Конфигурация лопасти винтовой сваи, подобранная под конкретные грунтовые условия, сводит к минимуму нарушения структуры грунта при погружении, что обеспечивает надлежащее восприятие проектных нагрузок.
Причина– неправильное (часто просто бездумное) расположении второй и последующих лопастей на стволе.
Чтобы многолопастные сваи надлежащим образом воспринимали проектные нагрузки, расстояние между лопастями, шаг, угол наклона должны быть рассчитаны с учетом данных о грунтовых условиях площадки строительства и данных о нагрузках от строения (подробнее).
Причина – неучет разных величин нагрузок, воздействующих на фундаменты даже простых сооружений (под ответственными узлами, под несущими стенами, под ненесущими стенами, под лагами пола).
Чтобы этого избежать, под разные нагрузки нужно устанавливать разные типоразмеры свай (подробнее).
- В большинстве случаев не подвержен воздействию сил морозного пучения, что отличает его от иных типов фундаментных конструкций, особенно с применением забивных свай (подробнее).
- Может использоваться на заболоченных участках, на территориях с высоким уровнем грунтовых вод без потерь в сроке службы. Чтобы это стало возможным, нужно провести в пятне застройки измерения степени коррозионной агрессивности грунтов и использовать полученные данные при расчете толщины стенки ствола и лопасти, диаметра ствола, выборе марки стали.
- Можно возвести быстро (сокращение времени строительства на 15-30 % относительно бетонного фундамента).
- Обходится не менее чем на 30 % дешевле бетонного основания, выполненного в соответствии с требованиями СП 63.13330 «Бетонные и железобетонные конструкции» (подробнее).
- Позволяет полностью отказаться от любых земляных работ, в том числе по выравниванию участка в случае наличия перепада высот.
- Работы можно выполнить даже в условиях стесненной застройки или близости подземных коммуникаций, так как при погружении не возникают вибрации.
- Не требует времени на «набор прочности». Сразу готов к восприятию нагрузок, предусмотренных проектом.
- Можно строить в любое время года.
- Можно использовать повторно, что имеет принципиальное значение при строительстве временных сооружений.
- Ремонтопригоден, чего не скажешь о забивных сваях и некоторых других типах оснований.
- Модификации малых длин и диаметров можно устанавливать без спецтехники.
- Можно монтировать инженерные коммуникации во время СМР. Трубы проходят между сваями (важно соблюсти установленное расстояние) и не связаны с ростверком, поэтому не перемещаются вместе со зданием вниз. Итог – не уменьшается уклон труб, не возникают контруклоны, не нарушается герметичность стыков.
