Фундамент для дерев'яного будинку.

Для того, щоб будинок вийшов міцним, перш за все необхідний правильно розрахований фундамент, який повинен бути у будь-якої споруди, будь то двоповерховий будинок, лазня або альтанка. Однак тут важливо не перестаратися. Не закопуйте свої гроші в землю. Не закладайте фундаменти на глибину промерзання. Краще Ви на ці гроші обставити будинок хорошими меблями, або побудуєте собі лазню.

Як відомо, витрати на влаштування фундаментів складають велику питому вагу в загальній вартості будівництва малоповерхових будівель. Дерев'яні будинки є відносно легкими спорудами і невеликі навантаження на фундаменти (40-120 кН) зумовлюють підвищену чутливість до сил морозного пучення.

Територія центру Росії і частини України більше ніж на 80% складена пученистими грунтами. До них відносяться глини, суглинки, супіски, піски пилуваті та дрібні. При певній вологості ці грунти, промерзаючи в зимовий період, збільшуються в об'ємі, що призводить до підйому шарів грунту в межах глибини його промерзання. Знаходячись в таких грунтах фундаменти піддаються випинання, якщо діючі на них навантаження не врівноважують сили пучення. Оскільки деформації пучення грунту нерівномірні, відбувається нерівномірний підйом фундаментів, який з часом накопичується, в результаті чого конструкції будівель зазнають неприпустимі деформації і руйнуються.

В практиці будівництва захід проти виштовхування конструкції з грунту шляхом закладення фундаментів на глибину промерзання не забезпечує стійкість легких будинків, тому що такі фундаменти мають розвинену бічну поверхню, по якій діють великі за значенням дотичні сили пученія.

Таким чином, повсюдно вживані матеріаломісткі і дорогі фундаменти не забезпечують надійну експлуатацію малоповерхових будівель, побудованих па пучинистих грунтах.

В даний час в масовому будівництві індивідуальних малоповерхових будинків в основному використовують стрічкові, плитні й стовпчасті фундаменти. У непучиністих грунтах їх влаштовують на природній основі, В рухливих грунтах - із застосуванням ущільненої піщаної подушки. На слабких грунтах використовують плитні фундаменти на піщаній подушці. У безпідвальних будинках їх влаштовують незаглибленими. У будинках з технічним підпіллям або цокольним поверхом, в залежності від гідрологічної ситуації, роблять стрічкові або плитні фундаменти.

Навантаження від малоповерхових будинків - невеликі, тому фундаменти на природній основі, які потребують при спорудженні мінімальної механізації робіт, цілком справляються з покладеними на них завданнями. Кожен тип фундаментів має свої переваги і недоліки, а також раціональну область застосування залежно від конструктивних особливостей будинку, величини навантажень і грунтових умов будівельного майданчика.



В загальному же під дерев'яні будинки закладаються наступні види загальнопоширених фундаментів:

• стовпчасті (пальові) фундаменти
• плитні (плаваючі) фундаменти
• стрічкові фундаменти
• малоглиблені фундаменти

Будівництво стовпчастого (пальового) фундаменту - це самий дешевий і економічний вид фундаментів для будівель з легкими, у нашому випадку з дерев'яними стінами, вони коштують в 1,5-2 рази дешевше стрічкових. Стовпчастий фундамент дерев'яного будинку характеризується зведенням стовпів у всіх кутах, в точках з підвищеним навантаженням, в місцях перетину стін. Матеріал стовпів може бути різноманітним: кам'яним, бетонним, дерев'яним, залізобетонним, або цегляним. На столбчатом фундаменті можна звести тільки малогабаритний будинок. Для більш масштабної будови фундамент такого типу не підходить.

Також він навіть разом з ростверком не володіє достатньою просторовою жорсткістю, необхідною в рухливих грунтах. Застосування під дерев'яними будинками циліндричних бурових опор, заглиблених нижче рівня промерзання, в рухливих грунтах обмежено їх нестійкістю при дії дотичних сил пучення.

Найбільш надійні стовпчасті фундаменти під дерев'яними будинками в практично непучиністих грунтах, а в слабоздимистих - при відповідному розрахунковому обгрунтуванні.

— Детальніше про стовпчасті фундаменти


Стрічковий фундамент дерев'яного будинку - це тип фундаменту, який відмінно підходить для дерев'яних і невеликих кам'яних домов. Закладений стрічковий фундамент має однакову форму поперечного перетину по всьому периметру стін будівлі. Фундаменти такого типу, як правило зводяться під масивними (цегляними, кам'яними) будівлями. Такий фундамент закладається на слабоздимистих грунтах і для того щоб зменшити глибину промерзання роблять утеплення поверхневого шару грунту навколо фундаменту.

Збірні стрічкові фундаменти придатні для застосування в непучиністих грунтах під дерев'яними і цегляними будинками, в слабоздимистих - під дерев'яними.

Монолітні залізобетонні стрічкові фундаменти можуть використовуватися в широкому діапазоні грунтових умов, у тому числі, в сільнопучіністих грунтах. У слабких грунтах їх застосування обмежене. Закладення стрічкових фундаментів нижче глибини промерзання обмежено поганими (в порівнянні з мелкозаглубленним) техніко-економічними показниками. На слабких грунтах успішно застосовують фундаменти плитні або з перехресних стрічок. Однак, плитні фундаменти - найдорожчі.

— Детальніше про стрічкові фундаменти


Плитовий (плаваючий) фундамент закладають на просадних грунтах, наприклад на торф'яної грунті. Цей фундамент містить жорстку конструкцію - одну плиту, виконану під всією площиною будівлі. Як правило плитовий фундамент дуже дорогий через великі витрати на бетон і арматуру, тому це його один з головних недоліків. Перевагою даного фундаменту є досить проста конструкція, універсальність, а так само можливість заливки плити. Потрібно додати, що плитовий фундамент стійкий до масштабних навантажень, що дає можливість будівництва будь-яких будинків.

— Детальніше про плитові фундаменти

Одним із шляхів вирішення проблеми будівництва на пучинистих грунтах малоповерхових будівель є застосування малоглиблених фундаментів, які закладаються в сезоннопромерзаючому шарі грунта.


Основний принцип конструювання малозаглиблених фундаментів будівель з несучими стінами на пучинистих грунтах полягає в тому, що стрічкові фундаменти всіх стін будівлі об'єднуються в єдину систему і утворюють досить жорстку горизонтальну раму, що перерозподіляє нерівномірні деформації основи.

Застосування малозаглублиних фундаментів базується на принципово новому підході до їх проектування, в основу якого закладений pозрахунок основи по деформації пучення. При цьому допускаються деформації основи (підйом, в тому числі нерівномірний), проте вони повинні бути менше граничних, які залежать від конструктивних особливостей будівлі.

Надфундаментнї конструкції розглядаються не тільки як джерело навантажень на фундаменти, але і як активний елемент, який бере участь у спільній роботі фундаменту з основою. Чим більша жорсткість конструкцій на вигин, тим менші відносні деформації основи.

Тривалий термін експлуатації будівель на малозаглиблених фундаментах свідчить про їх надійність, а досвід показує, що їх застосування дозволяє скоротити відповідні витрати в 1,5-2 рази.

— Детальніше про малозаглиблені фундаменти


Загальний принцип вибору фундаментів.

Якщо надфундаментних частина будинку або допоміжних будівель являє собою просторово жорстку або малочутливу до нерівномірних деформацій конструкцію, то під неї можна застосувати фундаменти, що володіють зниженою жорсткістю. До таких будівель відносять каркасні будинки, зроблені з колод і брусові зруби невеликих розмірів, у тому числі для господарських блоків, бань, гаражів та житлових будинків. (В останньому випадку просторова жорсткість багато в чому залежить від кількості та розташування внутрішніх стін зрубу). Під такими будівлями можна застосовувати стовпчасті фундаменти в окремих котлованах або в пробурених свердловинах і збірні стрічкові фундаменти з окремих блоків.

Якщо надфундаментних частина будинку являє собою просторово гнучку дерев'яну або чутливу до нерівномірних деформацій цегляну конструкцію, то під нею слід застосувати просторово жорстку конструкцію фундаментів. До таких будинків слід віднести: щитові, брусові і зроблені з колод з прольотом стін більше 4 м, будь-які дерев'яні з облицюванням цеглою або штукатуркою і цегляні або з дрібноштучних блоків (надалі, для стислості, - будинки дерев'яні та цегляні). У цьому випадку під дерев'яними будинками можуть бути застосовані стовпчасті фундаменти з ростверком, всі елементи якого пов'язані в єдину просторово жорстку раму.

Для всіх будинків (дерев'яних і цегляних) підходять збірно-монолітні або монолітні стрічкові фундаменти, які відповідають вимогам поперечної і просторової жорсткості. На слабких грунтах можуть бути застосовані плитні фундаменти, які за своєю конструкцією відповідають тим же вимогам.

Крім загальних міркувань про вплив просторової жорсткості надфундаментної частини будинку на вибір конструкцій фундаментів і основи впливають такі чинники:

•     грунтові умови будівельного майданчика
•     конструктивні та експлуатаційні характеристики будинку
•     природно-кліматичні умови регіону будівництва

Вплив грунтових умов на придатність фундаментів.

Перед початком будівництва виконують інженерно-геологічні вишукування, завданням яких є отримання даних для визначення розрахункового опору грунтів, ступеня їх пучиністості, а також виявлення наявності або відсутності шарів слабких грунтів (мулів, торфів, водонасичених пилуватих пісків, глинистих грунтів у текучепластічном або текучому стані) ,

При придбанні типового проекту будинку, в якому фундаменти розраховані для умовних грунтів (дрібних пісків середньої щільності, непучиністих при відсутності грунтових вод), необхідно виконати "прив'язку" фундаментів до конкретних умов будівельного майданчика. При використанні індивідуального проекту будинку для повторного застосування завдання по його "прив'язці" залишається тією ж.

Запроектовані фундаменти і основи повинні забезпечувати дві умови: надійність протягом всього терміну експлуатації будинку та економічність. У процесі "прив'язки" можливо доведеться застосувати іншу конструкцію фундаменту, наприклад, замість збірного - монолітний, замість столбчатого - стрічковий або плитковий. Розрахунковий опору грунтів визначають за їх фізико-механічними характеристиками. Знаючи навантаження від будинку і розрахунковий опір, можна визначити необхідні розміри опорної частини стовпчастих і стрічкових фундаментів. При низьких значеннях опору грунтів слід застосувати плитний фундамент.

Вплив ступеня пучиністості грунтів.

Практично вся територія Росії, України знаходиться в зоні сезонно-промерзаючих грунтів. Більшість будівельних майданчиків при промерзанні проявляють пучиністі властивості. До таких грунтів відносять дрібні і пилуваті піски, а також глинисті (супіски, суглинки і глини). Великі і середньої крупності піски вважають практично непучиністими.



При переході грунтових вод в лід грунти збільшуються в об'ємі. Так як по горизонталі відбуваються однакові процеси і сили пучення врівноважені, а переміщення грунту вниз перешкоджає до певних меж структурна міцність грунту, деформації пучення відбуваються вгору. Причому більша частина деформацій обумовлена водою, яка надходить з нижніх шарів грунту до фронту промерзання протягом всього зимового періоду. При змерзанні з грунтом фундаментні конструкції також можуть переміщатися вгору. Деформації пучення залежать від величини навантажень від будинку і сил пучення, від конструкції фундаментів і глибини їх залягання, а також від теплового режиму будинку. Без прийняття конструктивних заходів деформації пучення можуть значно перевищувати значення, допустимі для стін будинку. Деформації пучення ненавантаженої і регулярно очищаємої від снігу поверхні грунту, наприклад, в сільнопучіністих грунтах Підмосков'я можуть досягати 17 ... 20 см і більше.

Практика будівництва показує, що чим більше заглиблені фундаменти легких будинків у пучіністі грунти при відсутності конструктивних заходів щодо забезпечення їх стійкості, тим більше спостерігаються залишкові деформації пучення і тим сильніше розкриваються тріщини в цегляних будинках.

Природні сили пучення дуже великі і залежать від ступеня пучиністості грунтів, які поділяють на практично непучиністі, слабо-, середньо-і сільнопучіністі. Іноді зустрічаються надтопучіністі грунти.

Два види впливу сил пучення на фундаменти

•     нормальні сили пучення, що діють на підошву
•     дотичні сили пучення, що діють по бічній поверхні

Нормальні сили пучення залежать від глибини закладення фундаментів і глибини промерзання від поверхні. У сільнопучіністих грунтах, наприклад, Підмосков'я вони можуть досягати 60.,, 80 тс / мг. Дотичні сили пучення в цьому ж регіоні можуть досягати значень 7,0; 9,0 і 11,0 тс / мг відповідно слабо-, середньо-і сільнопучіністих грунтах.

У практично непучиністих грунтах можуть застосовуватися збірні і монолітні фундаменти на природній основі з глибиною залягання, що не залежить від глибини промерзання. Вимоги до жорсткості фундаменту (просторової і поперечного перерізу) - мінімальні. Досить укласти на цементному розчині збірні блоки з перев'язкою.

У рухливих грунтах вимоги до просторової жорсткості фундаментів і жорсткості в поперечному перерізі зростають. Неодмінною умовою, незалежно від глибини залягання, є забезпечення їх стійкості при дії дотичних сил пучення. Заглиблені фундаменти повинні залишатися нерухомими при промерзанні грунтів на розрахункову глибину, малозаглиблені - при промерзанні на глибину їх закладання.

У слабоздимистих грунтах під дерев'яними будинками можуть бути застосовані комбіновані збірно-монолітні або монолітні стрічкові і стовпчасті фундаменти, У середньо-і сільнопучіністих грунтах під будь-якими будинками слід використовувати монолітні залізобетонні стрічкові фундаменти з глибиною залягання, обумовленою розрахунком на стійкість. Під малоповерховими будинками в рухливих грунтах економічно доцільними є малозаглиблені фундаменти. Їх стійкість і, отже, надійність досягається меншою витратою матеріалів та обсягом робіт. На пучинистих ж слабких грунтах слід застосовувати плитні фундаменти.

Вплив рівня грунтових вод

У деяких публікаціях стверджується, що якщо рівень грунтових вод вище глибини промерзання, все одно фундаменти слід заглиблювати нижче глибини промерзання. Помилкове уявлення! При розташуванні грунтових вод під час будівництва близько до денної поверхні виготовлення заглиблених фундаментів в індивідуальному будівництві практично неможливо. Зниження рівня грунтових вод відкачуванням дороге і не завжди дає позитивний результат, а головне, в цьому немає необхідності. Слід застосувати в цьому випадку малозаглиблені стрічкові фундаменти або незаглиблений плитний. При необхідності підвищують загальний рівень будівельного майданчика шляхом досипання грунту.

Вплив конструктивних особливостей будинку на вибір фундаментів.

При виборі типу фундаменту слід враховувати наступні характеристики будинку:

• поверхність та матеріал стін
• конструкцію цокольної частини (будинок - безпідвальний, з цокольним поверхом, з техпідпольєм під усім будинком або під його частиною)
• тепловий режим будинку (будинок постійного або сезонного проживання, наявність неопалюваних частин будинку: веранди, тераси, гаража)

Житлові будинки відносяться до будівель 2 рівня відповідальності, а допоміжні споруди, такі як хозблоки, лазні та гаражі - до 3 рівня відповідальності.

Будівельні норми дозволяють для будов 3 рівня відповідальності визначати розміри опорної частини фундаментів (для стрічкових-ширину) як усереднену величину, отриману від ділення ваги всієї будови на довжину фундаментів і розрахунковий опір грунту основи.

При визначенні розмірів фундаментів будівель 2 рівня відповідальності потрібен диференційований підхід - при різних навантаженнях в різних частинах будинку визначають відповідні розміри фундаментів. Чим вище рівень відповідальності споруди, тим вище вимоги пред'являються до жорсткості фундаментів (просторової і в поперечному перерізі).

Вплив поверхні будинку.

На вибір конструкції фундаментів і основи, у тому числі - на глибину закладення фундаментів істотно впливає поверхність будинку, яка в сукупності з матеріалом стін і перекриттів визначає величину навантажень на основу. Якщо навантаження - більше можливих дотичних сил пучення, то фундаменти можна заглиблювати нижче глибини промерзання без шкоди для надійності, По конструкції вони можуть бути збірні або монолітні. Якщо дотичні сили пучення - більше, то надійне заглиблення фундаментів у рухливих грунтах обходиться дорожче, а за конструкцією вони повинні бути монолітними.

Щоб зручніше було розрізняти, коли в рухливих грунтах можна заглиблювати фундаменти нижче глибини промерзання, а коли це - недоцільно, введено поняття "легкий" і "важкий" будинок. Якщо при заглибленні фундаментів нижче розрахункової глибини промерзання сумарні дотичні сили пучення більше ваги будинку, то його відносять до категорії "легких". У цьому випадку фундаменти при простому заглтбленні не стійкі і, отже, ненадійні. Для забезпечення їх надійності необхідні додаткові заходи, які якщо і допомагають, то здорожують будівництво. Під "легкими" будинками слід застосовувати малозаглиблені фундаменти. Вони трохи складніші в розрахунковому забезпеченні, але економічніші заглиблених в 1,5-2,5 рази залежно від регіону будівництва. Якщо дотичні сили пучення, що діють по бічній поверхні заглиблених фундаментів, менше ваги будинку, то будинок - "важкий".

Переважна більшість житлових малоповерхових будинків відноситься до категорії "легких" будинків. Тому надалі фундаменти під безпідвальних малоповерховими будинками, заглиблені нижче глибини промерзання, ми розглядаємо як неконкурентоспроможні стосовно мелкозаглибленних фундаментів за техніко-економічними показниками.

Вплив матеріалу стін будинку.

Тип і конструкція обраних фундаментів і основ багато в чому залежить від матеріалу стін. Для дерев'яних будинків допустимі абсолютні та відносні деформації рівні 5,0 см і 0,002 відповідно, для дерев'яних будинків з цегляною облицюванням і для цегельних будинків - 2,5 см і 0,0005 відповідно. У дерев'яних будинках в ряді випадків можуть бути застосовані збірні або збірно-монолітні стрічкові і стовпчасті фундаменти на природній або ущільненій піщаній основі. У цегляних будинках найбільш надійними є монолітні залізобетонні стрічкові і плитні фундаменти.

Вплив конструкції цокольної частини будинку.

У безпідвальних будинках можуть використовуватися малозаглиблені стрічкові, стовпчасті й плитні фундаменти. У пучинистих грунтах вони застосовні на протівопучінній піщаній подушці. У будинках з цокольним поверхом або з технічним підпіллям в залежності від гідрологічної ситуації застосовують стрічкові або плитні фундаменти, які закладаються нижче глибини промерзання.

У рухливих грунтах повинна бути забезпечена стійкість цокольних стін. Цього досягають засипанням непучиністим грунтом пазух, що утворюються між бортами котловану та виготовленими цокольними стінами. Пазухи повинні бути шириною не менше 0,6 м - за умови виконання монтажних робіт і можуть бути ширше - за умови стійкості.

Вплив теплового режиму будинку

Якщо будинок призначений для постійного проживання та в зимовий період опалюється регулярно, то в процесі експлуатації всередині будинку пучиниста основа не промерзає, а по зовнішньому периметру будинку промерзає на глибину, меншу нормативного значення. При використанні заглиблених фундаментів під опалювальними "важкими" будинками сумарні сили пучення, глибина їх закладення і ширина виїмок зменшуються. При застосуванні малозаглибленних фундаментів під "легкими" опалювальними будинками ширина і глибина виїмок також зменшуються. Однак якщо за перший будівельний сезон виконано лише нульовий цикл або зведена коробка будинку, взимку необхідно захищати пучинисту основу від промерзання або відкласти початок засипки (якщо це можливо) до початку наступного будівельного сезону.

Будинки, опалювальні взимку епізодично або з відкладеним періодом регулярного опалення, відносяться до сезонно опалювальним, В таких будинках розрахункова глибина промерзання грунтів перевищує нормативну в 1,1 рази. Цьому промерзання повинні відповідати розміри основи. У опалювальних будинках з пов'язаними холодними приміщеннями (веранда, тераса, гараж) частину основи слід розраховувати як для опалювального будинку, а іншу частину - як для неопалюваного. Для зручності виконання робіт глибина виїмок може бути однаковою, а стійкість фундаментів регулюється шириною виїмок.

Висновок

•     Вплив грунтових умов будівельного майданчика, матеріалу стін та інших факторів на можливість застосування різних конструкцій фундаментів під малоповерховими будинками можна оцінити по таблиці.

•     Під "важкими" будинками (при заглибленні фундаментів нижче розрахункової глибини промерзання) в рухливих грунтах можливе застосування будь-яких з описаних конструкцій фундаментів. Під "легкими" будинками застосування заглиблених фундаментів недоцільно по техніко-економічним показникам. Під такими будинками слід приміняти малозаглиблені фундаменти.

•     Зі зростанням ступеня пучиністості грунтів зростають і вимоги до жорсткості фундаментів (просторової і в поперечному перерізі).

Конструкції фундаментів, що не володіють просторовою жорсткістю (стовпчасті, в тому числі і бурові опори, стрічкові із збірних блоків), можна застосовувати під більшістю дерев'яних будівель невеликих розмірів на практично непучиністих і слабоздимистих грунтах.

Володіючи просторовою жорсткістю малозаглиблені монолітні залізобетонні стрічкові фундаменти можна застосовувати в будь-яких грунтових умовах під будь-якими будовами. Застосування ж щілинних стрічкових фундаментів, технологічно жорстко пов'язаних із здимистими грунтами, обмежене. На слабких грунтах рекомендується застосовувати плитні фундаменти.