Фундаменты назначение условия работы под нагрузкой

Назначение фундамента и его разнообразие

Прочное, надёжное основание — залог долговечности любой постройки. Для возведения домов выбирают виды фундаментов, отвечающие размерам, геометрии и массе дома. Конструкция должна соответствовать типу грунта на участке, гидрологическим и климатическим условиям.

Функции строительной конструкции

Фундамент — основание здания, на которое распределяется вес всех его составляющих

Фундамент – это основание, на котором размещают главную часть постройки — ограждающие, несущие и межкомнатные стены, опоры мостов, эстакады.

Под капитальные сооружения обустраивают фундаментальные основания, которые выполняют следующие задачи:

• Распределить вес постройки равномерно по поверхности площадки. Не дать более массивным частям просесть сильнее лёгких.
• Создать для стен ровное горизонтальное основание.
• Исключить попадание в подвал или технический этаж влаги.
• Сохранить часть тепла от утечки в землю.
• Предотвратить смещение на тяжёлых пучинистых грунтах.
• Защитить постройки от разрушения в сейсмически активных районах.

Капитальные основания устраивают для мостов и эстакад, рекламных конструкций и цистерн с нефтепродуктами, силосных башен и бункеров.

Влияние грунта на выбор фундамента

Особенности грунта напрямую влияют на типы фундаментов, используемые при строительстве. Основания фундаментов бывают естественными и искусственно созданными.

Важные характеристики земли:

• механический (геологический) состав;
• глубина промерзания;
• максимальный и минимальный уровень грунтовых вод;
• сейсмическая обстановка в местности.

Выбор вида фундамента зависит от совокупности свойств грунта.

Механический состав

Строители различают грунты:

• Каменистые. Содержат минимум влаги, стойки к пучению, сохраняют свойства при изменении климатических условий. Подходит для мелкозаглублённых оснований.
• Песчаные легко поддаются разработке. Вода не задерживается, что снижает расходы на гидроизоляцию. Глубина промерзания в Средней полосе страны не превышает 1 метра, что позволяет использовать большинство разновидностей фундаментов.
• Хрящеватые содержат в составе песок, глину, землю и щебень. Устойчивы к пучению. Подходят для любых по заглублению оснований.
• Суглинки с различными пропорциями глины и песка. Большее содержание глины может способствовать пучинистости, налагает повышенные требования к подготовке подушки, гидроизоляции, монтажу отмостки.
• Глинистые требуют тщательного отношения к подготовке места. Не подходят для мелкого заложения фундаментов, так как промерзают свыше чем на 1,5 метра и меняют форму (пучатся).
• Торфяные обязательно готовят. При необходимости удаляют торф и завозят новый грунт. Построенные без предварительных мероприятий дома могут быть «занятуты» в почву.

Узнать, какой грунт на участке, можно только при геологическом изучении или методами изготовления шурфов, рытья котлована. Даже на соседних участках состав и свойства могут различаться.

Глубина промерзания

От характеристики зависит способность грунта пучиться. Влага при оттепели пропитывает землю. При возвращении морозов расширяется, разрушает фундамент, а механические перемещения разрушают стены.

Основания делают либо ниже глубины промерзания, либо мелко заглубляют с подготовкой места согласно технологиям.

Влажность и грунтовые воды

Если вода поднимается к поверхности грунта, дом строят без подвальных помещений, используют плитный или мелкозаглублённый фундамент.

Влага пропитывает материал фундамента и может привести к быстрому разрушению строительной конструкции.

Классификация оснований

Условно все виды оснований разделяют на несущие, комбинированные, специальные.

Несущий тип воспринимает и равномерно распределяет нагрузку.

Комбинированные виды используют на тяжёлых, плавающих грунтах. Основание компенсирует горизонтальные и вертикальные подвижки земляных слоёв, сопротивляется сейсмическим явлениям.

К специальным относят качающиеся и плавающие фундаменты, а также основания, которые распределяют часть нагрузки через боковые стенки и торцы. К такому типу относят глубокие опоры, сваи-оболочки, столбы, колодцы опускные, кессоны, анкерные и щелевые варианты конструкций.

Виды конструкций

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

Ленточный

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.

Ленточный фундамент пригоден для возведения зданий любой высоты, геометрии, массы.

Столбчатый

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.

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

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

На каменных и гранитных основаниях конструкция нецелесообразна и нерентабельна.

Технологические отверстия под коммуникации оставляют на стадии заливки. До начала работ прокладывают трубы водоснабжения и канализации.

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.

Материалы для фундаментов

Деревянный столбчатый фундамент

Для строительства используют самые разные материалы, стойкие к воздействиям климатических факторов.

Дерево

Устройство фундаментов из дерева целесообразно при возведении домов из бруса или цилиндрических брёвен, каркасных построек.

Желательно использовать лиственницу, которая не гниёт и до 50 лет служит даже в мокром грунте. Дуб используют реже из-за дороговизны, к тому же древесина этой породы быстро растрескивается.

Дерево подходит для столбчатых (свайных) и ленточных фундаментов.

К достоинствам деревянных оснований относят небольшую цену, быстрое возведение. Ремонт заключается в замене венца. Иногда заменяют не весь брус, а делают вставку (врезку) части изношенного бревна.

Дерево выдерживает деформации и слабо пропускает тепло.

Недостатком является непродолжительный межремонтный срок из-за быстрого разрушения древесины под воздействием влаги — необходима качественная обработка водоотталкивающими и противогрибковыми пропитками. Не используют дерево в домах с подвалами. Небольшая несущая способность не позволяет строить массивные многоэтажные здания и другие сооружения.

Камень

Основание из камня под забор

Каменные виды фундаментов, применяемых в строительстве, изготавливают из следующих материалов:

• бутовой породы — известняка, известкового туфа, гранита, доломита;
• керамического кирпича;
• бетонных блоков.

Природный бут делят на несколько видов: рваный (неровные края), булыжник (округлая форма), постелистый с двумя параллельными гранями и камень-плитняк плоской формы.

Технология заключается в укладке отдельных элементов фундамента с заполнением швов цементно-песчаным раствором.

Из камня строят ленточные и столбчатые основания.

Плюсы каменных фундаментов:

• повышенная прочность и несущая способность;
• экологичность;
• долгий срок службы;
• стойкость к перепадам температур и повышенной влажности.

Трудоёмкость возведения и большое количество ручного труда, сложная кропотливая подгонка отдельных каменей под конфигурацию фундамента, непригодность для многоэтажных зданий — минусы использования материала.

Сборные фундаменты изготавливают из ФБС (блоков строительных). Производят их из бетона или керамзитобетона.

Железобетон

Монолитный бетонный фундамент

Бетон, армированный стальной и композитной арматурой, называют железобетоном.

Композитная арматура не предназначена для изготовления фундаментов.

В состав входят песок, цемент, щебень и добавки улучшающие физико-механические характеристики. К таким добавкам относят пластификаторы и составы для работы при низких температурах.

Для небольших строений допускается использовать керамзитобетон. Важно обеспечить защиту от влаги части фундамента, находящегося в земле. Этого добиваются оборудованием отмосток и гидроизоляцией наружных стенок.

Из бетона строят ленточные, столбчатые, плитные, забивные типы оснований.

• технологичность;
• прочность, способность выдерживать любые нагрузки;
• возможность придания основанию любой геометрической формы;
• доступность в продаже готового к применению состава любых марок;
• устойчивость к любым климатическим условиям;
• стойкость к воздействию влаги;
• простота финишной отделки (при необходимости).

К недостаткам ЖБ относят необходимость выдержать срок до набора прочности, трудоёмкость и трудности с соблюдением пропорций при самостоятельном изготовлении.

Пенобетон

Фундамент из пеноблоков

Новый материал с улучшенными потребительскими свойствами — ячеистый бетон используют для частных домов и общественных зданий. Максимальная высота построек не должна превышать трёх этажей.

Пенобетон не используют для заливки монолитных оснований. Сборные фундаменты возводят из готовых блоков.

Газобетон делится на несколько классов по плотности. Удельная масса варьируется от 300 до 1200 кг/м3.

Блоки сушат естественным или автоклавным способом. Для оснований выбирают изделия, изготовленные вторым способом.

Для строительства фундамента подходит исключительно конструкционный пенобетон с плотностью D1000–D1200.

• низкая теплопроводность;
• механическая прочность при правильном выборе плотности;
• точная геометрия;
• простая обработка и резка в домашних условиях;
• долговечность, стойкость к распространению грибка и гнили.

Недостатки связаны со свойствами материала:

• ячеистая, пористая структура способствует проникновению внутрь блока влаги;
• многократные циклы намокания-высыхания быстро разрушают материал;
• невозможность возведения многоэтажных строений;
• необходимость проведения качественной гидроизоляции.

Основное распространение ячеистобетонные блоки получили при возведении домов из пенобетона. Это удобно при заказе и доставке строительных материалов, которые изготавливают на одном предприятии.

Расчёт фундамента лучше поручить специалистам, если постройка имеет нестандартные архитектурные решения. Ориентируясь на параметры грунта, гидрологические особенности местности, массу постройки, изготовить фундамент можно самостоятельно. Соблюдение правил обустройства обеспечит целостность постройки на весь период эксплуатации.

Источник

Назначение фундамента и его конструкция

Не существует сооружения, которое можно было бы возвести непосредственно на грунте.

Ведь за счет собственной, даже небольшой, массы несущих конструкций здание будет неизбежно проседать, а уже через несколько лет появятся трещины в конструкции с дальнейшим полным разрушением.

Поэтому, под зданием нужно обязательно обустраивать специальную конструкцию – основание. Именно оно обеспечит дополнительную жесткость и прочность будущему сооружению.

Фундамент должен обеспечивать:

• Равномерное распределение по грунту массы здания;
• Обеспечение стандартного положения сооружения на почве;
• Стабилизация угловых вертикальных и горизонтальных смещений;
• Жесткость и соединение с несущими элементами здания;
• Снижение негативного влияния самой почвы, а также нивелирование возможных подвижек почвы;
• Защиту внутреннего пространства здания, особенно подвалов, технических этажей, от проникновения грунтовых вод, грызунов;
• Обеспечение оптимального микроклимата внутри сооружения;
• Стабилизацию здания в условиях сейсмической активности.

Пример фундамента на плавающих грунтах (плавающий фундамент)

Поэтому, существует огромное количество различных оснований, которые отличаются конструкцией, характеристиками, сферой применения. Но сначала нужно разобраться, на каких грунтах какие основания используются.

Виды оснований зданий по назначению

• Несущий. Это основной тип фундамента, выполняет задание только передачи нагрузки от здания на грунт, другого назначения нет.
• Комбинированный. Этот уже выполняет не только несущее задание, но и защищает здание от сейсмических толчков, вибрации от магистралей или железнодорожного полотна, паводков и других внешних воздействий. Соответственно, конструкция уже отличается, как и подобранные для такого основания материалы.
• Специальные. К ним относятся сейсмостойкие основания. Они не предназначены для защиты сооружения от вспучивания почвы или воздействия грунтовых вод. А в конструкции имеют специальные наполнители и соединительные группы, которые отвечают за целостность конструкции в целом даже при значительных подвижках почвы. Бывают качающиеся и плавающие. Конструкция каждого типа основания зависит от почвы и сейсмических характеристик территории.

Типы оснований по материалам

Влияние грунта на выбор фундамента

Конструкция любого основания подразумевает передачу всей нагрузки от здания на грунт. Соответственно, состав, характеристики и несущая способность грунта играет ключевую роль при выборе типа и конструкции фундамента для будущего здания. Итак, основания грунтового типа могут быть естественными и природными.

Естественные – это основания, на которых фундаменты возводятся без дополнительного укрепления. А к искусственным относятся основания, которые ложатся на специально создаваемую песчаную подушку. Естественные основания бывают следующих типов: песчаные, глинистые, лессовидные (тут нужно помнить о значительной сейсмической опасности), скальные, супеси и суглинки.

Все почвы, кроме скальных, неизбежно дадут значительную просадку здания, поэтому впоследствии неравномерной нагрузки на грунт в различных местах здания возникают трещины.

Поэтому, самые надежные почвы с точки зрения искусственного возведения оснований, считаются именно скальные.

Глубина заложения основания в зависимости от типа почвы

Искусственные основания делают на слабых почвах при значительных нагрузках на подошву. К ним часто относят песчано-гравийную подсыпку, различные наполнители и каменистый прочный материал.

Выбор типа фундамента в зависимости от почвы

Если нужно возводить основание на холмистой местности, тогда сразу нужно рассчитывать боковое давление почвы, возможности горизонтального сдвига и давление почвы по уровню промерзания.

Величина таких давлений зависит от множества факторов и ее трудно порой рассчитать правильно. Поэтому конструкция оснований на холмах сразу предусматривает как минимум половину запаса прочности.

В таких случаях нужно использовать столбчатые фундаменты, столбы которых соединяются между собой ростверком (железобетонная обвязка). Также тут можно использовать ленточные фундаменты с надежной горизонтальной и вертикальной обвязкой.

• Стационарное основание. Используется при возведении небольших зданий с малой несущей массой.
• Плавающий фундамент. Строится на пучинистых почвах, несущие свойства которых отличается от сезона, насыщенности влагой и температурного режима. Конструкция: монолитная или решетчатая плита, толщина зависит от нагрузки самого здания. Используется для небольших сооружений.

Схема столбчатого фундамента под деревянный дом

• Ленточный и столбчатый фундаменты. Это распространенные стационарные основания, пользуются заслуженной популярностью среди частных застройщиков. Столбчатая конструкция незаменима на глубоко промерзаемых почвах. Не рекомендуется его использовать при строительстве домов с тяжелыми стенами, ведь тогда нужно проводить подробные расчеты несущей нагрузки на каждый столб индивидуально. А это несет за собой расчет толщины, высоты и типа столба, а также материала его выполнения. Особенность ленточного фундамента в том, что цоколь там плавно переходит в стены, а нагрузка от стен и перекрытий передается равномерно на каждый квадратный сантиметр основания. Ленточное основание способно выдержать значительные нагрузки, можно построить полноценный подвал или технический этаж, а также подземный паркинг. Его нужно возводить на сухих непучинистых грунтах, ведь при установке основания на глубоко промерзающих грунтах его постройка будет очень дорогой и экономически не выгодной.
• Фундамент на винтовых сваях. Он появился относительно недавно, раньше применялся в промышленности для возведения оснований для высоковольтных линий электропередач, некоторых промышленных зданий, а также мачт сотовой связи. Но плавно такая технология перешла в частный сектор и активно используется при возведении зданий на сложных почвах. Отличительная особенность свайной конструкции – это возможность монтажа свай на значительной глубине, ведь она вкручивается до тех пор, пока не достигнет плотных пород.

Винтовая свая – это металлическая конструкция с лопастями, которая вкручивается в грунт специальной техникой или вручную.

Как правило, расчет проводится не столько количества этих дешевых строительных конструкций, как нагрузки на ростверк, с помощью которого сваи соединяются между собой. Также свайный фундамент возводится на поверхностях с большими перепадами высот, ведь тут не нужно проводить первичную обработку и выравнивание почвы.

Но основной недостаток свайного фундамента – это необходимость делать теплоизоляцию подполья, а это сложная технология, учитывая наличие открытого пространства снизу. Монтаж свай занимает максимум несколько дней, при этом не нарушается структура самой почвы. Не используется при возведении зданий на скалистых почвах.

После монтажа свай их внутренняя полость заполняется бетоном с целью увеличить прочность и допустимую нагрузку.

Конструкция различных типов фундаментов

Как подобрать оптимальную конструкцию будущего фундамента

Тут многое зависит от финансовых возможностей застройщика и ключевых характеристик будущего здания. Ведь на одном и том же грунте можно возвести сразу несколько вариантов фундаментов, но они будут отличаться конструкцией и финансовыми составляющими. Соответственно, при выборе конструкции фундамента стоит обращать внимание на следующие параметры:

• Совместимость выбранной конструкции из существующим типом почвы;
• Наличие или отсутствие сейсмических зон;
• Протяженность различных источников мощной вибрации;
• Наличие поблизости памятников архитектуры;
• Температурные факторы промерзания грунта, а также влажность климата, глубина погружения и расположения грунтовых горизонтов;
• Наличие поблизости промышленных предприятий, которые часто сбрасывают сточные воды, загрязненные агрессивными веществами.

Какую конструкцию фундамента не использовать, все равно нужно обязательно сделать гидроизоляцию и теплоизоляцию основания. Без этих действий нельзя получить качественное и долговечное основание, способное выполнять свои основные функции.

Источник