Классификация и конструкции фундаментов мелкого заложения

§1. Фундаменты мелкого заложения

К ФМЗ относятся фундаменты, имеющие отношение высоты к ширине подошвы, не превышающее 4, и передающие нагрузку на грунты основания преимущественно через подошву.

ФМЗ

ФМЗ возводятся в открытых котлованах или в специальных выемках, устраиваемых в грунтовых основаниях.

Рис 10.1. Схема фундамента мелкого заложения:

1 – фундамент; 2 – колонна; 3 – обрез фундамента.

— ФМЗ по условиям изготовления разделяют на:

монолитные, возводимые непосредственно в котлованах.

сборные, монтируемые из элементов заводского изготовления.

— По конструктивным решениям ФМЗ разделяют на:

отдельно стоящие фундаменты:

под колонну (опору);

под стены (при малых нагрузках)

выполняются под протяженные конструкции (стены);

выполняются под ряды и сетки колонн в виде одинарных или перекрестных лент.

сплошные (плитные) фундаменты

Выполняются в виде сплошной железобетонной плиты, как правило, под тяжелые сооружения. Такие фундаменты разрезаются в плане только осадочными швами, что способствует уменьшению неравномерности осадки сооружения.

Выполняются в виде жесткого компактного железобетонного массива под небольшие в плане тяжелые сооружения (башни, мачты, дымовые трубы, доменные печи, устои мостов и т.п.).

Рис 10.2. Основные типы фундаментов мелкого заложения:

а – отдельный фундамент под колонну; б – отдельные фундаменты под стену; в – ленточный фундамент под стену; г – то же, под колонны; д – то же, под сетку колонн; е – сплошной (плитный) фундамент.

— ФМЗ изготовляют из следующих матреиалов:

каменные материалы (кирпич, бут, пиленные блоки из природных камней)

в отдельных случаях (временные здания) допускается применение дерева или металла.

Железобетон и бетон – основные конструкционные материалы для фундаментов.

Бутовый камень, кирпич и каменные блоки используются для устройства фундаментов, работающих на сжатие и для возведения стен подвалов.

Бутобетон и бетон целесообразно применять при устройстве фундаментов, возводимых в отрываемых полостях или траншеях при их бетонировании в распор со стенками.

Железобетон и бетон можно применять при устройстве всех видов монолитных и сборных фундаментов в различных ИГУ, т.к. они обладают достаточной морозостойкостью, прочностью на сжатие (а для железобетона и на растяжение → действие моментов).

Ленточные фундаменты

Сооружение ленточных фундаментов получило наибольшее распространение в малоэтажном жилищном строительстве. Они могут возводиться в сборном, монолитном или прерывистом вариантах.

Сборный фундамент включает:

1. Железобетонные блоки ФЛ (подушки) трапецеидальной или прямоугольной формы.
2. Фундаментные стеновые блоки трёх видов:
   • сплошного сечения (ФБС);
   • полнотелые, с вырезами для пропуска коммуникаций и перемычек (ФБВ);
   • пустотные (ФБП), с пустотами в нижней части, рекомендованы исключительно в сухих грунтах.
3. Армопояс (10 — 20 см) по последнему ряду стеновых блоков, устраиваемый по всему периметру сооружения. При неравномерности распределения пластов грунтов или их сильной сжимаемости такой пояс должен устраиваться обязательно, кроме того в этих случаях необходим и армошов в 3 – 5 см по фундаментным подушкам.

Сборные блоки изготавливаются на специально оборудованных полигонах или в заводских условиях.

Монолитный вариант выполняется с устройством опалубки или без неё с укладкой бетонной смеси в траншею, с обязательным армированием. Допускается укладка бутобетона.

Прерывистые ленточные фундаменты возводятся из сборных элементов на надёжном грунтовом основании и при небольших нагрузках от веса здания, а также при отсутствии типовых ФЛ расчётной ширины. В таких случаях блок-подушки монтируются с разрывами, которые потом заполняются утрамбованным песком или щебнем. Запрещается такая технология на просадочных грунтах при сейсмичности более 6 баллов и рыхлых песках в основании.

Строительство домов

При планировании постройки здания первым вопросом выступает вид фундамента, который будет надежной опорой, предотвращающей влияние грунтовых вод и мороза. Для правильного конструирования фундамента ознакомимся с основными видами и правилами установки фундаментов мелкого заложения.

Оглавление:

1. Устройство фундаментов мелкого заложения
2. Виды фундаментов мелкого заложения
3. Понятие и основы конструирования фундаментов мелкого заложения ленточного типа
4. Особенности в конструкции фундаментов мелкого заложения птитного типа
5. Установка столбчатого фундамента мелкого заложения

Устройство фундаментов мелкого заложения

Отличительной чертой фундаментов мелкого заложения является глубина закладки, которая составляет от 40 до 90 см. Это позволяет сэкономить как трудовые, так и строительные ресурсы. Такие фундаменты не требуют большого количества бетона для заливки и толстого слоя щебенки для засыпки. Затраты на возведение фундамента мелкого заложения уменьшаются в два-три раза.

Фундаменты мелкого заложения состоят из:

• Обреза – верхней части, которая принимает нагрузку.
• Подошвы – нижней части, которая передает нагрузку.
• Боковых сторон – вертикальных частей фундамента, образующих фундаментную стену.

Фундамент мелкого заложения применяется в таких случаях:

• При постройке деревянных домов.
• При постройке домов из легких материалов.
• Для небольшой кирпичной постройки.
• В малоэтажном строительстве.
• Для небольшого подвала.
• При низком прохождение грунтовых вод, которое не приводит к вспучиванию.

Виды фундаментов мелкого заложения

Выделяют ленточные, столбчатые и плитные фундаменты мелкого заложения, которые в свою очередь разделяются технологией конструирования, и материалами, используемыми для строительства.

Классификация фундаментов мелкого заложения по технологии конструирования:

• Монолитные – арматура устанавливается только на плитной части фундамента.
• Возводимые или колонные.
• Сборные – с использованием железобетонных подушек и бетонных блоков.
• Комбинированные или сборно-монолитные.

Типы фундаментов мелкого заложения по материалам:

• Фундаменты сделанные из дерева.
• Каменные фундаменты.
• Бетонные фундаменты.
• Железобетонные фундаменты.

Понятие и основы конструирования фундаментов мелкого заложения ленточного типа

Для ленточного фундамента, наиболее подходящим типом грунта, является материковый грунт, возникший путем естественной трамбовки. Применяют такой фундамент при сооружении здания, состоящего из кирпича, самана или небольших бетонных блоков.

Основным достоинством ленточного фундамента мелкого заложения является простота конструирования.

Согласно материалу выделяют ленточные фундаменты из:

• Кирпича.
• Бетона.
• Бутобетона.
• Бутовые.

Для сооружения бутового фундамента применяют бутовые камни, которые укладывают с помощью цементного раствора. Такие фундаменты самые трудоемкие и имеют наибольший вес. Обычная высота бутового фундамента составляет 55-65 см. Сфера использования – небольшие дачные дома или бытовки.

Для бутобетонного ленточного фундамента используют известково-цементный или цементный раствор, которым заливают основание из щебня, гравия, битого кирпича или бутовых камней.

Этапы работы над фундаментом ленточного типа:

• Подготовка площадки под фундамент. Разравнивается и очищается от растительности поверхность.
• Разметка площадки. Размечаем как внешние, так и внутренние углы.
• Рытье котлована и разравнивание дна фундамента. Глубина котлована от 30 до 120 см. При необходимости, установка крепления на боковые стенки фундамента. Крепление бывает:
  • Закладное – стены фундамента укрепляются вертикальными стойками из балок и деревянными досками. Применение: обустройство котлована с наклонными стенами.
  • Шпунтовое – выполняется из шпунтовых связок: деревянных, металлических, железобетонных. Применение: расположение грунтовых вод выше дна котлована.
• Засыпка дна котлована – сооружение подушки. Основная функция – разравнивание дна котлована. Для определения типа подушки рекомендуется сдать анализ почвы, для определения количества грунтовых вод.
• Если грунт глинистый используется песчаная подушка. При сооружении фундамента на песчаном грунте заливают слой бетона толщиной около 100-150 мм. После засыпки данный слой уплотняется с помощью специального оборудования.
• Установка деревянной опалубки под заливку фундамента. Для улучшения застывания бетона возможно укладывание гидроизоляционной пленки или проведение гидроизоляции с помощью смолы.
• Для армирования фундамента используется арматура с сечением 1,2 см. Арматурные пруты укладывают от одного угла к другому. Стыки арматуры соединяют хомутами. При дополнительном армировании углов, с помощью стержней, увеличивается дополнительная прочность фундамента.
• Если фундамент кирпичный или бутовый укладывается слой засыпки.
• Следующий этап – заливка опалубки. Используйте высококачественный бетон больше 200 марки. Заливать фундамент следует в несколько подходов по 15-20 см для лучшего застывания.

Совет: обязательно перед заливкой смочите опалубку водой, чтобы влага из бетона не впитывалась в опалубку.

Особенности в конструкции фундаментов мелкого заложения птитного типа

Над насыпанным слоем песка или щебня, толщина которого составляет около 25 см, укладывают железобетонную плиту, которая является основанием фундамента плитного типа. Такой фундамент более прочный, надежный и долговечный, но и затраты на сооружение более существенны.

Достоинства фундаментов мелкого заложения плитного типа:

• Минимальная затрата наемного труда и легкость в процессе установки. Необязательно иметь строительные навыки, чтобы соорудить такой фундамент. Главное все правильно рассчитать.
• Высокие показатели надежности.
• В процессе использования сооружения стены остаются целыми, так как плита надежно защищает здание от деформации.
• Плиту, установленную в фундаменте, используют для пола нижнего этажа, что обеспечивает дополнительную экономию средств.
• Плитный фундамент – самый оптимальный вариант для грунтов сложного типа. При установке такого фундамента не нужно проводить дополнительные земляные работы.

Инструкция по конструированию плиточного мелкозаложеного фундамента:

• Подготовка основания. Разровняйте поверхность и сделайте разметку.
• Снимите верхний слой грунта по всей площади фундамента. Когда доберетесь до более плотного грунта, разровняйте поверхность.
• Если влажность грунта высокая – соорудите дренаж. Для этого выройте траншеи и установите пластиковые трубы. Сверху покройте геотекстилем.
• Желательно утеплить фундамент пенопластом со всех сторон на 100-130 мм, для предотвращения промерзаний.
• Следующий этап – установка подушки из песка или щебня. Тщательно утрамбуйте, поливая водой каждый отдельный слой. Толщина подушки 10-20 см.
• Сверху подушки уложите пенополистирол для утепления.
• Возможен вариант использования готовой железобетонной плиты. Тогда после установления подушки устанавливают такую плиту, которая в дальнейшем будет выступать и в качестве фундамента, и в качестве пола.
• Если же плиту сооружают на месте, тогда делают опалубку. Для опалубки лучше всего подойдет брус. Ширина опалубки равна ширине фундамента. Закрепите опалубку и утеплите гидроизоляционной пленкой.
• Для создания более прочной конструкции армировать лучше двумя слоями. Для первого слоя подойдет арматура 12-15 мм, а для второго – ячейки 20*20 см.
• Заливаем основание – плиту. Делается заливка поэтапно, для более прочного высыхания бетона. Обязательно применяйте оборудование для устранения пузырьков воздуха в бетоне.

Совет: для предотвращения трещин при быстром высыхании бетона поливайте плиту водой или накройте полиэтиленовой пленкой.

Установка столбчатого фундамента мелкого заложения

Такой тип фундамента отлично подходит для строительства бани, помещений хозяйственного назначения или небольшого сооружения. Иногда такой фундамент применяют при строительстве деревянных домов.

К преимуществам столбчатых мелкозаложеных фундаментов относятся:

• Незначительное количество арматуры.
• Короткие строки изготовления.
• Минимальные земляные работы.
• Устойчивость к пучению или к заморозке грунта.

Этапы работы над столбчатым фундаментом:

• Для начала нужно спроектировать и рассчитать периметр фундамента. Лабораторно определите плотность грунта. Далее рассчитывается длина столба, исходя из глубины промерзания.
• От массивности здания зависит толщина столбов, а также промежуток между ними. Если столбы монолитные, расстояние между ними примерно 150-200 см.
• Далее сделайте разметку на грунте.
• Выкопайте ямы по периметру фундамента, исходя из толщины столбов.
• Следующий этап – засыпка. Желательно использовать слой щебня толщиной около 10 см. Хорошо утрамбуйте этот слой.
• Армирование выполняется арматурой с сечением 100-120 мм. Сначала вырезают прутья, длиной 30-40 см. Затем делают решетку, связывая прутья хомутами.
• Эти решетки укладывают на дно, засыпанное щебнем.

Совет: Положите под решетки несколько обломков кирпичей для обеспечения надежности бетонной массы при заливке.

• Подушки заливают бетоном марки 250. Перед установкой опалубки под заливку столба должно пройти 7-10 дней.
• Из обрезных досок делают опалубку. Получается длинный короб без дна.
• Опалубку прикрепляют к заранее выведенной арматуре и начинают заливку. С помощью глубинного вибратора убирают пузырьки воздуха из бетонной массы. Используйте бетон такой же марки, как и при заливке подушки.
• В завершении заливки установите металлический уголок.
• Через неделю снимите опалубку, а спустя три недели сделайте обвязку.
• Для предотвращения попадания снега, грязи или мусора под фундамент делают забирку. Для изготовления используют кирпич или камень.
• Чтобы обеспечить гидроизоляции на забирку укладывают битум, а затем рубероид.

Для долгосрочного функционирования фундамента необходимо помнить о таких правилах:

• Правильные расчеты глубины фундамента – исключат проседание.
• Нагрузка на опоры должна быть равномерной.
• Используйте только высококачественные материалы. Ведь от прочности фундамента зависит долговечность строения.
• Обязательно проведите оценку грунта в лаборатории.
• Лучшее время для строительства фундамента лето или начало осени.
• Монолитные конструкции сооружаются с обязательным вибрированием бетона.

Выбор конструкции

При выборе конструкции фундамента мелкого заложения необходимо учитывать ряд факторов. Большое значение имеют геологические условия: рельеф, тип грунта, уровень грунтовых вод. Фундамент должен обладать достаточной прочностью, а также иметь хорошую устойчивость на опрокидывание и скольжение. Поэтому должны учитываться вес здания и его конструктивные особенности.

Грунты, лежащие в основании фундамента, рассчитываются по несущей способности и по деформациям. При этом необходимо учитывать воздействие таких факторов, как силы морозного пучения, а также присутствие грунтовых и поверхностных вод, от чего зависят физико-механические характеристики грунтов. Следует учесть местные условия строительства и опыт эксплуатации строений в инженерно-геологических условиях аналогичного типа.

Глубина заложения должна обеспечивать заглубление фундамента в несущий грунт как минимум на 10-15 см. Следует избегать такой ситуации, когда непосредственно под фундаментом расположен грунт, прочностные и деформационные качества которого значительно хуже, чем у подстилающего слоя. Рекомендуется, чтобы глубина заложения была меньше уровня грунтовых вод.

Различные типы фундаментов мелкого заложения существенно различаются по стоимости материалов и трудозатратам. Следует учитывать и эти факторы. Тогда выбранный вариант обеспечит необходимые эксплуатационные характеристики фундамента при оптимальных затратах на его возведение.

Траншейные фундаменты

Траншейные фундаменты бетонируются в траншеях шириной 0,3 — 1,2 ми вертикальными стенками глубиной до 3 мразличной конфигурации в плане: крестовые, тавровые, двутавровые (рис. 2, в). Вертикальность стенок фигурных конструкций обеспечивается обрамлением фундамента в плане узкими щелями баровым рабочим органом, особенно в мёрзлых и прочных грунтах. Технология устройства аналогична технологии шлицевых фундаментов. Например (рис. 2, г), под стальные осветительные мачты высотой 28 м в мёрзлых грунтах были применены траншейные фундаменты размерами в плане 5×4 м сложной конфигурации с шириной траншей 0,6 м и глубиной 2,0 м.

Конструкция

Основание такого типа включает в себя следующие части:

• обрез — верхний упор строительной конструкции;
• подошва — нижняя поверхность, которая передает нагрузки на грунт;
• ширина — наименьший размер подошвы;
• длина — наибольший размер подошвы;
• высота фундаментной основы — расстояние между краем подошвы и обрезом;
• уровень закладки — промежуток между нижней частью подошвы и поверхностью грунта;
• подколонник — верхняя часть в столбчатом МЗФ.

Устройство

Схема фундамента мелкого заложения следующая:

• песчано-гравийная подушка;
• армирование
• бетонная лента, блоки или плита;
• слой гидроизоляции;
• вертикальная или обмазочная гидроизоляция;
• утеплитель
• декор, облицовка цоколя;
• отмостка.

Разновидности мелкозаглубленных фундаментов

Каждый из типов мелкозаглубленных фундаментов представляет собой жесткую конструкцию, выполненную в форме цельного монолитного цоколя. Классификация фундаментов мелкого заложения:

• ленточный (цоколь полый);
• плитный (цоколь цельный);
• столбчатый (цоколь в форме единого ростверка, соединенного с арматурами каждого из столбов).

Размеры каждого из перечисленных видов оснований необходимо устанавливать посредством проведения расчета прочности фундамента, основанного на правильном соотношении удельного веса постройки и оптимальной площади подошвы.

Утепление вокруг фундамента

Для предотвращения воздействия морозного вспучивания грунта желательно утеплить фундамент мелкого заложения. После утепления грунт будет промерзать на малую глубину и его расширения и смещения станут незначительными, соответственно, воздействие на основание ослабнет. Если довести глубину заложения утеплителя до границы промерзания, под подошвой образуется непромерзающая зона и силы морозного вспучивания будут равны нулю.

Используя обустройство теплоизоляции грунта на ширину около метра от фундамента, можно полностью избавиться от воздействия вспучивания в холодный период года. Это поспособствует и утеплению дома, ведь само тело фундамента очень хорошо проводит холод и может способствовать промерзанию грунта под строением.

После обустройства фундамент нельзя оставлять под зиму ненагруженным. Необходимо возвести хотя бы часть строения до минусовых температур, иначе силы морозного вспучивания грунта могут неравномерно поднять фундамент из земли.

Прежде чем приступать к устройству плитного фундамента, необходимо подготовить основание. Его выравнивают, на территории осуществляют разметку. Далее снимают верхний слой грунта и сооружают дренаж, если почва влажная. Для этого выкапываются траншеи и устанавливаются пластиковые трубы, которые сверху покрываются геотекстилем.

Фундамент рекомендуется утеплить. Использовать для этого можно пенопласт, который укладывается со всех сторон конструкции. На следующем этапе укладывается подушка из песка или щебня. Ее хорошо уплотняют и поливают водой для большей трамбовки. Толщина подушки может достигать 20 см. Сверху на нее укладывается пенополистирол. Если плиту планируется сооружать на месте, то следует установить опалубку. Для этого обычно используется брус, ширина которого будет равна ширине опалубки. Ее элементы фиксируются, закрываются гидроизоляционной пленкой, а после внутреннее пространство заливается бетоном.