Виды фундаментов глубокого заложения: особенности расчета

Фундамент выполняет очень важную функцию: он распределяет нагрузку строения и равномерно передает ее грунту, не допуская неконтролируемой усадки здания и его разрушения. Грамотно организованная основа – это залог долговечности сооружения.

Условия для строительства глубокого фундамента

Основной классификацией фундаментов глубокого заложения является их тип – ленточные, столбчатые и плитные. Фундаменты глубокого заложения применяют при следующих условиях:

  1. Уровень грунтовых вод должен быть ниже предполагаемой отметки. Производя расчет такой конструкции, следует учитывать тот факт, что если грунт под фундаментом обладает высокой способностью пропускать влагу (пучинистый грунт), то глубина заложения должна превышать уровень промерзания, иначе в такой конструкции нет смысла.
  2. Основание, на которое будет опираться будущий фундамент должно состоять из плотных пород и быть достаточно плотным, чтобы выдержать расчетный вес здания. Если грунт рыхлый, то его необходимо заменить на речной песок. Укладку следует производить с соблюдением всех норм и требований технологии, увлажняя и уплотняя каждый слой.

Если данные условия не соблюдаются, то единственным выходом будет применение свайного фундамента, который также относится к глубинным основаниям.

Особенности конструкции

Конструирование и строительство мелкозаглубленных фундаментов нормируется требованиями СНиП, которые необходимо неукоснительно выполнять. В зависимости от назначения сооружения такие фундаменты могут быть следующего типа: ленточный, столбчатый и блочный.

Устройство ленточного мелкозаглубленного фундамента предусматривает заливку непрерывной армированной бетонной полосы в хорошо утрамбованные траншеи с песчаной подушкой. Конструктивно такая система аналогична обычной ленточной опоре, но отличается глубиной заложения, наличием теплоизоляции и дренажа. В строениях разного назначения могут быть некоторые упрощения, но в целом, устройство ленточного мелкозаглубленного фундамента имеет основные элементы и параметры, показанные на рис.1. (Рис.1. Схема ленточного фундамента мелкого заложения)

Основной смысл конструкции заложен в том, что бетонная лента должна исполнить роль очень прочной рамы (ростверка), которая перераспределяет нагрузки и исключает просадки в грунт. Цель достигается тем, что лента имеет небольшую заглубленную часть и достаточно высокую (40-50 см) надземную цокольную часть, связанные единым армирующим каркасом. Важным и обязательным элементом является отмостка с уложенным под ней горизонтальным утеплителем. Такая система уменьшает воздействие морозного пучения.

При возведении достаточно легких строений (гараж, баня, сарай) используется столбчатый мелкозаглубленный фундамент из буронабивных или забивных свай, монолитных столбов и т.д. Обязательным элементом конструкции является ростверк, который связывает все сваи между собой, создавая пояс для распределения нагрузки. Столбчатый фундамент может иметь ростверк из стальных балок или монолитной армированной бетонной ленты, сооружаемой на поверхности земли.

Столбчатый фундамент

Такой фундамент стоит почти в полтора раза меньше ленточного. Такие основания устанавливаются под облегченными или небольшими зданиями. Столбчатый фундамент подойдет под каркасный дом, коттедж из пеноблоков или деревянную баню.

Технология его устройства заключается в установке столбов по периметру постройки и под основными стенами. Столбы заходят в грунт глубже точки промерзания и поднимаются на нужную высоту. Фундаментальные опоры связываются в единую конструкцию, сверху которой сооружают ростверк, распределяющий нагрузку постройки равномерно.

Столбчатые фундаменты применяют в тех случаях, когда обустройство более тяжелого ленточного фундамента нецелесообразно

Классическая технология столбчатого основания не предполагает наличия подвала. Кроме того, термоизоляция постройки слишком слаба – это стоит учитывать при организации пола здания.

Для столбов фундамента, в зависимости от типа здания, его веса, качества грунта, на котором возводится постройка, может использовать несколько материалов:

  • дерево;
  • асбест или пластик;
  • кирпич;
  • железобетон.

По степени заглубленности такие основания также разделяют на:

  • полнозаглубленные (ниже точки промерзания земли);
  • мелкозаглубленные (на 40–70 см);
  • незаглубленные (подземная часть отсутствует; конструкция возводится над землей).

Основные сведения

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.

Читайте также:  Как сделать ремонт фундамента винтовыми сваями

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).

Фундамент мелкого заложения: СНиП, виды, конструкция

Фундамент мелкого заложения закладывают, если хотят возвести небольшую, легкую постройку, или если грунт перенасыщен влагой.

Зачастую такие фундаменты используют для строительства небольших коттеджей, дачных участков, бань и прочих подобных построек.

В данной статье рассказывается, какие виды фундаментов мелкого заложения существуют, какова их конструкция и как их возвести правильно согласно СНиП.

Назначение и глубина фундаментов

Любые типы фундаментов мелкого заложения обычно возводят на пучинистых грунтах, потому что они лучше всего справляются с сезонным расширением грунта.

Проектирование такого фундамента, соответственно, должно быть основано на показателях пучинистости грунта, которые могут быть малыми, средними и большими.

Основание незаглубленных фундаментов обычно находится на глубине от полуметра до 70 см, что является нижней границей промерзания почв.

Фундамент мелкого заложения обычно используется для возведения зданий небольшого веса, поскольку может быть разрушен излишней массой, плюс опасность разрушения кроется в том, что на пучинистых грунтах фундамент разрушается быстрее.

Чтобы по максимуму избежать неприятностей, вызываемых грунтом или климатическими условиями, нужно строго следовать стандартам СНиП.

Любые типы оснований мелкого заложения используют в качестве материалов бетон, арматуру и железобетон, потому что эти материалы обладают необходимой прочностью и влагостойкостью.

Реже всего основание делают из кирпича. Он, конечно, морозостойкий, но его способность сопротивляться влаге ниже, чем у бетона.

Расчет фундаментов мелкого заложения всегда невероятно важен, потому как именно он определяет, насколько долго конструкция прослужит и сможет ли она противостоять стихиям и температурным изменениям.

СНиП гласят, что определить глубину заложения нужно, учитывая материал, из которого будет сделан дом, массу любых возможных и обязательных добавлений, таких как кровля, ставни, трубы, сайдинг, облицовка и прочее.

Проектирование дома осложнится и потому, что нужно учесть, есть ли желание делать подвал, ведь, как пример, дом на столбчатом фундаменте не может иметь подвала.

Разумеется, учитывать нужно и пучинистость грунта. На пучинистых грунтах уровень заложения будет однозначно выше, чем на глинистых или песчаных.

Немаловажно учитывать различные дополнительные коммуникации, возможно находящиеся на участке. Как пример, если под участком пролегает газопровод, то основание здания уже не может быть глубоким.

Таким образом, основные вычисления делаются в двух областях: определяется, сколько грунт может вынести тяжести и насколько он может измениться под влиянием климата или по другим причинам.

Если вычислять несущую способность необходимо всегда, то вычислять деформацию нужно лишь, как пример, если основание нужно возвести на склоне или рядом с ним, или если вблизи строения расположены вулкан или гейзер, или если есть возможность землетрясения.

Утепление фундаментов

Из-за того, что фундаменты с небольшим заложением подходят почти ко всем типам грунта, можно уложить их и на пучинистые.

Если основание жилища делается на плитах, которые впоследствии становятся полом первого этажа дома, то грунт под ним, возможно, будет замерзать. Очень хорошо это можно увидеть в середине строения.

Основание для мелких заложений в виде одной, монолитной плитки иногда предполагает установку утепляющего материала, чтобы земля не очень сильно замерзала.

Обычно утеплительный материал прокладывают между землей и самим фундаментом. Как пример, отлично подойдет пенополистирол, однако здесь нужно учесть, что его толщина не должна быть больше 15 см. Если сделать все правильно, то теплопотери станут намного меньше.

Можно выстлать утеплительный материал поверх крупного песка. Чтобы тепло лучше сохранялось и не уходило, подсыпают какой-либо материал, который имеет водоотталкивающие свойства.

Учитывая требования СНиП, для этих целей можно использовать щебень или гравий. Особенно эффективно сочетаются подсыпка и другие действия, чтобы в фундаменте было меньше воды.

Если грунт не пучинистый, а в нем не очень много грунтовых вод, то требования СНиП можно не использовать.

Читайте также:  Какой фундамент выбрать для дома из керамзитобетонных блоков

Если же такое желание все же есть, то сначала основание дома нужно утеплить, чтобы материал меньше портился.

Основание низкого заложения – отличный вариант, чтобы сэкономить на строительстве и вместе с тем возвести дом на надежной конструкции, проверенной временем.

Кроме того, большая часть из них может быть построена без помощи строителей, что тоже немаловажно.

Из-за своей универсальности и во многом потому, что в России достаточно много территорий с пучинистыми грунтами, такие фундаменты пользуются все большей популярностью.

Материалы для фундаментов

Img by HEA Engineering Subject Centre — flickr

Подбор материалов для строительства фундамента осуществляется на стадии его проектирования, исходя из расчетов надежности и прочности конструкции. При этом материал должен обладать устойчивостью к воздействию внешней среды, морозостойкостью и достаточной прочностью.

Наиболее распространенными являются бетон, кирпич, различной плотности и размеров заполнители, цементо-грунт, а также искусственные и природные каменные материалы. В редких неответственных случаях может использоваться дерево, например, для столбчатого фундамента.

Бутовый камень (бут) — крупные куски горных пород разнообразной неправильной формы. К работе с этим материалом следует подходить аккуратно, т. к. в процессе могут образовываться пустоты между камнями, которые обязательно необходимо заполнять. Преимущественно для фундаментов применяется бутовый камень одинакового размера — это существенно облегчает кладку.

Щебень — смесь мелких обломков горных пород, получаемая дроблением. Добывается из твердых пород, имеет неправильную форму. Обычно используется в качестве наполнителя для бетонных смесей наряду с гравием.

Гравий — природный каменный материал, образующийся в результате выветривания горных пород. По происхождению может быть горный, речной и морской с определенной долей примесей (глина, песок и др.).

Кирпич используется и для возведения самого фундамента и в качестве наполнителя (битый и пережженый) для связующего раствора. Однако, это довольно дорогой материал для обустройства фундамента, поэтому для сложных и больших по размеру фундаментов используется редко. К тому же кирпич обладает невысокой долговечностью и высокой степенью поглощения влаги.

Бетон является основным и самым распространенным материалом для возведения фундаментов. Различают несколько видов бетона в зависимости от его плотности и прочности (тяжелый, легкий и др.). Железобетон — разновидность бетона, армированная металлом и относится к классу композитных материалов. Обычно имеет форму бетонных блоков и плит.

Сталь — используется в качестве основного материал для свай, а также в качестве армирующего компонента для бетонных изделий.

Дерево с некоторыми ограничениями также может использоваться в качестве материала для фундамента. Самой надежной, прочной и долговечной породой для этих целей является лиственница.

По популярности использования первое место занимает, конечно, бетон. Далее — его разновидности с тем или иным наполнителем, например, бутобетон, и плотный, высококачественный кирпич.

Классификация фундаментов мелкого заложения

Лекция № 3.

Классификацияфундаментовмелкого заложения. Назначение формы иосновных размеров фундамента. Выборглубины заложения подошвы и сборные фундаменты. Материалфундаментов.

Основным назначениемлюбого фундамента является передачанагрузки от несущих конструкцийсооружения на грунты основания. Нафундамент возлагается задача распределитьнагрузку так, чтобы давление по егоподошве не приводило бы к недопустимымдеформациям основания сооружения, крометого, фундаменты должны обеспечиватькак можно меньшую неравномерностьосадок отдельных частей сооружения.

Таким образом, припроектировании фундаментов послепринятия глубины заложения стремятсяподобрать такие размеры их подошвы ивыбрать такую их конструкцию, которыеобеспечивали бы допустимые деформацииоснований сооружений.

Основными типамифундаментов мелкого заложения являютсяотдельные, ленточные, сплошные, стоечныеи комбинированные фундаменты. Дляизготовления фундаментов мелкогозаложения применяется, в основном,железобетон.

Они могут быть сборными,монолитными и сборно-монолитными.

Характернойособенностью фундаментов мелкогозаложения является передача на основаниевертикальных, горизонтальных и изгибающих(от моментов) нагрузок от надфундаментнойчасти сооружения или опоры моста толькочерез их подошву, Боковая поверхностьфундаментов мелкого заложения в работене участвует из-за практическойневозможности, как правило, обеспечитьзасыпку пазух между их боковымиповерхностями и котлованами грунтом,с плотностью равной или выше природной.

Водопропускныетрубы под насыпями сооружают, какправило, с фундаментами мелкого мостов традиционной конструкциивозводят как с фундаментами мелкого,так и со свайными фундаментами, а призначительных нагрузках с фундаментамиглубокого заложения.

Конструкции фундаментов мелкого заложения

Конструкция мелкозаглубленной фундаментной основы базируется на следующем принципе – при воздействии сил пучения почвы такая опора, представляющая собой жёсткую армированную раму, способна плавно опускаться и подниматься вместе со строительным сооружением.

Фундаменты мелкого заложения, несмотря на широко распространённое мнение, используются при возведении строений любого типа.

Устройство оснований с неглубоким заложением.

В состав основания входят следующие части:

Типы мелкозаглубленных оснований

В ситуациях, когда застройщики хотят уменьшить затраты на возведение жилого строения, они часто используют мелкозаглубленные основания.

Подобные сооружения стоят гораздо меньше глубокозаглубленных конструкций. В то же время, они обладают достаточной прочностью.

Такие основания могут быть: столбчатого, ленточного, плитного или монолитного типа. У каждого существует своя специфика использования.

Выбор производится на основании предварительных расчётов.

Ленточная конструкция

Такой тип наиболее популярен при возведении дачных строений. Он применяется при строительстве домов из дерева. Ленточная опора также может использоваться в качестве основы для тяжёлых каменных сооружений.

Фундаменты мелкого заложения с ленточным устройством имеют вид непрерывной бетонной полосы. Они равномерно распределяют вес всего строительного сооружения. Фундаментная конструкция может быть:

  • Монолитной, содержащей два арматурных пояса;
  • Сборно-монолитной, имеющей монолитные выпуски;
  • Сборной, в состав которой входят железобетонные блоки с двумя арматурными поясами;
  • Сборной, с железобетонными блоками, имеющими верхний арматурный пояс.
Читайте также:  Руководство по самостоятельной заливке фундамента дома

Достоинства при использовании ленточной конструкции с неглубокой закладкой.

  • Уменьшаются денежные затраты;
  • Экономятся трудовые ресурсы;
  • Можно соорудить подвальное помещение.

Применение столбчатой основы

Данную конструкцию используют при возведении строений из кирпича или древесины. В состав столбчатой основы с неглубокой закладкой входят опорные столбы, связывающие здание и фундаментную площадку.

Для того, чтобы основание было устойчивым и происходило сглаживание воздействий деформации грунта, расстояние между опорными элементами должно составлять приблизительно 25 см.

Классификация фундаментов глубокого заложения

Классификация фундаментов глубокого заложения:

  • опускные колодцы;
  • кессоны;
  • тонкостенные оболочки;
  • буровые опоры;
  • стены в грунте.

Предлагаем поговорить о каждом из видов более подробно.

Опускные колодцы

Опускной колодец представляет собой замкнутую и, как правило, симметричную конструкцию сквозного типа. Ее помещают в грунт целиком или собирают из нескольких секций, после чего тщательно бетонируют.

Обычно монтаж опускных колодцев осуществляется за счет силы их собственного веса, но в некоторых случаях для прочной фиксации их подвергают вибрации. Главное правило – соблюдение строжайшей вертикальности при погружении. По мере опускания колодца в землю грунт из-под него постепенно вынимают, используя для этой цели гидроразмывную установку или грейферный экскаватор.

Опускные колодцы изготавливают из различных материалов, в том числе железобетон, каменная или кирпичная кладка, иногда могут использовать металл и древесину. Нижняя часть конструкции оснащена режущей частью с уголками или швеллерами. Она армирована больше, чем все тело колодца. Внешние стенки могут быть ступенчатыми или вертикальными с уменьшающимся диаметром к верхней части.

Кессоны

Кессоны применяют в тех случаях, когда фундамент глубокого заложения приходится монтировать ниже уровня грунтовых вод. Кессон представляет собой своеобразную камеру с нагнетенным воздухом, который осушает и выталкивает грунт для разработки. Когда камеру кессона опускают в землю, ее заливают бетонным раствором.

Кессон состоит из следующих конструктивных элементов:

  • шахта;
  • камера;
  • компрессоры;
  • шлюзовые аппараты.

Использование кессонных фундаментов глубокого заложения сопряжено с большими трудовыми и финансовыми затратами. Этот способ довольно сложный в исполнении, а потому в современном строительстве его практически не используют, заменяя альтернативами.

Тонкостенные оболочки и буровые опоры

Тонкостенными оболочками называют полые металлические цилиндры, диаметр которых может варьироваться от 3 до 6 м. Длина одной секции может достигать 6-12 м, и в случае необходимости их наращивают, соединяя болтами и усиливая крепеж сваркой.

Чтобы погрузить длинные металлические секции в грунт, используют вибрационное устройство. Как и опускные колодцы, тонкостенные оболочки в нижней своей части имеют ножевые части. После установки элементов в строго вертикальном положении внутренние пустоты заливают бетонным раствором.

Буровые опоры похожи на тонкостенные оболочки, но изготовлены полностью из бетона. Их устанавливают в предварительно пробуренную вертикальную шахту. Тело бетонной опоры армируют, а в нижней его части делают небольшое расширение. Оно существенно снижает нагрузку на плотный грунт, а также препятствует расшатыванию опор силами пучения и другими неблагоприятными явлениями.

Стена в грунте

Стены в грунте в качестве фундаментов возводят преимущественно для строительства заглубленных сооружений. Сперва намечают контур здания, после чего в соответствии с разметкой выкапывают узкую и очень глубокую траншею (как для ленточного фундамента, только гораздо глубже). Затем эту траншею заполняют заранее подготовленными железобетонными секциями, либо заливают бетонным раствором.

Классификация фундаментов глубокого заложения

Такой фундамент глубокого заложения применяют для строительства жилых многоэтажных зданий с подземным паркингом, переходами, складскими, рабочими и производственными помещениями. Этот способ актуален для густонаселенных мегаполисов, где застройщики вынуждены бороться за каждый свободный кубометр пространства. В последние годы дома с подземными ярусами возводят все чаще в виду их очевидной практичности.

Заключение

Из всех видов опорных конструкций мелкозаглубленный ленточный армированный бетонный фундамент относится к наиболее отработанным и изученным вариантам основания для дома. Он характеризуется наилучшим сочетанием великолепных эксплуатационных параметров, экономичности и простого монтажа.

На практике МЗЛФ показал себя как универсальный и надёжный вариант для большинства грунтов. Однако не следует выбирать мелкозаглубленную версию ленточного фундамента, если показатели пучения выше 4%.

Когда грунтовые воды подходят вплотную к основанию фундамента, обязательно обустройство дренирования участка. Необходимо выполнить необходимые расчёты с учётом СНиП и выдержать рекомендуемую технологию возведения, чтобы не пришлось разбираться с последствиями.

Какие бывают виды ФМЗ в зависимости от техники возведения

Многие хозяева участков желают построить свой дом как можно дешевле. В таких случаях предпочтительно обустраивать ФМЗ. По сравнению с сильнозаглубленными, он обходится намного дешевле и не увеличивает риски разрушения конструкций.

Виды фундаментов мелкого заложения отличаются основанием, их разделяют на четыре группы:

  • ленточного типа;
  • столбчато-свайные;
  • в виде плиты;
  • цельномонолитные.

Каждый вид имеет свою особенность и специфику использования. Выбор конкретного вида нужно делать исходя из произведенных расчетов.