Являются, прежде всего, тип дома (кирпичный одноэтажный, кирпичный более 2-х этажей, дом из пенобетона, легкий каркасный или щитовой и т.д.) который определяет вес здания, и соответственно его давление на грунт. Кроме этого определяющим параметром является также вид грунта, глубина сезонного промерзания и уровень грунтовых вод.
Когда нагрузка на фундамент велика, а грунт слабый, используют сплошные фундаменты. Они представляют собой сплошную железобетонную плиту под всей площадью застройки.
Различают два вида сплошных фундаментов: из плит и из перекрестных лент. Их возводят из монолитного железобетона, чтобы придать фундаменту пространственной жесткости.
Плитные фундаменты, возводимые под всей площадью здания, представляют собой сплошную или решетчатую плиту, выполненную из монолитного железобетона либо из сборных перекрестных железобетонных балок с жесткой заделкой стыковых соединений. Чаще всего их используют при слабых неоднородных грунтах с высоким уровнем грунтовых вод, а также в случаях, когда нагрузка, приходящаяся на фундамент, велика, а грунт основания недостаточно прочен. Такой фундамент хорошо выдерживает все вертикальные и горизонтальные перемещения грунта, плита двигается вместе с ним, предохраняя дом от разрушений. Благодаря этой особенности он получил еще одно название - плавающий.
Применение фундаментов данного типа практикуется в основном в малоэтажном строительстве, а также при небольшой и простой форме здания. Их сооружают, как правило, на проблемных грунтах: влажных или с высоким уровнем грунтовых вод. Недостатком фундаментов такого типа является его стоимость, они довольно дороги из-за больших расходов на земляные работы, бетон и металлическую арматуру. Тем не менее, если применение фундаментов другого типа не может обеспечить конструкции дома необходимую устойчивость, целесообразно и, более чем оправдано, использовать сплошные фундаменты. Это касается небольших и компактных домов или других построек, когда не требуется устройство высокого цоколя, и сама плита используется в качестве пола (например, гаражи, бани и т. п.). Для домов более высокого класса чаще устраивают фундаменты в виде ребристых плит или армированных перекрестных лент.
При возведении сплошных фундаментов есть некоторые моменты, которым нужно уделить особое значение. В первую очередь это касается процесса подготовки основания для фундамента. Верхний плодородный слой почвы имеет очень малую несущую способность, а также имеет свойство спрессовываться. Поэтому его необходимо удалить до глубины до 0,5 метра. В качестве подушки используется смесь щебня и песка в пропорции 60/40 соответственно. Качественно уложенная и уплотненная подушка позволяет уменьшить вероятность вздутия нижней части фундамента при понижении температуры. Во-вторых, необходимо равномерно распределить давление на грунт и предоставить грунтовым водам беспрепятственно проходить под зданием. Песчаная подушка не накапливает в себе влагу, а глубоко посаженное здание не дает промерзать грунту в зимний период, тем самым обеспечивая большую устойчивость дому.
Толщина железобетонных плит фундамента рассчитывается при проектировании, как правило составляет 200-300 мм. Армирование выполняется в верхней и нижней части плиты из прутьев толщиной не менее 12 мм с шагом 200*200 или 300*300 мм. Толщина песчаной подушки выбирается в зависимости от несущей способности грунта, уровня грунтовых вод и массы дома, составляет от 200 до 500 мм.
Фундаменты для малоэтажного строительства изготовляют из местных строительных материалов (естественный камень, бутобетон, красный кирпич и др.), а также используют монолитный бетон или сборные бетонные и железобетонные блоки.
Плоскость нижней части фундамента называют подошвой (рис.3.1), ее уширение – подушкой , а горизонтальная плоскость верхней части фундамента – обрезом . При отсутствии подвалов и больших приямков обычно проектируют фундаменты мелкого заложения, подошва которых располагается на глубине не менее 0,5 м от уровня земли. На грунтах, вспучивающихся при замерзании, глубину заложения подошвы фундамента наружных стен принимают ниже толщины промерзающего слоя не менее чем на 0,2 м.
Между архитектурно-планировочным решением малоэтажного дома, конструкцией фундамента и состоянием грунта существует определенная взаимосвязь. Например, если архитектор в проекте дома предусматривает подвал, большой приямок или цокольный этаж, то фундамент должен быть ленточной конструкции, чтобы успешно выполнять функции стены подвала. Состояние грунта может оказать влияние на выбор варианта архитектурного решения подземной части дома. Например, если дом ставят на грунты с высоким уровнем стояния грунтовых вод, то толщина стенок ленточного фундамента увеличивается за счет дополнительных элементов гидроизоляции, что приводит к некоторому уменьшению площади помещений подземной части. Кроме того, может возникнуть угроза поднятия («всплытия») подвальной части вместе с домом или части дома с приямком под действием напора грунтовых вод. В этом случае обычно приходится отказываться от проектирования подземных помещений или проектировать дорогостоящую конструкцию фундамента с якорями в грунте или пригрузом пола подземных помещений.
Важнейшим параметром, от которого зависят форма и объем фундаментов является глубина заложения фундамента .Глубина заложения фундамента – это расстояние от дневной поверхности грунта до подошвы фундамента .
Глубина заложения фундаментов зависит от многих факторов: назначения здания; его объемно-планировочного и конструктивного решения; величины и характера нагрузок; качества основания; окружающей застройки; рельефа; принятых конструкций фундаментов и методов производства работ по их возведению. Однако, в первую очередь, заглубление будет определять качество грунтов основания, уровень грунтовых вод и промерзание грунта.
Минимальную глубину заложения фундаментов для отапливаемых зданий обычно принимают под наружные стены – 0,7 м, под внутренние – 0,5 м.
Практика эксплуатации малоэтажных жилых зданий с фундаментами мелкого заложения показала, что вспучивающиеся при замерзании грунты постепенно выталкивают такие фундаменты из земли. За несколько лет дом может подняться над уровнем земли на десятки сантиметров, при этом различные участки строения обычно поднимаются на различную величину, что приводит к перекосу окон, дверей и даже к разлому стен. Такое явление происходит от действия сил бокового трения вспучивающегося грунта на поверхностях фундаментов, которые превышают противодействие относительно малой массы дома. Чтобы нейтрализовать нежелательный эффект вспучивания при замерзании грунта, приходится проектировать дома без подвалов на фундаментах мелкого заложения с основанием в виде песчаной подушки. При устройстве песчаной подушки грунт вынимают на глубину ниже промерзания не менее 0,2 м и засыпают выемку крупнозернистым песком с проливкой водой и с уплотнением послойно. Засыпку ведут до отметки 0,5 м от уровня планировки участка. На полученное таким способом искусственное основание устанавливают фундаменты мелкого заложения. Этот прием позволяет достигнуть значительной экономии материалов и средств. Например, в районе Киева глубина промерзания грунта равна 0,9 м, следовательно, фундамент мелкого заложения будет высотой 1,1 м, а при песчаной подушке – 0,5 м, т.е. при песчаной подушке на вспучивающихся от замерзания грунтах экономится около 50 % материала на устройство фундамента.
По методу возведения фундаменты могут быть индустриальные и не индустриальные. В массовом строительстве используют индустриальные фундаменты, которые выполняют из сборных крупноразмерных бетонных или железобетонных элементов. Эти фундаменты позволяют ведение работ без сезонных ограничений и сокращают трудозатраты на строительной площадке. Не индустриальные фундаменты могут выполняться из монолитного бетона или железобетона, а также из мелкоразмерных элементов (кирпич, бутовый камень и др.). Подобного рода фундаменты используются, как правило, для нетиповых зданий.
По характеру работы конструкции фундаментов могут быть жесткими, работающими только на сжатие, и гибкими, которые рассчитаны на восприятие растягивающих усилий. К первому виду относят все фундаменты, за исключением железобетонных. Применение гибких железобетонных фундаментов, воспринимающих изгибающие моменты, позволяет резко снизить затраты бетона, но резко увеличивает расход металла.
По конструктивной схеме фундаменты различают ленточные, столбчатые, свайные и сплошные.
Под всеми несущими стенами здания устанавливают ленточные фундаменты в виде сплошных стенок. Они могут служить не только несущей конструкцией, передающей постоянные и временные нагрузки от здания на основание, но и ограждающей конструкцией помещений подвала.
Ленточные фундаменты устраивают под все капитальные (несущие и самонесущие) стены, а в некоторых случаях и под колонны. Они представляют собой загубленные в грунт ленты-стенки прямоугольной или ступенчатой формы в поперечном сечении.
Ленточные фундаменты получили большое распространение в жилищном строительстве для зданий до 12 этажей, выполненных по бескаркасной схеме.
Форму в плане и разрезе, а также размеры ленточного фундамента устанавливают так, чтобы было обеспечено возможно более равномерное распределение нагрузки на основание. Размер подошвы фундамента определяют расчетом в зависимости от массы надземной части, материала фундамента и несущей способности грунта. Толщину его стенки определяют расчетом на прочность и в зависимости от технологических особенностей материала, например, стенку из бутобетона делают толщиной не менее 0,35 м в зависимости от размера камней заполнения. Необходимо следить, чтобы равнодействующая всех нагрузок от здания проходила в средней трети ширины подошвы фундамента, т.е. е < 1/3 (рис.3.3). Этим самым исключается появление в фундаменте растягивающих усилий.
В зависимости от величины и направления расчетных нагрузок ленточные фундаменты могут быть симметричными и несимметричными (рис.7.3).
Рис.7.3. Ленточные фундаменты: а – план и разрез ленточного фундамента из сборных бетонных блоков здания с подвалом; б, в – варианты без подвала из сплошных и пустотелых блоков; г, д, е – конструкция жесткого фундамента с минимальной, обычной и максимально уширенной подошвой; ж – несимметричный фундамент; и – переход от одной глубины заложения фундамента к другой; к, л, м, - варианты ленточных фундаментов из монолитного бетона, бутобетона и бута; 1 – стеновые блоки подвалов; 2 - пустотные стеновые блоки подвалов; 3 - фундаментные подушки; 4 – стены; 5 – перекрытия; 6 – полы подвала; 7 – отмостка; 8 – бетонный фундамент; 9 – бутобетонный фундамент; 10 – бутовый фундамент; 11 – пол первого этажа.
Для изготовления ленточных фундаментов используют любые строительные материалы, кроме дерева. На скальных грунтах чаще используют монолитный бетон с включением обломков скалы (бутобетон). Этот материал лучше заполняет неровности поверхности скального основания. Ленты фундаментов из бутового камня отличаются меньшим расходом цемента, но имеют большую трудоемкость и материалоемкость. Из-за размера камней по стандарту минимальную ширину лент принимают не менее 0,5 м. Как правило, стенки ленточных фундаментов из этих материалов для малоэтажных зданий уширений в зоне подошв не имеют. Ленточные фундаменты из красного кирпича проектируют для сухих прочных грунтов толщиной 0,25 – 0,51 м. Подушку кирпичного фундамента лучше делать из монолитного железобетона толщиной не менее 0,1 м, что повышает долговечность конструкции.
В условиях массового строительства ленточные фундаменты, как правило, возводят из сборных бетонных или железобетонных элементов. Сборные ленточные фундаменты монтируют из блоков двух типов (рис.7.4) – фундаментных блоков-подушек (ФБП) и стеновых блоков (ФСБ). Последние изготовляют сплошными из легкого бетона (γ ≤ 1600 кг/м 3) или пустотелые из тяжелого бетона (γ > 1600 кг/м 3), которые могут быть применены для внутренних стен и для наружных при грунтах не насыщенных водой. Стеновые блоки используются следующих размеров: высотой 0,6 м, длиной до 2,4 м и шириной 0,3, 0,4, 0,5 и 0,6 м.
Рис.7.4. Сборные ленточные фундаменты: а – конструкция фундамента при слабых грунтах; б – укладка фундаментных блоков при плотных грунтах и малых нагрузках; в, г - фундаменты крупнопанельных зданий; д – элементы сборных крупноблочных бетонных фундаментов; е, ж – элементы крупнопанельных фундаментов.
Монтаж сборных бетонных фундаментов осуществляют на цементном растворе с перевязкой швов. При слабых грунтах по фундаментным подушкам и по обрезу фундамента укладывают армированные распределительные пояса (рис.7.4 а). При плотных грунтах и малых нагрузках фундаментные подушки могут быть уложены с промежутками (рис 7.4 б). Промежутки следует засыпать грунтом.
Для малоэтажных зданий при малых нагрузках и прочных основаниях, когда ленточные фундаменты нерациональны, применяют столбчатые фундаменты . Их устраивают под все несущие и самонесущие стены, а также под отдельные столбы и колонны.
Столбчатые фундаменты представляют собой фундаменты, состоящие из столбов, загубленных в грунт, и опирающихся на них фундаментных балок, которые воспринимают на себя нагрузку от стен и передают ее на столбы.
Столбы устанавливают в местах пересечения стен и в промежутках между ними с определенным шагом, который определяют расчетом в зависимости от массы здания и несущей способности грунта. Для малоэтажных зданий шаг фундаментных столбов составляет 2,5 – 3,0 м.
Конструктивные варианты фундаментных балок и их пропорции в зависимости от шага столбов приведены на рис.7.5. Для устранения возможности смещения фундаментной балки и расположенной на ней стены вследствие пучения грунта под фундаментной балкой устраивают подушку из песка или шлака толщиной 0,4 м.
Рис.7.5. Конструктивные схемы фундаментных балок столбчатых фундаментов: а – фрагмент общего вида фундамента; 1 – стена; 2 – фундаментная балка; 3 – столбы; б – е – различные типы фундаментных балок; 4 – сборная железобетонная; 5 – сборные железобетонные перемычки (балочные усиленные); 6 – монолитная железобетонная балка; 7 – рядовая армокирпичная балка; 8 – армокирпичная балка со стальными каркасами в вертикальных швах кладки.
Столбы квадратного сечения в поперечнике изготовляют из сборных бетонных блоков, из монолитного бетона, красного кирпича, природного камня. Размеры столбов принимают по расчету на прочность (материала и грунта). Для малоэтажных жилых зданий размер подушки столбов не превышает 1 м, а горизонтальное сечение столба может быть равным размеру подошвы или быть меньшим. В последнем случае высоту подушки принимают не более 0,3 м.
В тех случаях, когда необходимо передать значительные нагрузки на слабый грунт, применяются свайные фундаменты .
Свайные фундаменты представляют собой фундаменты, состоящие из железобетонных, бетонных или металлических стержней-свай, погруженных в грунт, оголовков – верхнее уширенное завершение сваи, и ростверка, объединяющего работу всех свай
Свайные фундаменты применяют на слабых сжимаемых грунтах, при глубоком залегании прочных материковых пород, больших нагрузках и т.д. В последнее время свайные фундаменты получили широкое распространение для обычных оснований, т.к. их применение дает значительную экономию объемов земляных работ и затрат бетона.
По материалу сваи бывают деревянные, железобетонные, бетонные, стальные и комбинированные. В зависимости от способа погружения в грунт различают забивные, набивные, сваи-оболочки, буро набивные и винтовые сваи (рис.7.6).
Забивные сваи погружают с помощью копров, вибропогружателей и вибровдавливающих агрегатов. Эти сваи получили наибольшее распространение в массовом строительстве. В поперечном сечении железобетонные сваи могут быть квадратные прямоугольные и полые круглые: обычные сваи диаметром до 800 мм, а сваи оболочки – свыше 800 мм. Нижние концы свай могут быть заостренными или плоскими, с уширением или без него, а полые сваи – с закрытым или открытым концом и с камуфлетной пятой (рис.7.6 г).
Набивные сваи устраивают методом заполнения бетонной или иной смесью предварительно пробуренных, пробитых или выштампованных скважин. Нижняя часть скважин может быть уширена с помощью взрывов (сваи с камуфлетной пятой).
Буронабивные сваи отличаются тем, что в скважину устанавливают готовые железобетонные сваи с заполнением зазора между сваей и стенками скважины цементно-песчаным раствором.
В зависимости от характера работы в грунте различают два вида свай: сваи-стойки и висячие. Сваи-стойки , прорезая толщу слабого грунта, своими концами опираются на прочный грунт (скальную породу) и передают на него нагрузку от здания. Их применяют, когда глубина залегания прочного грунта не превышает возможной длины свай. Фундаменты на сваях-стойках практически не дают осадки.
Если прочный грунт находится на значительной глубине, применяют висячие сваи , несущая способность которых определяется суммой сопротивления сил трения по боковой поверхности и грунта под острием сваи. Свайные фундаменты в плане могут состоять из:
одиночных свай – под отдельные опоры (рис.7.6 д);
лент свай – под стены здания, с расположением свай в один, два и более рядов;
кустов свай – под тяжело нагруженные опоры;
сплошного свайного поля – под тяжелые сооружения с равномерно распределенными по всему плану здания нагрузками.
Рис.7.6. Свайные фундаменты: а – план и разрезы; б – виды свай в зависимости от конструктивной схемы – сваи стойки и висячие сваи; в – элементы свайного фундамента: 1 – ростверк; 2 – уголовник; 3 – свая; г – виды свай: 1 – четыре забивные бетонные и железобетонные сваи – квадратные, круглые, сплошные и пустотелые; 5,6 – набивные обычные и с уширенной пятой; 7, 8 – камуфлетные; 9 – с шарнирно раскрывающимися упорами; 10 – призматическая свая; 11 – свая-оболочка; 12 – свая в лидерной скважине; 13 – деревянная свая; 14 – винтовая свая; д – расстановка свай: свайные ряды, свайные кусты, свайное поле; е – вариант свайного безростверкового фундамента; ж, и – варианты свайных фундаментов без ростверков и оголовков: 1 – оголовок; 2 – свая; 3 – цокольная панель; 4 – перекрытия; 5 – колонна; 6 - ригель
Для малоэтажного строительства используют короткие железобетонные забивные сваи, чаще квадратного сечения 150 × 150 мм, 200 × 200 мм, или буро набивные сваи диаметром 300, 400 мм и более. Глубину заложения коротких свай принимают не более 6 м.
Расстояние между сваями и их число определяются расчетом. Обычно расстояние между висячими сваями принимают (3 – 8)d, где d – диаметр круглой или сторона квадратной сваи. Расстояние в свету между сваями-оболочками должно быть не менее 1 м.
Балки ростверка имеют много общего с фундаментными балками. Для их изготовления используют те же материалы. Железобетонный ростверк устраивают двух видов – монолитный и сборный. Его ширину принимают 250 × 250 или 300 × 300 мм, высоту – 400 – 500 мм.
Свайные фундаменты экономичнее ленточных на 32 – 34 % по стоимости, на 40 % по затратам бетона и на 80 % по объему земляных работ. Такая экономия позволяет снизить стоимость здания в целом на 1 – 1,5 %, затраты труда на 2 %, расход бетона на 3 – 5 %. Однако затраты стали увеличиваются на 1 – 3 кг на м 2 .
В тех случаях, когда нагрузка, передаваемая на фундамент, значительна, а грунт основания слабый, устраивают сплошные фундаменты под всей площадью здания. Их, как правило, сооружают на тяжелых пучинистых и просадочных грунтах.
Сплошные фундаменты представляют собой фундаменты в виде жестких сплошных балочных или безбалочных бетонных или железобетонных плит, устраиваемых под всей площадью здания.
Такие фундаменты хорошо выравнивают все вертикальные и горизонтальные перемещения грунта.
Ребра балочных плит могут быть обращены вверх или вниз. Места пересечения ребер служат для установки колонн в каркасных зданиях. Пространство между ребрами в плитах с ребрами вверх заполняют песком или гравием, а поверх устраивают бетонную стяжку. Бетонные плиты не армируют. Железобетонные армируют по расчету. При большом заглублении сплошных фундаментов и необходимости обеспечить большую их жесткость фундаментные плиты можно проектировать коробчатого сечения с размещением между ребрами и перекрытиями коробок помещений подвалов (рис.7.7).
Сплошные фундаменты особенно целесообразны тогда, когда необходимо защитить подвал от проникания грунтовой воды при высоком ее уровне, если пол подвала подвергается снизу большому гидростатическому давлению.
Сплошную плиту фундамента под малоэтажные дома проектируют только в случаях строительства зданий на грунтах с неравномерной осадкой или вспучиванием и при высоком уровне стояния грунтовых вод (в зданиях с подвалом). Плиту выполняют из монолитного тяжелого железобетона толщиной не менее 100 мм. Толщину плиты определяют расчетом в зависимости от массы здания, прочности грунтов и расстояния между стенами. Для домов без подвала плиту фундамента устанавливают на песчаную подушку, что уменьшает неравномерность осадки грунтов. В зданиях с подвалом плита фундамента одновременно выполняет функции основания пола.
Плитные фундаменты достаточно дороги из-за большого объема бетона и расхода металла на арматуру.
К строительству фундамента сплошной конструкции чаще всего прибегают в тех случаях, когда участок, отведённый под строительство дома, находится на почве с повышенным уровнем грунтовых вод. Иногда сплошной фундамент применяют на песчаных подушках и на вспучивающихся грунтах.
Сплошной фундамент представляет собой единую железобетонную плиту, уходящую глубоко в грунт . В связи с этим данный тип фундамента часто называют плитным. Он хорошо подходит для строительства домов из кирпича, бетонных блоков или других тяжёлых строительных материалов. Нередко проектом предусматривается сплошной фундамент и в случае строительства промышленных помещений, на которые налагаются повышенные требования по части несущей способности. К таковым можно отнести, к примеру, гаражи.
За счёт равномерного распределения прилагаемой к фундаменту нагрузки по всей его плоскости, давление на грунт сводится к минимуму. Это позволяет осуществлять строительство загородных домов даже на вспучивающихся нестабильных грунтах.
Фундамент сплошной конструкции устойчив к перемещению грунта , которое может возникнуть из-за осадки или промерзания. Его строительство возможно практически на любом грунте, так как монолитная плитка из бетона или железобетона фактически перемещается вместе с грунтом при его смещении, исключая деформацию построенной на нём конструкции.
Основной технологической особенностью фундамента сплошного типа является тот факт, что он образует вместе с опалубкой единую цельную конструкцию. Принимая в расчёт то обстоятельство, что монолитный фундамент чаще всего закладывается на проблемных грунтах, к нему предъявляются особые требования. Вот почему при его планировании и строительстве все технологии должны соблюдаться с особой тщательностью.
Плита сплошного фундамента может быть простой или армированной, ребристой или гладкой, цельной или решётчатой. Марка бетона подбирается в зависимости от особенностей реализуемого проекта.
По глубине сплошной фундамент может быть глубоко- и мелкозаглубленным . Первый, помимо лучших несущих свойств, позволяет ещё и организовать подвальное помещение.
Фундамент сплошной конструкции укладывается на утрамбованную гравийно-песчаную подушку, под которой обустраивается система дренажа. Для организации глубокозаглубленного фундамента необходимо предварительно выкопать котлован. Перед заливкой бетона следует установить арматуру, проложить гидроизоляционный слой, а при необходимости и слой утеплителя.
В статье рассказывается об особенностях сплошных плитных фундаментов. Очень подробно рассматриваются сферы их применения, эксплуатационные и конструктивные отличия. На первый план выведены прикладные вопросы, касающиеся технологи строительства фундаментных плит.
Это продолжение цикла статей о фундаментах, и много интересного материала мы уже успели опубликовать. Поэтому рекомендуем:
- Ленточный фундамент. Часть 1: типы, грунты, проектирование, стоимость
- Ленточный фундамент. Часть 2: подготовка, разметка, земляные работы, опалубка, арматура
- Ленточный фундамент. Часть 3: бетонирование, заключительные операции
- Ленточный фундамент. Часть 4: сборка конструкций из бетонных блоков
Плитный фундамент, он же «сплошной», он же «плавающий», он же «шведская, скандинавская плита» — это цельная плита, располагающаяся под всей площадью строения, заглублённая в грунт, или заложенная на нём. Есть несколько конструктивных вариантов плит — коробчатые, плоские, ребристые, сборные из дорожных ЖБ изделий, монолитные, с расширениями на углах, с армированием или без, утеплённые и холодные… Все они имеют свои отличительные особенности и конкретную сферу применения. Для частного загородного строительства по экономическим и функциональным характеристикам наилучшим образом зарекомендовали себя плоские монолитные плиты из железобетона толщиной от 20 до 40 см с утеплением. О них мы далее и поведём разговор.
Почему выбирают плитный фундамент
В малоэтажном строительстве, что нас, собственно, и интересует, данный тип фундамента по многим причинам будет предпочтительнее своих конкурентов (и ленточных, и свайных конструкций). Объясняется это преимуществами, как сугубо технического, так и околостроительного характера.
Сильные стороны сплошных фундаментов
Универсальность по геологии оснований. Плавающая конструкция может быть корректно применена на всех типах грунтов, в том числе слабонесущих, пучинистых, горизонтально-подвижных, с высоким уровнем грунтовых вод, вечномёрзлых…
Есть некоторые ограничения по рельефу — трудно строить такой фундамент на склоне, скорее всего, сваи будут предпочтительнее. Однако есть проверенные американцами технологии возведения плит на пригорках, которые в своей конструкции (в нижней части площадки) имеют элементы высоких монолитных лент. Ещё один подходящий для таких мест «кентавр» — свайный фундамент с низким ростверком в виде монолитной плиты.
Хорошая несущая способность. Это качество обусловлено специфической механикой взаимодействия «дом/плита/грунт». В следующей главе мы подробно рассмотрим данный момент. Коротко — плита имеет большую площадь опоры, поэтому давление на грунт основания очень низкое (от 0,1 кгс/см 2). Следовательно, каменный дом в два этажа на плите можно возводить смело. Говорят, лифтовая шахта Останкинской башни стоит на монолитной плите.
Высокая пространственная жёсткость. Обусловлена она отсутствием швов и соединений, применением жёсткого армирования, массивностью конструкции и большой материалоёмкостью. Плитный фундамент отлично подходит для домов с «неэластичными» стенами, которые очень боятся даже самых малых (1-3 мм) подвижек несущей конструкции — кирпичные, газобетонные, шлакоблочные, из ракушечника и других минеральных материалов.
При наличии чрезмерно пучинистых грунтов и значительной чувствительности зданий к неравномерным деформациям рекомендуется строить их на малозаглубленных и незаглубленных монолитных железобетонных плитах, под которыми устраивают подушки из непучинистых материалов.
СП 50-101-2004 «Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений».
Хорошие изоляционные характеристики. При грамотном исполнении не пропускает воду, препятствует теплопотерям через пол.
Несложная технология возведения, строится быстро. Просто размечается, минимум земляных работ, упрощённая конструкция опалубки, легко армировать и бетонировать. Может изготавливаться строителями с низкой квалификацией.
Условные недостатки плитного фундамента
Технически очень тяжело совместить в конструкции сплошную плиту и подвал.
Заливать плиту можно только при благоприятной погоде (немного проигрывает сборным и свайным забивным фундаментам).
Высокая стоимость. Повышенная материалоёмкость (бетон, арматура), конечно, накладывает свой отпечаток. Но если взглянуть на проблему в комплексе, то картина меняется кардинально — на других материалах, стадиях строительства, производственных операциях мы солидно экономим:
- плита становится черновым полом первого этажа — не нужно делать перекрытие;
- в массе плиты можно проложить водяной Тёплый пол, а не заливать для него отдельную стяжку;
- для изготовления и раскрепления щитов опалубки необходимо меньше доски или листовых материалов (как минимум вдвое, по сравнению с ленточными конструкциями);
- не нужно платить за вывоз/планирование большого объёма выбранного грунта;
- уменьшается высота наружных стен, так как можно получить более низкий цоколь (а это недешёвые материалы отделки фасада, трудовые затраты…);
- грузоподъёмная техника, бетононасосы, экскаваторы, забивные копры, буровые машины — не нужны, всё ограничивается автомобилями-миксерами;
- можно возвести своими силами и не нанимать высокооплачиваемых профессиональных строителей, меньше риска финансово пострадать от «человеческого фактора» (проще технология).
Получается, что основной недостаток плитных фундаментов — это малая информированность отечественного застройщика об их преимуществах. А вот в северной части США и странах Скандинавии монолитные плиты стали фундаментом №1.
Принцип работы плитного фундамента
Ситуация
Плотность застройки растёт, людям всё чаще приходится строить на «плохих» грунтах (слабые, постоянно влажные, пучинистые, мёрзлые…).
Современные проекты загородных домов стали намного сложнее в смысле архитектурно-планировочных решений: различные части здания строятся в разную высоту (варианты в полтора этажа, пристроенные гаражи, особые решения для лестничных маршей и площадок…), неравномерное распределение несущих стен по площади застройки. Дома теперь больше, выше, тяжелее.
Проблема
Сверху на фундамент и на естественное основание оказываются неравномерные воздействия от дома. Снизу сложные грунты либо стремятся образовать местные провалы под строением, либо силами морозного пучения выталкивают здание, а потом, оттаивая, просаживаются. Возникает опасность появления деформаций и разрушения несущих конструкций.
Решение
- Увеличить опорную площадь фундамента, снизив нагрузку от дома на естественное основание.
- Максимально усилить пространственную жёсткость фундамента, равномерно перераспределить давление «сверху вниз».
- Теплоизолятором разделить отапливаемые помещения от грунта под домом — таким образом, устранить неравномерность промерзания под строением (зимой под плитой грунт не оттаивает).
Все эти методы борьбы с «неравномерностями» заложены в принципе действия утеплённой монолитной плиты. Это своеобразная единая платформа под домом, которая не подвержена локальным изгибам (при грамотном проектировании), и без деформаций способна двигаться фактически вместе с грунтом — «плавать».
Особенности проектирования плитного фундамента
Проектирование плит существенно отличается от методов разработки других видов фундаментов. Здесь инженеры также учитывают все основные параметры грунта и все нагрузки (массу конструкций, эксплуатационный вес, снеговое давление). СП 20.13330.2011 никто не отменял.
Однако плитный фундамент необходимо рассматривать как единую, совместно работающую конструкцию «плита-надфундаментная часть». Поэтому в данном случае отдельное внимание уделяется детальному изучению конкретных узлов здания и несущей конструкции в целом, создаются и просчитываются чертежи дома с указанием эпюр распределения нагрузок, их направления.
Вся проблема заключается в сложности грамотного моделирования изгибающих нагрузок, возможных кренов, которые плита испытывает, и, соответственно, рассчитать её толщину, конфигурацию, потребность в армировании, в том числе и локальном. Наиболее эффективно конструирование фундаментных плит выполняется с применением специальных вычислительных комплексов, которые выдают очень подробные рабочие чертежи. Именно поэтому мы рекомендуем заказать расчёт фундаментной плиты в профильной организации, стоимость такой работы будет составлять от 5 до 10 тысяч рублей.
Наибольшее распространение получили плиты толщиной от 20 до 40 см, при этом очень интересна одна деталь: большинство расчётов показывает, что для одного и того же дома можно использовать различную толщину плиты, если правильно манипулировать процентом армирования.
Например, сплошной фундамент для какого-то абстрактного здания. При 20 сантиметрах — необходимо производить локальное «доармирование» особо нагруженных зон и не ошибиться в расчётах, при 25 сантиметрах — каркас можно вязать равномерно, особо не рискуя. А вот 30-сантиметровая плита, если сравнивать с конструкцией в 25 см, сэкономить на арматуре не позволит, зато бетона на неё пойдёт намного больше.
Исключительно грамотный расчёт позволяет лить плиты даже толщиной 15-18 см.
Заметим, что значительно усилить сопротивляемость плиты продавливанию, при этом снизить её общую толщину (читай материалоемкость) можно, делая локальные утолщения фундамента в зоне углов, стыка несущих стен, по всему периметру, под колонами. Такие усиленные плиты часто называют «американскими», в сечении они выглядят, как призма.
Плитный фундамент по площади не может быть меньше дома, должны учитываться все консольные участки. Например, если здание будет облицовываться кирпичом или другими тяжёлыми материалами, то плиту необходимо закладывать больших размеров, чтобы обеспечить опорную площадь для облицовки.
Технология строительства плитного фундамента
Так как плитные фундаменты часто используются в очень сложных геологических условиях, то к планированию и строительству плавающих конструкций предъявляются самые жёсткие требования, которые оговариваются многими нормативными документами, например, СНиП 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции» или СП 50-101-2004 «Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений». Естественно, для возведения фундаментных плит должны использоваться исключительно качественные материалы.
Строительство всех сплошных фундаментов производится примерно по одной и той же схеме:
- Проектирование.
- Разметка (в натуру выносят только контуры здания).
- Удаление дёрна, выборка грунта (если необходима подушка/дренаж).
- Прокладка заглублённых коммуникаций (вода, канализация).
- Устройство подушки, дренажа.
- Монтаж гидро- и теплоизоляции.
- Сборка «тёплого пола».
- Вязка и укладка арматурного каркаса.
- Сборка и раскрепление опалубки.
- Бетонирование.
- Распалубка.
Давайте рассмотрим эти операции подробнее.
С проектированием мы более-менее разобрались. Строите что-то серьёзное — лучше закажите разработку проекта фундамента инженерам, однозначно сохраните нервы и деньги.
Вопросы проведения подготовительных работ, выноса разметки в натуру мы уже обсудили в статье .
Что касается земляных работ. Если замена грунта (массивные подушки) и утепление не требуется, то достаточно снять только верхний плодородный слой, в противном случае, грунт естественного основания изымается в нужном объёме. Иногда, перед выемкой есть смысл выровнять зону застройки — сделать подсыпку. Тогда добавочный материал очень тщательно уплотняется виброплитой.
Самое главное условие — насыпной грунт под плитным фундаментом ни по каким характеристикам не должен уступать материковому (естественному).
Подушка является искусственным основанием, она предназначена для замены «плохих» грунтов. В качестве материала для подушки чаще всего выступает смесь песка и щебня, которые имеют хорошие дренирующие свойства, мало сжимаются, не пучинятся. Песчано-гравийная подушка укладывается слоями по 100 мм, и каждый корж тщательно трамбуется виброплощадкой. Если применяется чистый песок, то его нужно проливать водой.
Необходимо периодически контролировать горизонтальность каждого слоя подушек.
На участках с неблагоприятным водным балансом, под плитой (подушкой) рекомендуют заложить несколько дрен для отвода воды.
Большинство технологических карт по изготовлению сплошных фундаментов предлагают под подушку расстилать геотекстиль, который не даёт песку и гравию заиливаться (читай терять важные для нас свойства).
Чтобы гидро- и теплоизоляция хорошо легла и не была деформирована массой бетона, верхняя часть подушки должна иметь максимально ровную плоскость. Некоторые производители плавающих фундаментов предпочитают даже сделать стяжку-подготовку из пескобетона.
Подушка накрывается плотной полиэтиленовой плёнкой, или другими гидроизоляционными материалами, которые при бетонировании предотвратят утечки цементного молока. Листы кладутся с нахлёстом и проклеиваются/спаиваются.
На гидроизоляцию укладывается слой утеплителя толщиной до 100 мм. Раньше применяли пенопласт, сейчас все перешли на экструдированный пенополистирол. Некоторые строители считают, что утеплитель — не является обязательным слоем, но он снижает теплопотери через плиту, не позволяет грунту под плитой неконтролируемо, неравномерно оттаивать даже под отапливаемыми помещениями. Если вы хотите применить тёплый пол — то не будете обогревать землю, а всё тепло пустите в дом. В технологических картах иностранных компаний утеплитель (и подушку) рекомендуют прокладывать за пределы плиты.
Трубы тёплого пола посредством специальной сетки раскладываются прямо на листы ЭППС, естественно, они никакими материалами не утепляются, чтобы лучше отдавать тепло. В этом слое могут также проходить некоторые трассы отопления — вот они ведутся в рукавах и теплоизоляторах. Все концы выводятся из приямка для коммуникаций, система кольцуется, опрессовывается. Под давлением закачанный в трубы воздух предотвращает деформирование их при заливке бетона.
Армирование — пожалуй, самая сложная операция при строительстве плавающих фундаментов. Здесь допускается больше всего ошибок, как технологических, так и конструкторских.
Начнём с главного. Согласно СП 52-103-2007 минимальный процент армирования железобетонной плиты составляет 0,3%. Считают его следующим образом: берут поперечный срез плиты и высчитывают его площадь, высчитывают суммарную площадь среза всех арматурных стержней, сравнивают эти показатели. Если металлоёмкость бетона недостаточна, то увеличивают диаметр арматуры или количество стержней (уменьшают шаг). Для толстых плит применяют третий ярус металла, расположеный в толще плиты. Практика показывает, что чаще всего достаточно уложить два слоя арматуры диаметром 12-14 мм, и шагом в 150-250 мм.
Не забывайте, что в нагруженных зонах (колоны, несущая стена внутри здания…) может понадобиться дополнительное армирование, осуществляемое прокладкой вспомогательных продольных стержней в пределах призм продавливания.
В зависимости от конструкции здания под несущие стены и колоны иногда есть смысл делать вертикальные выпуски арматуры (СП 52-103-2007), которые обеспечат дополнительную жёсткость системы «плита-надфундаментная часть».
Наличие защитного слоя бетона — обязательное условие качественного армирования. Сетки арматурного каркаса выставляются на специальных полимерных подставках-грибках. Грибки нижнего яруса — небольшие, около 4-5 см. Грибки промежуточные (между двумя сетками) имеют высоту, зависящую от толщины плиты, так чтобы над верхней арматурой оставалось ещё около 5 см бетона (защитный слой). Грибки располагают один над другим, их общее количество (шаг) должно обеспечить достаточную устойчивость каркаса к нагрузкам, возникающим при бетонировании.
Запрещено применять всевозможные подкладки из древесины, камня, металла.
Торцы каркаса, верхний и нижний ярус, рекомендуют (СП 63.13330.2012) связывать между собой П-образными элементами из арматуры. Арматурные стержни не должны контактировать с опалубкой, так как следует обеспечить защитный слой бетона толщиной не менее 40 мм.
Изготавливается каркас вязкой арматурных стержней проволокой. Допускается применение электродуговой сварки, но тогда необходимо использовать арматуру класса а500с, или аналогичную, с индексом «С».
Ввиду большого объёма работ по армированию, бывает целесообразно воспользоваться унифицированными сварными сетками заводского изготовления. Полученные после укладки стыки обязательно разводятся в «шахматном» порядке — стыки готовых сеток нижнего яруса армирования должны перекрываться целой сеткой верхнего яруса.
Опалубка плавающего фундамента собирается очень просто, необходимо только выровнять каждую сторону периметра. Обратите внимание, что бетона используется много, и давление на щиты будет довольно серьёзное — поэтому очень качественно разоприте их от грунта.
Опалубку следует изнутри обернуть полиэтиленом, чтобы не допустить утечек цементного молока через щели. Как вариант, можно возле опалубки проложить листы ЭППС, потом они надёжно «прилипнут» к бетону и обеспечат вертикальное утепление плиты.
Пенополистиролом также разделяют сопряжённые с домом постройки, для которых необходим свой фундамент (гараж, крыльцо, терраса…).
Отдельный маленький контур опалубки изготавливают для приямка под коммуникации.
Про опалубку и армирование можете почитать в статье «Ленточный фундамент. Часть 2: подготовка, разметка, земляные работы, опалубка, арматура» .
Нюансы изготовление монолита можно найти в нашей публикации .
Бетонирование необходимо производить за одну рабочую смену. Наиболее рационально будет заказать привозку бетона миксером и прямо из лотка заливать фундамент. Для бетонирования отдалённых участков можно применить самодельный жёлоб.
Бетон должен быть в обязательном порядке уплотнён глубинным вибратором.
Для изготовления плитных фундаментов используется бетон с характеристиками, которые регламентируются СП 52-103-2007. Большинство строительных компаний, производящих плавающие фундаменты, предлагают заказывать бетон со следующими эксплуатационными свойствами:
- класс прочности от В22,5 (марка не ниже М300);
- коэффициент водостойкости от W8;
- морозоустойчивость от F200;
- подвижность П-3;
- возможно, сульфатостойкий, если грунтовые воды высоко.
Учитывая отечественные реалии, частному застройщику лучше заказывать бетон, как минимум, на марку выше нормированной — будет больше шансов получить проектный класс прочности.
Далее следует производить манипуляции по уходу за бетоном. Когда плита наберёт 50-процентную прочность, опалубку можно снимать. Мы обстоятельно рассмотрели эти работы в статье «Ленточный фундамент. Часть 3: бетонирование, заключительные операции» , добавим, что на следующий день после заливки плавающего фундамента верхнюю плоскость плиты стоит затереть — это будет хорошая основа до монтажа любых напольных покрытий.
В Северной Европе и США плавающие фундаменты активно применяются уже более полувека, они временем доказали свою надёжность, функциональность и экономическую привлекательность. В нашей стране плиты тоже нашли своего застройщика. Из года в год сплошные фундаменты становятся всё популярнее, так как во многих случаях альтернативы им просто нет.
Турищев Антон, рмнт.ру
Сегодня любая более-менее серьезная постройка, возведенная в соответствии с действующими технологическими нормами, требует наличия фундамента. В зависимости от характеристик грунта, этажности здания и некоторых внешних факторов выбирается тип используемого основания.
Монолитный сплошной фундамент заливается в случае возведения здания на сыпучих грунтах с малой несущей способностью и в местах близкого залегания грунтовых вод к поверхности. Примеры мест, где никак не обойтись без использования такого фундамента – старые свалки, грунты, склонные к вспучиванию, песчаные местности. Относится данный тип основания к малозаглубленным, к тому же его применение позволяет получить зданию приемлемую площадь опоры на небольшом участке земли. Такой тип фундамента достаточно универсален – его сооружают как под тяжелыми многоэтажными домами, так и под сборно-щитовыми конструкциями небольшого веса. Основное отличие будет состоять в способе размещения армирующих стержней и схеме расположения дополнительных ребер жесткости.
Технология устройства сплошного (плитного) фундамента
Сплошной (плитный) фундамент представляет цельную плиту из железобетона, размещенную по площади всего здания. Он отличается повышенной несущей способностью и хорошо противостоит смещению грунта, двигаясь фактически вместе с почвой. Также он усиливает устойчивость дома к нагрузкам, которые вероятны при просадке земли или колебании температур.
Общие характеристики
Плитный фундамент ориентирован на сложные типы грунтов:
- заторфованные;
- заболоченные;
- водонасыщенные;
- слабонесущие;
- пучинистые;
- просадочные.
Этапы работ
Работы по формированию плитного (сплошного) фундамента допускают как заливку бетона на месте строительства, так и использование стандартных плит из железобетона, которые идут на прокладку дорог. Главное условие – толщина в пределах 20-30 см. В зависимости от этого, строительство включает в себя несколько этапов:
- подготовку;
- разбивку участка;
- формирование опалубки;
- армирование;
- заливку бетона.
Подготовка
Она состоит в проработке документации, расчете сметы, точном планировании и расчистке территории. Чтобы в итоге получить полный пакет документов, лучше всего обратиться к специалистам, работающим по профилю. Это позволит сэкономить время и средства, а также профессионально подойти к строительству дома, с учетом типа рекомендованной основы. Особенно это актуально при возведении задний на почвах с поверхностным залеганием влаги.
Кроме того, основание под фундамент требует взвешенного подхода и уточнения всех деталей. Немаловажна и идеальная ровность поверхности. Для этого участок сначала освобождают от кустарниковой и иной растительности, удаляют пни и корни, собирают крупные камни и валуны. Далее выравнивают его с помощью лопаты и уровня, убирая выступы и углубления.
Разбивка участка
Данный этап состоит в переносе плана на местность. Для этого осуществляется геодезическая разбивка и выставление ключевых меток будущего здания. Далее снимается весь верхний слой земли. Он обладает низкой несущей способностью и высокой склонностью к прессованию. Именно поэтому его удаляют на глубину до полуметра. Работы выполняются при помощи экскаватора.
Для подсыпки котлована применяется гравийно-песчаная или щебеночно-песчаная смесь из расчета 60:40 соответственно. Ее плотно утрамбовывают. Такая подушка:
- дает возможность снизить силу морозного пучения на нижнюю зону фундамента;
- позволяет грунтовой влаге беспрепятственно проходить под домом;
- равномерно распределяет давление здания на почву.
Помимо этого песчаная основа не задерживает в себе воду, а низко «усаженное» строение не позволяет грунту промерзать в период холодов, обеспечивая конструкции повышенную устойчивость. Затем поперек фундамента прокладывают траншеи (для пластового дренажа) и выстилают их геотекстилем. Поверх него насыпают щебень.
Формирование опалубки и арматуры
По углам полученного «сооружения» устанавливают поворотные герметичные колодцы, так как плитные основы лежат преимущественно на почвах с повышенным содержанием влаги и максимальной приближенностью грунтовых вод. Затем приступают к базовой опалубке. По расчетам, она должна выходить за периметр фундамента сантиметров на 15.
Дно котлована засыпают гранитной щебенкой фракции 4-6 см. Предельная толщина слоя может достигать 20 см. Поверх нее формируют небольшую 4-сантиметровую прослойку из бетона, которая является первой стяжкой. Но перед этим щебень проливают жидкой смесью из песка и бетона с тем, чтобы внешний слой образовал ровную «корку».
Далее переходят к гидроизоляции. Это могут быть особые рулонные материалы со спайками или обычная битумная грунтовка, которой покрывают цемент. На нее наклеивают любой рулонный гидроизолянт. Поверх мастики в 2 слоя стелется оклеечная наплавляемая гидроизоляция. При желании можно сделать и теплоизоляционные слои.
Потом приступают к формированию опалубки под монолитную плиту из железобетона. Для этого по всему периметру конструкции вкапывают стойки и прибивают к ним любые дощатые материалы. В ходе этой операции обязательно используется уровень.
Базой фундаментной плиты является особый металлический каркас с армированием по всей площади. Для этих целей используют две железные сетки – нижнюю и верхнюю. Их связку выполняют специальными крючьями и отожженной стальной проволокой.
Затем между основными стержнями сетки устанавливают дополнительные, на расстоянии друг от друга в 20 см. Также монтируются компенсаторы из пластмассы или хомуты, обеспечивая наилучшее расположение стальных прутьев.
Заливка бетона
Заливка бетона – финальный этап работ над плитным фундаментом. В ходе его выполнения могут использоваться как готовые сухие смеси, так и растворы самостоятельного замеса – на основе цемента, песка и гравия (щебня). Ими заполняют опалубку строго до высоты бортов. После высыхания плиты приступают к очередному этапу строительства.
Loading...