Конструкція фундаментів.

Почнемо з основи будинки - його фундаментів. Можна починати будувати, але для цього необхідно перенести проект плану будинку у натуральну величину на ділянку, т. е. зробити так зване розбиття будівлі в натурі.

Робити це треба особливо ретельно, бо можливе незначне відхилення прямих кутів будинку від 90°, непомітне для ока, дуже перешкодить потім при пристрої, наприклад перекриттів і полови, бо доведеться підганяти по місцю балки (із залізобетонними плитами ще складніше), а в підлогах настилати косі дошки.

Для розбиття застосовують геодезичні інструменти (теодоліт, вішки, мірну стрічку). Нерідко для отримання кута використовують мотузяний прямокутний трикутник із сторонами 3, 4 і 5 м або в інших умовних одиницях, але в тих же пропорціях. Цей "єгипетський трикутник" дає достатньо точні результати. Спочатку на землі встановлюють, враховуючи і розташування сусідніх будинків, лінію фасаду з боку вулиці (не ближче 5 м), відзначаючи її за допомогою шнура, який натягують і прив'язують до цвяхів, вбитих в міцні коли. Коли розміщують на 1,5-2 м за межами будинку, щоб при пристрої траншей для фундаментів або котловану під підвал вони не були пошкоджені. Від цього шнура (лінії фасаду) за допомогою схилу відзначають крапку А - кут будинку - прикладають вершину "єгипетського трикутника" і встановлюють перпендикулярну лінію бічного фасаду. По цьому напряму також натягують шкур на колах. Від крапки А відмірюють довжини стін вуличного (крапка В) і бічного (крапка З) фасадів, останню точку D (кут будинку) знаходять так само за допомогою "єгипетського трикутника" або теодоліта і відповідних довжин стін будинку. Правильність розбиття слід перевірити діагоналями: якщо вони рівні, значить, кути прямі. Шнур треба натягувати на одному рівні, що особливо важливе на ділянках із значним ухилом. Користуючись схилом, можна додатково відлічити і позначити шнурами і на землі необхідну ширину фундаменту, траншей і ям під фундаменти будинку.

Всі прибудови (тераса, еркер, крильце) прив'язуються вже до основного контура будинку і акуратно переносяться з креслень.

Звичайно, розбиття будівлі в натурі доцільніше, особливо при складній конфігурації плану, за наявності косих ділянок, вести по разбівочним (модульним) планувальним осям будівлі, які вказані на кресленнях. Замість кілочків іноді влаштовують (по кутах будівлі, в місцях перетину стін) обноску з вбитих в землю жердин з прибитими до них дошками на рівні 1-1,5 м від землі. У ці дошки і забивають цвяхи, відзначаючи шнурами осі і основні розміри будівлі, поперечні стіни, ширину фундаментів і т. п. Після розбиття будинку можна приступати до земляних робіт на ділянці.

Фундаментом називається конструкція підземної частини будівлі, через яку передаються навантаження (вага) від вищерозміщених конструкцій (стін, перекриттів і др. - власна вага) і від людей, устаткування, меблів (так зване корисне навантаження - на підставу, т. е. на грунт.

Підстави будівель бувають двох видів - природні і штучні. Природною підставою вважається грунт, що залягає під фундаментом і має несучу здатність, що забезпечує стійкість будівлі і допустимі по величині і рівномірності нормативні осідання. Грунт, який не володіє достатньою несучою здатністю і який потрібно штучно зміцнювати (трамбуванням, зменшенням його вологості і пливучесті, хімічними добавками) або замінювати, називається штучним. Конструкції фундаментів завжди залежать від характеру підстави. В більшості випадків для заміських одно-трехетажних житлових будинків-котеджів достатньо несучої здатності природної підстави.

За витратами фундаменти котеджів складають до 15-18% вартості всього будинку. Фундаменти роблять під стіни і несучі перегородки, під окремі опори, а також під печі і важке устаткування, які слід споруджувати незалежними від фундаментів стін із зазором 50 мм.

По конструктивній схемі фундаменти підрозділяють на стрічкові (під стіни або ряд окремих опор); столбчатиє (під легкі стіни, під колони, при глибині залягання відповідного грунту підстави нижче 2 м; суцільні - під всією площею будівлі (при слабких неоднорідних грунтах підстави, для створення водонепроникного захисту підвалів, у вологих грунтах з високим рівнем стояння грунтових вод). Наприклад, відома будівля Цума в Москві, побудоване над річкою Неглинистою, покоїться на суцільному монолітному залізобетонному фундаменті.

Останнім часом для малоповерхових будинків все частіше стали застосовувати і фундаменти паль, особливо при необхідності передати на слабкий грунт значні навантаження, при високому рівні стояння грунтових вод. Звичайно, коли є палі і нескладне устаткування для виробництва робіт.

Матеріали, вживані для фундаментів:

* камінь природний з важких природних каменів мазкі 200 і вище (пісковик, щільний черепашник

* вапняк, бут - постелітний або рваний);

* бетон важкий мазкі 50 і вище і залізобетон (монолітний або збірний, вироби з них);

* метал, асбоцементниє труби (для фундаментів паль);

* цеглина червона, добре обпалена (міцної марки 100 і більш);

* деревина антісептірованная (переважно для дерев'яних будівель).

По методу зведення фундаменти бувають індустріальні (збірні) і неіндустріальні (що виготовляються безпосередньо на будмайданчику). Для чіткішого сприйняття матеріалу про фундаменти спочатку розглянемо фундаменти котеджів без підвалів. До початку копки траншей і ям під фундаменти треба обов'язково зняти верхній рослинний шар грунту (150-250 мм) під всією площею будинку, включаючи отмостку.

Якщо залишити незрізаним верхній шар, то в підполі можливе загнивання рослин і дерев'яних конструкцій, просіла грунту. У корито, що утворилося під будинком, засинають і злегка трамбують грунт, вийнятий потім з траншей під фундаменти, який не містить рослинних частинок і безпечний для дерев'яних конструкцій будинку. Цим же грунтом влаштовується невелике підвищення грунту в підпіллі, щоб вода з ділянки не затікала під будинок.

Розміри і глибину траншей і ям встановлюють залежно від властивостей грунту, рівня стояння грунтових вод і глибини промерзання землі. Для кожної географічної місцевості існує нормативна глибина промерзання грунту (на якою взимку спостерігається температура 0°С, а для глинистих і суглинних грунтів -1°С), як середнє значення за багаторічними спостереженнями в місцях, очищених від снігу. Так, вона приймається для Москви і Підмосков'я 140-160 см, для Мінська - 100, для Самари - 170 см. Глибину промерзання в конкретному районі слід уточнити в місцевій будівельній або проектній організації.

При глибині траншей до 1 м і ширині до 0,6 м її стінки зазвичай роблять вертикальними, а завглибшки більше 1 м - з невеликим розширенням догори. При сипкому грунті слід встановлювати тимчасову опалубку з щитів, дощок, які після закінчення роботи виймають.

Розміри для одно-трехетажних цегляних котеджів стрічкових фундаментів зазвичай однакові. Це пояснюється тим, що навантаження, що передаються від будинку на грунт, відносно невеликі, а площа опори фундаментів (підошва фундаментів) перевершує необхідні за розрахунком розміри приблизно в три рази. Так, ширина підошви для бутових фундаментів приймається не меншого 600 мм, для бутобетонних, бетонних і залізобетонних (монолітних або збірних) 400-600 мм, цегляних, - 510 мм. Це необхідно для зручності робіт і забезпечення перев'язки вертикальних швів каменів.

Стрічковий фундамент під стіну котеджу в поперечному перетині зазвичай представляє вертикальний прямокутник. Його верхня частина (обріз фундаменту), виступаюча, враховуючи ухил ділянки, приблизно на 100 мм над відмітками прилеглої землі, може бути ширше за товщину стіни або вже залежно від конструктивного рішення будинку. При слабких і неоднорідних грунтах (торф'яник, ліс і т. п. ), коли тиск (вага) будинку на цей грунт перевищує нормативне (за місцевими умовами менше 1-1,5 кг/см2), підошву фундаменту слідує разширять за рахунок уступів, що створюються по висоті фундаменту через 300-600 мм або укладання в його низ подушки (бетонної або залізобетонної плити). Можливе застосування і піщаних подушок з великого або середній великій чистого, просіяного піску (частинки великою 1-2 мм). Ця подушка шаром 150-300 мм ущільнюється трамбуванням або вібрацією із зволоженням.

Для міцності і довговічності будинку, оберігання його від тих, що наднормативних просіли і перекосів, важливо визначити, на яку глибину треба закладати фундаменти. Всупереч широко існуючій думці далеко не завжди фундаменти повинні бути масивними і глибокими, а отже, більш трудомісткими і дорогими. Багато в чому це залежить від виду грунту.

Найбільшу небезпеку для будинку представляє весняне спучення грунту: наявні в грунті порожнечі і пори заповнюються водою, яка взимку замерзає, а лід, що утворився, збільшуючись в об'ємі, при відтаванні верхніх шарів землі вичавлює фундамент вгору, що приводить до нерівномірних осідань, перекосів, руйнувань будинку.

Якщо грунти скельні, то вони міцні, не стискаються, водостійкі і морозостійкі (якщо вони без тріщин і порожнеч), не розмиваються і, отже, не спучуються. На них можна закладати фундамент - цоколь - безпосередньо по вирівняній поверхні. Такі грунти під котеджі зустрічаються дуже рідко.

Крупнообломочниє грунти з частинками розмірами більше 2 мм (щебінь, галька, гравій) є хорошою підставою, якщо вони лежать щільним шаром, і не схильні до розмивання.

Піщані грунти складаються з частинок великою від 0,1 до 2 мм і розрізняються на гравелістиє, великі, середній великій і пильоватиє. Чим більше і чистіше пісок, тим більше навантаження він може нести і при достатній потужності і рівномірній щільності шару представляє хорошу підставу для будівель.

Крупнообломочниє і піщані грунти (окрім пильоватих з великою частинок від 0,05 мм) мають хорошу, велику водопроникність і тому не витріщаються при замерзанні.

У зв'язку з цим незалежно від рівня зимового стояння грунтових вод і глибини промерзання фундаменти при непучиністих піщаних і крупнообломочних грунтах слід закладати на невелику глибину, але не меншого 0,5 м від поверхні спланованої землі. При визначенні рівня стояння грунтових вод слід враховувати, що літом і весною він значно підвищується, а взимку знижується.

Глинисті грунти (в основному суміш піску і глини) містять дуже дрібні частинки (менше 0,005 мм), що мають в більшості лускову форму і тонкі численні капіляри, які легко всмоктують воду. В більшості випадків глинисті грунти легко зволожуються і розріджуються, при промерзанні відбувається збільшення їх об'єму - пученіє.

Пылевато-піщані грунти з домішкою дуже дрібних глинистих частинок, розріджені водою, називають пливунами. Вони не придатні для використання як природна підстава, оскільки мають велику рухливість і дуже низьку несучу здатність. За наявності в суміші від 10 до 30% глинистих частинок, грунт називається суглинком, а за наявності від 3 до 10% - супіском. У таких грунтах глибину заставляння фундаментів визначають виходячи з глибини промерзання грунту і рівня стояння грунтових вод в період замерзання. При низькому рівні стояння грунтових вод (нижче за глибину промерзання на 2 м і більш) грунт має малу вологість і глибину заставляння фундаментів можна влаштовувати близько від поверхні землі, але не меншого 0,5 м.

Якщо відстань від спланованої поверхні землі до рівня грунтових вод менше глибини промерзання, то підошву фундаменту слід закладати на глибину промерзання або навіть на 0,1 м глибше. Глибину заставляння фундаментів внутрішніх стін, колон і перегородок в регулярно опалювальних будівлях (з температурою приміщень не нижче +10°С) можна приймати рівною 0,5 м, незалежно від глибини промерзання грунтів.

Розрахункову глибину промерзання під фундаменти зовнішніх стін регулярно опалювальних будівель зменшують в порівнянні з її нормативним значенням: на 30% - при підлогах на грунті; на 20% - при підлогах на лагах по цегляних стовпчиках і на 10% - при підлогах на балках.

У котеджах при щільних грунтах, при легких стінах, при великій глибині заставляння фундаментів їх доцільно споруджувати не стрічковими, а столбчатимі, що менш трудомістко і економічніше в два-чотири рази. Вони можуть бути цегляними, бутобетоннимі і др. Більш індустріальними і прискорюючими будівництво є бетонні або залізобетонні стовпи (колони) заводського виготовлення. Стовпи ставлять через 1,5-3,5 м і обов'язково в місцях зосередження навантаження: кути будинку, місця перетину стін і т. д. Мінімальні розміри стовпів: бутобетонних - 400 х 400 мм, бутових, - 600 х 600 мм, цегляних, - 510 х 510 мм (під стіни одноповерхових будівель і перегородки 380 х 380 мм), збірних залізобетонних - 300 х 300 мм і 200 х 400 мм. Під столбчатиє фундаменти роблять деяке розширення фундаментів, укладаючи бетонну, залізобетонну або піщану подушку завтовшки 100-300 мм.

Зверху стовпи сполучають залізобетонними фундаментними балками (рандбалкамі) або іншими перемичками (наприклад, железо-кирпічнимі при невеликих навантаженнях і прольотах), на яких і зводять цоколь, стіни.

Фундаментні стовпи з мелкоштучних елементів (цеглина, бут) слід армувати по висоті через кожні 250-400 мм шестиміліметровим дротом або арматурною сіткою. Бажано влаштовувати і вертикальне армування.

Унаслідок можливого пученія грунту, розташованого під перемичками, і їх випирання, під перемички влаштовують подушки (підсипають з піску і шлаку завтовшки шаруючи 500 мм із зазором 40-50 мм).

Збірні фундаменти із залізобетонних стовпів (колон 300 х 300 мм і більш), встановлюються в залізобетонні подушки склянкового типу, які укладають на шар піску (100-150 мм).

Фундаменти паль мають свої переваги. Їх споруда значно зменшує об'єм земляних робіт (на 80% в порівнянні із стрічковими), знижує витрату матеріалів (бетону - на 40%), усуває необхідність підготовки підстави і водопониження на ділянці.

Залежно від матеріалу палі бувають дерев'яні (десятки тисяч дубових паль Ісаакиевського собору в Санкт-Петербурзі служать до цих пір, в підставу знаменитої церкви Санта-Марія делла Салюте у Венеції забито 110 тисяч паль), залізобетонні (житлові будинки північного Норільська побудовані на залізобетонних палях, вбитих у вечномерзлий грунт), сталеві і комбіновані.

Залежно від характеру роботи в грунті розрізняють палі-стійки, які своїми кінцями спираються на міцний грунт, і (якщо міцний грунт глибоко) висячі палі, які чинять опір тиску від будівлі завдяки виникненню сил тертя між бічними поверхнями паль і грунтом, що оточує їх.

По методу виготовлення і занурення в грунт палі підрозділяють на забивні, занурювані (забивані) в грунт в готовому вигляді і набівниє, виготовляються безпосередньо в грунті (у пробурених каналах).

У малоповерхових будинках палі завдовжки до 5 м під стіни розташовують в одін-два ряду на відстані від 3 до 8 діаметрів палі трубкового перетину (300-400 мм і більш) залізобетонних або асбоцементних, заповнених армованим бетоном або через 1-1,2 м при залізобетонних палях квадратного перетину від 250 х 250 до 400 х 400 мм.

Зверху палі по вирівняних оголовникам зв'язують між собою залізобетонним монолітним або збірним ростверком шириною, рівній товщині стін (але не меншого 300 мм), заввишки не меншого 150 м. Фундаменти паль є одним з найбільш прогресивних видів конструкції нульового - до підлоги першого поверху - циклу. Враховуючи, що не всі будівельники котеджів освоїли цей вид фундаментів, доцільно заручитися розрахунком і способом виробництва цих робіт. Аналогічне рішення і проект слід ухвалити і при споруді суцільного монолітного фундаменту під всім будинком.

Конструкції фундаментів підвалів (і цокольних поверхів) в принципі не відрізняється від розглянутих вище конструкцій фундаментів безпідвальних будівель; до них пред'являються аналогічні вимоги, і виконуються вони з тих же матеріалів. Пол цих приміщень в більшості випадків знаходиться нижчим за глибину промерзання грунтів, тому під стіни підвальних приміщень, як правило, укладається стрічковий фундамент, підошва якого лише конструктивно розташовується небагато нижче за відмітку підлоги. Найбільшого поширення набув пристрій стін і фундаменту підвалу із збірних, індустріальних бетонних блоків. Звичайно, можливе застосування і інших традиційних матеріалів (цеглина, бетон і др.). При слабких грунтах блоки ставлять на залізобетонну подушку, що укладається на піщану підготовку товщиною 150 мм.

Блоки фундаментів і стін підвалу формуються з бетону мазкі 100 або 200. Звичайна товщина і висота блоків 400, 500 і 600 мм, довжина (номінальні розміри) від 900 до 2400 мм. Для збірних стін опалювальних підвалів доцільно застосовувати полегшені блоки з порожнечами - крізними, шириною не більше 40 мм або широкими, замкнутими з верхнього боку, порожнечами. Проте порожнисті блоки в насичених водою грунтах можуть потребувати додаткової гідроізоляції і теплозахисту.

При будівництві на слабких сильносжімаємих грунтах по залізобетонних подушках і по обрізу фундаменту в кутках і перетинах стін слід укладати армовані розподільні горизонтальні пояси (шви завтовшки 30-50 мм) на цементному розчині мазкі 100.

Економію матеріалу при щільних грунтах можна отримати також при пристрої переривистих фундаментів, в яких залізобетонні блоки-подушки укладають неповним 200-900 мм, що засипаються потім грунтом.

Для освітлення і провітрювання підвалів в їх зовнішніх стінах влаштовують вікна, розташовані своєю значною частиною нижче за рівень землі, а перед вікнами - колодязі, звані пріямкамі. Стінки пріямков виконують з червоної цеглини або залізобетону. Зовні стінки обмазують гарячим бітумом за два рази, зсередини штукатурять лужним розчином; дно виконують з бетону з ухилом від вікна і дренірующим стоком. Зверху пріямок і вікно закривають захисними металевими гратами.

Захист будівель від грунтових (капілярний підйом води) і поверхневих (дощ, сніг) вод влаштовується у всіх випадках з горизонтальних і вертикальних конструктивних шарів званих гідроізоляцією. Для захисту фундаментів і стін від дощових і талих вод уздовж зовнішніх стін влаштовують отмостку шириною 600-800 мм (на 200 мм більше за свеса дах) з ухилом від будівлі в 5-10%. По зовнішньому краю отмостки доцільно прорити канавку або укласти розпиляну уподовж асбоцементную трубу. Якщо до будівлі примикає тротуар, то отмостку не роблять.

Для того, щоб перегородити підйом капілярної вологи по всьому горизонтальному перетину зовнішніх і внутрішніх стін, прокладають гідроізоляційний шар, що полягає, наприклад, з двох шарів руберойду на мастиці або з шару 20-30 мм жирного цементного розчину складу 1:2. Цю гідроізоляцію укладають в зовнішніх стінках на 100-150 мм вище за рівень отмостки або тротуару; у внутрішніх - на рівні підготовки під підлоги.

За наявності підвалу горизонтальну гідроізоляцію в стінах влаштовують на двох рівнях: перший шар в рівні підлоги підвалу, другою - небагато вище за рівень отмостки. Крім того, зовнішні стіни підвальних приміщень захищають і вертикальною гідроізоляцією, розташовуючи її на поверхні, дотичній з грунтом. При сухих грунтах (рівень грунтових вод нижчий за підлогу підвалу або вищий за нього, але не більше ніж на 0,2 м) можна обмежитися обмазкой гарячим бітумом за два рази. При розташуванні рівня грунтових вод від 0,2 до 0,8 м вище за підлогу водвала, із зовнішнього боку стін застосовують оклєєчную ізоляцію, що складається з трьох шарів руберойду на бітумній мастиці. Цю ізоляцію від можливих пошкоджень захищають кладкою з цеглини-железняка (120 мм) на цементному розчині і за наявності агресивної грунтової води шаром 120-250 мм пом'ятої жирної глини.

Ізоляцію зовнішніх стін підвалу слід розташовувати на 0,5 м вище за рівень грунтових вод, оскільки можливе коливання. Верхню частину стіни вище за оклєєчной ізоляцію покривають двома шарами бітуму. Конструкція підлоги підвалу повинна витримувати досить великий тиск води знизу, тому поверх горизонтальної ізоляції підлоги, укладеної на бетонну підготовку, укладають шар навантаження бетону або цементне (асфальтову) стягування товщиною не меншого 50 мм