Какие фундаменты бывают для частного дома

Расчёт фундаментов

Теории расчётов осадок фундаментов

Для вычисления расчётных осадок фундаментов зданий и сооружений выбирают расчётную схему основания исходя из характера напластования грунтов, конструктивных особенностей сооружения и размеров фундамента. Существует более двухсот методов (теорий) расчёта деформаций оснований, все они имеют свои достоинства и недостатки, вот некоторые из них:

1. метод линейно деформируемого полупространства с условным ограничением глубины сжимаемой толщи H_с;
2. метод линейно деформируемого слоя конечной толщины (Егорова К. Е.), применяется в следующих случаях:
   1. если в пределах сжимаемой толщины H_c, определённой как для линейно деформируемого полупространства, залегает слой грунта с модулем деформации Е₁ ≥ 100 МПа и толщиной h₁ ≥ H_с (1 — (Е₂/Е₁)^1/3), где Е₂ — модуль деформации подстилающего слоя грунта с модулем Е₁ (пп. 7, 8 );
   2. ширина (диаметр) фундамента b ≥ 10 м и модуль деформации грунтов основания Е₁ ≥ 10 МПа.

   Примечание. По схеме линейно деформируемого пространства осадка фундамента может быть определена и методом эквивалентного слоя по Н. А. Цытовичу

3. метод эквивалентного слоя грунта (Цытовича Н. А.)
4. метод послойного суммирования — точность прогноза осадок понижается с увеличением площади фундаментов и глубины отрываемого котлована.

Общие теории

Расчёт фундаментов для зданий и сооружений начинается с выбора типа фундаментов. Прежде всего требуется определить геометрию (размеры) фундаментов, исходя из их устойчивости и прочности применяемых материалов, для этого нужно выполнить следующие условия:

Установить глубину заложения подошвы фундамента, зависящую от следующих факторов:

1. расчётной глубины промерзания грунтов;
2. технологических решений;
3. конструктивных решений (конструктивных особенностей подземной части сооружения: наличие или отсутствие подвала; отдельные фундаменты под колонны, ленточные под стены или сплошная монолитная плита под всё сооружение; монолитные или сборные фундаменты и пр.);
4. геологических изысканий (характера напластования и состояния грунтов: просадочность, пучинистость и др.);
5. гидрогеологических изысканий (уровень грунтовых вод — УГВ);
6. массивности возводимого здания (два этажа или двадцать);
7. особых условий строительной площадки — сейсмичность района (в сейсмических районах принято в среднем заглублять до 10 % всего здания исходя из опыта проектирования и указаний государственных нормативов);
8. наличия построенных зданий и сооружений вблизи, подземных коммуникаций и др.;
9. рельефа местности (горная местность или пологая равнина).

Примечание. Минимальная глубина заложения фундаментов составляет 0.5 м от уровня планировки, в несущий инженерно-геологический элемент — ИГЭ — 0.2 м. Устанавливать фундаменты желательно выше УГВ, если это возможно, на одной отметке, особенно в сейсмоопасных районах, и на один и тот же ИГЭ.

Определить размеры фундамента:

1. выполнить сбор нагрузок на фундаменты и на основание под ними — N (вертикальная нагрузка), M (опрокидывающий момент), Q (сдвигающая сила);
2. принять предварительную площадь подошвы фундамента А и его размеры в плане (b×l) исходя из принятого значения R (см. п. 5.6.7 СП 22.13330.2011), определив давление по подошве фундамента ρ (p = N / A) и сравнив его с реальным значением R для выбранных размеров фундамента;

расчёт прочности материала фундамента

1. выполнить расчёт фундаментов на продавливание (вычислить толщину подушки фундаментов);

расчёт основания при необходимости

1. расчёт песчаной подушки (для искусственного основания);
2. расчёт глубинного уплотнения и т. д.;
3. проверить прочность слабого подстилающего слоя, если это требуется по результатам оценки инженерно-геологических условий;

расчёт конечной осадки фундамента

1. выполнить расчёт величины конечной осадки s фундамента (и сравнить её с предельно допустимой величиной абсолютной осадкой s_maxU);
2. расчёт осадок двух близко расположенных фундаментов.
3. расчёт абсолютных осадок;
4. расчёт средней осадки;
5. расчёт относительной осадки.

Примечание. Сравнение полученных расчётом осадок с предельными, приведенными в СНиП, и решение вопроса о необходимости устройства осадочных швов, либо изменении типа и конструкции фундаментов.

Вычислить величины различных видов деформаций оснований (расчёт устойчивости фундамента)

1. расчёт фундаментов на опрокидывание (отрыв подошвы фундамента допускается обычно не более 1/4 площади, зависит от каждого конкретного случая, например, для фундаментов эстакад отрыв подошвы фундамента не допустим);
2. расчёт фундаментов на сдвиг;
3. расчёт фундаментов на относительную разность осадок, относительный прогиб, выгиб, крен фундамента или сооружения, закручивание.

Ленточный фундамент

Этот вид основания пользуется большой популярностью для дачных построек и невысоких частных домов. Конструктивно – это железобетонная лента, повторяющая периметр постройки. Создание ленточного фундамента потребует довольно много массивных, трудоемких работ, а также большого расхода строительного материала. Но как правило, индивидуальные постройки предполагают наличие подвальных хозяйственных помещений и гаражей, а для их реализации потребуется именно ленточный тип фундамента.

Устройство ленточного фундамента

Фундамент заглубляют на 20 см ниже точки промерзания грунта. Не стоит опускаться ниже 60–70 см от уровня земли планируемой застройки. На таком фундаменте можно возводить кирпичные, шлако- или керамзитобетонные дома, а также блочные конструкции.

Монтаж ленточного фундамента может отличаться. Есть несколько способов его устройства:

• монолитный;
• сборный;
• мелкозаглубленный;
• полнозаглубленный.

Самым распространенным на данный момент видом фундамента является ленточный фундамент

Монолитное основание

Чтобы точно спроектировать размер траншеи, вам необходимо знать характеристику грунта, насколько глубоко проходят грунтовые реки и точку промерзания земли. Вы можете заказать проект устройства основания в проектно-строительной компании вашего города. Если вы планируете строить многоэтажный коттедж или частный дом, то расчетные работы лучше доверить квалифицированным специалистам. Расчет основания для гаража или бани можно провести самостоятельно.

Технология устройства монолитного ленточного фундамента заключается в том, что по контуру будущей постройки создается траншея. Ее ширина зависит от толщины несущих стен (где-то 40–80 см). Траншею вырывают немного шире для того, чтобы можно было установить опалубку. Дно ямы нужно постоянно проверять и замерять уровнем.

Подготовленную траншею засыпают слоем речного песка для правильного распределения основания дома. Песчаную прослойку делают поэтапно, заливая каждый слой водой и утрамбовывая его, пока ширина прослойки не достигнет 15 см.

Заливать ленточный монолитный фундамент следует бетоном из:

• цемента;
• крупного песка;
• гравия.

Пропорция этих материалов составляет 1:2:2,5 – марка такого бетона имеет номер 200. Заливать основание лучше сразу, так как, проводя работы порционно, вы формируете неоднородную заливку.

Он может быть монолитным или сборным

Сборное основание

Технология сборного ленточного фундамента заключается в соединении заводских блоков в единое основание. Для него также нужна траншея, в которую помещаются части фундамента, соединяющиеся потом проволочной вязкой, а соединительные швы заливают цементом.

Минусом такой технологии есть ограниченность форм. Вы можете заложить сборное основание только для дома правильной геометрической формы: размер стены может быть кратным размеру заводского блока. Нецелесообразно пытаться разрезать бетонные блоки – это обойдется вам недешево, и нет гарантии, что размер будет точно соблюден.

Мелкозаглубленное основание

Ленточный малозаглубленный фундамент – это железобетонная лента, установленная на песчаную подушку, по всему периметру дома. Такой фундамент можно использовать при постройке одноэтажных домов. Показатели заглубленности фундамента не превышают 70 см.

Важным моментом в реализации такого основания, является установка прочного армированного пояса. Чтобы несущие стены конструкции обладали достаточной прочностью, железобетонный армопояс должен быть замкнутым и не иметь разрывов по всей длине.

Существует два варианта ленточных фундаментов по глубине заложения: мелкозаглубленные и заглубленные

Чтобы фундамент долго оставался надежным, следует создать вокруг дома отмостку около 50 см. Она будет защищать периметр дома от дождевых вод и возможного промерзания.

Полнозаглубленное основание

Ленточный полнозаглубенный фундамент – это более прочная конструкция, способная выдержать здание в несколько этажей. Основание устанавливается на 20–30 см глубже линии промерзания земли. Полнозаглубенные фундаменты не боятся грунтовых вод и устойчивы к температурным перепадам.

Свайный фундамент

Данный тип основания подходит для слабых грунтов, когда необходимо передать нагрузку от строения на более плотные слои. Также свайный фундамент активно используется для возведения домов на местности с уклонами, значительными неровностями. Конечно, можно завезти грунт и подготовить площадку для строительства. Однако использование свай обойдется дешевле.

Конструктивно фундамент представляет собой отдельно стоящие сваи, оголовки которых соединены балкой (ростверком). Погружая каждую сваю на расчетную глубину, можно легко получить ровную горизонтальную плоскость ростверка для строительства стен.

Сваи бывают:

Забивные. В малоэтажном строительстве не используются в виду экономической нецелесообразности. Требуется специальная техника для их погружения в землю. Обычно применяются в гражданском и промышленном строительстве.

Буронабивные. В грунте пробуривается скважина, которая заполняется бетоном. Оголовки выводятся на определенную высоту и соединяются ростверком. Сваи могут быть неармированными/армированными (как на фото).

Винтовые. Металлические сваи, на окончании, которое погружается в землю, имеют специальные винтовые лопасти. Достаточно распространены в малоэтажном строительстве, т.к. позволяют быстро возвести фундамент.

Виды фундаментов

Ленточный фундамент

В индивидуальном строительстве его применяют часто. Это толстая «лента» одинакового поперечного сечения, идущая под всеми несущими стенами застройки — наружными и внутренними. Подготовка котлована под ленточный фундамент
Ленточный фундамент универсален: его закладывают для домов и из легких, и из тяжелых стройматериалов на грунтах с самой разной несущей способностью. Если в доме планируется устроить подвал или гараж, им тоже необходим ленточный фундамент. Толщина его зависит от толщины стен, используемого материала, а также от нагрузки от постройки. Технология достаточно проста, но трудоемка и требует большого расхода материала. Ленточный фундамент (ЛФ) бывает двух видов — глубокозаглубленный и мелкозаглубленный. Глубокозаглубленный ЛФ — один из самых надежных для домов с тяжёлыми стенами или перекрытиями. Здесь всю монолитную «ленту» закладывают обычно на 20-30 см ниже уровня промерзания грунта. Это обеспечивает устойчивость конструкции практически на любых грунтах, одновременно образуя пространство цокольного или подвального этажа, погреба или гаража, но требует большего расхода материала.Мелкозаглубленная версия ЛФ получила большое распространение за счёт низкой стоимости и представляет собой монолитную железобетонную «ленту» на песчаной подушке толщиной 20-30 см и надстройку из кирпича. Глубина залегания ленты — 50-70 см. Закладывается мелкозаглубленный фундамент на слабопучинистых и непучинистых грунтах. Иногда при устройстве такого фундамента  через 1,5-2 м или чаще пробуривают заглубления в виде шурфов. Глубина шурфов ниже глубины промерзания. Такой фундамент позволяет возводить любое малоэтажное здание с пустотелыми железобетонными плитами перекрытия. При хорошей гидроизоляции внутри периметра фундамента можно устроить небольшой подвал или даже погреб.
 Ленточный фундаментИмейте в виду: мелкозаглубленный фундамент нельзя закладывать на промёрзшем основании и оставлять незагруженным на зимний период. В противном случае фундамент и грунт около него нужно временно утеплить опилками, керамзитом или подобными материалами, способными защитить грунт от промерзания, а на поверхность фундамента нанести гидроизоляцию.
 

Столбчатый фундамент 

Один из самых распространенных и дешевых вариантов. Он наиболее эффективен для грунтов, которые не подвержены пучению и подвижкам. Он экономичен, надёжен, не требует дополнительных работ по гидроизоляции, однако его нельзя применять при строительстве тяжелых домов на слабонесущих грунтах: он применим только для лёгких домов каркасного или деревянного типа.
Процесс заключается в возведении столбов по углам и в местах пересечения стен здания, а также под несущими и тяжелыми простенками, балками и прочими местами с повышенной нагрузкой. Расстояние между столбами — 1,5-2,5 м.
Столбчатый фундамент выполняют из камня, кирпича, бетона, деревянных и железобетонных столбов, металлических и асбестоцементных труб. По расходу материалов и затратам труда столбчатый фундамент в 1,5-2 раза, а при глубоком заложении — в 3-5 раз дешевле ленточного. Сделать его достаточно легко и быстро.
 В качестве столбиков использованы металлические швеллеры
Однако в горизонтально-подвижных грунтах устойчивость к опрокидыванию столбчатого фундамента недостаточна, и для погашения бокового сдвига — «гуляния» столбов — между ними требуется установить перевязку. Ее располагают либо по поверхности грунта, либо с небольшим заглублением, устроив под ней песчаную подушку. Но устройство перевязки значительно удорожает и усложняет фундамент, хотя и позволяет строить на нем даже кирпичные здания с нетолстыми стенами. Кроме того, для сохранения тепла в подпольном пространстве и предохранения его от влаги и пыли между столбами делают «забирку» — стенку из кирпича, бетона и т.п. толщиной 10-20 см, заглубленную в грунт на 10-20 см. Если грунт пучинистый, то под забиркой устраивают песчаную подушку в 15-20 см. 
При использовании столбчатого фундамента запрещается связывать в единое целое пристраиваемые крыльцо, веранду, террасу. Для этих помещений делают свой собственный фундамент, то есть дом и пристраиваемые конструкции должны разделяться деформационным швом, поскольку нагрузка от крыльца несопоставима с нагрузкой от стен основного здания, а значит и осадка у них будет очень сильно различаться.
 

Критерии

Тот, кто начинает сам строить дом, всегда задается вопросом, какой фундамент лучше. И, останавливая свой выбор на ленточном, задумывается над многими позициями. А именно: схема ленточного фундамента, его размеры, тип, какие материалы и в каких пропорциях можно использовать. Вопросов на самом деле немало, при кажущейся простоте конструкции ленточный фундамент для дома – это непростое сооружение, требующее знания и опыта проведения данного типа работ.

Первый вопрос, на который необходимо ответить – что такое ленточный фундамент? Из самого названия становится понятным, что конструкция собой представляет ленту, которая закладывается под стены дома

Здесь неважно, какие стены именно: несущие или перегородки, лента должна располагаться под всеми

Поэтому очень важно еще не стадии проектирования дома точно определиться с расположением помещений, которые определят место установки стен. При этом обязательно учитывается, какая именно стена и где расположена. Потому что под несущие стены надо заложить основание с большими размерами, а под перегородки можно залить конструкцию и поменьше

Потому что под несущие стены надо заложить основание с большими размерами, а под перегородки можно залить конструкцию и поменьше.

Столбчатые виды фундамента

Если планируется построить деревянный или каркасный дом с легкой конструкцией, у которого не будет подвального помещения, то такой вид фундамента видится наиболее подходящим. Существенный его плюс в низкой стоимости по сравнению с другими видами. Ведь материала на него уходит меньше всего, а трудовые затраты небольшие. С давних пор этот фундамент использовали для строительства домов из бревна и бруса. На столбы клали первый несущий ряд сруба и балки перекрытия.

Так выглядит классический столбчатый фундамент.

По конструкции столбчатый фундамент делят на деревянный и каменный (кирпичный). Фундамент из дерева был популярен на протяжении многих веков в регионах, где имеются леса с массивными деревьями. Сегодня его тоже можно использовать, например, для сооружения дачного домика в целях экономии средств. Изготовить такие столбы не сложно. Для этого копают открытые котлованы, в которые вертикально устанавливают деревянные стулья, изготовленные из комля сосны или дуба диаметром не менее 25 см. При этом, комель должен быть обращен вниз.

Для большей устойчивости, нижнюю часть столбиков часто упирают в различное твердое основание или делают дополнительные усиливающие элементы. От этого увеличивается опорная площадь, что делает такой фундамент более надежным. В качестве опоры используют бетонную плиту или конструкцию из дерева в виде крестовины с подкосами. В некоторых случаях эту опору делают из жидкого бетона. Для этого столб погружают в раствор на 15 см. и фиксируют вертикально. После застывания монолита столбик будет держаться «намертво». Деревянную крестовину делают путем скрепления крест-накрест двух брусков длиной 70 см. Соединяют ее со столбом шиповым соединением для большей прочности.

Конструкция деревянных стульев столбчатого фундамента.

Количество стульев зависит от площади возводимого строения и массы здания. В любом случае, они должны быть установлены по углам и в местах пересечения с несущими стенами. Дополнительные столбы делают при необходимости из расчета на каждую тонну веса строения один столбик с площадью опоры не менее 490 мм2, если несущая способность грунта нормальная 2 кг/см2. Столбы в котловане послойно засыпают песком и утрамбовывают. Для более длительного срока службы, деревянные конструкции обжигают и обмазывают дегтем или отработкой.

У деревянных столбов есть существенный недостаток – это их недолговечность. Никакие меры не позволят использовать деревянный фундамент десятилетиями. Если же для устройства столбчатого фундамента применять кирпич или камень, то этого недостатка можно с успехом избежать. Устройство каменного столбчатого фундамента осуществляется с помощью бутовой кладки. При этом, делается в обязательном порядке перевязка швов. В качестве наполнителя применяют камни гранита, бой кирпича или бутовый камень. Кладку делают из кирпича-железняка. Обычный красный и силикатный кирпич для этой цели не используют, так как он разрушается под воздействием влаги. В крайнем случае, для него делают хорошую гидроизоляцию.

Конструкция каменных столбчатых фундаментов различных разновидностей.

Если вы затеяли строительство на заболоченном участке, то на нем будет невозможно возвести, ни деревянный, ни каменный фундамент. В этом случае выходом будет установка сборного столбчатого фундамента. Элементы такого фундамента делают заранее путем жесткого скрепления столба с бетонным плоским основанием. Сами столбы делают железобетонными с арматурой. Можно также установить асбестовые трубы, которые заполняются арматурой из обрезков старых труб или проволоки и заливаются бетоном. Поверхность их обмазывают битумом. Для заливки применяют цемент марки М300 и М400. По месту такой фундамент можно сделать путем бурения широких скважин и установки в них труб с последующей заливкой бетоном.

Элементы сборного столбчатого фундамента.

Устраивать столбчатые типы фундаментов нужно в сухих грунтах. Они не подходят для участков, где имеется существенный уклон поверхности, так как может возникнуть перекос. Не следует выбирать такой вид фундамента, если дом планируется строить с подвалом или цокольным этажом.

Как правильно выбрать определенный вид фундамента для частного дома?

Для правильного определения недостаточно знать, какие фундаменты бывают. Необходимо совместить изложенные выше сведения с отличительными параметрами собственного проекта:

Точный расчет подразумевает общую нагрузку. В него включают вес строительных конструкций, отделочных материалов, оборудования, мебели, технологического оборудования. Уточняют рельеф участка, при необходимости добавляют в план земляные работы. Проверяют геологическое строение, уровни промерзания и грунтовых вод, наличие подземных газовых и других инженерных сетей. При наличии/отсутствии подвала делают соответствующие корректировки в конструкторской документации

Основное внимание уделяют вопросам тепло- и гидроизоляции. Отдельно изучают особенности основных строительных материалов, которые предполагается применить при возведении фундамента для частного дома

Устанавливают приемлемый срок до капитального ремонта.

На рисунках указано, как выбрать ленточный фундамент для дома с учетом характеристик грунта и строительных материалов

Анализ грунтовых и гидрологических условий на участке

Точные результаты можно получить после выполнения профессионального инженерно-геологического исследования

Проверку можно сделать самостоятельно. Для этого роют на территории участка шурфы в необходимом количестве на глубину в соответствии с параметрами будущего фундамента

Особое внимание уделяют местам с высоким уровнем грунтовых вод. Соответствующие участки сначала определяют по косвенным признакам (специфическим растениям, скоплениям росы и тумана). Для бурения неглубокой скважины применяют специальные приспособления с электрическим/бензиновым приводомВ самых сложных ситуациях фундамент для частного дома защищают от дождевых и грунтовых вод с помощью специализированной дренажной системы

Для бурения неглубокой скважины применяют специальные приспособления с электрическим/бензиновым приводомВ самых сложных ситуациях фундамент для частного дома защищают от дождевых и грунтовых вод с помощью специализированной дренажной системы

Расчет необходимой глубины заложения и других параметров конструкции фундамента

Для вычисления этого определяющего параметра необходимо проверить особенности конструкции фундамента для частного дома, уровни грунтовых вод и промерзания, геологический разрез. По каждому из перечисленных пунктов делают отдельный расчет. В проекте оставляют самую большую глубину.

Чтобы упростить решение задачи пользуются специализированными программами-калькуляторами. Точные результаты можно получить, если сделать соответствующий заказ в профильном проектном бюро. В качестве примера приведем основные этапы типового алгоритма расчета глубины фундамента ленточного типа под деревянным частным домом.

Вычисляют нормативную глубину (Нг) по формуле:

Нг = Пк × Тп, где

• Пк – почвенный коэффициент (для песка значение составляет 0,3);
• Тп – температурный показатель, который равен квадратному корню всех отрицательных среднемесячных температур за год (для Подмосковья – 4,77).

Например для Подмосковья: Нг = 0,3 × 4,77 = 1,43 м.

Полученное значение умножают на другой табличный коэффициент, который рассчитан с учетом условий внутри комнат и архитектурных особенностей. При поддержании температуры +20°C в помещении, которое примыкает к наружной части фундамента, принимается значение 0,4. Соответственно определяется уровень промерзания: Уп = 1,43 × 0,4 = 1,03 м. Ленточную конструкцию рекомендуют устанавливать на 0,15-0,2 м ниже.

Для обеспечения устойчивого положения необходимо сделать так, чтобы площадь опорной площадки фундамента (Пф), умноженная на несущую способность (Нс) определенного грунта была больше общего веса строения (Вс) вместе с оснащением: Пф × Нс > Вс.

С помощью специализированного программного обеспечения можно быстро выполнить расчет с применением профессиональных методик и сложных формул