Виды нагрузок на фундамент

Обновлено: 30.04.2024

Нагрузки на основание бывают постоянные P_d и временные (длительные P_l, кратковременные P_t, особые P_s).

Таблица 1 - Классификация нагрузок

вес частей сооружений, в том числе несущих и ограждающих строительных конструкций.

вес временных перегородок, подливок и подбетонок под оборудование, вес стационарного оборудования, заполняющих его жидкостей, твердых тел и др.

воздействия от людей (животных, оборудования) на перекрытия, от подвижного подъемно-транспортного оборудования, от транспортных средств и климатические (снеговая, ветровая и т.д.).

сейсмическое, взрывное воздействие, воздействие от столкновения транспортных средств с частями сооружения, воздействия, обусловленные пожаром или деформациями основания, сопровождающимися коренным изменением структуры грунта.

Чтобы правильно рассчитать воздействие на фундамент, необходимо выполнить сбор всех нагрузок. В примерах, приведенных в этой статье, учтены те виды воздействия, которые принципиальны при расчете фундамента из винтовых свай для объектов ИЖС.

2. Постоянные нагрузки. Как рассчитать вес частей сооружения?

Чтобы посчитать вес строения, нужно знать только удельный вес материалов и их объемы. Такие данные с легкостью могут предоставить поставщики строительных материалов.

При выполнении расчетов можно также использовать усредненные значения удельного веса конструкций. Для удобства они приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Справочные данные с усредненными значениями удельного веса конструкций дома: стен, перекрытий, кровли.

Удельный вес 1 м 2 стены

Каркасные стены толщиной 200 мм с утеплителем

Стены из бревен и бруса

Кирпичные стены толщиной 150 мм

Железобетон толщиной 150 мм

Удельный вес 1 м 2 перекрытий

Чердачное по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до 200 кг/м 3

Чердачное по деревянным балкам с утеплителем плотностью до 500 кг/м 3

Цокольное по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до 200 кг/м 3

Цокольное по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до 500 кг/м 3

Удельный вес 1 м 2 кровли

Кровля из листовой стали

Кровля из шифера

Кровля из гончарное черепицы

Согласно п. 4.2. СП 20.13330.2011 расчетное значение нагрузки определяется как произведение ее нормативного значения на коэффициент надежности по нагрузке (γ_f) для веса строительных конструкций, соответствующий рассматриваемому предельному состоянию:

Таблица 3 - Таб. 7.1 СП 20.13330.2011

Конструкции сооружений и вид грунтов

Коэффициент надежности, γ_f

Бетонные (со средней плотностью свыше 1600 кг/м), железобетонные, каменные, армокаменные, деревянные

Бетонные (со средней плотностью 1600 кг/м, изоляционные, выравнивающие и отделочные слои (плиты, материалы в рулонах, засыпки, стяжки и т.п.), выполняемые:

в заводских условиях

на строительной площадке

В природном залегании

На строительной площадке

Выполним расчеты на примере каркасно-щитового дома с мансардой с размерами в плане 6х9 м:

Чтобы посчитать вес от стен дома необходимо вычислить их периметр. Периметр наружных стен + внутренние стены: Р=47 м, среднюю высоту стен примем h=4,5 м. Тогда вес от конструкции стен будет равен: Р х h х удельный вес материала стен.

47 м х 4,5 м х 70 кг/м 2 = 14 805 кг = 14,8 т.

Далее посчитаем вес крыши. Принимаем, что вес крыши (деревянная стропильная система с покрытием из металлочерепицы) равен 40 кг/м 2 (суммарный вес металлочерепицы, обрешетки, стропилы). Тогда вес крыши будет равен:S крыши х удельный вес 1 м 2 .

92 м 2 х 40 кг/м 2 = 3 680 кг = 3,7 т.

Также необходимо посчитать вес от перекрытий. Принимаем, что вес деревянного пола вместе с утеплителем будет равен 100 кг/м 2 . Тогда вес от перекрытий будет равен:S перекрытия*удельный вес*количество.

54 м 2 х 0,1 т/м 2 х 2 = 10,8 т.

После того как выполнены все необходимые расчеты, полученный вес сооружения умножаем на коэффициент надежности, о котором мы говорили ранее (в расчете для каркасно-щитового дома коэффициент принимаем равным 1,1 – для деревянных конструкций):

29,3 т х 1,1 = 32,2 т

Нагрузка от самого здания составит 32,2 т. Этот вес принят условно, без вычета дверных и оконных проемов.

При устройстве фундаментов важное значение имеют не только правильный выбор глубины заложения, точность разбивочных работ, соблюдение технологических процессов устройства фундамента, но и верный выбор самой конструкции фундамента с учетом всех нагрузок от здания и способности грунта оснований выдерживать эти нагрузки без существенных деформаций. Расчеты и вариантное конструирование фундаментов с учетом применения различных материалов и способов их возведения позволят найти оптимальное техническое решение, при котором фундаменты будут более надежными и экономичными.

Грамотный расчет оснований и фундаментов может выполнить только специалист, так как для этого надо уметь использовать данные инженерно-геологических изысканий, нормативы, коэффициенты, величины и другие показатели, а также методики расчета, принятые в СНиПах. При расчете основания здания первостепенное значение имеют вид и сопротивляемость грунта. Для предварительного назначения размеров фундамента используются данные нормативного давления на основания. Эти данные могут быть использованы при ширине фундаментов от 0,6 до 1,5 м и глубине заложения от 1 до 2,5 м, считая от отметки природного рельефа или от отметки планировки до отметки основания.

Нормативное давление на основание

Вид грунта	кПа	кгс/см2
Крупнообломочные грунты, щебень, гравий	500-600	5,0-6,0
Пески гравелистые и крупные	350-450	3,5-4,5
Пески средней крупности	250-350	2,5-3,5
Пески мелкие и пылеватые плотные	200-300	2,0-3,0
Пески средней плотности	100-200	1,0-2,0
Супеси твердые и пластичные	200-300	2,0-3,0
Суглинки твердые и пластичные	100-300	1,0-3,0
Глины твердые	300-600	3,0-6,0
Глины пластичные	100-300	1,0-3,0

При глубине заложения фундамента более 2,5 м нормативное давление увеличивается, а при менее 1 м — уменьшается. Общее давление на грунт при определенной опорной площади фундамента не должно превышать расчетного сопротивления грунта. Общая нагрузка, действующая на 1—2 м2 подошвы ленточного фундамента, будет равна сумме нагрузок от снега, крыши, всех перекрытий и перегородок, оборудования в доме, наружной стены дома и самого фундамента. Ориентировочную общую нагрузку можно вычислить с помощью таблиц.

Нагрузка от 1 м2 стены

Материал стен	кПа	кгс/м2
Деревянные каркасно-панельные толщиной 150 мм с минераловатным утеплителем	0,3-0,5	30-50
Брусчатые и бревенчатые толщиной 140-180 мм	0,7-1,0	70-100
Из опилкобетона толщиной 350 мм	3,0-4,0	300-400
Из керамзитобетона толщиной 350 мм	4,0-5,0	400-500
Из шлакобетона толщиной 400 мм	5,0-6,0	500-600
Из эффективного кирпича толщиной, мм:
380	5,0-6,0	500-600
510	6,5-7,5	650-750
640	8,0-9,0	800-900
Из полнотелого кирпича сплошной кладки толщиной, мм:
250	4,5-5,0	450-500
380	7,0-7,5	700-750
510	9,0-10,0	900-1000

Нагрузка от 1 м2 перекрытий пролетом до 4,5 м

Тип перекрытия	кПа	кгс/м2
Чердачное по деревянным балкам плотностью, кг/м3, не более:
200	0,7-1	70-100
300	1-1,5	100-150
500	1,5-2	150-200
Цокольное по деревянным балкам плотностью, кг/м3, не более:
200	1-1,5	100-150
300	1,5-2,0	150-200
500	2,0-3,0	200-300
Цокольное железобетонное	3,0-5,0	300-500

Нагрузка от 1 м2 горизонтальной проекции крыш

Тип кровли	кПа	кгс/м2
Покрытие рубероидом	0,3-0,5	30-50
Керамическая черепица при уклоне 45°	0,6-0,8	60-80
Кровельная сталь при уклоне 27°	0,2-0,3	20-30

Виды оснований

К основаниям из просадочных грунтов относятся глинистые грунты, которые, находясь в напряженном состоянии под действием нагрузки от сооружения или собственного веса, при замачивании дают дополнительную деформацию — просадку. Критерием для отнесения глинистых грунтов к просадочным является степень влажности (доля заполнения пор водой) < 0,6.

В зависимости от возможности просадочных явлений под действием собственного веса грунтовые условия на участке строительства подразделяются на два типа:

грунтовые условия, при которых просадка от собственного веса не превышает 5 см;
грунтовые условия, при которых возможна просадка от собственного веса более 5 см.

Тип грунтовых условий устанавливается в процессе инженерно-геологических изысканий. Устойчивость дома и других сооружений можно обеспечить следующими мероприятиями:

устранением просадочных свойств грунтов в пределах всей или части просадочной толщи;
заглублением фундамента;
устройством свайных фундаментов;
применением водозащитных и конструктивных мероприятий.

Выбор мероприятия производится на основе технико-экономических расчетов.

К основаниям из набухающих грунтов относят глинистые грунты, которые при замачивании в напряженном состоянии увеличиваются в объеме. Для набухающих грунтов характерны, кроме того, большая пластичность, низкий предел усадки и природная влажность. Выбор глубины заложения и назначение размеров фундаментов, возводимых на набухающих грунтах, можно производить без учета их набухающих свойств, т.е. как для обычных грунтов в природном состоянии.

Для противодействия набуханию грунтов можно увеличить давление на эти грунты против нормативов. Устойчивость дома и других сооружений при возможных деформациях основания от набухания, превышающих допустимые, обеспечивается за счет соответствующей подготовки основания:

устранения набухающих свойств грунтов в пределах всей или части толщи путем предварительного замачивания;
применения компенсирующих грунтовых подушек;
замены (полной или частичной) слоя набухающего грунта другим грунтом.

Рис. 1. Схема устройства компенсирующей подушки: 1 — ленточный фундамент; 2 — песчаная подушка; 3 — отметка планировки; 4 — отметка кровли (верха) набухающего грунта; Н — глубина заложения фундамента; а — ширина фундамента; h — высота песчаной подушки; с — отрезок компенсационной подушки

Компенсирующие подушки применяются в целях уменьшения величины неравномерности подъема ленточных фундаментов при замачивании основания из набухающих грунтов. Располагают компенсирующие подушки на кровле или в пределах слоя набухающих грунтов таким образом, чтобы глубина заложения фундамента Н была минимальной, но не менее 0,5 м, минимальное давление на грунт — не менее 1 кгс/см2. Размеры подушек назначаются в зависимости от ширины ленточного фундамента.

Размеры компенсирующих подушек

Ширина фундамента, а, м	h	c	α , град.
0,5 < а < 0,7	1,2а	0,7а	75-90
0,7 < а < 1	1,15а	0,5а	75-90
1 < а < 1,2	1,1а	0,4а	75-90

Примечание. В том случае, если между стенками траншеи и подушкой будет находиться насыпной грунт, ширина подушки назначается из условия обеспечения устойчивости под действием горизонтальных напряжений.

Для устройства подушки рекомендуется применять несвязные грунты. Плотность уплотненного грунта подушки должна быть не менее: для мелких песков 1,60 т/м3, для средних и крупных 1,55 т/м3. Нижний слой подушки толщиной от 15 до 30 см не уплотняется.

Действие сил пучения грунта на фундаменты

Давление по подошве фундамента назначается в зависимости от вида грунта подушки и его состояния. Нагрузка на основание, особенно из просадочных и набухающих грунтов, должна быть сбалансирована, иначе при фактической нагрузке, превышающей нормативную вследствие замачивания грунта, произойдет дополнительная просадка фундамента, а при недогрузке силам пучения легко будет вытолкнуть вверх фундамент. Рассмотрим, как действуют эти силы на фундамент.

Самыми опасными силами, действующими на фундаменты малоэтажных домов, являются силы морозного пучения. В тяжелых пучинистых грунтах, где присутствуют водонасыщенные глины, суглинки, супеси, вертикальные перемещения поверхностного слоя грунта при его промерзании на 1—1,5 м составляют 10—15 см (рис. 2).

Рис. 2. Схема деформации грунта при пучении: 1 — уровень промерзания грунта; 2 — уровень земли до пучения; 3 — уровень земли при пучении

Рис. 3. Схема действующих сил пучения на фундаменты: а — силы пучения, действующие на ленточный фундамент без подвала; б — то же, с подвалом; в — силы бокового пучения, действующие на столбчатый фундамент; 1 — фундамент; 2 — уровень промерзания грунта; 3 — уровень земли до пучения; 4 — уровень земли при пучении; А — нагрузка сооружения на фундамент; Б — сила сопротивления грунта основания; В — силы морозного пучения грунта основания

Результаты действия сил морозного пучения — подъём фундамента, а затем при неравномерном оттаивании грунта — его опускание — приводят к деформации фундамента, перекосу стен дома и появлению различных дефектов: трещины в стенах, смещение балок, крыльца, отслоение обоев, заклинивание дверей и т.д. Избежать отрицательного воздействия сил морозного пучения не всегда удается только за счет увеличения глубины заложения фундамента ниже уровня промерзания. Силы пучения действуют не только снизу, но и сбоку. Эти касательные силы способны накренить фундамент, что приведет к изменению направления действующих вертикально сил, внецентренному давлению от нагрузок дома и дополнительным неприятным последствиям. Силы, действующие на фундаменты, показаны на рис. 3.

Опорная поверхность фундамента (см. рис. 3, а) — подошва — расположена выше уровня промерзания грунта и на нее действуют силы пучения В. Такое устройство фундамента можно считать неправильным. Фундаменты, расположенные ниже уровня промерзания грунта (см. рис. 3, б, в), не испытывают давления мерзлого грунта снизу, но боковое давление остается значительным и может привести к смещению фундамента. Для нейтрализации этих сил, кроме мероприятий, описанных при рассмотрении свойств просадочных и набухающих грунтов, рекомендуется:

Расчет нагрузки на фундамент следует выполнять для выбора конструкции основания под здание, несущая способность которого позволит выдерживать вес всего сооружения и передать его на грунт. Правильно посчитанная нагрузка на фундамент обеспечит равномерные осадки здания и надежную службу постройки на весь период эксплуатации.
Нагрузка на фундамент — это расчет как постоянного, так и временного давления. Рассчитывать постоянные нагрузки необходимо с учетом используемого материала. Временные нагрузки определяют по принадлежности тому или иному климатическому району в зависимости от того, где происходит строительство.
Типы нагрузки

первый тип — статический, непосредственный вес конструкций и элементов дома;
второй тип- влияние погодных условий;
третий тип- давление, создаваемое на опоры различными вещами и предметами внутри дома.

Нагрузка стен

Для определения нагрузки от стен необходимо высчитать такие параметры, как количество этажей, их высота, размеры в плане. То есть нужно знать длину, высоту и ширину всех стен в доме и путем перемножения этих данных определить общий объем стен, имеющихся в здании. Далее объем здания умножают на удельный вес материала, используемого в качестве стен, согласно приведенной ниже таблице, и получают вес всех стен здания. Затем вес здания делят на площадь опоры стен на фундамент. Перечисленные действия можно записать в следующем порядке: Определяем площадь стен S=AxB, где S- площадь, A — ширина, В — высота. Определяем объем стен V=SxT, где V-объем,S-площадь, T- толщина стен. Определяем вес стен Q=Vxg, где Q-вес, V-объем, g — удельный вес материала стены. Определяем удельную нагрузку,с которой стены здания давят на фундамент ( кг/м2) q=Q/s, где s-площадь опирания несущих конструкций на фундамент.

Нагрузка от перекрытий

Перекрытия могут быть деревянными, монолитными, сборными из пустотных плит и металлическими. Расчет нагрузки на фундамент от перекрытий необходимо выполнить следующим образом: площадь перекрытия умножается на удельный вес материала,из которого оно изготовлено. Удельный вес определяется по таблицам, имеющимся в СНиП и других нормативных документах, а также в документах, прилагаемых к материалам. Нужно учитывать, что показатели веса одного кубического метра используемого материала могут отличаться в два раза, и больше. Так, например, вес одного кубического метра деревянного перекрытия, выполненного по деревянным балкам, составляет 100 кг, а такой же конструкции, но опирающейся на металлические балки — 200 кг. Вес 1 м3 пустотных железобетонных плит перекрытия будет равным 500 кг, а вес монолитного железобетонного перекрытия может быть равным от 1000 до 2500

Нагрузка от кровли
Этот вид нагрузки перераспределяется на несущее основание через те конструкции, на которые кровля опирается. Для четырехскатной кровли их четыре, а двускатная кровля передает давление по двум несущим элементам. Для определения значения давления кровли на несущее основание требуется отношение площади ее проекции к площади основания,на которое передается нагрузка от кровли, умножить на удельный вес кровельных материалов. Удельный вес различных видов кровли, так же как и характеристики других материалов, можно найти в справочной или нормативной документации. Отличия веса используемого кровельного материала от аналогов не так значительны, как отличия веса материала, используемого для устройства перекрытий. Вес одного кубического метра кровельного материала составляет от 30 до 80 кг в зависимости от того, что используется: рубероид или керамическая черепица.

Формула расчета нагрузки на фундамент

Основной формулой, использующейся для определения значений, является :
Н = Нф + Нд.

Где:
Н — искомое значение (суммарная нагрузка на фундамент);
Нф — нагрузка фундамента;
Нд — общая нагрузка от строения (нагрузка дома).

Расчет нагрузки дома на фундамент (Нд)
Готовые расчеты специалистов:
Каркасные строения, с толщиной стен и изоляции не больше 150 мм — до 50 кг/м2;
Стены из красного кирпича толщиной до пятнадцати сантиметров — 270 кг/м2;
Бревенчатый сруб и стены из массива дерева — около 100 кг/м2;
Железобетонные стены до 15 см толщиной — 350 кг/м2;
Перекрытия с использованием железобетонных конструкций — до 500 кг/м2;
Перекрытия с использованием деревянных балок и утеплителя с плотностью 200-500 кг на метр кубический от 90 до 300 кг/м2;
Кровля из различных материалов может давать от 30 до 50 кг/м? (кровля из рубероида и шифера до 50 кг/м2, листовая сталь до 30 кг и черепица до 80 кг.).

Посчитав площадь элементов строения, не сложно найти искомое значение.За временную нагрузку, создаваемую снегом, берут значения от 190 кг/м2 для холодных северных регионов и 50 кг/м2 для южных областей. Нагрузку ветра можно вычислить таким образом:
Нв = П х (40 + 15 х Н).

Здесь в формуле:
Нв — нагрузка ветра;
П — площадь строения;
Н — высота дома.

Просуммировав все полученные значения, можно легко определить необходимую величину давления, создаваемую домом в тоннах.

Нагрузка фундамента (Нф)

Нагрузка фундамента
Чтобы произвести расчет нагрузки, создаваемой непосредственно фундаментом, нужно воспользоваться следующей формулой:
Нф = Vф х Q.

Здесь:
Vф — объем фундамента, полученный путем умножения общей его площади на высоту;
Q — плотность материалов, используемых при строительстве, данное значение можно получить из таблиц или других справочных материалов.
Для свайных фундаментов тоже справедлива эта формула, с той лишь разницей, что полученный результат нужно умножить на количество свай и добавить вес пояса, если он применяется. Вес пояса можно рассчитать умножением его общего объема на плотность использованных материалов.
Использование свай в обустройстве фундамента является одним из наиболее приоритетных направлений. Это объясняется тем, что они проникают на глубину гораздо большую, чем промерзание грунта, а значит являются более надежным основанием для любого здания.

Удельные значения нагрузки на грунт
Эта величина показывает какое максимальное давление может выдерживать определенная площадь грунта без смещений и проседания. Для разных типов почвы и различных климатических зон удельное давление может быть различным, но в качестве усредненного принимают 2кг/см2.

Подсчитав общую площадь фундамента, которой он контактирует с почвой и умножив его на усредненное удельное давление получим максимально возможную величину нагрузки на грунт.

Бригада профессиональных строителей и отделочников, с опытом работы более 15 лет, выполнит ремонт любой сложности , от эконом до класса люкс, в Вашей квартире, доме, офисе, гараже. Как отдельные виды работ, так и полностью “под ключ”.

Если есть вопросы по строительству и ремонту в Новороссийске заходите на наш сайт.

Строительство частного дома требует больших временных и денежных затрат, в его конструкции очень важно учесть каждую деталь, особенно при обустройстве фундамента. Ведь именно от него зависит надёжность и долговечность дома. В случае если выбор фундамента для дома и его возведение сделаны неправильно, это в будущем вызовет массу проблем, которые решить очень сложно. В мире строительства существуют различные виды фундаментов, но выбирать следует отнюдь не по советам соседей и друзей – не лишней будет консультация специалиста в этой сфере.

Если фундамент будет строиться под кирпичный дом, то при его выборе важно принимать в расчёт большой вес стен. В противном случае построенное основание, которое не сможет выдерживать высокие нагрузки, в скором времени вызовет серьёзные проблемы, на стенах появятся трещины и тогда постройка может разрушиться.

Именно поэтому очень важно верно подобрать фундамент, который сможет выдержать большой вес. Выбирают из фундаментов плитного, ленточного, столбчатого и свайного типа. К каждому из них предъявляются свои требования, которые необходимо учитывать. Только при их соблюдении можно возвести качественное и надежное основание под строительство жилья.

Что учитывается при выборе фундамента

Определение фундамента гласит, что это несущая часть конструкции, на которую опираются стены. Также можно сказать, что фундамент является основным компонентом дома, который влияет на его долговечность. И если фундамент потрескался, значит, к его выбору или возведению подошли неправильно. Трещины неизбежно перейдут на стены, что спровоцирует аварийное состояние всего дома. Чтобы этого избежать, необходимо учитывать все факторы, которые влияют на прочность и долговечность фундамента при его строительстве.

Свойства грунта. Выбирая виды фундаментов для частного дома, именно грунт принимается за основной определяющий фактор. Поэтому, прежде чем начать строительство, необходимо заказать геологические исследования, в ходе которых геологами будут взяты пробы почвы. После изучения состава грунта будут выявлены: уровень грунтовых вод в зависимости от сезона, пучинистость, возможность просадки. Обязательно необходимо учитывать сейсмичность района строительства.

Нагрузки на фундамент. Это тоже не менее важный фактор при выборе фундамента. Нагрузка зависит от веса всего дома в целом (несущие стены, перегородки, кровля и даже мебель, которой будет обставляться жилье). Во внимание необходимо также принять опорную площадь фундамента, от нее зависит давление на грунт. Опорная площадь определяется как частное веса на площадь опоры. Чем меньше будет давление, тем лучше, но увеличение ширины фундамента влечет за собой дополнительные расходы.

Глубина заложения. При выборе глубины заложения необходимо учитывать состав грунта и его влажность, максимальные отрицательные температуры в зимнее время года, уровень грунтовых вод. Вспучивание грунта зимой является главной опасностью для фундамента, ведь промерзшая почва начинает увеличиваться в объеме, тем самым выталкивая его вверх. Но наибольшая опасность в том, что это происходит в разных местах неравномерно, что может привести к излому фундамента. Хорошая гидроизоляция и дренажная система исключат растрескивание и уменьшат просадку.

Качество материала. Основным компонентом фундамента является цемент. При его выборе необходимо учитывать срок и условия хранения, а также марку, которая должна соответствовать области применения.

Кроме вышеперечисленных факторов также следует учитывать наличие рядом стоящих зданий и техногенную опасность. Возведение нового фундамента усиливает нагрузку на грунт, что может негативно сказаться на стоящих близко постройках. Немаловажным фактором является и выбор специалиста, который поможет выбрать тип фундамента с учетом всех требований и правильно его спроектирует.

Типы фундаментов для частного дома

Каждый из типов фундамента отличается технологией возведения, характеристиками, условиями использования. Для жилого строительства обычно применяют следующие типы фундаментов для частного дома:

Время чтения: 8 минут Интересно, но нет времени читать?

Содержание статьи:

1. Назначение фундамента на основании данных о грунтах

Разные виды фундаментов по-разному взаимодействуют с грунтами основания, поэтому выбирая между ними важно понимать, отвечает ли выбранная технология грунтовым условиям.

Фундамент – это заглубленная в грунт конструкция, передающая нагрузки и воздействия от здания (сооружения) на основание (напластование грунтов, воспринимающее давление от сооружения).

То есть независимо от типа сооружения, способность фундаментной конструкции к восприятию проектных нагрузок будет определяться в первую очередь несущей способностью грунтов, и только потом конструктивными параметрами самого фундамента, которые опять же будут назначаться с учетом нагрузок и данных о грунтовых условиях конкретной площадки строительства (подробнее «Несущая способность винтовой сваи»).

Таким образом, невозможно делать какие-то выводы о способности к восприятию проектных нагрузок (а также и о сроке службы) фундамента, не владея никакой информацией о грунтах.

Какие же исследования позволят получить информацию о характеристиках грунтов? Достаточно будет выполнить геотехнические и геолого-литологические исследования, а также измерения коррозионной агрессивности грунтов.

Эти процедуры, разработанные специалистами ГК «ГлавФундамент», адаптированы к нуждам малоэтажного строительства, поэтому их стоимость гораздо ниже стоимости ИГИ.

В рамках геотехнических исследований выполняется динамическое зондирование грунтов, которое позволяет определить физико-механические характеристики основания, используемые непосредственно в расчетах оснований конкретных зданий/сооружений, спрогнозировать поведение грунтов под фундаментом при различных воздействиях и т.д.

В части проведения полевых исследований динамическое зондирование ГК «ГлавФундамент» полностью соответствует ГОСТ 19912-2012 «Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием». А вот интерпретация данных осуществляется с использованием собственной методики, разработанной специалистами отдела научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок компании.

Также в рамках геотехнических исследований для идентификации литологических типов грунтов (глина, песок, гравийные отложения и др.), выяснения характера их напластования (установления литологического разреза), уровня подземных вод, выявления грунтов со специфическими свойствами (просадочные, пучинистые, слабые) выполняется оценка геолого-литологического строения площадки строительства.

Данные, полученные в ходе измерений коррозионной агрессивности грунтов, позволяют назначить марку стали, толщину стенки ствола и лопасти(-ей), обеспечивающие соответствие срока службы фундамента требованиям заказчика или ГОСТ 27751-2014. Для уточнения правильности подбора, после выполнения расчета срока службы остаточная толщина стенки ствола сваи проверяется на соответствие проектным нагрузкам. Все указанные расчеты выполняются без учета защитного покрытия, которое является лишь дополнительной мерой защиты от коррозии (подробнее «Испытания покрытий для винтовых свай»).

2. Виды фундаментов

Различают столбчатые, ленточные, плитные (сплошные) и свайные конструкции. В последней группе отдельно стоит выделить фундаменты из винтовых свай.

Большинство из перечисленных конструкций – бетонные или железобетонные. Их значительная распространенность связана с тем, что многие уверены в надежности бетона, а также в том, что он якобы хорошо сохраняет тепло и позволяет отказаться от проведения дорогих и трудоемких дополнительных мероприятий по утеплению пола, коммуникаций, отделке и утеплению цоколя.

Хотя мифы о свойствах бетона популярны, доверять им слепо все же не стоит, ведь бетон, как и любой строительный материал, имеет не только достоинства, но и недостатки. При работе с ним необходимо учитывать ряд особенностей, которые в дальнейшем окажут существенное влияние на качество готовой конструкции (подробнее «Что лучше: бетонный фундамент или винтовые сваи?»).

Бетонные или железобетонные фундаменты по способу сооружения:

монолитные (сооружаются на площадке строительства);
сборные (строятся из готовых железобетонных элементов);
комбинированные (сооружаются из готовых элементов заводского изготовления и бетонного раствора).

В этой статье мы подробно расскажем о достоинствах и недостатках разных видов фундамента.

2.1 Столбчатый фундамент

Надежен и экономичен, так как не требует проведения дополнительных земляных и гидроизоляционных работ. Подходит для зданий, в которых нет подвала, а стены из легких материалов: дома из бруса, SIP-панелей, каркасно-щитовые дома, беседки.

Столбы устанавливают по периметру во всех точках пересечения наружных и внутренних стен здания и по углам наружных стен. Расстояние между столбцами может меняться от 1,2 до 2,5 метров, в зависимости от нагрузки на фундамент. Сверху на столбы устанавливаются обвязочные балки. Если расстояние между столбами составляет более 2,5 или 3 метров, то на них устанавливают балки, изготовленные из металла или железобетона. Необходимое сечение столбов зависит от того, из какого материала они изготовлены: бетонные столбы, столбы из кирпича или камня.

Столбчатые фундаменты бывают:

Монолитные используют, когда глубина залегания грунтовых вод составляет более одного метра. Выкапывают шурфы или бурят скважины с помощью спецтехники. Столбы армируют каркасами для восприятия горизонтальных и моментных нагрузок. Для придания формы столбы формируют в опалубке.

Сборные столбчатые фундаменты используются в местности с высоким уровнем грунтовых вод, например, на заболоченных участках. Их производят заранее в заводских условиях. Это железобетонные столбы, которые соединены с опорной плитой или ростверком.

2.2. Ленточный фундамент

Ленточные фундаменты чаще всего применяют в индивидуальном жилищном строительстве. Эта технология проста, но для нее характерен большой объем земляных работ и расход материалов, а также значительная трудоемкость самого процесса. По сути, ленточный фундамент – это железобетонная или бетонная полоса, которая располагается по периметру всего сооружения. Она закладывается под все несущие наружные и внутренние стены здания. Ширина ленты зависит от нагрузок, которые передаются от наземной конструкции.

Этот вид фундамента используется для сооружений из тяжелых материалов: дома из камня, кирпича, бетона, керамзитобетона и шлакобетона. Он подходит и для зданий с подвалом, цокольным этажом или гаражом.

Ленты бывают двух типов:

Монолитные способны выдерживать большие нагрузки (в зависимости от марки бетона и армирования) и пригодны для сооружений любой формы. Для их строительства выкапывают траншею, в которой устанавливают опалубку. Устанавливают арматурный каркас, а затем укладывают бетонную смесь, получая бетонные ленты, ширина которых обычно около 40-80 сантиметров.

При строительстве сборного ленточного фундамента используется другая технология. Бетонные или железобетонные блоки укладывают на раствор. Сборная конструкция возводится быстро, а перевязка швов обеспечивает надежность.

К недостаткам «ленты» можно отнести:

при выполнении надежного фундамента, необходимо заглублять ленту за глубину промерзания грунта (более 2 м), что приводит к существенному повышению ее стоимости;
сложность организации надлежащего контроля качества выполненных работ (использование бетона низкого качества, недостаток арматуры и пр.);
много времени уходит на набор прочности бетоном;
высокая стоимость.

2.3. Плитный фундамент

Плитный или сплошной фундамент – монолитная железобетонная плита без пустых полостей, заливаемая по всей площади строения.

Для его установки нужно разработать котлован (его глубина определяется особенностями грунтов на участке строительства и запроектированных конструктивных решений), в который затем засыпается песок и гравий, образуя песчано-гравийную подушку для выравнивания основания. Устанавливается опалубка, выполняется армирование, по всей площади заливается бетон.

Плитные фундаменты используются в тех случаях, когда грунт в основании слабый. Их проектируют в виде плоской или ребристой плиты с расположением ребер под несущими стенами или колоннами. Сплошные фундаменты обеспечивают более равномерную осадку здания и защищают подвальные помещения от подпора грунтовых вод.

Преимущества плиты – высокая несущая способность, которая достигается благодаря большой площади, снижающей давление на основание и позволяющей проводить работы в сложных грунтовых условиях, а также возможность более свободной перепланировки за счет более равномерного распределения нагрузок.

В то же время сплошному фундаменту присущи следующие недостатки:

высокая стоимость;
необходимость устройства качественной гидроизоляции;
сложность организации надлежащего контроля качества выполненных работ;
много времени уходит на набор прочности бетоном.

2.4. Свайный фундамент

Свайный фундамент – комплекс свай, объединенных в единую конструкцию, передающую нагрузки на основание.

По способу заглубления в грунт сваи бывают:

Забивные или вдавливаемые – железобетонные, деревянные и стальные, погружаемые в грунт без его разбуривания или в лидерные скважины с помощью молотов, вибропогружателей, вибровдавливающих, виброударных и вдавливающих устройств, а также железобетонные сваи-оболочки диаметром до 0,8 м, заглубляемые вибропогружателями без выемки или с частичной выемкой грунта и не заполняемые бетонной смесью.
Сваи-оболочки – железобетонные, погружаемые вибропогружателями с выемкой грунта из их полости и заполняемые частично или полностью бетонной смесью.
Набивные – бетонные и железобетонные, устраиваемые в грунте путем укладки бетонной смеси в скважины, образованные в результате принудительного вытеснения — отжатия грунта.
Буровые – железобетонные, устраиваемые в грунте путем заполнения пробуренных скважин бетонной смесью или установки в них железобетонных элементов.
Винтовые сваи – состоящие из металлической винтовой лопасти и трубчатого металлического ствола со значительно меньшей по сравнению с лопастью площадью поперечного сечения, погружаемые в грунт путем ее завинчивания в сочетании с вдавливанием.

По условиям взаимодействия с грунтом выделяют:

сваи-стойки – сваи всех видов, которые опираются на малосжимаемые грунты в основании;
висячие сваи – сваи всех видов, опирающиеся на сжимаемые грунты и передающие нагрузку на грунты основания боковой поверхностью и нижним концом.

Свайный фундамент подходит для оснований сложенных большой мощностью слабых грунтов в верхней зоне, или в местности, где наблюдается высокий уровень подземных вод. Использование свай дает возможность перенести эту нагрузку с верхних слоев грунта, на более глубокие, которые отличаются большей несущей способностью.

К преимуществам свайных фундаментов можно отнести значительно меньший уровень осадок и сравнительно невысокую цену. Но строительство такого фундамента – это сложный процесс, который требует выполнения целого комплекса работ, проконтролировать качество которых трудно.

Главный же недостаток – необходимость использования спецтехники и оборудования, которые применяются при устройстве самих свай. Этот фактор можно исключить, если использовать фундамент из винтовых свай.

2.5. Фундамент из винтовых свай

Фундамент из винтовых свай – один из типов свайного фундамента. Конечно, как и у любой строительной технологии, у этой также есть свои достоинства и недостатки. Но если учесть сильные/слабые стороны конструкции, можно не только избежать проблем, но добиться максимальных показателей эффективности, увеличения срока службы и пр.

2.5.1. Минусы свайно-винтового фундамента

1. Возможно несоответствие срока службы конструкции требованиям ГОСТ 27751-2014 «Межгосударственный стандарт. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения».

Подобное неизбежно случится, если при разработке проекта не будут учтены степень коррозионной агрессивности грунтов на участке строительства (подробнее «Геотехнические и геолого-литологические исследования и измерения коррозионной агрессивности грунтов»), а также наличие блуждающих токов.

Только подобрав толщину стенки ствола и лопасти (подробнее «Расчет толщины стенки ствола»), марку стали (подробнее «На что влияет марка стали?») в соответствии с указанными данными, определив порядок действий для снижения коррозии (водоотведение, использование цинковых анодов – подробнее «Коррозия: причины, способы защиты») можно обеспечить нормативный срок службы фундаментный конструкции и всего сооружения.

2. Возможен «уход в срыв» однолопастных дезаксиальных винтовых свай при нормируемых осадках, если диаметр их ствола менее 159 мм.

При расчете свайно-винтовых фундаментов используются формулы, заложенные в СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты». Эти формулы разработаны еще в 60-х годах 20 века и базируются на упрощенных моделях взаимодействия (например, модель Мариупольского для анкеров), а потому не учитывают многие особенности совместной работы свай и грунтов.

Поэтому при расчете несущей способности винтового основания необходимо учитывать результаты полевых испытаний грунтов, выполненных в соответствии с ГОСТ 5686-2012.

3. Может потребоваться бетонирование основания колонны или проведение работ по созданию жесткого сопряжения для однолопастных свай малых диаметров (57-76 мм).

Из-за недостаточности диаметра ствола эти разновидности не обеспечивают должное сопротивление горизонтальным нагрузкам без проведения дополнительных мероприятий.

Чтобы отказаться от бетонирования основания колонны или создания жесткого сопряжения, достаточно использовать элемент сопротивления боковым нагрузкам (ЭСБН).

4. Возможно нарушение структуры грунта при погружении винтовых свай и последующее снижение его несущей способности.

Такие ситуации возникают, когда в расчетах учитывается только диаметр лопасти, но не ее конфигурация.

Конфигурация лопасти винтовой сваи, подобранная под конкретные грунтовые условия, позволяет свести к минимуму нарушения структуры грунта при погружении, что обеспечивает надлежащее восприятие проектных нагрузок (подробнее «Принципы подбора параметров лопастей»).

5. Сваи с двумя и более лопастями могут уступать в восприятии, к примеру, горизонтальных нагрузок даже однолопастным дезаксиальным конструкциям.

Причина подобного явления – в неправильном (часто просто бездумном) расположении второй и последующих лопастей на стволе.

Чтобы многолопастные сваи надлежащим образом воспринимали проектные нагрузки, расстояние между лопастями, шаг, угол наклона должны быть рассчитаны с учетом данных о грунтовых условиях площадки строительства и данных о нагрузках от строения (подробнее «Особенности расчета многолопастных винтовых свай»).

6. Неравномерное распределение запаса прочности по фундаментам объектов ИЖС, из-за которого снижается уровень их надежности и сокращается срок службы.

Причина – неучет различных величин нагрузок, воздействующих на фундаменты даже простых сооружений (под ответственными несущими узлами и конструкциями сооружения, под несущими и самонесущими стенами, под ненесущими перегородками и лагами пола).

Чтобы этого избежать, под каждый тип нагрузки нужно использовать определенную модификацию свай (подробнее «Расчет свайного фундамента»).

Таким образом, все минусы свайно-винтового фундамента по большому счету связаны с игнорированием его особенностей и сильных сторон.

Читайте также: