Фундамент

Не нужно быть строителем в третьем поколении, чтобы оценить важность темы которая будет раскрыта далее, ведь речь пойдет о фундаментах. Для понимания вопроса не требуется серьезных знаний в строительстве, достаточно познакомиться с ключевыми моментами.

Цель статьи — ликвидировать заблуждения и донести простую истину: конструкцию фундамента рекомендуется подбирать исходя из механических свойств грунта на основании результатов геологических изысканий, рельефа участка, веса здания и эксплуатационных нагрузок.

Не существует готового «рецепта» конструкции фундамента, который можно применять повсеместно — это всегда баланс между затратами, прочностью и условиями в которых предстоит строить.

Если в результате строительства ваш дом всё же стоит, а вы не делали геологию и понадеялись на типовой проект или совет знакомого «строителя» то, скорее всего:

• в фундамент заложены бо́льшие чем необходимо риски и/или значительная переплата за работу и метериалы
• возможно, как вариант, «час икс» еще просто не наступил

Второй вариант исхода — это неизбежность. Любой фундамент рано или поздно разрушается, но нам бы с вами хотелось, чтобы он служил как можно дольше, в пределах гарантированного эксплуатационного срока службы здания — 50-100 лет. Поэтому переплата в сторону запаса прочности в 10-15% вполне нормальная практика.

Сразу оговорюсь, что мы не будем рассматривать экзотические виды фундаментов, типа: свай из лиственницы, бутовые фундаменты и прочую экзотику; не будем рассматривать строительство на скальных склонах и в вечной мерзлоте, также не будем рассматривать бетон без армирования, хотя в некоторых случаях это вполне годный вариант. Нас интересуют окрестности Тюмени, с суглинистыми, торфяными, песчаными почвами с разной степенью водонасыщенности.

Матчасть

Фундамент — строительная несущая конструкция, часть здания или сооружения, принимающая на себя нагрузки от вышестоящих конструкций и распределяющая их по основанию. Иными словами фундамент распределяет и передаёт нагрузки от всего здания на грунт.

Если окончательно утрировать — дом стоит на грунте, а не на фундаменте

В зависимости от материалов дома и грунтов к фундаменту предъявляются разнообразные требования прочности и жесткости, но чтобы начать разговаривать предметно, нам нужно иметь представление о сборных нагрузках и воздействиях:

• нагрузка от конструкций дома
• эксплуатационные нагрузки
• геология грунтов
• снеговая нагрузка на кровлю
• прочие воздействия

Что подразумевается под нагрузками от конструкций. Суммарный вес всех материалов и конструкций, используемых в строительстве дома, включая собственный вес фундамента.

Эксплуатационные нагрузки — вес мебели и элементов интерьера, людей и животных. Как правило берут некое среднее значение 200-400 килограмм на один квадратный метр площади. Поэтому эксплуатационная нагрузка складывается из общей площади каждого жилого этажа (без учета площади стен) помноженная на 400 кг.

Снеговая нагрузка, относится к временным нагрузкам, но пренебрегать ей чревато, поэтому настоятельно рекомендую ее учитывать. Эту нагрузку считают исходя из типа и угла наклона кровли, величины снежного покрова, который, в свою очередь можно получить из СНиП. Для юга Тюменской области 126-180 килограмм на 1 квадратный метр.

Подробнее о том какие еще нагрузки могут возникать в здании можно почитать в СНиП 2.01.07–85* Нагрузки и воздействия.

Грунты

Опуская целый раздел инженерной геологии, мы с вами должны понять следующее: любая горная порода, почва, осадок и техногенные минеральные образования, рассматриваются как многокомпонентные динамичные системы и часть геологической среды. Грунты используют в качестве оснований зданий и сооружений, а следовательно, должна быть величина которая отвечает за неизменную структуру грунта при различных внешних воздействиях.

Несущая способность грунта — это важнейшая характеристика, от которой вы будете отталкиваться при принятии решения в выборе конструкции фундамента. Получить значение этой величины можно только лабораторным путём в результате бурения скважин на участке. Всё остальное — это компромис.

Как читать эту таблицу? Всё предельно просто, считаете общую площадь опирания фундамента в квадратных метрах или сантиметрах и перемножаете на соответствующий столбец.

Например, площадь опирания фундамента 40 м², а почва суглинок: 40 * 15 = 600 тонн.

Вывод: дом должен весить не более 600 тонн и на каждый квадратный метр опоры фундамента здания не должно приходиться больше 15 тонн. Всё что меньше этой величины, создает вам гарантированный запас прочности.

Это очень примитивный пример с идеальными условиями, ваш случай может сильно отличаться.

Опирание на грунт

Чуть ранее упоминалась основная функция фундамента — перенос нагрузок на грунт. На рисунке ниже показаны различные виды фундаментов и схемы их опирания в порядке увеличения площади.

Как мы видим из картинок, плита имеет наибольшую площадь опирания и, как следствие, наименьший распределенный вес на единицу площади. Но является ли при этом плита наиболее универсальным и надёжным типом фундамента? — Нет, не является.

На водонасыщенных грунтах без проведения работ по понижению уровня грунтовых вод или «слабых» грунтах без проведения выемки и замены несущего слоя, плита, как и другие виды фундамента может давать трещины. Также плита может давать трещины при неравномерном подтоплении и промораживании одного из углов или в случае, когда фундамент попадает своими сторонами на границы разных пластов грунта с разной несущей способностью. Что возвращает нас к необходимости проведения геологических изысканий.

Пару слов об УШП, которой нет на схеме распределения нагрузок. Конструктивно это ленточный фундамент мелкого заложения с полами по грунту. Различия только в том, что заполнителем внутри ленты является не песок, а пенопласт или экструдированный пенополистирол. Основная несущая часть такого фундамента — лента.

Стоит также развеять миф относительно опирания столбчатого, а в простонародии свайно-ростверкового, фундамента. Он передает нагрузку на грунт только сваями, отсюда очень маленькая площадь. Если такой фундамент опирается, помимо свай, еще и ростверком, то он превращается в обычный ленточный мелкозаглубленный фундамент, а сваи — в бесполезно закопанный материал.

Также важно отметить тотальную ошибку, допускаемую неквалифицированными работниками при строительстве столбчатого фундамента. Она описана в пункте 8 методического пособия «Проектирование оснований и фундаментов на пучинистых грунтах»:

При устройстве столбчатых фундаментов на пучинистых грунтах необходимо предусматривать зазор между нижней гранью фундаментных балок и планировочной поверхностью грунта, величина которого должна быть не менее расчетной деформации пучения (подъема) ненагруженного основания.

Иными словами, между ростверком и грунтом должно быть расcтояние, которое компенсирует деформации грунта при морозном пучении. Величину этих деформаций, а также на сколько грунт пучинистый и/или водонасыщенный, может определить геология.

Морозное пучение

Все что нужно знать о силе морозного пучения, что противостоять ей бесполезно и нужно учиться с ней сосуществовать. Если вы любите цифры, их есть немного:

Один кубический дециметр воды при замерзании расширяется и создает усилие 40 тонн

Для сравнения: один прут арматуры ∅10 мм в зависимости от марки стали выдерживает 1,6-2,8 тонн до момента разрушения.

Возвращаясь к столбчатому фундаменту с ростверком. Если под домом водонасыщенный грунт, для того чтобы оторвать сваю от ростверка, нужны крепкий мороз и порядка 10 тонн усилий. Сваи либо подымутся вместе с ростверком и будут в подвешенном положении до весны, либо оторвутся и будут работать отдельно.

На сколько это чревато? — Покажет весна. При достаточном армировании и высоте ростверка более 400 мм с определенной долей вероятности можно говорить что ничего не произойдет.

Чтобы все-таки избежать проблемы водонасыщения грунта как от осадков, так и от грунтовых вод нужно сделать:

• подушку из непучинистых грунтов
• дренирование и отвод дождевой воды
• утепленную отмостку

Все эти решения требуют отдельного рассмотрения, поэтому о них в следующей статье.

Заключение

Если заказываете разработку проекта, а в нем не указаны: несущая способность грунта, вес здания, эксплуатационные и снеговая нагрузки — не принимайте такой проект. Если покупаете проект, его однозначно нужно адаптировать под текущие условия. Если строите самостоятельно, изучите вопрос досконально, все необходимые нормативные документы приведены в статье.

Всё описанное выше не является частной рекомендацией к строительству или проектированию. Не руководствуйтесь форумами или роликами в социальных сетях, а уж тем более рекомендациями соседей. Пользуйтесь только достоверными строительными документами, например: СП 22.13330.2016 Основания зданий и сооружений или воспользуйтесь услугами профессиональных проектировщиков.