Проектирование оснований и фундаментов зданий

Необходимость плана

Чертеж основания здания делают, чтобы возведенное по нему строение было надежным и функционировало в течение определенного времени. Владельцы должны без опаски использовать входы, лифты и лестничные клетки, т.к. нагрузка от них предусмотрена при проектировании опоры строения.

Проект фундамента для дома должен отвечать требованиям:

• содержать простые технические решения, которые удобно исполнить на местности;
• предусматривать при сооружении передовые методы строительства с экономией трудозатрат и материалов;
• включать в состав прочные конструкции, которые не опрокидываются и не скользят в грунте;
• содержать нужные размеры, привязанные к осям стен дома.

Некапитальные сооружения

Некапитальные сооружения – сооружения, которые не имеют прочной связи с землей и конструктивные характеристики которых позволяют осуществить их перемещение и (или) демонтаж и последующую сборку без несоразмерного ущерба назначению и без изменения основных характеристик строений, сооружений (в том числе киосков, навесов и других подобных строений, сооружений) (п. 10.2 ст. 1 ГрК РФ).

Некапитальные сооружения не могут признаваться объектами недвижимости ввиду отсутствия у них признаков недвижимости, указанных в п. 1 ст. 130 ГК РФ.

Таким образом, некапитальные сооружения и неотделимые улучшения земельного участка не относятся к объектам капитального строительства.

Сложные участки схемы

Если вы планируете возводить капитальное и масштабное сооружение, то оно наверняка потребует создание сложного сборного или монолитного основания. Как правило, такие схемы невозможно уместить на одном чертеже. Поэтому специалисты в строительной индустрии настоятельно рекомендуют разрабатывать отдельные схемы сложных участков. Как вариант, можно нанести на главный план дополнительные осевые линии и обозначение сечения (при необходимости), а также создать крупные разрезы на листе, предварительно сделав отметку об этом. Кроме того, в зависимости от степени сечения рекомендуется выбирать масштаб 1 к 20, 1 к 25, либо 1 к 50, для того, чтобы максимально приблизить разрез и сложные конструкционные элементы.

Виды конструкций

Фундаменты бывают:

• ленточные;
• столбчатые;
• свайные;
• плитные;
• континуальные.

В некоторых случаях комбинируют различные технологии. Причиной могут служить сложные грунты, этажность, сейсмические условия, требования к стойкости.

Ленточный

Ленточный фундамент

Фундамент проходит в месте расположения несущих стен и перегородок.

Различают сборные и монолитные армированные конструкции из железобетона.

Глубокое заложение позволяет получать подвалы и цокольные этажи.

Под фундаменты мелкого заглубления копают траншею глубиной до 80 см. На дно и вдоль боковых стенок ленты засыпают песок. Подушки предотвращают разрушение основания в зимнее время от пучения грунта.

В домах с подвалами комбинируют монолитную ленту и стенки из отдельных блоков.

Столбчатый

Столбчатый фундамент

Столбчатый фундамент применяют для строений небольшой массы. Опоры из дерева, бетона, металла заглубляют до уровня промерзания.

Верхние оголовки столбов соединяют ростверком.

Под небольшие сооружения столбики строят из керамического кирпича или блоков из бетона. Бутовые и бетонные столбы изготавливают методом заливки.

Столбчатые основания подходят для пучинистых земель и для мест с высокими грунтовыми водами.

Свайный

Фундамент на сваях

Фундаменты на сваях устанавливают на грунтах, поддающихся сжатию и торфяниках глубиной свыше 4–6 м.

Сваи бывают:

1. Висячие — расположены в толще мягкой породы, не достигая твёрдых грунтов. Нагрузка передаётся на вертикальные плоскости. На нижнем конце иногда находится винтовая резьба с широкими лопастями, которая делает основание устойчивее.
2. Стоячие сваи проходят по всей толщине лёгкого грунта и опираются на твёрдое основание.

По технологии монтажа выделяют забивные или набивные.

В первом варианте готовую металлическую, бетонную или деревянную сваю забивают специальными приспособлениями или механизмами. По мере углубления грунт вокруг изделия уплотняется, что делает основание устойчивым.

Для набивных моделей в земле изготавливают шурф, который забивают бетонным раствором.

Места применения свайного фундамента:

• торфяные участки и просадочные грунты;
• плывуны;
• болота;
• склоны.

На последнем этапе наземную часть свай выравнивают и соединяют ростверком.

Винтовые сваи длиной до 1,5 метров применяют для небольших построек.

Плитный

Плитное основание

Плитный фундамент представляет собой сплошную монолитную железобетонную площадку, которую обустраивают под всей площадью будущей постройки.

На каменных и гранитных основаниях конструкция нецелесообразна и нерентабельна.

Континуальный

Континуальные фундаменты разработаны для высоких, тяжёлых строений, памятников, опор мостов.

Конструкция имеет несколько уровней и по форме похожа на пирамиду, совмещает элементы столбчатых, ленточных плитных типов.

Континуальные типы оснований избыточны по свойствам для частного строительства и применяют их редко.

Ленточный фундамент – наиболее распространенный

Устройство фундамента: ленточное основание представляет собой железобетонные балки, которые как лабиринт проходят по периметру дома и под внутренними стенами. Это самый простой в монтаже.

Разделяют несколько видов заложения фундамента: заглубленный и мелкозаглубленный. Мелкозаглубленный применяется в строительстве легких домов (деревянных или небольших каменных). Земля должен быть слабопучинистым, а глубина заложения 30-70 см.

Заглубленный  воздвигается для более тяжелых домов, а также при планировании цокольного этажа. Глубина его заложения ниже 20-30 см глубины промерзания грунта.

Среди ленточных оснований также существует деление по типам конструкции: Монолитные – представляют собой армированную ленту, которую заливают в опалубку. Сборные – формируются из готовых железобетонных блоков.

Требования к постройке: часто используется для индивидуального строительства. На нём лучше строить одно- или двухэтажный дом из кирпича, бетона, камня и/или если в доме будут тяжелые перекрытия (заглубленный). Если вы планируете дом из дерева, подойдет мелкозаглубленный фундамент. Также подойдет, если вы планируете делать цокольный этаж, гараж или подвал.

Классификация

Существует четыре типа МЗФ. Каждый из них подходит для определенных условий, обладает своими уникальными особенностями.

Ленточный

Первый вид — ленточный. МЗФЛ считается самым популярным. Область применения — от легких каркасных сооружений до тяжелых каменных домов. Обустройство фундамента на всех типах почв допустимо только в том случае, если предполагается создание дренажной и теплоизоляционной системы.

Внешний вид ленточного фундамента напоминает непрерывную бетонную полосу с внутренним армированным каркасом. Такие конструктивные особенности помогают ему равномерно распределить вес будущего строения, передавая его подошве.

Такое основание разделяется еще на несколько видов:

• монолитная заливка с поясами из арматуры;
• сборно-монолитная с армированием по всей длине;
• блочная со сплошным двойным армированием.

Ленточный МЗФ имеет несколько преимуществ:

• сокращение расходов на материалах — на 40-50 %;
• низкая стоимость работ — нет необходимости рыть глубокий котлован, возводить высокую опалубку, привлекать опытных строителей.

Столбчатый

Второй вид — столбчатый. Его внешний вид напоминает вкопанные колонны по всему периметру будущих стен. Опоры располагаются по углам, пересечениям и в местах повышенной нагрузки.

Между опорами устанавливается неглубокий ростверк, который соединяет их между собой и позволяет равномерно распределить нагрузку.

Этот вид МЗФ применяется на сильнопучинистых почвах, но которые включают в себя большое количество торфа, супеси или глины. Главные преимущества — низкая цена и быстрота монтажа. Поэтому он очень часто используется в возведении частных домов и хозяйственных построек.

Цельная плита

Третий вид — цельная плита. Представляет собой заливку армированной бетонной плиты по всей площади сооружения. Толщина составляет до 30 см. Особенности данного МЗФ мало чем отличаются от ленточного.

Однако различие заключается в способности равномерно распределять нагрузку по всей площади основания. Иначе говоря, сооружение «плавает» на грунте, как на понтоне.

Основное преимущество — снижение затрат на бетоне до 30%. При этом расходы сокращаются и на подготовке котлована, опалубки более чем на половину, если сравнить со схемой обустройства аналогичных заглубленных вариантов.

Цельномонолитный

Четвертый вид — цельномонолитный. Он объединяет все части силового каркаса в единую армированную конструкцию. По внешнему виду ничем не отличается от цельной плиты, но обеспечивает возможность обустройства цокольного этажа.

При этом достигается равномерное распределение нагрузки здания по всей площади подошвы. Но такой МЗФ нельзя применять для строительства на участках с большими наклонами и с наличием скального грунта.

Такое основание имеет и некоторые сложности. Цельномонолитный фундамент требует правильного расчета его размеров. Его возведение подразумевает большие материальные, трудовые и временные затраты. Но они оправдываются получением высокопрочного и надежного сооружения.

Результаты работ

Результатом проведения работ является техническое заключение, которое содержит:

• Пояснительную записку с описанием геометрических размеров фундаментов, армирования ж/б конструкций, пр.;
• Обмерные чертежи с привязкой к несущим конструкциям;
• Карту вскрытий — чертежи с обозначением мест вскрытий конструкций (в них указывается количество и диаметры арматуры, сечений, вычерчиваются шурфы, пр.);
• Карту дефектов — чертежи, содержащие информацию по обнаруженным дефектам;
• Фотофиксацию деталей исследований;
• Результаты инструментальных испытаний (найденные дефекты, повреждения, данные по установке прочностных характеристик, описания задействованных методик).

Оценка зданий и сооружений по жесткости

При проектировании зданий и сооружений необходимо учитывать их пространственно-конструктивную жесткость.

Здания и сооружения в зависимости от чувствительности к осадкам можно разделить на три группы:

1) жесткие; 2) относительно жесткие; 3) нежесткие (гибкие).

Жесткие сооружения обладают большой вертикальной жесткостью. Примером являются элеваторы, доменные печи, кирпичные и железобетонные дымовые трубы, водонапорные башни со сплошными стволами, массивные мостовые опоры и пр. Они не изгибаются, а дают осадку как единый массив. Жесткие сооружения выравнивают осадки: в местах большей податливости основания давление по подошве фундамента уменьшается, а меньшей — увеличивается. За счет перераспределения давления сооружением уменьшаются неравномерные осадки основания. В то же время это приводит к возникновению в сооружении дополнительных усилий, которые в большинстве случаев не опасны, поскольку такие сооружения имеют значительный запас прочности несущих конструкций на изгиб.

Относительно жесткие сооружения, деформируясь вместе с основанием, влияют на величину осадок и частично их выравнивают. В конструкциях происходит перераспределение напряжений и изменений усилий, действующих на основание. К этой группе относят здания и сооружения с рамными и неразрезными железобетонными конструкциями, с несущими стенами и жесткими железобетонными перекрытиями, кирпичные, крупноблочные и крупнопанельные здания. В несущих конструкциях возникают дополнительные усилия, которые во многих случаях не учитываются при их проектировании. Поэтому в несущих кон струкциях могут появится трещины. Таким образом, эти сооружения чувствительны к неравномерным осадкам, и при их расчете необходимо учитывать все возможные виды деформаций.

Нежесткие (гибкие) сооружения, передавая нагрузку на грунты, следуют за осадкой основания, при этом дополнительных напряжений в них не возникает. К этой группе относят здания и сооружения с цельнометаллическим каркасом, гибкие днища резервуаров, сооружения со статически определимой схемой несущих конструкций. Например: промышленные здания с покрытием по фермам, одноэтажные складские помещения, малоэтажные жилые, гражданские и сельскохозяйственные здания, эстакады и галереи с разрезными пролетными строениями. Осадки отдельных элементов этих сооружений следуют за осадками оснований и не вызывают значительных перераспределений напряжений в конструкциях.

Для предотвращения возникновения трещин в несущих конструкциях сооружений при неравномерных осадках большое внимание должно уделяться оценке совместной работы грунтов основания, фундаментов и надфундаментных конструкций. Такая оценка относится к наиболее сложным задачам расчета сооружения, в связи с трудностями определения жесткости несущих конструкций сооружения в целом работающего как единая пространственная система и в неопределенности деформации грунта в каждом месте основания под зданием

Определение трудоёмкости работ

Реконструкция фундамента включает в себя два подвида работ – ремонт надземных и подземных частей фундамента. Принципиальные различия заключаются в назначении каждого из видов ремонта и сложности проводимых сопутствующих мероприятий. Редко работы по реконструкции ограничиваются восстановлением надземной части фундамента, чаще всего приходится вскрывать грунты по периметру здания, чтобы устроить котлован.

Причины реконструкции фундаментов основаны на изменении условий эксплуатации и следующих потребностях:

• Возрастание нагрузки на фундамент;
• Нарушение целостности фундамента или гидроизоляционного слоя;
• Нарушение устойчивости фундаментов из-за ухудшения грунтов основания;
• Рост общего показателя деформативности почвы;
• Смещение конструктивных узлов, связанное с оплыванием грунтов и смещением центров тяжестей конструкций.

Последствия усадки грунта Разрушения целостности фундаментной плиты зачастую вызваны усадкой грунта основания, последствиями частичного вымывания несущего слоя грунтовыми и осадочным водами; проводимыми поблизости строительными работами и просто износом конструкций, вызванным старением материала (например, воздействием морозного пучения).

Степень износа конструкций определяется визуально. Для бетонных конструкций производится замер величины раскрытия трещин с помощью специальных тензометрических датчиков. Это позволит выяснить, с какой скоростью происходит разрушение конструкции. Степень деструкции бетона определяется ударным способом – осыпание поверхностного слоя будет признаком расслоения бетонного камня.

Фундаменты, подвергающиеся излишнему морозному пучению грунтов, деформируются в различных направлениях. Определяя линейность опорной части сооружения, выявляют точки сосредоточения амортизационной усталости фундаментов. Геологические и гидрогеологические изыскания покажут изменение состояния грунтов. Учитывая данные, полученные в результате анализа состояния постройки, составляют план реконструкции.

Расчеты

Все необходимые расчеты и материалы, которые планируется использовать на строительной площадке, заказчик будет представлять тем организациям, которые этим заинтересовались. Подобные решения прорабатываются на основании полученных заключений, таких как:

• мероприятия, направленные на охрану окружающей среды (подключается генеральный проектировщик, который проводит согласование с соответствующими инстанциями);
• об участке, где будет производиться подключение к общим системам и коммуникациям таких устройств, как сточные каналы, связь, интернет, водоснабжение, теплоснабжение, газоснабжение, электроснабжение и других коммуникаций;
• первоначальные габариты строительной площадки;
• возможность использования, в первую очередь, местных материальных и трудовых ресурсов (возможно кооперирование).

При выборе площадки под строительство следует создать специальную комиссию, в состав которой войдет генеральный проектировщик, заказчик, органы местного надзора, представители местной администрации и изыскательные организации. После согласования комиссия составляет акт касательно выбранной площадки для строительства. Этот документ является письменным согласованием намечаемых условий и решений. Для того, чтобы органы местного самоуправления выдали под строительство объекта земельный участок, необходимо соответствующее постановление руководящего органа страны.

Нюансы, которые нужно учитывать при возведении фундамента

При проектировании фундамента будущего дома нужно учесть ряд моментов:

1. При разработке котлована под фундамент дома потребуется дополнительное место под выкапываемый грунт. Объём вынимаемого грунта может быть значительным. Тогда необходимо учесть дополнительные расходы по вывозу грунта, если вторичное его использование не планируется.
2. Завоз и складирование материалов необходимо планировать заранее. Желательно материалы располагать вблизи котлована по убыванию его удельной массы. Это позволит сэкономить силы при замесе и заливке бетона.
3. Если планируется использование техники, то в сырую погоду потребуется отсыпка дороги щебнем или строительными отходами.
4. При заливке бетона в несколько этапов необходимо предусмотреть дополнительное время в конце смены для очистки инструмента от цементных растворов и смесей. Засохший цемент потребует от вас намного больший усилий и времени для очистки.
5. Для размещения мешков с цементом потребуется тщательная гидроизоляция площадки. Непроницаемый материал необходимо стелить на грунт и тщательно укрывать штабеля с цементом. Отсыревший цемент очень быстро каменеет и становится непригодным для использования.
6. В последнюю очередь на стройплощадку нужно завозить арматуру.
7. Правильно рассчитайте необходимый запас воды, если вблизи нет источника. Отдельным пунктом выделите снабжение питьевой водой.
8. В стеснённых условия рытьё котлована или траншеи под фундамент начинается с самого труднодоступного края.
9. Самый простой способ определения прямых углов при разметке котлована – это сравнение диагоналей. В правильном прямоугольнике диагонали должны быть равны.

Здесь на этом видео Вы можете посмотреть все самые важные моменты проектирования фундамента здания в онлайн режиме.

Среди основных видов фундамента, которые используются в современном строительстве, можно отдельно выделить несколько видов:

• ленточный;
• монолитный ленточный;
• столбчатый;
• свайный;
• плитный;
• мелкозаглубленный;
• винтовой;
• плавающий;
• фундамент из подручных материалов для небольших сооружений (баня, забор, теплицы).

Различные виды устройства фундамента для частного жилого дома

Сбор и обработка исходных данных

Основу проекта фундаментов составляет расчёт, который нужен для того, чтобы сделать собственную нагрузку сооружения и несущую способность грунтового основания сопоставимыми. Когда порядок этих величин оказывается близким, здание будет надёжно эксплуатироваться, длительное время принося пользу своему владельцу. Если нагрузка от здания оказывается намного меньшей, имеет место перерасход строительных материалов. Большей – такое здание рано или поздно ждёт неминуемое аварийное обрушение. Это утверждение, очевидное и понятное любому профессиональному строителю и уж тем более проектировщику фундаментов, несведущему человеку, заинтересовавшемуся этой темой, следует либо принять на веру, либо получить строительное образование или самостоятельно изучить рекомендуемую выше литературу.

Геология

Проект фундаментов для нового строительства в большой степени будет зависеть от геологического состояния площадки или территории строительства. В процессе выполнения инженерно-геологических изысканий устанавливаются особенности грунтов данной местности:

• рельеф;
• отметки залегания грунтовых вод;
• глубина промерзания;
• физико-механические характеристики и классификация (структура грунта);
• наличие карстовых полостей, просадок;
• возможность подтоплений и оползней.

Инженерно-геологические изыскания проводят в несколько этапов:

• Начальный (подготовительный).
• Полевые исследования.
• Камеральная обработка.

1 начальный этап – в его процессе происходит изучение архивных материалов, относящихся к ранее построенным в данном районе зданиям и сооружениям, проводят рекогносцировку на местности, намечая места бурения будущих скважин и шурфов, а также устанавливают места расположения различных подземных систем и коммуникаций, которые смогут послужить помехой для строительства.

2 полевой этап – состоит из отбора грунтовых кернов из скважин и монолитов из шурфов, определения мест залегания грунтовых вод и глубины их расположения.

3 камеральный этап включает лабораторное определение характеристик грунта, обработку, систематизацию собранных и полученных другими путями материалов, а также оформления их в виде отчета для передачи проектировщикам. В инженерно-геологический отчет дополнительно включают рекомендации по переносу подземных коммуникаций, а также устранению других причин, по которым строительство на данном участке может оказаться небезопасным.

Важно: При государственной экспертизе строительных проектов наличие инженерно-геологического отчета, свидетельствующего о проведенных изысканиях, обязательно. Без него невозможно получить разрешение на строительство

Конструктив и нагрузки

Конструирование и расчет фундамента также выполняется в несколько стадий:

1. Анализ имеющейся информации, относящейся к проекту. Это – изучение технического задания на проектирование, инженерно-геологического отчета, другой необходимой документации.
2. Определение глубины заложения фундамента. Глубина заложения варьируется в зависимости от типа здания, которое может быть подвальным, бесподвальным, с цокольным этажом и т.д. однако в любом случае она не должна располагаться выше отметки промерзания грунта. Такое ограничение связано с существованием так называемого морозного пучнения грунта. Оказывается, что грунт при замерзании увеличивается в объеме, что вызвано превращением содержащейся в нем воды в лед. При оттаивании грунт возвращается в свое естественное состояние. Если в этой зоне пучнения будет располагаться низ фундамента, он очень скоро переломится, начнет разрушаться, что повлияет на несущую способность вышерасположенных конструкций стен и перекрытий. Они очень скоро покроются сетью опасных трещин, которые могут стать причинами аварийного обрушения.
3. Сбор нагрузок, которые должны действовать на фундамент и грунтовое основание. Методика расчета описана в большом количестве специальной литературы. В общих чертах это мысленное или, как сейчас говорят, виртуальное вырезание из здания вертикального столба площадью сечения 1 х 1 метр от самого низа до кровли и подсчет веса всех входящих в него строительных материалов и конструкций, включая снеговую нагрузку, характерную для данного региона.

Выбор вариантов, наиболее подходящих для данного строения фундаментов. Определяется исходя из:

Для чего проводят реконструкцию

Фундамент – часть здания, подвергающаяся особо сильному воздействию. Чаще всего требуют ремонта именно опорные конструкции, находящиеся под постоянными нагрузками. Не стоит затягивать с началом работ по ремонту, если началось разрушение фундамента или планируется увеличение нагрузки.

Усиление фундамента буронабивными сваями

Виды проводимых работ можно классифицировать следующим образом:

• Уширение ростверков и ленточных фундаментов, связанное с увеличением толщины стенового каркаса;
• Пересадка фундамента на выносные свайные колонны;
• Увеличение глубины фундамента, связанное с установкой оборудования или организацией подвального этажа;
• Усиление грунтов основания силикатизацией или термической обработкой;
• Увеличение несущей способности методом сквозной установки буронабивных свай и стержней.

Перед тем как начинать работы по ремонту фундамента следует определить текущее состояние опоры, а также вид и объем требуемых работ. Иногда проводить масштабные мероприятия нерационально, достаточно лишь произвести внешний косметический ремонт, но зачастую требуется капитально усиливать несущую часть фундамента.

В каких случаях проводят обследования фундаментов

Главные причины необходимости в обследовании фундамента следующие:

1. Требования класса безопасности возводимого объекта, которые предписывают обязательное обследование фундаментов
2. Выявление дефектов в конструкции, которые могли быть спровоцированы фундаментом
3. Дополнительное усиление имеющейся конструкции

В последнем случае проведение обследования предшествует строительным работам. Потребность в этом возникает в случае:

1. Возведения дополнительных этажей здания
2. Монтаж технологических установок и оборудования
3. При механическом износе существующего фундамента

Во всех случаях требуется разработка проекта по усилению фундамента, которая невозможна без детального анализа существующей конструкции.

Проектирование ленточного фундамента для деревянного дома

При строительстве деревянных домов можно использовать различные типы оснований, которые отличаются друг от друга технологией и глубиной закладки. В большинстве случаев предпочтение отдают ленточным фундаментам мелкого заглубления, так как деревянные постройки обладают сравнительно небольшим весом.

Кроме этого, стоит обратить внимание на стоимость такого фундамента, которая заметно ниже, чем на другие типы. В основе фундамента лежит армированная в три пояса железобетонная лента, проходящая по всему периметру будущего дома

Фундамент закладывают под стены первого этажа, как внутренние, так и внешние. Все элементы образуют собой единую систему, за счет чего железобетонная горизонтальная рама становится очень прочной и надёжной

В основе фундамента лежит армированная в три пояса железобетонная лента, проходящая по всему периметру будущего дома. Фундамент закладывают под стены первого этажа, как внутренние, так и внешние. Все элементы образуют собой единую систему, за счет чего железобетонная горизонтальная рама становится очень прочной и надёжной.

Толщина фундамента составляет примерно 30см, глубина его укладки – около 80 см., включающие в себя 20 см. песочной подушки. Основание выступает выше уровня земли на 40 см. Гидроизоляцию, в качестве которой используют рубероид, прокладывают под первый венец.

Чертёж примерной укладки ленточного фундмента

Частые ошибки при строительстве

https://www.youtube.com/watch?v=ytcreatorsru

Еще одним фактором могут стать ошибки на стадии строительства основания. Если для него использовались некачественные материалы или имела место неоправданная экономия, срок службы основания будет меньшим, и для того, чтобы продолжать эксплуатировать здание. Потребуется провести работы, которые создадут укрепление фундамента дома, и помогут строению простоять долгие годы.

Неправильная эксплуатация здания, например, отсутствие отопления в зимнее время также может поспособствовать разрушению основания. Увеличение этажности сооружений без усиления фундаментов таких зданий может поспособствовать дополнительной усадке.