Види фундаментів - технічні характеристики та особливості експлуатації

До початку заходів з будівництва будівлі слід вибрати вигляд фундаменту, на якому планується зведення споруди. Підстава сприймає масу будівлі, компенсує реакцію ґрунту. Від правильності вибору залежить стійкість будови і ресурс її експлуатації. У будівельній галузі застосовуються фундаменти, що відрізняються технологією облаштування і конструктивними особливостями. Розглянемо детально їхні типи та сферу використання.

Поділ по конструкційних особливостях

Види фундаментів

Конструктивно підстави споруд можуть підрозділюватися за кількома категоріями залежно від глибини закладення, технології та способу виготовлення.

Всі ці варіанти мають свої технічні характеристики та індивідуальні області свого застосування.

1. Введення

Фундамент - це найважливіша частина будь-якої споруди. Від надійності фундаменту залежить надійність всієї будівлі або споруди.

Для того щоб будинок покоївся на надійному фундаменті, а не тріщав по швах і розсипався, необхідно ґрунтовно підійти, в першу чергу, до вибору типу фундаменту. Для цього потрібно розуміти які бувають фундаменти і в яких випадках кожен з них слід застосовувати.

Пальовий фундамент

Пальові фундаменти влаштовують на грунтах з недостатньою несучою здатністю. В основі конструкції донного фундаменту використовуються окремі палі або групи паль. Вони являють собою стовпи, що мають загострені нижні кінці. Палі забиваються в ґрунт, а зверху об'єднуються спеціальною залізобетонною балкою або плитою, яка називається ростверком.

Пальові фундаменти облаштовуються на нестійких ґрунтах, а також у тих місцях, де необхідно виконати прохід у слабкому ґрунті, щоб сперти фундаментну конструкцію на міцніші шари. Доцільно облаштовувати пальові фундаменти на піщаних, водонасичених ґрунтах, які при впливі зовнішніх навантажень здатні давати значну садибу. У більшості випадків палі застосовуються при облаштуванні фундаментів під потужні будівельні об'єкти з навантаженням на підошву фундаменту 15-25т/кв. м.

У приватному будівництві пальові фундаменти використовуються нечасто. Короткі дерев'яні або залізобетонні палі використовуються тільки в тих випадках, коли немає можливості облаштовувати інші види фундаментів.

Пальові фундаменти розрізняються за матеріалом виготовлення:

• Залізобетонні. При їх виготовленні використовується армований бетон класу В10-В20. Сфера їх застосування - будівництво важких будівель із залізобетонними конструкціями.
• Дерев'яні. Виготовляються зі спеціально обробленої сосни. Застосовуються в частому будівництві при зведенні невеликих і для легких дерев'яних будівель, які мають не більше 2 поверхів.
• Металеві. Виготовляються з металевих труб. На таких фундаментах можуть зводитися важкі будівлі у випадках, коли неможливо використовувати залізобетонні палі.
• Комбіновані. Такі палі виготовляються з бетону і металу. Застосовуються в складних інженерно-геологічних умовах при будівництві важких будівель підвищеної поверховості. Таким способом виконується будівництво об'єктів, наприклад, на пухких або болотистих грунтах.

Палі класифікуються за типом виготовлення фундаменту на:

• Забивні. Для їх занурення в грунт використовуються спеціальні машини - копери. Застосовуються лише при проведенні будівельних робіт на неосвоєних територіях. Поруч не повинно знаходиться експлуатованих будівель, оскільки високе ударне навантаження, що передається по грунту, може призвести до руйнування конструкцій прилеглих будівель.
• Набивні. Виготовляються способом буріння свердловин заповнюваних згодом бетоном.
• Вдавлювані. Цей тип паль за допомогою потужних гідравлічних насосів під впливом високого тиску втискається в грунт.

Вдавлювані і набивні палі призначаються для облаштування фундаментів у соромлених умовах. Вони можуть застосовуватися при зведенні важких залізобетонних або цегляних будівель підвищеної поверховості в безпосередній близькості зі старими будівлями.

• Гвинтові. Дані палі оснащені різьбою у вигляді лопаті, діаметр якої в межах від 3-3.5 від діаметра палі. Вони завинчиваются в грунт спеціальною машиною подібно шурупу. Гвинтові палі повсюдно використовуються при будівництві опор мостів і ліній електропередач, а також при облаштуванні фундаментів під щогли або вежі різного призначення. Основна перевага гвинтових паль полягає в можливості їх застосування на будь-яких ґрунтах.

Фундаменти на базі гвинтових паль дорогі. Вони вимагають використання спеціалізованої техніки для транспортування і встановлення палі. Позитивним аспектом при облаштуванні даного типу фундаменту є зменшення кількості земляних робіт та зниження матеріаломісткості.

Стовпчато-стрічковий фундамент за технологією ТІСЕ

Різновидом стовпчастих фундаментів, а точніше комбінованим видом фундаментів є стовпчато-стрічковий фундамент за технологією ТІСЕ. Його ще називають свайно-ростверковим або свайно-стовпним фундаментом.

Останнім часом цей вид фундаменту набув повсюдної популярності, його облаштовують навіть під важкі кам'яні будинки в регіонах з холодними зимами і глибоким промерзанням ґрунту. Наскільки вони довговічні, покаже час. А поки їх рекомендують використовувати в тих випадках, коли облаштування стрічкового фундаменту занадто витратно.

Суть стовпчато-стрічкового фундаменту полягає в тому, що стовпи опускаються нижче глибини промерзання ґрунту, а у верхньому шарі ґрунту облаштовується ростверк у вигляді стрічкового фундаменту.

Правильний фундамент за технологією ТІСЕ зводиться так:

• Знімається верхній родючий грунт, потім копається траншея як для стрічкового фундаменту глибиною 50 см.
• На відстані 1,5 - 2 м один від одного буряться свердловини діаметром 25 см для стовпів. Глибина 1,5 м або рівна глибині промерзання ґрунту в регіоні. Стовпи обов'язково повинні розташовуватися під усіма кутами будівлі і місцями примикання стін.
• Внизу кожної свердловини виконується розширена п'ята діаметром 40 см.
• П'ята заливається розчином бетону.
• Потім всередину свердловини опускають опалубку у вигляді рулону руберойду або азбестової труби.
• Всередину вставляють армуючий каркас, його верхній край повинен височіти над землею на всю висоту майбутнього фундаменту.
• По периметру траншей облаштовують дерев'яну опалубку, в якій передбачають технологічні отвори для труб і комунікацій.
• Всередину вставляють армуючий каркас і пов'язують його з каркасом, що стирчить зі свердловин.
• Після того, як всі елементи армування пов'язані між собою, можна починати заливати бетонний розчин.
• Спочатку заливають стовпи і ретельно ущільнюють бетон глибинними вібраторами.
• Потім без перерви заливають стрічку і також ущільнюють бетон.

Після заливки бетон набирає міцність протягом 28 - 30 днів. Після цього часу можна продовжувати будівництво.

Стовпчато-стрічковий фундамент не рекомендують облаштовувати в болотистій місцевості, на торфовищах. У процесі експлуатації ймовірний відрив бетонних стовпів від стрічки фундаменту або перекіс всієї опори. Зате якщо ґрунт щільний, фундамент такого типу може заощадити чималі гроші.

Фото: характерні похилі тріщини від нерівномірної опади фундаменту

Як це буває в більшості випадків, у кожного типу фундаменту є і переваги, і недоліки. Не заглиблюючись в тонкощі, спробуємо з'ясувати який фундамент підходить для Ваших умов більше.

Стрічковий фундамент

Найпоширенішим на даний момент видом фундаменту є стрічковий фундамент. Він являє собою стрічку, яка проходить під усіма несучими стінами. Крім того, що стрічка фундаменту розташовується по всьому периметру будинку, вона також може бути під внутрішніми простінками або важливими важкими елементами, наприклад, колонами.

За виглядом використовуваних матеріалів стрічковий фундамент може бути:

• Бутовий.
• Бетонний.
• Бутобетонний
• Залізобетонний.
• Цегляна.

Також він може бути монолітним або збірним. Наприклад, фундамент з бетонних або залізобетонних блоків заводського виготовлення використовується в тому випадку, якщо зведення будинку планується завершити в короткі терміни за літні місяці до настання дощової осені або зими. У такому випадку немає необхідності чекати, коли бетон набере міцності. Фундамент з готових блоків може відразу після облаштування служити підставою для зведення стін.

Але також хотілося б зазначити, що немонолітний стрічковий фундамент має меншу міцність, оскільки місця стиків бетонних блоків є слабким місцем. У них може просочуватися вода, стики погано витримують напруги на вигин, навіть у разі армування сіткою, так що цілком ймовірно може статися розрив фундаменту в місці примикання блоків.

Монолітний фундамент облаштовується з використанням опалубки. Бутові і бутобетонні фундаменти роблять у регіонах, де бут - місцевий дешевий поширений матеріал. Ширина бутового фундаменту зазвичай 0,6 м, якщо кладка з рваного бута, і 0,5 м - якщо кладка з бутової плити. Кладка бутових фундаментів проводиться на бетонний розчин з обов'язковою перев'язкою вертикальних швів за допомогою армуючої сітки.

Монолітний бетонний і залізобетонний фундамент - найпоширеніші. Їх ширина може бути меншою, ніж у бутових, від 35 до 50 см залежно від товщини стін будівлі і несучої здатності грунту. Зазвичай ширина фундаменту береться на 20% більше ширини стіни.

Стрічковий фундамент може служити підставою для таких будівель:

• Цегляний будинок (з червоної або силікатної цегли).
• Залізобетонний будинок середньої тяжкості.
• Будинок з каменю.
• Бревенчастий будинок.
• Будинок з газобетону.
• Блокові будови.
• Гаражі, лазні, прибудови, паркани тощо.

Переваги стрічкового фундаменту:

• Можливість облаштування підвалу або цокольного поверху.
• Витримує досить великі навантаження від важких 2-3-х поверхових будівель.
• Можна облаштовувати важкі перекриття з бетонних плит.
• Відносна простота зведення, всі роботи можна виконати самостійно.

До недоліків стрічкового фундаменту можна віднести витрати на матеріали: цемент, щебінь, пісок і арматуру. Але кінцевий результат того вартий.

Дрібнозаглублений стрічковий фундамент

Існує два варіанти стрічкових фундаментів за глибиною закладення: дрібнозаглублені і заглиблені.

Глибина закладення дрібнозаглубленого фундаменту зазвичай не перевищує 50 - 60 см. Його можна облаштовувати на ґрунтах, які можуть служити міцною підставою. Це непідвержені пученню пісок, щебеневий грунт і кам'яні породи.

Також важливо знати рівень залягання ґрунтових вод. Якщо він нижчий від рівня промерзання ґрунту, то також можна облаштовувати дрібнозаглублений фундамент на глинистому ґрунті і суглинці.

Дрібнозаглублений стрічковий фундамент чудово підійде в якості основи під легкі каркасні споруди, гаражі, прибудови, паркани, дерев'яні будинки. Хоча для одноповерхового цегляного будинку також можна зробити незаглиблену основу.

Технологію облаштування дрібнозаглубленого фундаменту можна описати так:

• Копається траншея глибиною 70 - 80 см і шириною 50 - 60 см.
• Дно траншеї утрамбовується.
• На дно засипається шар щебеню 30 см і трамбується, а потім шар піску 10 см і теж трамбується.
• Всередину траншеї встановлюється опалубка, верх якої повинен височіти над рівнем землі на 30 - 50 см.
• Стінки майбутнього фундаменту необхідно захистити від впливу води, тому на дно траншеї і на стінки опалубки кріпиться гідроізоляційний матеріал - руберойд, склоїзол або будь-який інший рулонний матеріал.
• Всередину опалубки ставиться арматурний каркас з прута 8 мм товщиною.
• Зверху заливається бетонний розчин.
• Бетон утрамбовується за допомогою вібратора.

Не варто нехтувати щебеневим шаром, оскільки він служить своєрідним амортизатором. Добре підготовлена подушка з щебеню і піску виключить появу локальних осідань.

Важливо! Даний варіант фундаменту не підходить у разі, якщо ділянка нерівна і має перепади висот, а також для важких кам'яних будівель.

Цегляний дрібнозаглублений стрічковий фундамент являє собою звичайну цегляну кладку з обпаленої цегли, яка не вбирає вологу. Його можна облаштовувати під дерев'яні будинки, прибудови, гаражі та інші неважкі споруди.

Заглиблений стрічковий фундамент

Глибина закладення так званого заглибленого фундаменту нижче рівня промерзання ґрунту. У різних регіонах ця глибина відрізняється і буває від 70 см до 1,5 м і більше. Його можна облаштовувати на будь-якому міцному ґрунті, якщо рівень залягання ґрунтових вод знаходиться нижче рівня промерзання ґрунту.

Заглиблений стрічковий фундамент можна робити на таких ґрунтах:

• Пісок.
• Гліна.
• Суглинок.
• Спершу.
• Кам'янистий ґрунт.

Не можна робити стрічковий фундамент якщо:

• Ґрунтові води знаходяться високо. Фундамент буде промерзати і руйнуватися.
• Великі перепади висот.
• Заболочений ґрунт. Хоча тут є виняток. Якщо шар торфу не дуже великий, до 1 м, то в такому випадку його видаляють на всю глибину до міцної підстилкової основи.
• Сипучий неміцний грунт.
• Ґрунт промерзає занадто глибоко. Недоцільно витрачати кошти на зведення такого глибокого фундаменту. Наприклад, якщо глибина промерзання перевищує 2 м, має сенс підібрати інший тип фундаменту.

На недостатньо міцних ґрунтах можна робити стрічку ширше і глибше. Але це тільки в тому випадку, якщо ґрунт середньої плинності і на дні траншеї все ж міцний грунт.

Технологія зведення заглибленого стрічкового фундаменту нічим не відрізняється від облаштування дрібнозаглубленого фундаменту. Різниця лише в глибині траншеї і в тому, що витрата матеріалу набагато більша: буде потрібно більше арматури і більше бетону. Також у стінках фундаменту передбачаються технологічні отвори для трубопроводів і продухи.

Заглиблений фундамент досить міцний, щоб витримати важкі кам'яні будови: цегляні, бетонні та ін. Саме тому він такий популярний серед жителів нашої країни.

Види стовпчиків

Основа стовпчиного типу використовується, коли економічно і технічно недоцільно зводити стрічкову базу. Стовпчата база облаштовується шляхом зведення опорних стовпів у кутових зонах і ділянках з підвищеними навантаженнями.

По конструкції стовпчастий фундамент ділять на дерев'яний і кам'яний (цегляний)

Підготовка стовпчої бази передбачає:

1. Буріння свердловин.
2. Заповнення порожнини щебенем і піском.
3. Встановлення опалубки над рівнем нульової позначки.
4. Армування.
5. Заливку бетону і його ущільнення.
6. Встановлення ростверка.

Застосовуються різні типи стовпчиків. Вони виготовляються з таких видів матеріалу:

• бетону;
• бутобетону;
• залізобетону;
• цегли;
• бутового каменю;
• деревини.

Де ви воліли б жити: у приватному будинку, або квартирі?

Однозначно квартира! Комфорт, затишок і тепло, навколо люди та інфраструктура 639 (7.05%)

Тільки приватний будинок! Навколо тиша, спокій, багато місця і мало людей! 4139 ( 45.69 % )

Навіщо вибирати щось одне? У місті квартира, а за містом - приватний будинок. 3908 ( 43.14 % )

Я - вільний Громадянин Планети Земля! Мені не потрібна рукотворна клітина! 373 ( 4.12 % )

Стовпчаті опори, розташовані з інтервалом 2,5-3 м, об'єднуються ростверком, виготовленим з таких матеріалів:

• металевого швелера. Надійно з'єднує стовпчику єдиним силовим контуром і дозволяє встановлювати каркасні будови;
• дерев'яного бруса. Є основою для зведення бревенчастих будівель і легких дачних будівель;
• армованого бетону. Володіє підвищеним ступенем міцності, служить надійною базою для будівель з осередкових типів бетону.

Стовпчаті фундаменти застосовують у тих випадках, коли облаштування більш важкого стрічкового фундаменту недоцільне

Увага! Стовпчата база не дозволяє облаштувати цокольне приміщення, підвал або гараж, розташований у нижній частині будівлі. Разом з тим це перевірена основа для будівництва будівлі на косогорі.

Стовпча підстава може виготовлятися в наступних варіантах:

1. Збірним, що складаються з окремо залитих елементів.
2. Монолітним, забетонованим в один прийом за допомогою загальної опалубки.

Достоїнства:

• потребує мінімальних трудовитрат;
• не потребує гідроізоляції;
• підходить для глибокопромерзаючих пучинистих ґрунтів;
• незамінне для малоповерхового будівництва.

Важливо! Мінімальний рівень витрат вигідно відрізняє стовпчу основу від інших видів.

Плитковий фундамент

Це найпоширеніша основа на сьогоднішній день. Плитковий фундамент - це монолітна плаваюча конструкція, якою не страшні ґрунтові рухи. З такою підставою споруди можна зводити на піщаних, осідних або пучинистих поверхнях.

Технологія влаштування плиткового фундаменту полягає у створенні суцільної або решітчастої конструкції з арматурними переплетеннями. Вона встановлюється на дренажну подушку з щебеню і піску з гідроізоляційним утеплювачем. Бетон для такого фундаменту підходить М15, він також повинен мати морозостійкість з циклом 75.

Залежно від складу ґрунту, плитковий фундамент може доповнюватися посилюючими ребрами.

Конструктивно, підстава складається з:

Суцільний або плитний фундамент являє собою плити під всією площею будови

• дренажної подушки;
• гідроізоляції;
• утеплювача;
• армуючої сітки, яку заливають бетоном.

2. Типи ґрунтових підстав для фундаментів

Основою фундаменту є шари ґрунту, що залягають нижче підошви фундаменту і сприймають навантаження від нього. Підстави можуть бути природними і штучними.

Природна підстава - це ґрунти природного додавання, що не піддавалися ніякому втручанню з боку людини і утворилися природним шляхом.

Штучні підстави - це шари ґрунту, що з'явилися в результаті цілеспрямованих дій людини. Зі штучних підстав часто застосовуються - планомірно зведені насипи, піщані і ґрунтові подушки, шари ґрунту, ущільнені важкими трамбовками, штучно закріплені грунти.

Проектування штучних підстав необхідно у разі якщо ніякі типи фундаментів в даних конкретних ґрунтових умовах не можуть забезпечити необхідну міцність, жорсткість і стійкість будівлі/споруди, або це економічно невигідно.

Наприклад - якщо на місці будівництва Вашого будинку опинилася невелика ділянка з покладами торфу товщиною близько 1м, а ви планували зведення малозаглубленого фундаменту або підлог по грунту, то доцільно замінити цей шар слабкого грунту на пісок з післяйним ущільненням - це і буде штучною підставою. Таке рішення дозволить уникнути неприємностей з фундаментом в майбутньому і заощадити деяку суму грошей.

8. Пальові фундаменти - коли без них ніяк?

Пальові фундаменти виконуються у вигляді:

• окремих стовпних пальових ростверків під колони каркаса;
• лінійних ростверків, у тому числі і безперервних замкнутих стрічкових фундаментів на пальовій підставі;
• плитних ростверків - монолітні (рідко збірні) фундаментні плити, оперті на палі;
• іноді застосовують поодинокі палі під колони.

Фото: процес масового занурення забивних паль на будмайданчику

Навантаження від ростверка передається на палі, а ті в свою чергу передають її на ґрунтове підґрунтя своїми бічними поверхнями і нижніми кінцями (лопатями, якщо палі гвинтові). Зазвичай на нижній кінець палі припадає основне навантаження, а бічні поверхні передають меншу частину зусилля.

Палі за типом занурення в основному застосовують: забивні, буронабивні та гвинтові. На типах паль зупинятися детально не будемо, на цей рахунок див. відповідні статті. За матеріалом палі бувають залізобетонні, сталеві, іноді дерев'яні.

Переваги пальового фундаменту:

• Дозволяє пройти слабкі грунти і передати навантаження на заглиблені щільні геологічні шари;
• Дозволяє сприймати не тільки стискаючі навантаження, а й висмикуючі та горизонтальні зусилля, добре чинить опір морозному пученню;
• При правильному проектуванні дуже висока надійність фундаменту.

Недоліки:

• Найвища вартість і трудомісткість;
• Необхідність зведення пальового ростверку;
• Необхідність застосування спец. техніки для занурення паль або буріння свердловин;
• Сталеві палі схильні до корозії в агресивних ґрунтових умовах, а почесрозійні покриття часто пошкоджуються при зануренні паль.

Загалом палі застосовують, коли необхідно передати навантаження на заглиблені щільні ґрунти минаючи верхні слабкі шари, або, коли при порівнянні варіантів, фундаменти на природній підставі виявляються дорожчими ніж пальові.

Винятком є пальові фундаменти з гвинтових паль під дерев'яні малоповерхові будинки і споруди - вони виконуються без ростверка, під обкладний брус. Мають порівняно невелику вартість і високу надійність, тому можуть бути вигіднішими за інші варіанти і рекомендовані до застосування за певних ґрунтових умов.

Палі зі сталевих труб, заповнених бетоном, об'єднані залізобетонним ростверком

Мінімальна глибина занурення палі, що застосовується в будівництві як правило 4,0 м. Якщо глибина буде меншою - по суті вийде стовбчастий фундамент, занурений в грунт без відкопування котловану.

Плитний фундамент для дому

Суцільний або плитний фундамент являє собою плити під всією площею будови. Його облаштовують у тих випадках, коли навантаження від будівлі значне, а ґрунт основи слабкий і не здатний його витримати. Наприклад, якщо ділянка на осушеному болоті, м'який пористий торф не здатний витримати вагу будинку, він буде стискатися, переміщатися під його тяжкістю. Якщо облаштувати стрічковий фундамент, велика ймовірність, що його просто розірве або перекосить, частина будинку може провалитися.

Плитний фундамент хороший тим, що він буде переміщатися і «подорожувати» разом з грунтом основи. Будинок залишиться цілим.

Технологію облаштування плитного фундаменту можна описати так:

• Викопується котлован по всій площі будівлі. Глибина котловану залежить від того, чи планується робити цокольний поверх і підвал. Розглянемо варіант без підвалу. У такому випадку глибина котловану повинна бути 50 см.
• Дно котловану ретельно утрамбовується.
• Потім насипають шар щебеню 20 см, трамбують.
• Потім шар піску 10 см і теж трамбують.
• Зверху розстеляють шар гідроізоляційного матеріалу, краї якого заводять на стінки котловану.
• Облаштовують опалубку по периметру котловану. Висота зазвичай не більше 20 см над рівнем ґрунту.
• Усередині котловану облаштовується армуючий каркас з прута 12 - 16 мм. На його виготовлення йде чимало матеріалу.
• Арматурний каркас повинен розташовуватися в товщі бетону, тому під нього підкладають стільчаки висотою 3 см.
• Заливається бетон. Обов'язково без перерв, тому на ділянку замовляється міксер з готовим бетоном.
• Бетон ущільнюється за допомогою вібраторів.

Плитні фундаменти іноді називають плаваючими, оскільки вони здатні переміщатися разом з грунтом. Їх можна облаштовувати на таких підставах: глина, саджувальні ґрунти, болотиста місцевість, пливуни, торф'яні ґрунти, пучиністі грунти. На твердих підставах плитний фундамент нерентабельний.

На завершення хотілося б дати кілька рекомендацій. Якщо на ділянці високі ґрунтові води, краще облаштувати плитний фундамент, стрічковий дрібнозаглублений або пальовий. Якщо рівень води настільки високий, що велика ймовірність намокання навіть незаглибленого фундаменту, то необхідно виконати якісний дренаж навколо будинку і відвести воду в стічну канаву або колодязь. Вкрай небажано, щоб залізобетонний фундамент намокав. Сухим грунт вважається, якщо рівень ґрунтових вод нижче рівня промерзання ґрунту. Як правило, в таких випадках можна облаштовувати будь-який фундамент.