Фундамент. Прочно и надежно - В. Крейс 5 стр.

Набивные сваи изготавливают непосредственно на месте возведения фундамента из монолитного железобетона: сначала в грунте бурят скважину необходимого диаметра, затем устанавливают в нее трубу, которая будет служить опалубкой. В зависимости от размеров скважины труба может быть асбестоцементной или стальной. Затем закладывают в нее арматурный каркас и небольшими порциями заливают бетон, по мере его твердения поднимая трубу опалубки на поверхность. Набивные сваи могут быть устроены и в несъемной опалубке, но это приводит к сильному удорожанию строительства и применяется крайне редко. Набивные сваи называют также буро-инъекционными, поскольку способ их устройства включает в себя бурение скважины и инъецирование в грунт бетонной смеси.

Винтовые сваи по способу устройства представляют собой почти то же самое, что и забивные сваи, с той лишь разницей, что их не вбивают, а вкручивают в грунт, пробуривая ими скважины. Винтовые сваи могут быть изготовлены из стали или железобетона.

Кроме вышеперечисленных типов, есть еще так называемые сваи-оболочки, представляющие собой железобетонную или стальную трубу, которую погружают в землю с помощью вибрации, а затем удаляют грунт, оказавшийся в полости сваи (этот процесс не всегда обязателен). Сваи-оболочки довольно непредсказуемы по своему поведению в процессе устройства, поэтому применяют их крайне редко и только в особых случаях. Диаметр одной такой сваи может достигать 1 м и более.

В зависимости от свойств грунтового основания различают 2 типа свай по способу их опирания на грунт: сваи-стойки и висячие сваи (рис. 5). Сваи-стойки упираются нижним концом в прочный грунт, а висячие сваи держатся в слабом грунтовом основании за счет боковой силы трения.

Рисунок 5. Типы свай по способу их опирания на грунтовое основание: а) свая-стойка, б) висячая свая; 1 – свая, 2 – слабый грунт, 3 – грунт средней прочности, 4 – прочный грунт, 5 – сила трения

Свайный фундамент, как правило, устраивают с помощью специального оборудования. Наименее затратный метод – использование ручного бура, но такой способ заделки свай подходит только для индивидуального строительства.

Свайный фундамент может быть устроен с ростверком или без него. Ростверк свайного фундамента, как и в случае со столбчатым фундаментом, выполняет роль связующего элемента, который заставляет фундамент работать как единую систему. Ростверк делают, как правило, из железобетона (сборного, сборно-монолитного или монолитного). В индивидуальном строительстве чаще применяют сборные ростверки: они проще по возведению. Ростверки различают высокие и низкие. Высокие расположены над поверхностью грунта и равномерно рассредоточивают нагрузку от надземных конструкций по сваям. Низкие ростверки заглублены в грунт и частично распределяют нагрузку от свай по грунтовому основанию, в то же время гася боковое давление грунта.

Этот тип фундамента применяют на слабых грунтовых основаниях, когда ни один другой вид фундамента не подходит по геологическим условиям. Особенно эффективны сваи в сильнопучинистом грунте с глубиной промерзания более 1,5 м. Свайный фундамент с использованием при его устройстве специальных установок экономически нецелесообразно применять на прочном грунте, если того не требуют конструкции здания. Однако ручной метод позволяет практиковать сваи и на плотном грунте с целью снижения объемов земляных работ, расхода бетона и времени строительства. В таком случае применение свайного фундамента не только экономически оправданно, но и выгодно.

Устройство свайного фундамента обходится дороже всех остальных видов, поэтому чаще его используют при возведении крупногабаритных построек.

Если свайный фундамент предполагается сооружать в уже сложившейся застройке на небольшом участке, следует применить набивные сваи, потому что они оказывают наименьшее воздействие на грунт (соответственно и на близлежащие постройки) и приводят к меньшему шуму в процессе строительства.

В индивидуальном строительстве чаще используют винтовые сваи: некоторые их виды можно вкрутить в грунт вручную. Но если предполагается устроить в доме подвал, то от свайного фундамента нужно отказаться.

Свайный фундамент является оптимальным выбором, если при расчете конструкций для здания без подвала ширина ленточного фундамента получается слишком большой (шире 1,5 м).

Кроме свайных кустов, по способу компоновки сваи бывают одиночными или в виде свайных лент (расположены в ряд).

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ ТИПА ФУНДАМЕНТА

Можно сделать несколько общих выводов по выбору типа фундамента.

1. При строительстве индивидуальных домов чаще применяют ленточные и столбчатые фундаменты. Но это не означает, что нужно делать «как все». Иногда оптимальным выбором может оказаться свайный фундамент.

2. Плитный фундамент нужно устраивать только при определенных геологических условиях, причем даже таких, при которых применение ленточных и столбчатых фундаментов весьма затруднено.

3. Устройство свай целесообразно (а часто и необходимо) при строительстве зданий на слабом грунтовом основании и при возведении многоэтажных зданий. Свайный фундамент является наиболее затратным из всех рассмотренных типов как по времени, так и по средствам. Но из этого правила есть исключения – сваи, внедряемые с помощью ручного бурения.

4. Столбчатый фундамент логичнее применять в постройках с легкими конструкциями на ровном грунтовом основании. Если участок имеет большой уклон, лучше использовать ленточный или свайный фундамент.

5. Бывает, что условия на строительном участке благоприятны для возведения любого типа фундамента. В таком случае следует руководствоваться экономическими показателями и критериями внешнего вида постройки.

Материалы для фундамента

Несущий остов, к которому относится конструкция фундамента, воспринимает вес постройки, а также ветровые, сейсмические и другие нагрузки. Поэтому изготавливают его из тяжелых долговечных материалов, которые выдерживают работу на сжатие, и, помимо прочности, должны удовлетворять требованиям долговечности и огнестойкости.

Как уже было отмечено в гл. Виды фундамента, в качестве материалов для возведения фундамента можно применять бетон, железобетон (состоящий из бетона и стальной арматуры), бутобетон (из мелкого камня и бетона), бутовый камень, кирпич, металл (сталь), асбестоцемент и дерево. Для легких, особенно временных, построек иногда используют песок или цементогрунт. При возведении фундамента из штучных материалов (например, кирпича) применяют строительные растворы, а для приготовления некоторых материалов (бетона) необходимы вяжущие вещества. Рассмотрим их все подробнее.

Во-первых, все строительные материалы можно разделить на жесткие и гибкие. Жесткие работают на сжатие, гибкие – на растяжение. В качестве примера рассмотрим бетон и дерево. Если сделать две аналогичные по размерам балки (деревянную и бетонную) и перекрыть ими одинаковый довольно большой пролет, то деревянная балка через некоторое время прогнется под собственным весом, а бетонная потрескается или даже переломится пополам. Поэтому бетон принято усиливать арматурным каркасом. В то же время идентичные по размерам стойки из дерева и бетона по-разному отреагируют на одинаково большую нагрузку, возложенную на них: если бетонная стойка выдержит нагрузку, немного сжавшись в вертикальном направлении, то деревянная балка может переломиться. В зависимости от этих физических характеристик для разных типов фундамента применяют различные материалы.

Выбор материалов следует осуществить до начала практических работ на строительной площадке. Он будет зависеть от геологических и климатических условий, а также от свойств надземных конструкций и материалов здания и предполагаемой величины нагрузок на фундамент и грунтовое основание.

Одно из основных свойств конструкций, учитываемых при выборе материалов, – их жесткость. Жесткостью конструкции называют ее способность не деформироваться под воздействием нагрузок. Эта характеристика зависит от геометрических параметров здания и такого качества материала, как упругость. Упругость материала – это его способность сжиматься и разжиматься при воздействии внешних сил.

Одно из основных свойств конструкций, учитываемых при выборе материалов, – их жесткость. Жесткостью конструкции называют ее способность не деформироваться под воздействием нагрузок. Эта характеристика зависит от геометрических параметров здания и такого качества материала, как упругость. Упругость материала – это его способность сжиматься и разжиматься при воздействии внешних сил.

Кроме всего перечисленного, следует обратить внимание, на какой срок службы должно быть рассчитано возводимое строение, поскольку на этот показатель существенно повлияют выбранные материалы.

БЕТОН

Бетон представляет собой твердеющий после укладки сложный каменный материал искусственного происхождения. Бетоны – группа строительных материалов, применяемых при возведении каждого дома и сооружения. Бетон состоит из смеси вяжущих веществ (таких как цемент и битум), воды, заполнителей (это гравий различных фракций, песок, шлак и щебень) и всевозможных добавок. Его можно изготавливать вручную или в небольших бетоносмесителях. Основной плюс бетона – в долговечности: такой фундамент может прослужить 100 и более лет. Бетон, как правило, применяют только в сочетании с арматурой, но ее свойства мы опишем отдельно. Также бетон используют при возведении бутобетонных фундаментов. Сложность состава бетона заключается в том, что для его приготовления нужно смешать между собой вяжущее вещество, искусственный или естественный заполнитель и воду, играющую роль затворителя при создании смеси. Иногда в бетон добавляют, кроме этого, специальные вещества для изменения его свойств. Оптимальное соотношение составляющих в сухой (незатворенной) бетонной смеси выглядит следующим образом: от 8 до 15 % объема – цемент, от 80 до 85 % – заполнитель.

Прочность бетона зависит от марки цемента, степени засорения его глинистым грунтом и твердости заполнителя. Качество бетона снижают попавшие в него отходы древесины, стружка, битый кирпич, куски шлака, снега и льда. Содержание в бетонной смеси различных компонентов определяется рецептурой, которая соответствует необходимой по прочности марке. Важнейшей составляющей бетона является цемент.

Бетоны используют в виде шлакоблоков (крупных стеновых блоков) и железобетона – сборного (в основном для фундаментов, перекрытий, оконных перемычек) и монолитного. Из него выполняют фундаменты, наружные и внутренние стены, перекрытия, перемычки, цоколи и другие конструктивные элементы зданий.

Бетон можно применять при устройстве всех типов фундаментов в зависимости от условий строительства, это наиболее распространенный на сегодняшний день строительный материал. Еще одно положительное качество бетона в том, что фундамент с его использованием можно делать как сборным, так и монолитным, т. е. изготавливать конструкции прямо на месте строительства. Сборный железобетон практикуют для изготовления ленточных и столбчатых фундаментов из блоков, плитных фундаментов из соединенных плит и балок, а также свайных фундаментов в виде забивных свай.

Недостаток сборного железобетона в том, что устройство любого фундамента с его применением не может обойтись без специальной техники: подъемных кранов, дизель-молота, коперных установок и т. п. механизмов – в зависимости от его типа. Однако при сложных грунтовых условиях, не подходящих для твердения бетона прямо на месте строительства, сборный железобетон порой незаменим. Нечто среднее представляет собой сборно-монолитный железобетонный фундамент, устраиваемый из сборных элементов с замоноличиванием отдельных конструкций.

Бетонные блоки сборные для стен подвалов и фундаментов изготавливают сплошными из армированного тяжелого бетона, керамзитобетона и плотного силикатного бетона плотностью не менее 1800 кг/м3. Выпускают различные по размерам блоки для кладки стен подвалов и цокольной части домов. Наиболее подходящими для индивидуального строительства являются блоки размерами от 400 × 300 × 200 до 300 × 200 × 200 мм.

Фундаментные железобетонные блоки делят на 2 основных типа: блоки ФБС (фундаментный блок стеновой) и блоки-подушки (рис. 6). Для устройства сборных столбчатых фундаментов применяют несколько блоки: рядовые (вместо стеновых) и блоки-подушки, как правило, квадратные в плане и с одинаковыми боковыми гранями со всех четырех сторон. Все сборные блоки обладают значительной массой и требуют использования кранового оборудования.

Рисунок 6. Основные типы сборных железобетонных блоков: а) блок ФБС для ленточного фундамента, б) блок-подушка, в) рядовой блок для столбчатого фундамента, г) блок-подушка для столбчатого фундамента, д) блок-подушка в виде подколонника стаканного типа для столбчатого фундамента; 1 – закладные детали, 2 – стакан для установки колонны (столба)

Блоки-подушки укладывают в нижний ряд фундаментной стены. Как правило, они обладают утолщением книзу, хотя это и не обязательно.

Сборные блоки обладают маркой в зависимости от геометрических параметров. Исходя из того, какой ширины и высоты нужен фундамент, не сложно подобрать подходящие фундаментные блоки из большого числа их типоразмеров.

Фундаментные блоки, как ФБС, так и блоки-подушки, могут быть нескольких типов по принципу своего устройства (с предварительно напряженной арматурой, с консолями и т. д.). Так, с целью экономии материалов используют блоки с пустотами, однако следует помнить, что такие блоки обладают меньшей прочностью, поэтому применять их допустимо только на сухом и маловлажном грунте. Сквозные пустоты в блоках не должны превышать 4 см в ширину. Замкнутые пустоты могут быть больше по размерам.

Ширина стороны квадрата рядового фундаментного блока для столбчатого фундамента в плане должна быть не менее 10 см. Ширину стороны подколонника (блока-подушки) в плане получают, умножив ширину рядового блока на 2,5 или 3.

Нормативный срок службы железобетонного фундамента любого типа при соблюдении всех технологических условий строительства составляет примерно 150 лет.

Для возведения монолитного фундамента из железобетона бетонную смесь можно приготовить самостоятельно с помощью бетономешалки или заказать на заводе с доставкой в бетоновозе на место строительства. Изготавливают бетон из сухого вяжущего вещества, заполнителя и воды. Иногда для придания бетону особых свойств используют пластификаторы и другие добавки.

Кроме способа устройства, бетоны классифицируют по виду вяжущего вещества, типу заполнителя, структуре, прочности, морозостойкости, водонепроницаемости, стойкости к химически агрессивной среде, удобоукладываемости и способности сохранять однородность при транспортировке и укладке.

По виду вяжущего вещества бетон может быть цементным, известковым, шлаковым, гипсовым. Таковы основные разновидности бетона по этой классификации. Для возведения фундаментов используют, как правило, цементный бетон, в редких случаях – известковый.

По типу заполнителя бетоны делят на плотные, пористые и специальные. Если бетон пористый, его прочность во многом зависит от марки заполнителя. Ко всем заполнителям для бетона предъявляют три основных требования:

• он должен быть фракционным – нельзя применять природные смеси из различных заполнителей, не разделив их на типы по крупности;

• он обязан быть чистым, без лишних примесей;

• лучше использовать местный заполнитель.

Бетоны делят на марки по морозостойкости . Число в обозначении марки говорит о количестве циклов оттаивания-замораживания бетона, погруженного в воду. Соответственно, чем выше это число, тем выше морозостойкость бетона. Для изготовления свай применяют бетон не ниже М200, арматуру высокого класса и цемент высокой прочности. При несоблюдении этих рекомендаций железобетонные сваи способны разрушиться. Бетон высокой прочности необходим также при сооружении плитного (в том числе плавающего) фундамента.

Удобоукладываемость – это способность затворенной бетонной смеси без затруднений заполнять форму опалубки, не меняя свои структуру и плотность. Удобоукладываемость, в свою очередь, зависит от таких показателей, как подвижность, жесткость и водосодержание. Кроме этого, для разных способов уплотнения бетона нужна различная степень удобоукладываемости бетонной смеси.