Проектирование фундамента жилого дома

Землю, находящуюся под любым строением, принято называть основанием. В естественном состоянии его поверхность никогда не находится в стабильном состоянии. В зависимости от времени года она или расширяется при замерзании (воздействии сил морозного пучнения), или насыщается водой в сезон дождей. То есть наблюдаются сезонные колебания объема почвы, практически затухающие, на глубине промерзания.

Поэтому и рекомендуется начинать строительство стен с отметки, располагающейся на уровне или немного ниже точки промерзания. А ту часть стен зданий, которая оказывается расположенной ниже поверхности грунта, строители договорились называть фундаментом.

Еще лучше, если эта подземная часть будет выполнена из более прочного и устойчивого к нагрузкам и напряжениям материала, потому чаще всего встречается такое сочетание - бетонный фундамент и вышележащая кирпичная часть стены.

Проектирование

Для того, чтобы подземная часть стен здания, называемая фундаментами, могла бы надежно эксплуатироваться, ее необходимо правильно спроектировать и рассчитать. Так как от фундамента в большой степени зависит надежность здания и безопасность находящихся в нем людей, такие работы строго регламентируются основополагающим документом СНиП СНиП 2.02.01-1983* «Основания зданий и сооружений» в актуализированной редакции СП 22.13330.2016. А в качестве пособий и методических указаний иногда рекомендуют использовать руководства и книги таких авторов, как А.В. Пилягин, Б.И. Далматов С.Е. Аксенов и И.Ю. Заручевных написанные в период с 1988 по 2017 годы.

Однако, строго говоря, в качестве такой литературы можно использовать множество книг по этой тематике, изданных после 1983 года (когда был выпущен действующий СНиП). Да и те, что были выпущены ранее, не стоит сбрасывать со счетов, так как современные методы проектирования фундаментов в основном сложились в период с середины 50-х по конец 80-х годов прошлого века. Различием в наше время стало лишь то, что на смену логарифмической линейке и ручному арифмометру пришел компьютер, а туши (карандашу) и рейсшине - программы типа “архикад” и аналогичные.

Выбор конструкции фундамента

Популярные типы фундаментов, используемые при строительстве современных домов это:

Ленточные

В виде сплошной ленты под всеми внешними, а также внутренними капитальными (несущими) стенами. Часто в поперечном сечении имеют форму в виде перевернутой буквы «Т», при этом основанием служит уширенная по сравнению с основной толщиной фундамента подошва-подушка.

Плитные

Основой здания служит монолитная армированная плита, на которой возводятся вертикальные стенки фундамента.

Свайные

Используются при слабом грунте основания естественного или насыпного происхождения. Высота сваи подбирается так, чтобы она упиралась в так называемый материковый грунт, располагающийся ниже проблемного слоя. После выравнивания свайного поля и обрезки по единому уровню оголовков свай, они связываются между собой монолитной железобетонной плитой, распределяющей нагрузки на все основание. Подразделяются на:

• Забивные. Сваи заводского изготовления, забиваются при помощи специального механизма - копра, работающего на дизельном топливе или бензине.
• Буронабивные. В грунте на нужную глубину высверливаются (бурятся) скважины расчетного диаметра и глубины, в которые устанавливается арматурный каркас и заливается (набивается) бетон.

Столбчатые 

По осям стен будущего фундамента, а также местах их перпендикулярного пересечения с определенным шагом на нужную глубину откапываются шурфы, в которые устанавливается опалубка, формирующая столбы квадратного или прямоугольного сечения, монтируется стальной арматурный каркас и все это на нужную высоту, выровненную по одинаковой отметке, заливается бетоном. После набора прочности бетона на них укладываются горизонтальные балки в виде ригелей или прогонов из железобетона или металлических прокатных профилей - уголков, швеллеров, двутавров, на которые затем опираются капитальные стены дома и перекрытие нижнего этажа. При строительстве деревянных домов в качестве балок могут быть использованы деревянные брёвна или брус (в том числе клееный).

Ростверковые

Сравнительно новый тип фундаментов, представляющий собой жесткую раму из высокопрочного бетона, изготавливаемую путем специальной технологии одновременного бетонирования буронабивных свай и связанных с ними горизонтальных балок-ригелей.

Винтовые

Представляют собой полые металлические трубы с приваренными к ним лопастями, делающими их похожими на, так называемые, винты Архимеда, напоминающие гигантские винты обычных мясорубок. При монтаже в нужных местах на нужную глубину эти сваи ввинчиваются в грунт при помощи силового устройства, монтируемого на тракторе. После установки полости труб забиваются бетоном.

Нахождение дома в городской черте или за ее пределами никак не отражается на проектировании фундаментов. Те факторы, которые действительно имеют к этому отношение – это свойства грунтов основания в районе строительства, климатическая зона, глубина заложения и тип фундаментов. Поэтому проектирование фундаментов под загородный дом ничем особенным не отличается от аналогичных работ, требующихся для любого другого здания, будь оно построено даже на центральной площади того или иного крупного города.

Совет. Стоит держаться подальше от тех, кто предлагает за счет заказчика выполнить проектирование оснований зданий и сооружений. Согласно основополагающему СНиП – основанием зданий и сооружений служит массив грунта, то есть гумус, земля. Создатель земли известен (Библия, Бытие 1.1.). А уж каким Он тогда руководствовался проектом, только ему одному Богу и известно. С профессиональной точки зрения это выглядит также, как если авиаконструктор вместо проектирования самолетов начнет предлагать проектирование такого неба, в котором будут летать даже кухонные табуретки.

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:

• предварительно подсчитанных нагрузок и воздействий;
• назначения и режима эксплуатации здания;
• грунтовых условий (требующейся глубины заложения);
• экономических соображений.

Из теории в жизнь

Для совсем легких построек неответственного назначения (гаражей, сараев, бань) фундаменты вполне могут быть возведены своими руками. При этом достаточно ознакомиться с азами теории, а также неукоснительно выполнять все рекомендации и последовательность действий.

В некоторых случаях фундаменты под всем строением могут быть не одинаковыми, а комбинированного типа. Например, очень красиво смотрится жилой дом на косогоре с врезанной в него частью, стоящей на ленточном фундаменте и нависающей частью, устанавливаемой на столбы или сваи.

Популярные типы фундаментов описаны в предыдущем разделе. Любой из них так или иначе может быть востребован при определенных обстоятельствах и условиях строительства жилого дома.

Вряд ли из соображений безопасности стоит давать какие-либо практические рекомендации по самостоятельному проектированию фундаментов жилых домов и собственноручному строительству массивных домов высотой в один и более этажей, предназначенных для постоянного семейного проживания и рассчитанных на длительный срок эксплуатации. Для выполнения таких работ имеются специализированные строительные организации. При обращении к ним они помогут собрать всю требуемую разрешительную документацию, выполнят проектные работы с использованием действующих нормативов, как в области технологии и организации, так и законодательства, относящимся к строительной деятельности, помогут подобрать наиболее подходящий вариант фундамента.

При получении или приобретении земельного участка под индивидуальное строительство совсем не нужно сразу хвататься за лопату и мчаться отрывать котлован под фундамент своего будущего дома. Перед этим обязательно следует посоветоваться со специалистами, почитать соответствующую литературу, побеседовать со сведущими людьми, которые уже имели опыт строительства собственного дома и в общих чертах наметить дальнейший план своей деятельности.