Фундамент - основа дома

Любая постройка на земельном участке, будь то забор, сарай, хозяйственный амбар, гараж, а уж тем более дом, начинается с фундамента. Фундамент, пожалуй, является самой важной деталью любой постройки. Действительно, никакой другой элемент не оказывает влияния на безопасную эксплуатацию и долговечность строения, как это делает фундамент. Почему же фундамент так важен при возведении любого строения? В этой статье попробуем разобраться с данным вопросом.

Любой фундамент является промежуточным звеном между верхним строением здания или сооружения и грунтом основания. С одной стороны верхнее строение здания или сооружения передает нагрузки на фундамент, с другой стороны грунты основания сопротивляются нагрузкам от фундамента. Нагрузки на фундамент складываются из веса материалов верхнего строения (стены, перегородки, перекрытия, кровля и т.д.), эксплуатационной нагрузки от людей и мебели, климатических нагрузок (снеговая и ветровая), распределенного на площадь опирания этих нагрузок на фундамент. В зависимости от схемы конструкции верхнего строения (каркасные или бескаркасные) нагрузки на фундамент передаются либо равномерно вдоль укладка стен или точечно, в местах крепления опор каркаса. Данное обстоятельство решающим образом влияет на конструкцию самого фундамента. В зависимости от этого принимается решение о выборе столбчатого, ленточного или плитного фундамента. Подошва фундамента может опираться на естественное основание - непосредственно на грунты или на искусственное основание - на различного типа сваи.

Нагрузки от фундамента должны передаваться на грунты основания, как правило, равномерно.

Грунты основания характеризуются несущей способностью и модулем деформации. Определение несущей способности грунта требуется для расчета фундамента по первой группе предельных состояний - полной потере несущей способности. В случае выполнения расчетов для частного домостроительства достаточно выполнять расчет по второй группе предельных состояний - на основании модуля деформации грунта и расчетных нагрузок от фундамента определить расчетные деформации грунта, т.е. осадку фундамента и сравнить ее с допустимой. Предельные осадки характеризуют возможность допустимого «перекоса» в конструкциях верхнего строения.

Так нормами строительного проектирования СП 22.13330 «Основания зданий и сооружений» устанавливаются предельные осадки фундаментов и относительная разность осадок, т.н. «крен» фундамента для объектов нового строительства:

  • для зданий с несущими стенами (кирпич, газоблок) без армирования: осадка – 12 см/ крен – 0,002;
  • для зданий с несущими стенами (кирпич, газоблок) с армированием или монолитным перекрытием: осадка – 18 см/ крен – 0,0024;
  • для зданий с деревяным каркасом: осадка – 15 см/ крен – 0,004;
  • для зданий с ж/б каркасом: осадка – 10 см/ крен – 0,002;

Грунты основания под фундаментом здания, как правило, сложены из песков, суглинков, супесей или глин. Конечно, модули деформации грунтов должны определять на основании данных инженерно-геологических изысканий, но в отсутствии последних, можно руководствоваться нормами СП 22.13330 «Основания зданий и сооружений», в котором установлены нормативные значения прочностных и деформационных свойств грунтов.
Так для песков в зависимости от коэффициента пористости и крупности зерен модуль деформации составит: от 11 до 50 Мпа;

Для суглинков, супесей и глин аллювиального происхождения (наиболее распространённые) в зависимости от показателя текучести и коэффициента пористости: от 5 до 34 Мпа.

Расчет осадки фундамента в общем случае выполняется послойным суммированием отношений приложенных напряжений от фундамента к грунту к модулю деформации грунта с применением понижающих коэффициентов. Полученное значение осадки фундамента сравнивается с допустимым нормативным значением для определенного типа здания. Если полученное значение осадки меньше допустимого значения, фундамент считается надежным и обеспечит безопасную эксплуатацию здания в течении долгого времени.

На примере выполним расчет осадки фундамента для типового дома со следующими характеристиками:

  • ширина дома: 8 м
  • длина дома: 12 м
  • количество этажей: 2 этажа
  • высота этажа: 3 м
  • несущие стены: газоблок толщиной 40 см
  • пол 1 этажа: железобетонный толщиной 30 см
  • перекрытие между 1 и 2 этажем: железобетонное толщиной 25 см
  • кровля: скатная, материал профилированный стальной лист по деревянным прогонам толщиной 30 см
  • снеговая нагрузка: 200 кг/м2
  • эксплуатационная нагрузка (от людей и мебели): 150 кг/м2




В расчете будем рассматривать 3 основных типа фундаментов: столбчатый фундамент, ленточный фундамент и плитный фундамент.

По результатам сбора нагрузок общий вес дома при указанных характеристиках составил около 250 тн.

В случае применения плитного фундамента давление под подошвой фундамента составит 2,6 тн/м2

В случае применение ленточного фундамента давление под подошвой ленты составит 11 тн/м2

В случае применение столбчатого фундамента давление под подошвой основания столба размерами 1 х 1 м при 12 столбах составит 21 тн/м2

Для расчета осадки согласно требованиям СП 22.13330 «Основания зданий и сооружений» примем глубину сжимаемой толщи грунта равную 4 м. Тогда осадка фундамента составит при минимальных значениях модуля деформации:

  • плитного при песчаном основании: 0,8х0,8*26 кПа * 400 см / 10000 кПа = 0,7 см
  • плитного при глинистом (суглинистом, супесчаном) основании: 0,8х0,8*26 кПа * 400 см / 5000 кПа = 1,4 см
  • ленточного при песчаном основании: 0,8х0,8*110 кПа * 400 см / 10000 кПа = 2,8 см
  • ленточного при глинистом (суглинистом, супесчаном) основании: 0,8х0,8*110 кПа * 400 см / 5000 кПа = 5,6 см
  • столбчатом при песчаном основании: 0,8х0,8*210 кПа * 400 см / 10000 кПа = 5,4 см
  • столбчатом при глинистом (суглинистом, супесчаном) основании: 0,8х0,8*210 кПа * 400 см / 5000 кПа = 10,8 см

Как видно из результатов расчета осадки фундаментов различного типа для типового частного дома при различных инженерно-геологических условиях не превышают допустимые нормативные деформации. Лучшие значения показывает плитный фундамент за счет распределения нагрузки от веса здания на всю площадь основания, но и стоимость плитного фундамента будет выше за счет большего количества железобетона, используемого при его строительстве. Ленточный фундамент имеет неплохие показатели по осадкам, по стоимости значительно дешевле за счет меньшего количества бетона. Столбчатый фундамент возможно применять при хороших показателях грунта основания, стоимость столбчатого фундамента ниже плитного и ленточного, при условии, строительства каркасного дома, где нагрузки будут распределяться непосредственно на столбы фундамента. При применении несущих стен из кирпича или газоблоков потребуется устройство усиленных ригелей между столбами фундамента, что сопоставимо по стоимости с ленточным фундаментом и большая вероятность «крена» по сравнению с другими типами фундаментов.

Следует добавить, что при применении любого из типов фундаментов, следует учитывать глубину промерзания грунтов для недопущения морозного пучения под основаниями фундаментов, устройство теплоизоляционного контура под полом частного дома и конструктивные особенности ввода инженерных коммуникаций в частный дом, исключающие их повреждение при осадках здания.