Книги по строительству и ремонту

Жилой дом

для индивидуального застройщика

Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

До начала строительства проект дома необходимо привязать к местным условиям, т. е. откорректировать объемно-планировочное и конструктивное решения с учетом местных климатических и гидрогеологических особенностей разработать проект конструкции фундаментов и цокольной части дома. Если привязку типового проекта не удается поручить квалифицированным специалистам, элементарный   расчет  фундаментов и их конструирование можно выполнить своими силами.

Конструктивные решения фундаментов определяются в основном гидрогеологическими условиями. На неподвижных (непучинистых) грунтах целесообразно устраивать простейшие фундаменты на песчаной подушке (см. 36). Верх таких фундаментов можно выполнить из любых материалов — гравия, щебня, камня, кирпича, бетона, а основание — из крупнозернистого песка. Главным условием для устройства таких фундаментов является низкий уровень грунтовых вод: он должен быть не выше уровня промерзания грунта. При расположении грунтовых вод выше уровня промерзания грунта последний может стать пучинистым (подвижным), а фундаменты с песчаным основанием подвергнуться неравномерным сезонным деформациям.

В пучтшистых грунтах при небольшой глубине промерзания н отсутствии грунтовых вод в ямах или траншеях в момент производства работ возможно устройство фундаментов (см. 37). Если глубина зало жения фундаментов большая (более 1 м), возведение ленточных фундаментов становится экономически неоправданным, а устройство столбчатых (особенно при использовании мелкоштучных материалов) — технически трудно выполнимым. В этом случае целесообразнее устраивать столбчатые фундаменты с использованием железобетонных столбов, асбестоцементных или металлических труб (см, 38). Если имеется уверенность, что во время производства работ в ямах не будет воды, то такие фундаменты можно делать с опорной плитой из монолитного бетона, укладываемого на дно в момент установки столбов. Если уровень грунтовых вод постоянно находится выше подошвы фундаментов, столбчатые фундаменты следует устраивать из столбов, изготовленных заранее совместно с опорной плитой.

В качестве примера рассмотрим привязку проекта одноэтажного трехкомнатного дома со стенами из кирпича (39). Условно примем следующие исходные данные. Наружные стены дома из эффективного (дырчатого или щелевого) кирпича толщиной 51 см, внутренняя несущая стена из полнотелого кирпича толщиной 25 см, полы в доме по грунту на лагах с теплым подпольем, чердачное перекрытие по деревянным балкам с минераловатным утеплителем, крыша чердачная с кровлей из волокнистых асбестоцементных листов, отопление печное, веранда и крыльцо пристроенные с дощатым полом по деревянным балкам и совмещенной крышей- В доме имеются подвал, и люфт-клозет.

Определив глубину заложения фундаментов, видим, что их подошва под наружными стенами так же, как и пол подвала, будет находиться ниже уровня грунтовых вод. Это усложняет устройство фундаментов и эксплуатацию подвала, поэтому целесообразно планировочную отметку вокруг дома и пол в доме поднять с таким расчетом, чтобы подошва фундамента и пол подвала были выше грунтовых вод. Если, например, землю вокруг дома поднять на 30 см, а пол в доме расположить на 60 см выше нее, то это позволит уменьшить глубину отрываемых пол фундамент ям н траншей и, не снижая высоты подвала> избавиться в нем от воды (41). Кроме того, такое решение позволит более рационально использовать грунт, вынутый из подвала и из-под фундаментов, и, устраивая подсыпку вокруг дома, надежно защитить фундаменты от дождевых и паводковых вод.

Конечно, при такой большой земляной подсыпке встает вопрос о целесообразности устройства полов по грунту: насыпной грунт трудно хорошо уплотнить, и со временем он может дать осадку вместе с опирающимся на него полом, а делать теплое подполье высоким (с небольшой подсыпкой грунта) неэкономично по теплотехническим соображениям: при большом объеме теплого подполья в нем неизбежны значительные теплопотери   в   период   зимней   эксплуатации   дома.

В такой ситуации, очевидно, лучше перейти на утепленное цокольное перекрытие, устраиваемое по балкам с высоким неутепленным подпольем, либо при устройстве полов по грунту отказаться от повышения планировочной отметки вокруг дома, снизить отметку пола в доме и уменьшить высоту подвала. Не вдаваясь в подробный анализ возхможных решений, условно оставим первоначальный вариант с устройством полов на лагах по насыпному уплотненному грунту.

Рассмотрим вариант устройства ленточных фундаментов из монолитного бетона в деревянной опалубке. Для веранды и крыльца, где нагрузки незначительны, примем столбчатые опоры. Вычертим план ленточных фундаментов и определим наиболее характерные сечения (42). Учитывая, что опорная площадь ленточных фундаментов конструктивно получается, как правило, больше, чем нужно, будем стремиться при их конструировании поперечное сечение делать минимально допустимым.

Сечение /—/- Цоколь сделаем западающим с каждой стороны стены на 4 см. Это сократит расход бетона и позволит лучше выполнять гидроизоляцию. Толщина цоколя и верхней части фундамента в этом случае будет равна 43 см (51—4-2), Учитывая действие пучинистых грунтов, наружную плоскость фундаментов в земле делаем наклонной. Поскольку поверхность бетона в опалубке получается относительно ровной, уклон примем минимальным, равным 1 : 10. Внутреннюю поверхность фундаментной стены можно оставить вертикальной: грунт, расположенный со стороны теплого подполья, промерзает незначительно. При высоте подземной части фундамента, равной 150 см, ширина его подошвы получается равной 58 см (43+150-0,1). Аналогичные конструктивные решения фундаментов будут и в сечениях //—// и ///—///.

Сечение IV—IV. Ленточные фундаменты в этом сечении являются одновременно и наружными стенами подвала. Глубину их заложения следует принять примерно 40 см ниже пола подвала, а подошву на 15—20 см расширить внутрь. Такое решение повышает поперечную устойчивость стен подвала и позволяет устроить более надежную гидроизоляцию Фундаменты в сечении V—V решают аналогично.

Сечение VI—VJ, Стена подвала в этом сечении не промерзает, поэтому делаем ее прямой, а толщину принимаем чуть больше толщины вышерасположенной стены, т. е. 40 см. Опорную часть расширяем до 60 см. Находящуюся в этом же сечении стену люфт-канала пока условно не рассматриваем.

Сечение VII—VIL В этом сечении стена подвала также не промерзает и несет лишь кирпичную перегородку. Ее минимальную толщину определяют с том бокового давления грунта (см. п. «Подвал и подполье»). В данном же случае толщину рассматриваемой стены подвала примем равной 25 см с армированием верхней ее части. Внизу делаем уши-рение до 45 см.

Сечение VIII—VIII. Фундаменты под среднюю стену и печь устраивают с учетом теплового режима подполья. Если в первую зиму после устройства фундаментов и при последующей эксплуатации подполье всегда будет теплым (непромерзающим), подошву фундаментов можно располагать непосредственно на материковом (нетронутом) грунте, уплотнив его предварительно щебнем. Если имеется опасность промораживания грунта в подполье (фундаменты на зимнее время остаются открытыми или дом зимой не отапливается), подошву фундаментов следует закладывать не выше глубины промерзания грунта, а их стены делать с учетом действия сил морозного пуче-ння. Пол по грунту на лагах в этом случае также нельзя делать: при морозном пучении грунта он деформируется. Условно примем, что подполье зимой всегда будет теплым и основание фундаментов расположим на отметке —1Л00 (это отметка материкового грунта после срезки растительного слоя условной толщиной 20 см). Верх фундамента делаем шириной 30 см, а низ расширяем до 50 см.

Определив конструктивное сечен Fie ленточных фундаментов, проверим их несущую способность в наиболее нагруженных местах, например в сечении III—III, Здесь кроме тех нагрузок, которые имеются в сеченч-ях /—/ и //—II\ на фундамент опирается также часть перекрытия, стен и крыши веранды и крыльца. Подсчитываем общую нагрузку, действующую на 1 м длины подошвы ленточного фундамента в этом сечении. Она будет равна сумме нагрузок от снега, крыши, чердачного перекрытия, наружной стены дома, стен и пола веранды, а также от фундамента.

Нагрузка от фундамента равна объему 1 м длины фундамента (в сечении ///—/// объем составит примерно 0,9 м3), умноженному на плотность материала, из которого он сделан (по выводу на с. 58 он равен 2400 кг/м3), т. е. 21,6 кН (0,9-2400=2160 кгс).

Общая нагрузка на 1 м длины подошвы ленточного фундамента в сечении ///—/// составит: 3,6 кН (360 кгс)+ 1,8 кН (180 кгс) +19,6 кН (1960 кгс) + + 1,5 кН (150 кгс)+21,6 кН (2160 кгс)=49,9«50 кН (4990 кгс «5 тс). Такая нагрузка вполне допустима, так как при опорной площади фундамента в этом сечении, равной 5800 см2 (58-100), давление на грунт составит^ всего 90 кПа (0,9 кгс/см2) (5000 : 5800) при расчетном сопоставлении грунта 150 кПа (1,5 кгс/см2). Очевидно, что и в других местах давление на грунт не будет превышать расчетных сопротивлений грунтов оснований.

Рассмотрим теперь на примере того же дома конструктивное решение и работу столбчатых фундаментов, устраиваемых из монолитного железобетона. Стены подвала, фундаменты под печь и среднюю стену оставим без изменения. Вычертим план столбчатых фундаментов и их сечения (43). Расстояния между столбами при кирпичных стенах обычно принимаются в пределах 1,5—2 м. При меньшем расстоянии — столбчатые фундаменты фактически превращаются в прерывистые ленточные, при большем — может не хватить опорной площади столбчатых фундаментов. Опорные столбы ставят прежде всего по углам здания и на пересечениях стен, а затем в промежутках ксжду ними. В нашем случае оптимальное расстояние между столбчатыми опорами составит 1,8 м.

Сечение /—/. Ширину железобетонного ростверка-цоколя и его верхнюю отметку примем такими же, как и у ленточных фундаментов: 43 см и —0,200. Низ ростверка расположен на 10 см ниже планировочной отметки земли (отмостки), т. е. на отметке 0,700 Высота ростверка составит 60 см. Поперечное сечение столба примем квадратным — 43X43 см, а его опорную площадку — 80X80 см в плане при высоте 30 см. Несущая способность такого столба при расчетном сопротивлении грунта 150 кПа (1,5 кгс/см2) составит около 100 кН (10 тс)  (80-80-1,5=9600)'

Учитывая, что грунты пучинистые, под нижней плоскостью ростверка (между столбами) оставим воздушную полость высотой 10—15 см и шириной, равной ширине ростверка, закрыв ее с боков плоскими асбестоцементными листами или просмоленными досками. 1кая воздушная полость предотвращает непосредственное давление грунта на ростверк снизу при его морозном пучении. Опорная площадка (выполняющая при пучении грунта роль анкера), столб и ростверк должны быть жестко связаны между собой арматурным каркасом. Аналогичные решения фундаментов будут и в сечениях //—// и ///—IIL

Столбчатые фундаменты под веранду и крыльцо (сечение IV—IV) можно делать без ростверка (цоколя). Учитывая небольшую нагрузку, их размеры следует принять минимально допустимыми, а сами фундаментные столбы желательно сделать сборными, т. е. заранее изготовленными. Условно примем сеченне столбов 15х15см, а размеры опорных плит, жестко связанных со столбами, 40X40см в плане и 20см по высоте.

Подсчитаем общую нагрузку, которая действует на грунт от подошвы столбчатого фундамента в сечении ///—///- Она будет равна уже подсчитанной (в этом сечении) нагрузке, действующей на 1 м длины ленточных фундаментов 49,9—21,6=28,3 кН (4900—2160 — 2830 кгс), умноженной на расстояние между столбчатыми опорами (1,8 м) и суммированной с массой столбчатого фундамента и массой грунта, расположенного над выступающей частью опорной плиты. Объем столбчатого фундамента вместе с частью ростверка длиной 1,8 м будет примерно 0,85 м3 (объем ростверка равен 0,43-0,60-1,8=0,46 м3, объем опорной плиты 0,8 «0,8 -0,3=0,19 м\ объем столба между ростверками и плитой 0,43-0,43-1,1=0,2 м3), а его масса при плотности железобетона 2400 кг/м3 составит около 2000 кг (0,85-2400). Объем грунта на обрезах фундамента составит примерно 0,5 мэ,*а его масса—около 1000 кг. Подставив соответствующие значения, получим общую нагрузку на подошву столбчатого фундамента в сечении ///—///: 28,3+1,8+20+ + 10=80,9 кН (2830-1,8+2000+1000 = 8094 кгс), что меньше несущей способности опорной площадки, равной 96 кН (9600 кгс) (80-80-1,5). Давление на грунт составит в этом случае примерно 125 кПа (1,25 кгс/см2) (8094:6400).

При сравнении рассмотренных вариантов ленточных и столбчатых фундаментов следует отметить, что расход бетона во втором случае сокращается примерно на 50 %, почти в два раза уменьшается объем земляных работ, сокращается потребность в- опалубочных материалах. Вместе с тем при устройстве столбчатых фундаментов из железобетона требуются дополнительные затраты, связанные с изготовлением и установкой арматурных каркасов, а также дополнительные работы по предотвращению деформации ростверка в пучинистых грунтах (устройство под ростверком воздушных полостей).