После подведения коммуникаций начинается строительство фундамента. Для выполнения фун­даментных работ необходимо произвести тщатель­ную разметку фундамента, затем приступить к его возведению. Фундаменты являются опорной частью здания и предназначены для передачи нагрузки от вышерасположенных конструкций на основание.

Фундаменты здания должны удовлетворять следующим основным требованиям:

• обладать достаточной прочностью и устойчивос­тью на опрокидывание и скольжению в плоскости подошвы;
• сопротивляться влиянию атмосферных факторов (морозостойкость), а также влиянию грунтовых и агрессивных вод;
• соответствовать по долговечности сроку службы здания;
• быть экономичными и индустриальными в изго­товлении.

Разбив место под фундамент здания, приступа­ют к выемке грунта. Возведение фундамента рекомендуется сразу после выемки грунта. Высы­хая, земля в траншее осыпается и приходится зат­рачивать много времени на ее удаление.

По конструкции фундаменты бывают: сплош­ные, ленточные, столбчатые и свайные.

Сплошные фундаменты

Сплошные фундаменты представляют собой сплошную безблочную или ребристую железобетон­ную плиту под всей площадью здания (рис 7).

Сплош­ные фундаменты устраивают в случаях, когда на­грузка, передаваемая на фундамент, значительна, а грунт основания слабый. Эта конструкция особенно целесообразна, когда необходимо защитить подвал от проникновения грун­товых вод при высоком их уровне, если пол под­вала подвергается сни­зу большому гидростати­ческому давлению.

Существует также конструкция фундамента (см. рис. 8) в виде железо­бетонных монолитных плит, которые бывают безбалочные и ребристые.

Рис. 8. Сплошная железобетонная фундаментная плита: а - безбалочная; б – ребристая

Ленточные фундаменты

Ленточные фундаменты (рис. 9) устраивают под стены здания или под ряд отдельных опор. В первом случае фундаменты имеют вид непрерывных подземных стен, во втором — вид железобетонных перекрест­ных балок.

Рис. 9. Конструкции фундаментов: а — непрерывные подземные стены: 1 — ленточный фундамент; 2 — стена; б — железбетонные перекрестные балки: 1 — ленточный фундамент под стены; 2 — железобетонная колонна

По своему очертанию в профиле ленточный фун­дамент под каменную стену представляет собой в простейшем случае прямоугольник (рис. 10а). Пря­моугольное сечение фундамента по высоте допусти­мо лишь при небольших нагрузках на фундамент и достаточно высокой несущей способности грунта.

В большинстве случаев, при строительстве фундамента, для передачи на основа­ние давления, не превышающего нормативного давле­ния на грунт, приходит­ся расширять подошву фундамента. Теоретичес­кой формой сечения фун­дамента с расширенной подошвой является тра­пеция (рис. 106). Рас­ширение подошвы не дол­жно быть слишком большим во избежание по­явления растягивающих и скалывающих напряжений в выступающих частях фундамента и появления в них трещин

Рис. 10. Ленточные фундаменты: а — прямоугольный: б — тра­пецеидальный: 1 — обрез

На основе опыта установлены углы наклона теоретической боковой грани фундамента к верти­кали, по которой не возникает опасных растягиваю­щих и скалывающих напряжений. Предельный угол а называемый условно углом распределения давле­ния в материале фундамента, составляет для бетона 45°, кладки на цементном растворе состава 1:4 — 33° 30', для бутовой кладки на сложном растворе состава 1:1:9 — 26° 30'.

В зданиях с подвалами сечение фундамента в пределах подвала устраивают прямоугольной фор­мы с расширением ниже пола подвала, называемом подушкой (рис. 11а). Часто фундаменты делают сту­пенчатого сечения (рис. 116).

Уровень промерзания грунта принимают на глуби­не, где зимой наблюдается температура ОС, за исключением глинистых и сугли­нистых грунтов, для которых уровень промерзания принимается на меньшей глубине, где возникает тем­пература около —1° С.Глубина заложения фундамента должна соот­ветствовать глубине залегания того слоя грунта, ко­торый по своим качествам можно принять для дан­ного здания за естественное основание. При определении глубины заложения фундамента необ­ходимо учитывать глубину промерзания грунта. Зак­ладывать фундаменты рекомендуется ниже глуби­ны промерзания. Если основание состоит из влаж­ного мелкозернистого грун­та (пылеватого или мелко­го песка, супеси, суглинка, глины), то подошву фунда­мента нужно располагать не выше уровня промерза­ния грунта.

Нормативная глубина промерзания суглинис­тых и глинистых грунтов указана в СНиПе 2.02.01- 83 на схематической карте, на которой нанесены линии одинаковых нормативных глубин промерза­ния, выраженных в сантиметрах. Нормативную глубину Промерзания пылеватых и мелких песков, супесей, пылеватых глин и суглинков принимают также по карте, но с коэффициентом 1,2.

Рис. 11. Ленточные фундаменты: а — прямоугольный с подушкой; б — ступенчатый: 1 — подушка.

Исследованиями установлено, что грунт под фун­даментами наружных стен регулярно отапливаемых зданий с температурой помещений не ниже +10° С промерзает на меньшую глубину, чем на открытой площадке. Поэтому расчетную глубину промерзания под фундаментами отапливаемого здания уменьша­ют против нормативного значения на 30% при по­лах на грунте; если полы по грунту на лагах — на 20%; полы, уложенные на балках — на 10%.

Глубина заложения, при строительстве фундамента, под внутрен­ние стены отапливаемых зданий не зависит от глу­бины промерзания грунта, ее назначают не менее 0,5 м от пола подвала или уровня земли.

Глубина заложения фундаментов стен зданий, имеющих неотапливаемые подвалы, назначается от пола подвала, она равна половине расчетной глуби­ны промерзания. Предположение, что чем глубже заложен фундамент, тем больше его устойчивость и надежность работы, является неверным.

Если подошва фундамента расположена ниже уровня промерзания грунта, то вертикальные силы морозного пучения снизу перестают на нее действо­вать, но действующие на боковые поверхности ка­сательные силы морозного пучения могут вытащить фундамент вместе с промерзшим грунтом и оторвать под легкими зданиями при строительстве фундаментов из кирпича и мелких блоков.

Поэтому для успешной эксплуатации фундамен­та, чтобы не допустить его деформации на пучинистых местах необходимо не только расположить по­дошву ниже уровня промерзания грунтов, чтобы избавить его от непосредственного давления мерз­лого грунта снизу, но и нейтрализовать действую­щие на боковые поверхности фундамента касатель­ные силы морозного пучения. Внутри фундамента на всю его высоту закладывают арматурный кар­кас, жестко связывающий верхнюю и нижние час­ти фундамента, основание делают расширенным в виде опорной площадки — анкера, не позволяю­щим вытащить фундамент из земли при морозном пучении грунта. Данное конструктивное решение возможно при использовании железобетона.

При возведении фундамента из кирпича или мелких блоков без внутреннего вертикального армирования их стены выполняют наклонными, сужающимися кверху. Приведенный способ устрой­ства фундаментных столбов и стен при тщатель­ном выравнивании их поверхностей значительно ослабляет боковое вертикальное воздействие пучи- нистых грунтов на фундамент. Влияние сил мороз­ного пучения уменьшают:

• покрытием боковых поверхностей фундамента скользящим слоем полиэтиленовой пленки, отра­ботанным машинным маслом;
• утеплением поверхностного слоя грунта вокруг Фундамента шлаком, пенопластом, керамзитом, при котором уменьшается местная глубина промерза­ния грунта. Последнее применимо также для мел- козаглубленных фундаментов, построенных ранее нуждающихся в защите от морозного пучения.

На крупнопадающем рельефе при строитель­стве здания необходимо учитывать боковое давле­ние грунта и его вероятный сдвиг. Жестко связан­ные в продольном и поперечном направлении ленточные фундаменты работают в этих условиях бо­лее надежно. Столбчатые фундаменты необходимо жестко объединить поверху железобетонным поя­сом - ростверком, для более эффективной совмест­ной работы всех конструктивных элементов. В граве­листых песках, крупных и средней крупности, а также в крупнообломочных грунтах глубина зало­жения фундамента не зависит от глубины промерза­ния, но она должна быть не менее 0,5 м, считая от природного уровня грунта (планировочной отметки при планировке срезкой и подсыпкой).

В современном строительстве наиболее индуст­риальные сборные бетонные и железобетонные фунда­менты из крупных фундаментных блоков. Примене­ние сборных фундаментов позволяет значительно сократить сроки строительства и уменьшить трудо­емкость работ. Сборный фундамент (рис. 12) состоит из двух элементов: подушки из железобетонных бло­ков прямоугольной или трапецеидальной формы (рис. 13), укладываемой на тщательно утрамбован­ную песчаную подготовку толщиной 150 мм, и вер­тикальной стенки из блоков в виде бетонных прямо­угольных параллелепипедов.

При строительстве фундаментов на слабых сильносжимаемых грунтах в сборных фундаментах для повышения со­противления растягивающим усилиям и жесткости устраивают железобетонные пояса толщиной 100- 150 мм или армированные швы толщиной 30-50 мм, размещая их между подушкой и нижним ря­дом фундаментных блоков, а также на уровне верх­него обреза фундамента.

Рис. 12. Сборный ленточный фундамент из бетонных блоков под стены дома с подвалом и техническим подпольем: 1 — фундаментная плита; 2 — бетонные стеновые блоки; 3 — окраска горячим битумом; 4 — цементно-песчаный раствор; 5 — отмостка; 6 — два слоя толя или гидроизола на битумной мастике; 7 — цоко­льное перекрытие

Рис. 13. Фундаментный блок-подушка

Столбчатые фундаменты

Столбчатые фундаменты имеют вид отдельных опор, устраиваемых под стены, столбы или колонны. При незначительных нагрузках на фундамент, когда давление на грунт меньше нормативного, непрерывные ленточные фундаменты под стены малоэтажных домов целесообразно заменять столбчатыми. Фундаментные столбы из бетона или железобетона перекрывают железо­бетонными фундаментными балками, на которых возво­дится стена. Чтобы устранить возможность выпирания фундаментной балки вследствие вспучивания располо­женного под ней грунта, под ней устраивают песчаную или шлаковую подушку толщиной 0,5 м.

Расстояние между осями фундаментных стол­бов принимают равным 2,5-3 м. Столбы распола­гают обязательно под углом здания, в местах пере­сечения и примыкания стен и под простенками.

Столбчатые фундаменты под стены возводят также в зданиях большей этажности при значитель­ной глубине заложения фундамента — 4-5 м, когда устройство ленточного непрерывного фундамента не­выгодно вследствие большого его объема и, следова­тельно, большого расхода материалов. Столбы пере­крывают сборными железобетонными балками, на которых возводят стены. Столбчатые одиночные фун­даменты устраивают также под отдельные опоры зда­ний. На рисунке 14а изображен сборный фундамент под кирпичный столб, выполненный из железобетон­ных блоков-подушек. Более экономичным вариантом является укладка под кирпичные столбы железобе­тонных блоков-плит (рис. 14б). Сборные фундамен­ты под железобетонные колонны каркасных зданий могут состоять из одного железобетонного башмака стаканного типа (рис. 14в) или из железобетонных блока-стакана и опорной плиты под ним (рис. 14г).

Рис. 14. Сборные фундаменты, под отдельные опоры: а — под кирпичные столбы из блоков ленточных фундаментов; б — то же, из специальных железобетонных плит; в — под железобетонную колонну из башмака стаканного типа; г -то же, из блока-стакана и опорной плиты

Свайные фундаменты

Свайные фундаменты состоят из отдельных свай, объединенных сверху бетонной или железобе­тонной плитой или балкой, называемой ростверком (рис. 15). Свайные фундаменты устраивают в слу­чаях, когда необходимо передать на слабый грунт значительные нагрузки.

Рис. 15. Виды свай в грунте: а — висячие сваи; б — сваи-стойки: 1 — плотный известняк; 2 — суглинок илистый пластичный; 3 — ил; 4 — илистый песок; 5 — торф; 6 — растительный слой

Сваи дифференцируют по материалу, методу изготовления, погружения в грунт и по характеру работы в грунте. По материалу сваи бывают дере­вянные, бетонные, железобетонные, стальные и ком­бинированные. По методу изготовления и погруже­ния в грунт сваи бывают забивные, погружаемые в грунт в готовом виде, и набивные, изготовляемые не­посредственно в грунте. В зависимости от характера работы в грунте различают два вида свай: сваи-стой­ки и висячие. Сваи-стойки своими концами опираются на прочный грунт, например, скальную породу и передают на него нагрузку (рис. 16). Их применяют, когда глубина залегания прочного грунта не превышает возможной длины сваи. Свайные фундаменты на сваях-стойках практически не дают осадки.

Рис. 16. Забивная свая-стойка фундамента:1 — гидроизоляция; 2 — поверхность земли; 3 — железобетонная балка ростверка; 4 — забивная свая прямоугольного сечения; 5 — плотный грунт

Если прочный грунт находится на значитель­ной глубине, применяют висячие сваи, несущая спо­собность которых определяется суммой сопротив­ления сил трения по боковой поверхности и грунта под острием сваи (рис. 17).

Рис. 17. Набивная висячая свая фундамента: 1 — гидроизоляция; 2 — железобетонная балка ростверка; 3 — набивная свая; 4 — наконечник обсадной трубы; 5 — слабые грунты 

Деревянные сваи дешевы, но поскольку они быс­тро загнивают, если находятся в грунте с перемен­ной влажностью, головы деревянных свай следует располагать ниже самого низкого уровня грунто­вых вод. Однако на местности с высоким уровнем грунтовых вод деревянные сваи стоят очень долго, если постоянно находятся в воде. В мировой прак­тике известны примеры четырехсотлетних зданий на деревянных сваях, по сей день находящихся в хорошем техническом состоянии.

Железобетонные сваи долговечны, дороже деревянных, но способны выдерживать значитель­ные нагрузки. Значительно расширена область их применения ввиду того, что проектная отметка го­лов железобетонных свай не зависит от уровня грун­товых вод. Расстояние между осями свай определя­ется расчетным способом. В пределах наиболее часто встречающихся глубин погружения свай — от 5 до 20 м эти расстояния для обычных диаметров свай составляют от 3 до 8d, где d — диаметр сваи.

Свайные фундаменты, по сравнению с блочны­ми дают меньшую осадку, благодаря чему снижает­ся вероятность неравномерных деформаций грунта.

При подготовке основания в грунте иногда обна­руживают старые засыпанные колодцы, ямы, случайные слабые прослойки грунта, во избежание неравномерной осадки фундаментов эти места не­обходимо расчистить и заполнить кладкой, тощим бетоном или утрамбованным песком, а при строительстве фундаментов над этими местами следует нало­жить армированные швы.

Фундаменты подвергаются увлажнению просачи­вающейся через грунт атмосферной влаги или грунто­вой воды. Вследствие капиллярности влага по фунда­менту поднимается вверх и в стенах первого этажа появляется сырость. Чтобы преградить проникновение влаги в стены, в нижней части стен устраивают изоляци­онный слой, чаще всего из двух слоев битумных рулон­ных материалов (рубероида и др.), склеенных между собой водонепроницаемой битумной мастикой.

В процессе эксплуатации фундаментов необходи­мо следить за осадкой основания и возможными де­формациями