Пособие по строительству дома

В данном пособии рассматривается вариант устройства точечных монолитных фундаментов мелкого заложения. Такой тип фундамента был выбран из-за невозможности подъезда на стройплощадку крупной строительной техники для устройства забивного свайного или монолитного ленточного фундамента.

Преимуществами такого типа фундамента являются:

– простота изготовления конструкций и более низкая стоимость, по сравнению с ленточным и плитным фундаментами;

– процесс возведения такого фундамента безопасен для окружающей застройки и возможен без использования крупной строительной техники, по сравнению со свайным фундаментом на забивных железобетонных сваях;

– такой фундамент меньше подвержен коррозии по сравнению со свайным фундаментом на винтовых сваях;

Из минусов стоит отметить:

– зависимость работ от погоды: бетонирование конструкций такого фундамента должно осуществляться при температуре ≥ +5оС, кроме того в период набора прочности бетона (28 суток) температура не должна опускаться ниже 0оС;

– невозможность устройства такого фундамента в случае, когда грунты на площадке строительства представлены илами, торфами, глинистыми грунтами мягкопластичными, текучепластичными и текучими (с показателем текучести IL ≥ 0,6), а так же рыхлыми песками;

– необходимость заложения подошвы фундамента на глубине промерзания грунта (или ниже глубины промерзания), либо трудоёмкая грунтовая подготовка в случае, когда строительство осуществляется на пучинистых грунтах. К пучинистым грунтам относятся: пески мелкие и пылеватые; супеси; суглинки, глины и крупнообломочные грунты с глинистым заполнителем.

Примечания:

1) Продолжительность периода набора прочности бетона зависит от температуры окружающего воздуха (см. «Графики набора прочности бетона в зависимости от температуры»). Общепринятым является значение 28 суток при температуре окружающего воздуха t = +15оС.

2) Пучинистый грунт – грунт, подверженный морозному пучению.

3) Морозное пучение – увеличение в объёме водонасыщенного грунта при его промерзании. Если при возведении фундаментов на пучинистых грунтах не принять меры по предотвращению воздействия морозного пучения на фундамент, это может привести к неравномерному подъёму фундаментов при промерзании грунта; к неравномерным осадкам фундаментов при оттаивании грунта.

В данном пособии рассматривается случай строительства на пучинистом грунте, когда грунтовые воды залегают на глубине 0,3 – 0,5 м от поверхности земли.

При строительстве на пучинистых грунтах проводятся мероприятия по условиям недопущения морозного пучения грунта основания в соответствии с п. 5.5.5 СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений».

Согласно п. 5.5.5 СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений» глубина заложения наружных фундаментов отапливаемых зданий назначается по следующей таблице:

Таблица 3.1 – Глубина заложения наружных фундаментов отапливаемых зданий

Рассмотрим 3 варианта устройства фундаментов для данных грунтовых условий:

А) Фундамент на буронабивных сваях, когда конец сваи находится на расчётной глубине промерзания грунта;

Б) Фундамент мелкого заложения с выполнением грунтовой подготовки;

В) Фундамент мелкого заложения с утеплением грунта.

3.1.1 Вариант «А» – Фундамент на буронабивных сваях

Общий вид фундамента на буронабивных сваях приведён в таблице 3.5 настоящего пособия.

Технология устройства одного фундамента следующая:

– откапывается шурф (яма) или бурится скважина до глубины, превышающей расчётную глубину промерзания грунта на величину щебёночной подготовки;

– на дно скважины (шурфа) засыпается щебень до расчётной глубины промерзания грунта (как правило мощность щебёночная подготовка составляет 10 – 20 см);

– в скважину (шурф) помещается опалубка – конструкция, которая формирует тело будущей сваи;

– отверстие внизу опалубки предварительно закрывается геомембраной типа «Технониколь – Planter» для предотвращения ухода влаги из бетонной смеси в землю;

* при использовании дощатой или фанерной опалубки на стенки опалубки c внутренней стороны крепится полиэтиленовая плёнка для предотвращения ухода влаги из бетонной смеси в щели, а так же в материал опалубки;

– осуществляется выверка положения опалубки, после чего производится обратная засыпка с трамбовкой объёма скважины (шурфа) вокруг опалубки вынутым ранее грунтом;

– в опалубку вставляется арматурный каркас;

– в опалубку с арматурным каркасом заливается бетонная смесь;

* при заливке бетонную смесь необходимо вибрировать глубинным вибратором послойно через каждые 0,5 м;

– производится распалубка видимой части фундамента;

– выполняется гидроизоляция фундамента.

Подбор габаритов сваи и расчёт сваи по прочности осуществлялся вручную согласно СП 63.13330.2018 «Бетонные и железобетонные конструкции» и в данном пособии не приводится.

Проверка основания по несущей способности при выбранных габаритах фундамента проводилась вручную в соответствии с СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений» и в данном пособии не приводится.

Стоит отметить, что двенадцати свай сечением 40×40 см, армированных продольно четырьмя стержнями диаметром 6 мм; армированных поперечно хомутами (или стержнями) диаметром 6 мм с шагом 15 см, достаточно для восприятия нагрузок, передающихся на фундамент от всех конструкций данного дома, людей и мебели, находящихся в нём, а так же снега, который лежит на крыше в зимнее время; и для передачи этой нагрузки на грунт основания при данных грунтовых условиях.

Рассмотрим определение глубины заложения конца сваи. Определение глубины заложения конца сваи производится в соответствии с СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений».

1) Определим нормативную глубину сезонного промерзания грунта dfn:

dfn = d0 · (Mt)1/2                                                       (3.1)

где Mt – сумма абсолютных значений среднемесячных температур за год в районе строительства. Mt определяется по таблице 5.1 СП 131.13330.2011 «Строительная климатология»;

d0 – величина, принимаемая равной: для суглинков и глин 0,23 м; супесей, песков мелких и пылеватых – 0,28 м; песков гравелистых, крупных и средней крупности – 0,30 м; крупнообломочных грунтов – 0,34 м.

Для нашего случая:

Mt = 13,6 + 12,1 + 5,7 + 4,8 + 9,9 = 46,1

d0 = 0,23 м

dfn = 0,23 · (46,1)1/2 = 1,56 м

2) Определим расчётную глубину сезонного промерзания грунта df:

df = dfn · kh                                                             (3.2)

где kh – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима помещения. Коэффициент kh можно определить по таблице 3.2 настоящего пособия.

Таблица 3.2 – Определение коэффициента kh

В нашем случае коэффициент kh можно принять равным 1,0.

Тогда:

df = 1,56 · 1,0 = 1,56 м

Глубина заложения подошвы фундамента составляет 1,56 м.

3) Определим глубину, на которую следует производить отрывку шурфа (бурение скважины):

Dшурф = df + hщ,                                                             (3.3)

где Dшурф – глубина, на которую следует производить отрывку шурфа (бурение скважины);

hщ – высота щебёночной подготовки, принимаемая равной 10…20 см.

Dшурф = 1,56 + 0,20 = 1,76 м

3.1.2 Вариант «Б» – Фундамент мелкого заложения с выполнением грунтовой подготовки

В данном случае для исключения влияния морозного пучения на фундамент рассматривается способ замены пучинистого грунта на непучинистый. Общий вид фундамента мелкого заложения с выполнением грунтовой подготовки приведён в таблице 3.5 настоящего пособия.

Технология устройства одного фундамента следующая:

– откапывается шурф (яма) до глубины, определяемой расчётом;

– по дну и стенкам шурфа укладывается геотекстиль в один слой;

– в шурф засыпается песок до уровня, установленного расчётом, с послойной трамбовкой и проливкой водой через каждые 30…50 см;

– по верху песчаной засыпки укладывается геотекстиль в один слой;

– по геотекстилю производится щебёночная подготовка толщиной 10…20 см;

– по верху щебня укладывается геомембрана типа «Технониколь – Planter» для предотвращения ухода влаги из бетонной смеси в щебень;

– на геомембрану устанавливается опалубка;

* при использовании дощатой или фанерной опалубки на стенки опалубки с внутренней стороны крепится полиэтиленовая плёнка для предотвращения ухода влаги из бетонной смеси в щели и в материал опалубки;

– в опалубку вставляется арматурный каркас;

– в опалубку с арматурным каркасом заливается бетонная смесь;

* при заливке бетонную смесь необходимо вибрировать глубинным вибратором послойно через каждые 0,5 м;

– по истечении 3-х суток с момента бетонирования производится распалубка фундамента;

– производится гидроизоляция фундамента.

Подбор габаритов фундамента и расчёт по прочности выполнялся вручную согласно СП 63.13330.2018 «Бетонные и железобетонные конструкции» и в данном пособии не приводится.

Проверка основания по несущей способности при выбранных габаритах фундамента проводилась вручную в соответствии с СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений» и в данном пособии не приводится.

Стоит отметить, что двенадцати фундаментов мелкого заложения с габаритами плитной части (Д×Ш×Т) 1×1×0,15 м, и габаритами стойки (Д×Ш×В) 0,4×0,4×0,6 м, армированных стержнями диаметром 6 мм (схема армирования приведена в части КР, Лист 1), достаточно для восприятия нагрузок, передающихся на фундамент от всех конструкций данного дома, людей и мебели, находящихся в нём, а так же снега, который лежит на крыше в зимнее время; и для передачи этой нагрузки на грунт основания при данной грунтовой подготовке и данных грунтовых условиях.

Рассмотрим определение глубины отрывки шурфа. Определение глубины отрывки шурфа производится в соответствии с СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений».

1) Глубина отрывки шурфа складывается из высоты песчаной засыпки, высоты щебёночной подготовки и высоты плитной части фундамента:

Dшурф = hп + hщ + hпл                                                 (3.4)

где hп – высота песчаной подготовки;

hщ – высота щебёночной подготовки, принимается равной 10…20 см;

hпл – высота плитной части фундамента, равна 15 см.

2) Высота песчаной засыпки, необходимой для исключения влияния сил морозного пучения на фундамент равняется нормативной глубине промерзания песка в условиях региона строительства и определяется оп формулам 3.1 – 3.2 настоящего пособия.

Mt = 13,6 + 12,1 + 5,7 + 4,8 + 9,9 = 46,1

d0 = 0,30 м

dfn = 0,30 · (46,1)1/2 = 2,04 м

hп = df = 2,04 · 1,0 = 2,04 м

Dшурф = 2,04 + 0,2 + 0,15 = 2,39 м

Примечания:

1) Глубину отрывки шурфа Dшурф необходимо сравнивать с нормативной глубиной промерзания грунта основания dfn. Если Dшурф < dfn, то глубину отрывки шурфа увеличивают до нормативной глубины промерзания грунта основания. В данном случае dfn = 1,56 м (см. Вариант «А»).

2) Одно из основных условий при проектировании фундамента мелкого заложения – величина заглубления фундамента в грунт основания должна составлять не менее 0,5 м. В данном случае заглубление фундамента производится на толщину его плитной части, равную 0,15 м. Опыт строительства по данному проекту показал, что в данных грунтовых условиях, при отсутствии угрозы затопления участка поверхностными водами, заглубление фундамента лишь на толщину его плитной части не оказывает негативного влияния на работу конструкций фундамента.

3.1.3 Вариант «В» – Фундамент мелкого заложения с утеплением грунта

В данном случае для исключения влияния морозного пучения на фундамент рассматривается способ утепления грунта основания. Общий вид фундамента мелкого заложения с утеплением грунта основания приведён в таблице 3.5 настоящего пособия.

Технология устройства одного фундамента следующая:

– откапывается небольшой котлован до заданной глубины, габаритами определёнными расчётом;

– производится трамбовка грунта на дне котлована (возможно устройство песчаной подушки на дне котлована с последующей трамбовкой);

– по дну и стенкам котлована укладывается геотекстиль в один слой;

– на дно котлована укладывается утеплитель (экструдированный пенополистирол) толщиной, определённой расчётом;

– по верху утеплителя устанавливается опалубка;

* при использовании дощатой или фанерной опалубки на стенки опалубки с внутренней стороны крепится полиэтиленовая плёнка для предотвращения ухода влаги из бетонной смеси в щели и в материал опалубки;

– в опалубку вставляется арматурный каркас;

– в опалубку с арматурным каркасом заливается бетонная смесь;

* при заливке бетонную смесь необходимо вибрировать глубинным вибратором послойно через каждые 0,5 м;

– по истечении 3-х суток с момента бетонирования производится распалубка фундамента;

– производится гидроизоляция фундамента;

– производится обратная засыпка котлована вынутым ранее грунтом до уровня земли.

Подбор габаритов фундамента и расчёт по прочности выполнялся вручную согласно СП 63.13330.2018 «Бетонные и железобетонные конструкции» и в данном пособии не приводится.

Проверка основания по несущей способности при выбранных габаритах фундамента проводилась вручную в соответствии с СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений» и в данном пособии не приводится.

Стоит отметить, что двенадцати фундаментов мелкого заложения с габаритами плитной части (Д×Ш×Т) 1×1×0,15 м, и габаритами стойки (Д×Ш×В) 0,4×0,4×0,85 м, армированных стержнями диаметром 6 мм (схема армирования приведена в части КР, Лист 1), достаточно для восприятия нагрузок, передающихся на фундамент от всех конструкций данного дома, людей и мебели, находящихся в нём, а так же снега, который лежит на крыше в зимнее время; и для передачи этой нагрузки на утеплитель и в последующем на грунт основания при данной грунтовой подготовке и данных грунтовых условиях.