Мелкозаглубленный фундамент: расчеты и особенности применения

Фундаменты мелкого заложения относятся к ленточному типу основания, который наиболее часто применяется в частном домостроении.

Устройство мелкозаглубленного армированного ленточного фундамента.

Основным преимуществом мелкозаглубленного фундамента является существенно меньшая затрата материала на его изготовление.

Мелкозаглубленная конструкция основания: особенности применения

Варианты конструкций мелкозаглубленных фундаментов.

Такой вид можно применять для строительства именно сравнительно легких частных строений. Это могут быть строения с использованием легких материалов для изготовления стен и перекрытий, имеющих достаточную для этого прочность. Это пенобетон и газосиликатный бетон. Выполнив соответствующие прочностные расчеты для мелкозаглубленного фундамента на них можно сооружать бревенчатые, каркасно-щитовые и дома из деревянного бруса. Эти материалы используют для возведения зданий в три этажа.

Мелкозаглубленными такие фундаменты называют потому, что армированная бетонная лента размещена так, что ее низ находится намного выше глубины промерзания грунта. Это существенно меняет принципы расчета конструкции, потому что на такое основание оказывают воздействие силы его пучения в зимний период. Поэтому их и следует применять на непучинистых или слабопучинистых почвах.

В процессе промерзания в зимний период грунт начинает увеличиваться в объеме. При этом степень увеличения объема зависит от количества содержащейся в нем воды. Физика этого процесса состоит в том, что лед занимает больший объем, чем занимала вода, из которой он образовался. Увеличение же объема может происходить в основном только в сторону поверхности почвы.

Какие грунты пригодны для мелкозаглубленного фундамента

Схема утепления мелкозаглубленного фундамента.

Степень увеличения объема зависит также от гранулометрического состава, от количества влаги, которое может содержать тот или иной вид грунта и от глубины залегания грунтовых вод, которые могут как по капиллярам подниматься в верхние слои земли. Также большую роль играет глубина промерзания поверхности.

По степени увеличения объема в процессе замерзания грунты делят на пять групп:

• сильнопучинистые;
• среднепучинистые;
• слабопучинистые;
• условно непучинистые;
• непучинистые.

На грунтах, относящихся к последним трем группам, и можно применять предлагаемый вид фундамента.

Прежде чем осуществлять расчет фундамента, необходимо определить, к какой группе относится грунт, на котором предполагается стройка, - супесь, суглинок или глина. При этом учитывается их несущая способность, которая, в свою очередь, зависит от пористости почв. Для предварительного ориентирования следует узнать природную влажность земли и уровень подземных вод на период холодного периода. При этом следует учитывать некоторые характеристики местных почв (пластичность, например), расчеты которых может выполнить только специалист.

К слабопучинистым и условно непучинистым грунтам относятся супеси, если глубина залегания грунтовых вод находится от глубины промерзания не менее чем на 1,5 м. Для суглинка, в зависимости от пластичности, эта величина не должна составлять 2-2,5 м- для глины - 3 м.

К непучинистым грунтам относятся скальные и песчаные виды, независимо от их природной влажности и глубины залегания подземных вод.

Особенности расчета мелкозаглубленного фундамента

Расчет мелкозаглубленного фундамента.

Данное бетонное основание представляет сплошную ленту прямоугольного или трапецеидального сечения, одинакового по всей длине фундамента. Такое же сечение должны иметь и его внутренние части. Если верхняя сторона трапеции определяется поперечным сечением стены и обычно составляет 35 40 см, то для расчета нижней стороны необходимо знать несущую способность грунта, Q_гр. Для хорошо уплотненной супеси и суглинков Q_гр=3,5 кг/см² , для хорошо уплотненной глины Q_гр=6 кг/см², но отметим, что глина более всех почв подвержена морозному пучению.

От значения несущей способности грунта и зависит опорная площадь фундамента и, следовательно, нижняя сторона трапеции поперечного сечения. Она должна быть такой, чтобы выполнялось условие:

Р_дома/S_Н.Ч>q_{гр (1)}

где Р_дома - вес дома и абсолютно всего, что может в нем находиться, кг-
S_Н.Ч - опорная площадь фундамента, см²-
Qгр - несущая способность грунта, кг/см².

Расчет начинаем, исходя из условия SН.Ч = SВ.Ч. Зная периметр строения и размещение несущих стен внутри его, а также толщину основания в верхней его части, определить площадь всей поверхности (SВ.Ч) труда не составит. Теперь следует проверить выполнение условия (1), подставив вместо SН.Ч. значение SВ.Ч. Если условие выполняется, значит, ширина нижней части фундамента должна быть такой же, как и верхней.

При невыполнении условия (1) необходимо выполнить расчет площади основания, SН.Ч, предварительно увеличив, например, на 1 см ширину основания. Такие расчеты выполнять до тех пор, пока не будет выполнено условие (1).

Как работает мелкозаглубленный фундамент

Мелкозаглубленный фундамент может использоваться не только как основа для строений, но и как основа для заборов.

На ленточный фундамент, расположенный выше уровня промерзания, со стороны грунта действуют вертикальные силы в местах, которые заранее предусмотреть невозможно. Если эти силы равномерно распределены по всей его площади, то вся жесткая конструкция будет подниматься и опускаться, не нарушая параллельности. В итоге отсутствуют перекосы, и конструкция сохраняет четкость первоначальных форм.

Но такая ситуация маловероятна. В противном случае в результате неравномерного распределения сил фундамент может оказаться с небольшим наклоном, и в отдельных его пролетах по периметру могут возникнуть изгибающие моменты.

Для долговечной службы основания в таких условиях необходим правильный расчет и строжайшее соблюдение строительных норм. Обязательно должна быть выполнена песчаная и щебеночная подушка, толщиной не менее 20 см каждая, и, следовательно, необходимо выполнить расчеты глубины и ширины траншеи.

Именно такая подушка может обеспечить более равномерное распределение сил, воздействующих со стороны грунта на фундамент. Исключить намокание песка возможно, если дно и бока траншеи выложить рубероидом. Он станет надежной водоотталкивающей прослойкой.

На что следует обратить внимание

Необходимо определиться с толщиной и количеством арматуры вязальной проволоки на ленточный фундамент, если предполагают армировать бетон без применения сварки. Решающее значение имеет и марка бетона.

Важен не только расчет конструкции, важна и ее защита от поверхностных вод (дождь, таяние снега). В самом начале планировки участка под строительство необходимо предусмотреть, чтобы уклон территории в сторону от фундамента составил не менее 3 см на 1 м.

В процессе строительства желательно пользоваться готовым заводским бетоном. Это позволит выполнить заливку всей конструкции так, чтобы она затвердевала одновременно. Вместо того чтобы уплотнять бетон вручную, следует пользоваться вибратором.

Возведение всего сооружения желательно закончить до наступления холодов. Если это сделать невозможно, то фундамент на зиму следует утеплить, укрыв его любым защитным слоем. Это может быть солома, шлак или опилки.

По возможности необходимо произвести утепление ленточного фундамента мелкого заложения. Для этого можно покрыть площадь вблизи отмостка дерном, хороши будут и небольшие кустарники, способствующие задержанию снега. При строительстве отмостка под ним уложить слой керамзита толщиной 20-30 см. Вместо керамзита можно по всему периметру здания уложить экструдированный полистирол.

Кажущаяся простота мелкозаглубленного ленточного фундамента обманчива. В действительности расчет такой конструкции нисколько не проще, чем любого иного типа, а для компенсации воздействия сил пучения практически не существует надежных рекомендаций. Единственное, что можно предложить, чтобы уменьшить промерзание почвы, каким-то образом утеплить территорию вокруг дома. Для определения характеристик грунта целесообразно воспользоваться услугами специалиста.