Свайные фундаменты.

Основным элементами свайных фундаментов являются собст­венно сваи, оголовки и ростверки (рис.4.16). Сваи представляют собой железобетонные, бе­тонные и реже деревянные или металлические стержни, погруженные в грунт ударным иливибрационным способом, ввинчиванием, или бетонируемые на месте, в заранее пробурен­ных скважинах.

Рис.4.15. Сплошные фундаментные плиты:

а – без ребер; б – ребрами вниз; в ребрами вверх; г – коробчатые; д – объем-

ный фундамент, используемый в качестве гаража (г.Москва).

При проектировании свайных фундаментов необходимо знать следующие определения:

- свайный куст — группа свай под отдельный фундамент;

-свайный ростверк — несущий конструктивный элемент сооружения, передающий нагрузку от здания и сооружения на сваю или куст свай;

- свайный ростверк высокий — ростверк, опирающийся только на сваи и не имеющий контакта с основанием;

- свайный ростверк низкий — ростверк, опирающийся на сваи и

имеющий контакт с основанием;

- свая-колонна — свая, которая одновременно выполняет роль сваи и колонны.

Сваи в зависимости от величины передаваемых на грунт основа­ния нагрузок и механических свойств грунта могут располагаться в один, два ряда или в шахматном порядке (рис. 4.17).

Расстояние между сваями должно быть не менее трех толщин (ди­аметров) свай. При передаче небольших нагрузок (для зданий сред­ней этажности и малоэтажных зданий) расстояние между сваями при­нимают 1,5 - 1,8 м. Расстояние между сваями - оболочками и сваями сплошного сечения (для многоэтажных зданий) назначает не менее 1,0 м. Сваи

Рис. 4.16. Свайные фундаменты:

а – план и разрезы; б – виды свай в зависимости от грунта – сваи-стойки. опирающиеся на прочный грунт, и висячие сваи, работающие на трении; в – элементы свайного фундамента: 1 – ростверк; 2 – оголовник; 3 – свая; г – виды свай: 1 – четыре забивные бетонные и железобетонные сваи – квадратные, Круглые, сплошные и пустотелые; 5,6 – набивные обычные и с уширенной пятой; 7,8 – камуфлетные; 9 – с шарнирно раскрывающимися упорами; 10 – призматическая свая; 11 – свая-оболочка (при диаметре сваи более 800 мм); 12 – свая в лидерной скважине; 13 – деревянная свая; 14 – винтовая свая; д – расстановка свай, свайные ряды, свайные кусты, свайное поле; е – вариант свайных фундаментов без ростверков и оголовков; 1- свая; 2 – оголовок; 3 – цокольная панель; 4 – перекрытия; 5 колонна; 6 – ригель.

располагают обязательно под всеми углами здания и в точках пересечения осей стен ( рис.4.17).

Для обеспечения равномерной передачи нагрузок от стен на сваи по верхним концам свай укладывают ростверки. Ростверки выполня­ются монолитными или сборными. Монолитные ростверки предназ­начены для кирпичных и блочных зданий, сборные - для крупнопа­нельных. Ширину ростверка следует принимать не менее толщины стены, но не менее 300 мм, высоту - более 400 мм.

В панельных домах с малым шагом поперечных стен и перекры­тиями из панелей размером на комнату принимается наиболее эконо­мичный

Рис.4.17. Расположение свай в плане:

а – однорядное; б – шахматное; в – двухрядное; г – куст свай под колонну;

1 – свая; 2 – ростверк; 3 – бетонная или щебеночная подготовка; 4 –

ростверк под колонну; 5 – колонна.

вариант конструкции - безростверковые свайные фундамен­ты. При этом роль продольных ростверков выполняют наружные цокольные панели, роль поперечных ростверков - поперечные стены в первом этаже, а панели перекрытия в уровне пола первого этажа опи­раются непосредственно на оголовники сваи (рис. 4.18). Верхняя часть, частично разрушенная при забивке свай, срезается и усиливается спе­циальными сборными железобетонными оголовниками (рис. 4.19).

Свайные фундаменты с многорядным расположением свай реко­мендуется проектировать с ростверком (высотой 300-400 мм) из мо­нолитного бетона. При двухрядном расположении свай можно при­менять сборный ростверк.

По условиям взаимодействия с грунтом сваи следует подразделять на сваи-стойки и защемлённые в грунте сваи (висячие сваи).

К сваям-стойкам надлежит относить сваи всех видов, опирающиеся на малосжимаемые грунты, то есть крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем средней прочности или прочным, а также глины твердой

консистенции в водонасыщенном состоянии с модулем деформации (Е), составляющем Е ³ 500 МПа.

К защемлённым в грунте следует относить сваи всех видов, опирающиеся на сжимаемые грунты и передающие нагрузку на грунты

Рис.4.18. Свайные фундаменты панельных зданий:

а – схема плана безростверкового фундамента; б – разрез; 1 и 2 – сборные

оголовники; 3 – свая; 4 – панель перекрытия; 5 – наружная цокольная

панель.

основания нижним концом и боковой поверхностью Забивные железобетонные сваи размером поперечного сечения до 0,8 м включительно следует подразделять согласно СТБ 1075:

— по способу армирования — на сваи с ненапрягаемой продольной арматурой с поперечным армированием и на предварительно напряжённые со стержневой или проволочной продольной арматурой (из высокопрочной проволоки и арматурных канатов) с поперечным армированием и без него;

— по форме поперечного сечения — на сваи квадратные, прямоугольные, квадратные с круглой полостью, полые круглого сечения;

— по форме продольного сечения — на призматические, цилиндрические и с наклонными боковыми гранями (пирамидальные, трапецеидальные, ромбовидные, булавовидные);

Рис.4.19. Виды оголовников:

а – оголовник (ОГ-1); б, в – объединенные оголовники (ОГ-2, ОГ-3).

— по конструктивным особенностям — на сваи цельные и составные (из отдельных секций);

— по конструкции нижнего конца — на сваи с заостренным или плоским нижним концом.

Забивные железобетонные сваи квадратного сечения без поперечного армирования рекомендуется применять при прорезке сваями песков средней плотности и рыхлых, супесей пластичной и текучей консистенции, суглинков и глин от тугопластичных до текучих, при условии, что сваи погружены в грунт на всю глубину или выступают над поверхностью грунта на высоту не более 2 м при их расположении внутри закрытого помещения.

При необходимости прорезки других видов грунтов допустимость применения свай рассматриваемой конструкции устанавливается пробной забивкой.

Опирание нижних концов свай без поперечного армирования (в том числе с центральным армированием) допускается на все виды грунтов (за исключением скальных, крупнообломочных, торфов, слабых грунтов типа илов, глинистых текучей консистенции и других сильносжимаемых грунтов) с учетом дополнительных указаний, приведенных в рабочих чертежах свай.

Указанные сваи рекомендуется применять для фундаментов любых зданий и сооружений (за исключением мостов и портовых гидротехнических сооружений), когда они проходят по номенклатуре и параметрам свай, предусмотренным рабочими чертежами, удовлетворяют результатам расчета и грунтовым условиям строительной площадки. Не допускается применять такие сваи в пучинистых грунтах, если силы пучения превышают величину вертикальной вдавливающей нагрузки на сваю, а также при наличии выдергивающих и сейсмических (не более 4 баллов по шкале Рихтера) сил и при необходимости погружения их в грунт с помощью вибрации.

Забивные сваи сплошного квадратного сечения с поперечным армированием и полые круглые сваи следует применять при любых сжимаемых грунтах, подлежащих прорезке, с опиранием нижних концов на грунты, за исключением сильносжимаемых (торфы, илы, глинистые грунты текучей консистенции). Они могут применяться для фундаментов любых зданий и сооружений и воспринимать вертикальные вдавливающие и выдергивающие, а также горизонтальные нагрузки и изгибающие моменты.

Полым круглым сваям следует отдавать предпочтение при слабых грунтах большой мощности и при больших горизонтальных нагрузках.

При использовании предварительно напряженных свай любого типа, следует иметь в виду, что в случае необходимости обеспечения жесткого их сопряжения с плитой ростверка, а также при передаче на них растягивающих усилий, голова таких свай должна заделываться в плиту ростверка на величину, требуемую расчетом. Однако, предварительно напряженные сваи с продольной арматурой из высокопрочной проволоки и семипроволочных прядей позволяют снизить расход стали (в натуральном весе) до 50 % по сравнению со сваями с ненапрягаемой арматурой. Поэтому, в целях сокращения расхода стали, сваи с продольной арматурой без предварительного напряжения рекомендуется применять для фундаментов зданий и сооружений только в тех случаях, когда по грунтовым условиям или, исходя из передачи внешних нагрузок, не представляется возможным применить предварительно-напряженные сваи без поперечного армирования или предварительно напряженные сваи с поперечным армированием.

Забивные пирамидальные железобетонные сваи могут быть двух видов: с большими и малыми углами конусности.

Пирамидальные сваи с малыми углами конусности (с наклоном боковых граней 1—4°) рекомендуется применять в однородных по глубине грунтах, а также, когда сваями вынужденно прорезаются слои слабых грунтов и их нижний конец заглубляется в более прочные грунты.

Такие сваи не рекомендуется применять в насыпных и лессовидных грунтах (без полной их прорезки), а также в пучинистых грунтах, если силы пучения превышают величину вертикальной вдавливающей нагрузки на сваю.

Пирамидальные сваи с большими углами наклона боковых граней (4—14°) рекомендуется применять в песчаных и глинистых грунтах, в том числе для легких и средненагруженных зданий в просадочных грунтах I типа по просадочности. При пучинистых грунтах пирамидальные сваи с большими углами наклона граней в фундаментах должны целиком располагаться ниже уровня сезонного промерзания грунтов. Эти сваи не рекомендуется применять в набухающих грунтах, просадочных грунтах II типа по просадочности, а также, когда под концами свай залегают текучепластичные и текучие глинистые грунты или торфы.

Пирамидальные сваи (при любом уклоне боковых граней) рекомендуется применять как защемленные при передаче на них преимущественно вертикальных вдавливающих нагрузок. Особенно эффективны они в ленточных фундаментах при однорядном и двухрядном расположении свай; допускается применять в кустах, но не более двух рядов свай (в шахматном порядке).

Если присутствуют горизонтальные силы и моменты, то большая сторона поперечного сечения свай во всех случаях располагается в направлении действия наибольших моментов и горизонтальных сил.

Железобетонные сваи следует проектировать из тяжелого бетона.

Для забивных железобетонных свай с ненапрягаемой продольной арматурой, на которые отсутствуют государственные стандарты, необходимо предусматривать бетон класса не ниже В15, для забивных железобетонных свай с напрягаемой арматурой — не ниже В22.5.

В случаях, когда по проекту предусматривается вынужденная пробивка сваями больших толщ песков, пропластков плотных песков, прослоек гравия или пластов твердых и полутвердых глинистых грунтов, из-за необходимости применения молотов с большой энергией удара, марка бетона свай по прочности на сжатие должна приниматься выше проектной, устанавливаемой рабочими чертежами типовых конструкций свай.

Железобетонные ростверки свайных фундаментов для всех зданий и сооружений, кроме опор мостов, гидротехнических сооружений и больших переходов воздушных линий электропередач, следует проектировать из тяжелого бетона класса не ниже:

— для сборных ростверков — В15;

— для монолитных — В12.5.

Бетон для замоноличивания железобетонных колонн в стаканах свайных ростверков, а также оголовков свай при сборных ленточных ростверках, следует предусматривать в соответствии с требованиями СНиП 2.03.01, предъявляемыми к бетону для заделки стыков сборных конструкций, но не ниже класса В12.5.

Деревянные сваи должны быть изготовлены из бревен хвойных пород (сосны, ели, лиственницы, пихты) диаметром 22—34 см и длиной 6,5 и 8,5 м, соответствующих требованиям ГОСТ 9463.

Бревна для изготовления свай должны быть очищены от коры, наростов и сучьев. Естественная коничность (сбег) бревен сохраняется. Размеры поперечного сечения, длина и конструкция пакетных свай принимаются по результатам расчета и в соответствии с особенностями проектируемого объекта. Возможность применения для деревянных свай бревен длиной более 8,5 м допускается только по согласованию с предприятием-изготовителем свай.

Стыки бревен или брусьев в стыкованных по длине деревянных сваях и в пакетных сваях осуществляются впритык с перекрытием металлическими накладками или патрубками. Стыки в пакетных сваях должны быть расположены вразбежку на расстоянии один от другого не менее 1,5 м.

Классифи­кация и технология устройства свай — в табли­це 4.6.

Таблица 4.6

Классификация и технология устройства свай

Свайные фундаменты следует подразделять на фундаменты с высоким и низким ростверком, а сваи — на сваи-стойки и сваи, защемленные в грунте, жесткие и гибкие. К высоким ростверкам относятся конструкции, подошва которых, как пра­вило, находится над поверхностью грунта, а сваи в верхней части имеют свободную длину и защем­лены в грунте в сечении, расположенном от по­дошвы ростверка на расстоянии, определяемом по формуле.

Сваи-стойки передают нагрузку от соору­жения нижним концом на практически несжи­маемые грунты, при этом силы трения по боко­вой поверхности не учитываются.

Сваи, защемленные в грунте, передают на него нагрузку нижним концом и боковой поверхно­стью.

Сваи с глубиной заложения, м, нижнего конца сваи (h), равной восьми ее диаметрам (сторо­нам) (d), относятся к жестким, изгибом которых можно пренебречь.

Сваи с глубиной заложения, м, нижнего конца сваи (h) равной от 9d до 40d относятся к сваям конечной жесткости, когда одновременно с же­стким поворотом вокруг некоторой нулевой точ­ки имеет место изгиб.

Специальные фундаменты должны проек­тироваться с учетом передачи на

основание внешней нагрузки нижней торцевой плоскостью и боковой поверхностью фундамента или его частями.

Размеры скважин для специальных фун­даментов следует назначать с минимальным количеством их типоразмеров. В проектной до­кументации следует указывать основные дан­ные по технологии работ, тип и параметры ме­ханизмов, продолжительность работ по устрой­ству фундамента, расход материалов, контро­лируемые операции и т. п.

Глубокие опоры следует проектировать длиной не менее 12 м, как правило, из тонко­стенного сборного железобетона диаметром d > 3 м (для колодцев и оболочек) и из моно­литного железобетона диаметром d > 1,2 м и с максимальным диаметром уширений для стол­бов d = 2,5 м.

Целесообразность устройства полостей в монолит­ных столбах и заполнения сборных оболочек и ко­лодцев бетоном устанавливается расчетом по прочности грунта основания и материала.

Щелевые фундаменты применяются в ма­ловлажных, как правило, связных прочных грун­тах для сооружений любого назначения и изго­тавливаются бетонированием непротяженных ленточных траншей (щелей) длиной от 2 до 7 м различной конфигурации (прямоугольных ко­робчатых, профильных) или из прерывистых пространственных полей с линейным, группо­вым или концентрическим их расположением глубиной до 12 м, шириной от 400 до 1200 мм, выполненных штатным оборудованием без за­щиты глинистым раствором или обсадных труб.

При соответствующем обосновании щеле­вые фундаменты допускается устраивать сбор­ными из железобетонных элементов заводского изготовления или комбинированными в сборно-монолитном варианте с монолитной частью внизу и заглублением в нее верхней сборной части не менее, чем на 500 мм. Пространство между сборными элементами и грунтом следует заполнять тампонажным раствором.

Фундаменты с анкерами (анкерные) приме­няются в случаях передачи на основание нагру­зок с большими эксцентриситетами (обуславли­вающими частичный отрыв подошвы плитного фундамента) для восприятия выдергивающих усилий и уменьшения крена. При этом анкера являются основной частью конструкции фунда­мента.

Фундаменты с анкерами, как правило, целесо­образны в песках средней плотности или плот­ных и глинистых грунтах с показателем текуче­сти i_l > 0,5.

В качестве анкеров рекомендуется применять сваи диаметром не менее 150 мм, длиной от 2 до 4 м — набивные и длиной от 3 до 6 м — за­водского изготовления, которые следует жестко сопрягать с анкеруемым фундаментом.

Анкеры в грунте (временные и постоянные) подразделяются на вертикальные, горизон­тальные и наклонные; преднапряженные и не­напрягаемые, изготавливаемые бурением и инъекцией бетона (раствора) под защитой об­садных труб или глинистых суспензий, с уширениями ствола и корня; забивкой, задавливанием, завинчиванием, вибропогружением, с ис­пользованием струйной технологии.

Вертикальные анкеры применяются для пригрузки и увеличения несущей способности оснований фундаментов, горизонтальные — для крепления и усиления стен котлованов, откосов, склонов, под­земных сооружений и фундаментов.

Проектное решение грунтовых анкеров долж­но регламентировать угол наклона, глубину заделки анкера, его длину, объем и форму корня анкера. Корни анкеров должны выполняться короткими (не по всей их длине), шаг анкеров следует назначать, по возможности, не менее 2 м.

В водонасыщенных и моренных грунтах в бе­тонные смеси и инъекционные растворы сле­дует вводить добавки, ускоряющие твердение, и пластификаторы для снижения водоцементного отношения.

Фундаменты в полостях (котлованах) под­разделяются на фундаменты в пробитых (выштампованных, вытрамбованных) и разбурен­ных скважинах.

Эффективность применения того или ино­го типа фундаментов зависит от объема, стоимости, трудоемкости и расхода материа­лов.

При устройстве под зданием подвала для его эксплуатации могут проектироваться та­кие элементы нулевого цикла, как специаль­ные входы в подвал, а также световые приямки и загрузочные лю­ки (рис.4.20).

Рис.4.20. Элементы нулевого цикла.

а – световой приямок; б – загрузочный люк; в – отмостка длиной 500 -1000

мм; 1 – металлическая решетка; 2 – кирпичная стена; 3 – железобетонная

плита; 4 – труба диаметром 50 мм; 5 – цементная стяжка; 6 – бетон; 7 –

крышка люка; 8 – асфальт; 9 – щебень или шлак; 10 – бортовой камень.

4.5.4. Новые виды свайных фундаментов.

В последнее время в строитель­стве нашли широкое примене­ние пирамидальные и призма­тические сваи. Однако пирамидаль­ная свая имеет существенные недо­статки: ее увеличенное поперечное сечение находится либо в насыпных, либо а верхних, менее плотных грун­тах и из-за этого используется недо­статочно эффективно; наклонные бо­ковые грани ограничивают область ее применения; для ее погружения не­обходимо изготавливать новые ого­ловки, что значительно тормозит вне­дрение пирамидальных свай в стро­ительное производство.

Эти недостатки несвойственны призматической забивной свае, По­этому

возникла необходимость в раз­работке такой конструкции, которая бы совмещала положительные осо­бенности пирамидальной и призмати­ческой забивных свай, то есть призмапирамидальной сваи (рис. 4.21). Такая свая имеет призматическую форму на высоту (глубину) промерзания грунта, а далее ее поперечное сечение уменьшается кострию - пирамидальная форма. Размер верхнего се­чения позволяет опирать сборный ростверк или стеновую панель на верх сваи, погруженной до проектной отметки. Пирамидальная часть сваи при ее погружении уплотняет зону грунта, так как при этом происходит смещение частиц грунта наклонными боковыми гранями, которые заполня­ют его поры.

Рис. 4.21. Призмапирамидальная свая.

Но и призмапирамидальная свая имеет существенный недостаток, ко­торый заключается в необходимости разработки и изготовления опалубки для ее производства, что существен­но сказывается на сроках налажива­ния производства и стоимости ее при­менения.

На пути поиска более экономич­ных решений исследовались сваи с асимметричным пространствен­ным и плоским каркасом.

Применяемые забивные сваи ар­мируются пространственным карка­сом, который воспринимает нагрузки, возникающие в процессе эксплуата­ции, при выемке сваи из опалубки и погрузочно-разгрузочных работах. 6 процессе эксплуатации свая, в основ­ном, воспринимает действие верти­кальных нагрузок, т.е. работает на сжатие. Так как бетон хорошо рабо­тает на сжатие, а арматура в этом случае не работает, то расход арма­туры можно уменьшить.

При выемке из опалубки и погрузочно-разгрузочных работах в свае возникают растягивающие напряже­ния, которые должны воспринимать­ся арматурой. При этом в сжатой зоне сваи можно уменьшить диаметр стер­жней арматуры (рис. 4.22). Диаметр стер­жней для сжатой зоны принимают ис­ходя из условий сварки при изготов­лении пространственного каркаса и бетонирования изделия, т.е. по конст­руктивной необходимости. В связи с этим целесообразно каркас для ар­мирования забивных железобетонных свай изготовлять плоским, а стер­жень, находящийся в растянутой зоне, принимать по расчету. Стер­жень, находящийся в сжатой зоне, располагают со стороны монтажных петель. При таком расположении плоского каркаса величина защитно­го слоя бетона со стороны боковых поверхностей по отношению к мон­тажным петлям равна половине тол­щины сваи, что делает армирование сваи е этом направлении наиболее защищенным (рис. 4.23). Такое армиро­вание железобетонных свай позволя­ет уменьшить расход металла на 20% и более а сравнении с традиционным армированием.

Рис. 4.22. Свая с ассиметричным пространственным каркасом:

1 – стержни в сжатой зоне; 2 – стержни в растянутой зоне.

При этом армирование в виде плоского каркаса способствует про­длению срока службы свай в услови­ях агрессивной среды (грунтах, насы­щенных болотным газом, солями).

Рис. 4.23. Свая с ассиметричным плоским каркасом:

1 – стержень в сжатой зоне; 2 – стержень в растянутой зоне.

Использование призматрапецеидальной сваи позволяет устранить трудоемкие операции по срубке и уда­лению непогруженной ее части. Ос­новная особенность конструкции зак­лючается в том, что размеры верхне­го сечения сваи приняты такими, что позволяют опереть на нее надземные конструкции стен и перекрытий. Тем самым устраняется еще одна опе­рация по устройству оголовка или монтажу его в условиях строительства.

Нижняя часть сваи — переменно­го сечения, которое уменьшается к острию, при этом две боковые грани - наклонные, а две другие - парал­лельные, что значительно упрощает их изготовление. Такие сваи были применены при строительстве произ­водственного здания в г.Дмитрове Московской области.

На пути улучшения конструкции забивной сваи была разработана, из­готовлена и применена конструкция забивной сваи-капители, которая объединила увеличенную часть сваи- капители с ее стволом (рис. 4.24).

При этом количество строительных опера­ций при ее применении сократилось до двух: погружение забивной сваи-капители до проектной отметки и мон­таж на нее надземных конструкций. Это способствовало резкому сниже­нию трудозатрат и стоимости (рис.4.25), а также сроков возведения здания.

При строительстве малоэтажных зданий наряду с рассмотренными выше конструкциями забивных свай можно рекомендовать к применению сваю с уступам (рис. 4.26).

Рис. 4.24. Свая-капитель.

Рис. 4.25. Сравнение экономической эффективности

от внедрения различного типа капителей

.

Конструкция этой сваи представляет собой ствол переменного, уменьшающегося к ос­трию сечения.

Рис. 4.26. Желе6зобетонная свая с уступами.

Наличие уступов по длине сваи, которых может быть два и более, приводит к тому, что в процессе погруже­ния нижний ствол сваи смещает час­тицы грунта в стороны от его боковой поверхности, а /ступ эти частицы сме­щает вниз. Такое действие погружае­мой сваи приводит к двойному сме­щению частиц грунта и уплотнению его вокруг ствола сваи. В то же время опирание уступов происходит на дважды уплотненный грунт, что уве­личивает несущую способность сваи. При этом расход бетона уменьшает­ся на 10-12%, что говорите целесо­образности внедрения ее в строи­тельное производство.

Рассмотренные конструкции за­бивных свай способствуют сокраще­нию расхода цемента и арматуры при устройстве свайных фундаментов.

4.5.5. Эффективные фундаменты сельских усадебных домов.

При широком развертывании массового индивидуального строительства в Республики Беларусь весьма актуальным являются вопросы совершенствования технологии и повышения экономичности возведения сельских жилых домов.

Переход к массовому строительству на селе усадебных домов, к сожалению, пока осуществляется без достаточной технической и организационной подготовки производства и строительства, его высокая стоимость, трудоемкость, материалоемкость, особенно по сравнению с удельными показателями городских секционных домов, вызывают беспокойство и требуют принятия необходимых мер по снижению затрат.

В проектах усадебных домов наиболее часто встречаются следующие нерациональные решения:

- завышение общей площади по сравнению с нормами;

- необоснованное проектирование подвалов;

- применение ленточных фундаментов из сборных железобетонных плит и бетонных блоков вместо столбчатых;

- применение массовых ограждающих конструкций с низким коэффициентом сопротивления теплоотдаче;

- применение тяжелых железобетонных плит чердачного перекрытия и железобетонных перегородок;

- низкая технологичность большинства проектных решений; превышение нормативных расходов основных строительных материалов

В настоящее время проводится работа по снижению стоимости строительства по следующим основным направлениям:

- совершенствование конструктивных проектных решений;

- использование в строительстве усадебных домов крупнопанельного домостроения;

- строительство домов из монолитного бетона и др.

Основная часть стоимости сельского жилого дома приходится на материалы, поэтому важнейшим направлением сокращения ее является применение эффективных материалов и конструкций. Внедрение 1 куб.м эффективных фундаментов взамен традиционных ленточных и столбчатых с глубиной заложения 1,5 – 2 м и более позволяет сэкономить порядка 0,1 т цемента, сократить объем земляных работ на 3 куб.м, снизить трудоемкость на 0,7-1 чел.-дней.

Значительные резервы сокращения себестоимости заложены в рациональном расположении в плане веранды, террасы, подвала и гаража, которое позволяет снизить благодаря уменьшению площади наружных стен. Например, при блокировании хозяйственных построек за счет уменьшения размеров фундаментов и количества стен затраты на одну такую постройку снижаются.

Замена подвала под домом непосредственной укладкой пола по грунту снижает сметную стоимость более чем на 20%. Устройство подвала под частью дома, площадь которой рана 20% площади первого этажа, повышает стоимость дома на 7%, а сооружение подвального этажа по всем усадебным домом – на 29%. Например, при наличии подвала под частью здания площадью до 20 кв.м теплопотери возрастают на 4-5%, поэтому подвал лучше устраивать в надворных постройках.

Выбор рационального типа фундаментов достаточно сложен в связи с многообразием конструктивных решений. Расчеты показывают, что самым неэкономичным типом фундаментов является ленточный фундамент из сборных бетонных блоков. Этот тип фундамента сегодня уже не отвечает требованиям экономичного индустриального строительства. В обычных грунтовых условиях при глубине заложения 1,2 – 1,8 м (2-3 ряда блоков) стоимость сборных ленточных фундаментов одноэтажных зданий составляет 25-30%, а в сложных геологических условиях и в регионах с продолжительным зимним периодом – до 40-50% стоимости здания. Фундаменты из монолитного бетона, столбчатые, свайные и в вытрамбованных котлованах обходятся дешевле и требуют меньше трудозатрат и материалов при соответствующей технологии производства работ с использованием специальной оснастки и оборудования.

Экономичным и достаточно надежным решением являются мелкозаглубленные фундаменты (рис.4.27). Здесь заложены значительные резервы снижения стоимости строительства, расход бетона снижается на 50-80%, трудозатраты – на 40-70%.

Фундаменты из деревянных столбов устраивают под стенами одноэтажных домов и в том случае, когда прочный грунт залегает набольшой глубине (рис. 4.28). В ка­честве материала используют комлевую сосновую или дубовую сухую древесину. Диаметр стол­бов 22 см и более, длина на 30-50 см больше глубины погружения в грунт, Древесину обязательно следует антисептировать — обма­зать битумом или обжечь на глу­бину 2-3 см.

Рис. 4.27. Мелкозаглубленный фундамент:

1 – песок; 2 – гидроизоляция; 3 – бетонный блок.

Столбы заглубляют в грунт не менее чем на 125 см и устанавли­вают по всему периметру дома на расстоянии 1-2м один от другого. Под каждым углом обязательно должен быть поставлен угловой столб с шипом на верхнем конце, в который входят гнезда нижних бревен окладного венца. Дляуменьшения давления на грунт под столбы подкладывают боль­шие плоские камни или обрезки пластин (лежни). Часто вместо одного лежня делают крест из двух или укладывают на двойных леж­нях, которые крепят к столбу спе­циальными подкосами. Установив столбы, ямы засыпают слоями грунта от 15 до 30 см и тщательно их утрамбовывают.

Рис.4.28. Варианты свайных фундаментов:

а – деревянные; б – ступенчатые с бетонным столбом; в – со стаканом и

железобетонным столбом; 1 – песчаная подушка; 2,3 – двойные деревянные

лежни (делают крестом и на одной лежне); 4 стол («стул»); 5 – бутовая кладка;

6 – плита-пятка; 7 – бетонный столб: 8 – железобетонный стакан.

Каменные столбы располагают на расстоянии 1-2 модин от ; другого, но обязательно под каждым углом дома, под несущими простенками и в местах пересече­ний стен. Поперечное сечение бутовых столбов должно быть не менее 60x60 см, кирпичных 51 х51 см, бетонных и бутобетонных 40x40 см_: железобетонных 25x25 см (рис. 4.29).

Рис.4.29. Варианты столбчатых и каменных и бутобетонных фундаментов:

а– бутовый; б – кирпичный по бетону; в – кирпичный; г – кирпичный по буту; 1

– песчаная подушка; 2 – бутовый камень; 3 – слой цементного раствора; 4 –

гидроизоляция (толь или рубероид); 5 – стена; 6 – бутобетонный камень; 7 –

кирпичная кладка; 8 – деревянная подкладка; 9 – деревянная стена (сруб).

При слабых грунтах фунда­ментные столбы для повышения несущей способности уширяют в нижней части путем устройства уступов.

Отношение высоты усту­па к его ширине должно быть не менее 1,25-2 (в зависимости от марки раствора или бетона и от давления столбов на грунт). Вы­сота уступов принимается не ме­нее чем в два ряда кладки.

Под деревянные здания могут применяться и готовые железобе­тонные изделия заводского изго­товления, которые должны опи­раться на каменную или железо­бетонную подушку.

При устройстве столбов из бу­тобетона с кирпичом их нижняя часть до самого уровня земли вы­полняется из бутобетона, а ос­тальная из кирпичной кладки с |тщательной перевязкой швов. Столбы выкладываются в два кир­пича также с тщательной перевяз­кой швов.

В пролетах между столбами для поддержания стен здания де­лаются рандбалки или фундаментные балки (рис. 4.30): при пролетах не более 2,5 м — из рядо­вой или армированной кирпичной кладки, при пролетах до 4м — из железобетона. Если пролет превышает 4 м, то применяют готовые железобетонные балки или их устраивают на столбах с предвари­тельной установкой опалубки из специально изготовленной арматуры. Под кирпичную кладку арматуру в рандбалке следует класть не отдельными прутками, а связы­вать их поперек кусками прово­локи через 20-25 см в виде ле­сенки.

Рис.4.30. Принципиальная схема сопряжения кирпичной кладки цокольной части

стены по деревянной балке и бутовым столбам фундамента:

1 – деревянная стена (сруб); 2 – оштукатуренная часть кирпичной стены; 3 –

вентиляционное отверстие; 4 – кирпичная перемычка; 5 – деревянная балка; 6

- бутовый столб; 7 – гидроизоляция.

При укладке арматуры в опалубку она должна быть поднята на 2 см от днища и вся находиться в растворе, не выступая из него. Под рандбалкой оставляется зазор 5-7 см, а в пучинистых грун­тах устраивается песчаная подушка высотой 50-60 см. Зазор необ­ходим для того, чтобы песчаная подушка, постепенно уплотняясь, не мешала нормальной осадкестен здания, которую, как прави­ло, нельзя избежать.

У деревянных домов и фун­даментов на каменных столбах и кирпичном цоколе пролеты между столбами следует перекрывать де­ревянной рандбалкой из бревен диаметром 20-25 см. Концы балок следует опирать на столбы на 20-25 см, а сами балки обернуть ру­бероидом или толем в два-три слоя.

Каменные столбы в цокольной части соединяются между собой кирпичной или деревянной стен­кой (так называемой «забиркой»), необходимой для ограждения под­полья и его утепления. В столбах устраиваются пазы глубиной не ме­нее 5 см и шириной от 5 до 10 см.

Цоколь изготавливают из водо­стойкого и теплоизолирующего ма­териалов — бревен, коротышей, пластин и др. Забирки можно де­лать из дерна типа завалинки, из бута — толщиной не менее 40 см, кирпичные — в один или полкир­пича.

В цокольной части стены для вентиляции подполья оставляют отверстия — окошки-продухи (по два-три в зависимости от длины стены дома) на двух противопо­ложных сторонах здания. Эти от­верстия закрывают с внутренней стороны решетками из сеток с ячейками 3x3 см. Летом отверстия открывают, но на зимний период плотно зачеканивают, чтобы сквозь них не проходил холодный воздух, который может сильно ох­ладить подполье.

Конструкция фундамента дома не будет прочной и долговеч­ной при неправильной укладке гидроизоляции, так как капилляр­ная влага, проникая в фундамен­ты и стены, создает сырость в по­мещениях дома и охлаждает его. Для предотвращения проникания влаги устраивают специальную защиту — горизонтальную и вер­тикальную гидроизоляцию (окра­сочную и оклеечную). Окрасочная выполняется нанесением на по­верхность кладки мастики из би­тумов разных марок и наполните­ля (тальк, известь-пушонка, ас­бест) или мастик на основе синте­тических смол. Оклеечная гидроизоляция выполняется из рулон­ных материалов (гидроизола, ру­бероида, изола, бризола), прикле­енных битумной или другими ма­стиками на изолируемые поверх­ности. Кроме того, в качестве изо­ляции используют также асфаль­товую или цементную (со специ­альными цементами) штукатурку.

Горизонтальная гидроизоля­ция служит для защиты стен под­валов и самого здания от подзем­ных вод, которые, как правило, проникают со стороны подошвы фундаментов. В бесподвальных зданиях ее укладывают в цоколь­ной части на 200 мм выше уровня отмостки или тротуара. Если отмостка имеет уклон вдоль стены дома, то изоляцию укладывают ус­тупами так, чтобы слои ее пере­крывали друг друга на длину, рав­ную четырехкратному расстоянию между ними по высоте.

В зданиях с подвалом гидро­изоляцию устраивают в двух уров­нях: первый — у пола подвалов; второй — в цокольной части выше уровня отмостки или тротуара. В зависимости от степени водонасыщения грунта, а также уровня подземных вод горизонтальную изоляцию укладывают в виде стяжки из цементного раствора на портландцементе с уплотняющи­ми добавками (алюминатом на­трия и др. толщиной 20-25 мм) или же из двух слоев толя и руберои­да, приклеенных мастикой. В от­дельный случаях гидроизоляцию укладывают в виде асфальтовой стяжки слоем 25-30 мм.

При этом вся деревянная кон­струкция, находящаяся в балках под перемычками, в забирках и столбах, как правило, должна быть тщательно антисептирована или обожжена, либо покрыта би­тумом для предохранения ее от загнивания.

Фундаменты и стены подполья (подвала) выполняют из бутовой кладки шириной не менее 50 см или бетона и бутобетона — 35 см. При этом ширина подошвы зави­сит от давления на грунт.

Целесообразно также устраивать у кровли дома карнизы (с выносом 0,5-0,6 м от стен), а у основания цокольной части – отмостку с уклоном от 0,03 до 0,05 и шириной 0,6-1,0 м.

Затраты на нулевой цикл малоэтажных зданий, коттеджей и малоэтажных домов усадебного типа в зданиях с подвалами значительно сократятся, если ленточные фундаменты выполнять сборно-монолитными из блоков толщиной 30 см (ФБС 9.3 и ФБС 12.3) по сплошной плите, являющейся одновременно и полом подвала (рис.4.31).

Рис. 4.31. Сборно-монолитные фундаменты дома с подвалом:

1 – железобетонная плита – пол подвала; 2 – блоки ФБС 12.3; 3 –

монолитные шпонки.

Для опирания стен толщиной 51 и 64 см предусматривается монолитный пояс ( ростверк) сечением 30х55см. Для стен толщиной 38 см монолитный пояс не требуется (рис. 4.32).

Рис. 4.32. Сборно-монолитный фундамент с монолитной обвязкой (ростверком):

1 – гидроизоляция; 2 – пол подвала; 3 – блоки ФБС 9.3 или ФБС 12.3; 4 –

обвязка; 5 – перекрытие (утепленное) .

Уменьшается и трудоемкость устройства фундаментов, так как при этом исключается перевязка швов и заделки бетоном или кирпичом в местах отверстий и проемов для ввода коммуникаций. Для ввода различных трубопроводов в монолитных участках закладывают входные патрубки (сальники). Это намного упрощает производство работ и сокращает использование ручного труда. Водопроницаемость при обмазке битумной мастикой в этом случае почти полностью исключается. Бетонирование плиты- пола целесообразно выполнять по гидроизоляции (из двух слоев рубероида или гидроизола), которая сохраняет молоко бетонной смеси и препятствует поднятию капиллярной влаги из грунтов основания.

Индустриальным и экономичным является безростверковый свайный фундамент (рис.4.33).

На короткие набивные или забивные сваи опирается цокольная панель Рациональной формой поперечного сечения такой панели является тавровое (рис.4.34 а, б).

Ширина полки тавра назначается с учетом толщины стены. Высота цокольной панели должна составлять не менее 0,6 м и не более 0,9-1,0 м и определяется архитектурными и конструктивными требованиями. Чтобы обеспечить герметичность подполья панель необходимо заглубить в грунт ниже планировочной отметки на 20-30 см. Высота цоколя принимается от 40 до 70 см, поскольку при низком цоколе здание выглядит «втопленным» в грунт.

При нагрузке менее 30 кН/м (объемные блоки, деревянные дома и др.)

ширина ребра тавра «в» должна быть минимальной – 0,12-0,15 м. При

а б в

Рис. 4.33. Безростверковые фундаменты усадебных домов:

а – на пирамидальных сваях; б – на набивных сваях; в – на забивных сваях;

1 – стеновая панель; 2- цокольная панель; 3 – плита перекрытия.

такой ширине на слабо- и среднепучинистых грунтах можно не устраивать специальную подготовку из непучинистого материала под цокольной панелью. При более высоких нагрузках значение «в» можно принять 0,2-0,25 м. Для панельных зданий сечение цокольной панели может также иметь форму (рис.4.34,в). Цокольные панели могут изготавливаться из конструктивно-теплоизоляционного керамзитобетона с обязательным утеплением различными материалами (рис.4.34 а, б, в), в том числе сыпучими (вариант «а»). При небольших нагрузках (менее 30

кН/м) стык цокольных панелей может устраиваться непосредственно на свае (рис.4.34,ж); в этом случае может оказаться необходимой подрезка цокольных балок на опоре (рис.4.34 ж, д ). Для увеличения площади опирания и возможности использования балок без подрезки возможно применение легкого железобетонного оголовка, укладываемого на сваю по слою раствора толщиной 2-3 см (рис.4.34, з).

При нагрузках более 30 кН/м нетрудоемким и технологичным является вариант опирания цокольных панелей на пирамидальные сваи, при котором стык находится между сваями (рис.4.34 е). При залегании в основании здания достаточно прочных малодеформируемых грунтов

( глинистых – твердой, полутвердой и тугопластичной консистенции, песков мелких и средней крупности, средней плотности) стыки цокольных панелей могут устраиваться без жестких соединений. При слабых водонасыщенных, просадочных, набухающих грунтах, в сейсмических районах, как правило, должны предусматриваться закладные детали и выпуски арматуры для жесткого соединения цокольных панелей между собой.

Одним из дорогостоящих элементов усадебного дома является веранда. ее стоимость может составлять от 10 до 13% общей стоимости дома. Веранды обычно передают на фундаменты небольшие нагрузки, поэтому один из главных вопросов их проектирования - обеспечение

Рис. 4.34. Безростверковый свайный фундамент:

а – узел опирания цокольной панели на сваю; б – варианты цокольных

панелей (утепленных) – цокольная панель с подрезкой на опорах для

легких нагрузок менее 30 кН-м); г – вариант расположения пирамидальных

свай под панелями веранды; д – вариант цокольной панели; е – вариант

устройства стыка цокольных панелей вне свай для крупнопанельных зданий и

нагрузок более 30 кН/м; ж – узел опирания цокольных панелей на сваю для

легких нагрузок (менее 30 кН/м); з – оголовок; 1 – стеновая панель; 2 –

цокольная панель; 3 – отмостка; 4 - - пирамидальная или набивная свая; 5 –

облегченная плита; 6 – утеплитель.

устойчивости фундаментов против выпучивания. Одно из возможных решений – устройство веранд консольного типа. Другое решение – уменьшение количества свай под цокольными панелями, позволяющее увеличить нагрузку на сваю и тем самым повысить ее устойчивость против выпучивания. На рис.4.34, г показан вариант опирания каждой панели веранды на одну сваю. В этом случае устраиваются связи между панелями в углах и в местах их соединения с основной частью здания. Такое решение позволяет одновременно снизить расход материалов, трудоемкость возведения и соответственно стоимость фундаментов.

Свайный фундамент может устраиваться также с обычным монолитным низким ростверком. Это решение более трудоемко, но эффективно при строительстве зданий на неравномерно сжимаемых грунтах. Материал цоколя должен обладать более высокой морозостойкость, чем материал стен.

Таким образом, варьи­руя видами и типами обустройства фундаментов, можно создать на­дежное основание сельскому уса­дебному дому.