1 Конструкция ленточного фундамента По конструктивным особенностям ленточные фундаменты бывают: 1. монолитные, которые выполняются непосредственно на строительной площадке; 2. сборные, которые выполняются из железобетонных типовых блоков произведенных на заводе и смонтированных на строительной площадке при помощи крана. Сборные фундаменты устраивают из железобетонных плит - подушек и бетонных блоков. Рисунок 1- Конструкция ленточного сборного фундамента из железобетонных плит Рисунок 2 - Конструкция прерывистого сборного фундамента из железобетонных плит Рисунок 3 - Конструкция ленточного монолитного бутобетонного фундамента Рисунок 4 - Конструкция ленточного фундамента из бутового камня В зависимости от величины нагрузки различают мелкозаглубленный и заглубленный ленточный фундамент. Мелкозаглубленный и заглубленный ленточный монолитный фундамент представляют собой горизонтальную жесткую железобетонную раму, которая идёт по всему периметру здания, что обеспечивает устойчивость дома в условиях слабопучинистых и пучинистых грунтов. При этом достигается рациональное соотношение «прочность – экономичность». Затраты бюджета на такой фундамент составляют 15-18 %. от стоимости всего строительства. Мелкозаглубленный фундамент хорошо подходит для легких домов (деревянных, пенобетонных, каркасных, небольших кирпичных). Устраивается мелкозаглубленный фундамент на слабопучинистых грунтах. Глубина его заложения – 50-70 см. Заглубленный ленточный фундамент строится в домах с тяжёлыми стенами или перекрытиями и, как правило, на пучинистых грунтах. Также устройство заглубленного фундамента необходимо, если в доме планируется подвал или гараж. Глубина заложения такого фундамента обычно на 20-30 см ниже глубины промерзания грунта. Заглубленный ленточный фундамент требует большего расхода материала. Под стены, находящиеся внутри здания можно сделать менее глубокий фундамент на 40-60 см. Заглубленный ленточный фундамент по сравнению с мелкозаглубленным является более прочным и устойчивым, благодаря тому, что низ его находится ниже уровня промерзания грунтовых вод и он не подвержен деформациям. Но при этом расход материалов и трудоемкость возрастают. Эти фундаменты, как правило, закладываются в теплое время года. При этом не требуется применение дорогой техники, достаточно бетономешалки и малой механизации. На сухих или песчаных грунтах ленточный фундамент можно закладывать и выше глубины промерзания, но не менее чем на 50-60 см от уровня земли. На сильно вспучивающихся и глубоко промерзающих грунтах ленточные фундаменты применяются очень редко. Основные конструкции монолитных фундаментов приведены на рисунке. Рисунок 5 - Конструкция монолитного ленточного фундамента Рисунок 6 - Схема установки опалубки монолитного ленточного фундамента Сборные ленточные фундаменты широко применяются не только в промышленном и гражданском строительстве, но и при строительстве коттеджей и индивидуальных жилых домов. К положительным сторонам применения этих фундаментов можно отнести сокращение сроков строительства и возможность нагружать конструкции после их небольшой выдержки по времени по окончанию монтажа. При этом надо учитывать, что такой фундамент обойдется дороже монолитных и требует применение грузоподъемной техники и квалифицированных рабочих. Отрицательные стороны: прочностные показатели у сборного фундамента (при одинаковой толщине) на 20-30 % ниже, чем у монолитного. Фундамент изготовленный из сборных блоков не обладает такой жесткостью как монолитный, так как состоит из отдельных элементов. Сборный фундамент нельзя усилить дополнительной арматурой. Ведь блоки выпускают по типовому проекту. Усиление сборного фундамента может быть достигнуто при помощи сеток укладываемых между рядами блоков, но и это не дает такого же результата, как пространственное армирование монолитного фундамента. Уменьшить материальные затраты на фундамент такого типа для малоэтажного домостроения можно путем укладки фундаментных стеновых блоков и подушек не сплошным рядом, а с некоторым разбегом это так называемые прерывистые фундаменты. Прерывистые фундаменты позволят сэкономить до 20 - 25 % блоков, что сказывается на себестоимости строительства. Рисунок 7 - Конструкция ленточного фундамента из фундаментных стеновых блоков и подушек не сплошным рядом (прерывистые фундаменты) Необходимо помнить, что если на Вашем участке торфяные, илистые и грунты со слабой несущей способностью, прерывистые фундаменты не приемлемы. Помните, что ленточный фундамент из сборных бетонных блоков проигрывает по прочности и другим эксплуатационным характеристикам своему родственнику - монолитному фундаменту. Основные конструкции сборных фундаментов приведены на рисунках. Рисунок 8 - Монолитный фундаментный блок для устройства сборного ленточного фундамента Рисунок 9 - Конструкция сборного ленточного фундамента из фундаментных блоков и фундаментных подушек 2 Материал для ленточных фундаментов. Самые популярные материалы для ленточного фундамента - это бутобетон, железобетон, кирпич, железобетонные фундаментные плиты и блоки. 1. Бутобетонный ленточный фундамент. Это смесь песчано-цементного раствора и достаточно крупных камней (не более 30 см в длину, с двумя, примерно, параллельными поверхностями массой до 30 кг.). Получается достаточно надежный фундамент. При хорошем запасе крупных камней и если на участке легкие грунты (песчаные) или скалистые, то это Вам подходит. Если на Вашем участке глинистые грунты, лучше этот материал не применять, так как фундамент из бутобетона может дать трещину или быть вовсе разорван. Ширина фундамента может быть от 200 мм до 1000 мм, в зависимости от нагрузки здания. Такой фундамент требует выполнять песчаную или гравийную подушкой толщиной не меньше 100 мм для выравнивания поверхности грунта и удобности укладывания бетонной смеси. 2. Железобетонный ленточный фундамент. Это смесь цемента, песка и щебня армированного металлической сеткой или прутьями арматуры. Это самый популярный материал для фундамента. Он достаточно дешев, прочен, допускает создание монолитных конструкций сложной конфигурации. Если у Вас есть бетонный вибратор, то получается очень надежный и крепкий фундамент. Если на Вашем участке песчаные грунты, то это материал для Вас. Ширину такого фундамента выбирают в зависимости от толщины стены. К примеру, выбрав толщину стены в 2 керамических кирпича (510 мм), ширины фундамента в 600 мм, с армированием стержнями арматуры класса АIII диаметром 12 мм, будет вполне достаточно для надежности дома. 3. Кирпичный ленточный фундамент пригоден как для надземной, так и подземной части фундамента и цокольных частей. Надо помнить, что кирпич очень гигроскопичен и во влажном состоянии легко разрушается даже легкими морозами, поэтому его необходимо защитить от влаги путем гидроизоляции. Если у Вас дом со стенами в 1-1.5 кирипча или с каркасом из дерева, тогда этот материал Вам подходит. Высокий уровень грунтовых вод и большая глубина заложения исключают использование кирпичных фундаментов. 4. Фундаментные плиты и блоки. Для сборных фундаментов применяют фундаментные плиты тип ФЛ 12.12, ФЛ14.12 и т.п. и фундаментные блоки длиной 0.9, 1,2 или 2,4 м типа ФБС. Эти железобетонные изделия изготавливаются в заводских условиях. Они прочны, надежны и практически подходят для всех видов грунтов и типов зданий. 3. Коммуникации. Возможно, при строительстве дома придется столкнуться с таким понятием как «подземные инженерные коммуникации». Что это такое? Подземные инженерные коммуникации - это линейные сооружения с технологическими устройствами на них, предназначенные для транспортирования жидкостей, газов и передачи энергии. Они состоят из трубопроводов подвода холодной и горячей воды (отопления), газа, кабельных электрических и телефонных линий. Для того чтоб иметь понятие о таких коммуникациях необходимо в органах местной власти получить топосъемку участка строительства, где обозначены все подземные коммуникации. В случае если постройка попадает на такие коммуникации, Вам придется их переносить или по другому привязывать дом на участке. Необходимо помнить, что строительство дома над или рядом с подземными коммуникациями вызывает дополнительные нагрузки на их конструкцию и может повлечь за собой техногенную аварию. Такие коммуникации могут проходить по участку, если он располагается в существующем поселке или на окраине города. Если проект строительства разработан профессионалами, то обо всех возможных проблемах и путях их решения Вам будет известно. Технология устройства ленточного фундамента В этом разделе рассмотрим технологию устройства мелкозаглубленного ленточного монолитного фундамента. В качестве материала рассматривается железобетон и бутобетон. Этот тип был выбран для рассмотрения исходя из нескольких соображений: он чаще всего применяется в частном строительстве технология его устройства сложнее, чем у сборного, и поэтому в рамках этой статьи мы решили рассказать именно о ней. Так как эффективный контроль за ходом строительных работ может осуществлять лишь тот, кто хоть немного разбирается в технологии строительства. Поэтому давайте ознакомимся с технологей строительства монолитного ленточного фундамента. Выбор рабочих - важный этап. Сейчас многие строительные организации, да и просто бригады, частные лица предлагают свои услуги. Не спешите с выбором, пообщайтесь с друзьями, знакомыми которые прошли этот этап, прислушайтесь к их советам. Свяжитесь с 2-3 строительными организациями, проанализируйте их предложения, попросите познакомить Вас с возведенными ими объектами, поговорите с владельцами этих домов. Этой информации должно быть достаточно для выбора подрядчика. Помните, что правильно составленный договор с подрядчиком, позволит Вам избежать неприятностей в случае возникновения каких либо осложнений при строительстве. Строительство мелкозаглубленного следующие основные этапы: фундамента включает в себя 1. Подготовительные работы Предусматривает расчистку участка под строительство, завоз строительного материала. На земле наносится разметка осей дома, фиксируется расположение основных элементов фундамента с помощью кольев и шнура (проволоки). Эта операция требует большой точности и внимания. Если участок ровный, то измерения производить легко. На участках со сложным рельефом пользуются рейками и уровнем. Необходимо обязательно проверить углы прямоугольного или квадратного фундамента, они должны быть строго прямыми под 90 градусов. Обязательно проверьте теодолитом отметку низа траншеи, по крайней мере, по углам дома и в точках пересечения лент. Подготовленная к строительству, выровненная площадка должна быть на 2-5 м в каждую сторону больше габаритов дома; Рисунок 10 - Разметка осей дома с помощью кольев и проволоки 2. Рытье траншеи под фундамент и ее обустройство. Траншею роют экскаватором или вручную. Если рыли экскаватором, то дно траншеи надо подчистить и выровнять вручную. Оградить котлован. На дно траншеи надо уложить подушку в 120-200 мм из мелкого гравия или песка (поливая водой ее надо тщательно утрамбовать). На подушку укладывают полиэтиленовую пленку (либо другую гидроизоляцию) или заливают цементным раствором, чтоб вода не уходила из бетона в грунт и тем самым не ухудшались его прочностные характеристики. Рисунок 11 - Устройство траншеи под ленточный фундамент и ее обустройство 3. Установка опалубки с распорками. Устройство опалубки для ленточного фундамента выполняют из струганных с одной стороны досок (устанавливаются во внутрь траншеи) толщиной не менее 40-50 мм. Также хорошо применять щитовую разборную железную опалубку. Установленная деревянная опалубка, очищенная от мусора и стружки и обильно смоченная водой, должна жестко фиксироваться распорками к стенкам траншеи, чтобы не произошло выпучивания стены. Тщательно выверяйте отвесом вертикальность стен опалубки, так как от этого зависит долговечность фундамента. Опалубку выводят на 30см (может быть и больше) выше поверхности земли. Высота над землей станет цоколем будущего дома. Не забудьте сразу оставить отверстия для водопроводных и канализационных труб, чтобы потом, прорубая их, не нарушать целостность монолита. После возведения монолита верх фундамента покрывается гидроизоляционными материалами, это предохранит стены дома от попадания в них капиллярной влаги. Как выполнить такую гидроизоляцию, и какими материалами, можно прочесть в статьях Гидроизоляция. Устройство гидроизоляции фундамента, подвала, цоколя и Гидроизоляция. Виды гидроизоляции при строительстве дома. Рисунок 12 - Устройство опалубки для ленточного монолитного фундамента Рисунок 12 - Устройство опалубки с распорками для ленточного монолитного фундамента 4. Монтаж арматуры. Одновременно с монтажом опалубки, по всему периметру, монтируется арматура, собранная в каркасы. Диаметр прутков арматуры, их количество и расположение указываются в проекте. Если проект отсутствует, то, как правило, каркас представляет из себя два ряда вертикальной арматуры, скрепленные с горизонтальными арматурами, количество которых зависит от глубины фундамента. Шаг установки арматур 10, 15, 20, 25 см. Пример вязки каркаса приведен на снимке. Монтаж арматуры ленточного монолитного фундамента Арматура, после ее заливки бетоном, позволяет получить железобетонный монолитный фундамент, прочностные свойства которого очень высоки. Каркас закладывается на всю высоту фундамента. Он жестко связывает его нижнюю и верхнюю части. Каркасы изготавливаются с помощью сварки или вязки проволокой. Соединения арматуры в каркасы с помощью сварки, для удобства выполняют вне траншеи. Полученные секции каркасов устанавливают на дно траншеи и сваривают между собой. Если нет сварочного аппарата, то можно монтировать каркасы из арматурных прутьев прямо внутри опалубки, скрепляя их между собой вязальной проволокой. Нельзя допускать небрежного монтажа арматурных прутков. Их следует размещать согласно проекту, строго соблюдая шаг стержней, их диаметр, класс арматуры. Выдерживать защитный слой (расстояние от края фундамента до середины стержня арматуры) арматуры в 35-70 мм (в зависимости от условий материала подготовки) при этом прочно скреплять между собой. Для поддержки арматурного прутка, при укладке бетона, не рекомендуется использовать неполные кирпичи, а также применять какиелибо подсобные материалы. Это может привести к снижению прочности бетона. 5. Заливка бетона в опалубку. Бетон заливается постепенно, слоями толщиной примерно 15-20 см. Каждый слой трамбуется деревянными трамбовками, чтобы исключить пустоты в массиве бетона, а также для этого простукиваются стенки опалубки. Самый лучший и надежный способ для этих целей использовать бетонный вибратор. Очень важно чтобы бетон был одинаковой консистенции и не делился на слои. Часто возникают проблемы качества связанные с использованием чрезмерно жидкого бетона (ведь его легче сливать из бетоновоза). В таком бетоне заполнитель может оседать на дне, что приводит к его расслоению и снижению его прочности. Простое правило говорит - если сгребаете бетонный раствор лопатой, и он при этом легко обтекает препятствия, значит бетон жидкий. Для получения бетона высокой прочности, бетонный раствор должен быть достаточно жёстким и для его перемещения лопатой надо прилагать значительные усилия. Рисунок 12 - Укладка бетонной смеси в опалубку ленточного монолитного фундамента В случае если бетонирование ведется зимой (что уже само по себе является не лучшим вариантом) бетон надо утеплять при его схватывании (соломой, опилками, стекловатой или другими подручными материалами) или прогревать. Как это правильно делать можно прочесть в статье Подготовка грунта, бетонирование, каменная кладка зимой. Необходимо помнить, что бетонная смесь подвержена расслоению, когда ее льют с высоты более 1,5 м. Желательно для заливки смеси использовать переносные желоба или же иные приспособления. Если в качестве материала применяется бутобетон, надо обеспечить чтобы бутовые камни плотно стыковались друг с другом. Такой фундамент требует значительных затрат, т.к. камни надо точно подбирать и подгонять. Технология кладки заключается в чередовании операций по укладыванию слоев бутового камня, их уплотнению, проливанию между ними связующего бетона. При этом бетон должен быть с мелким заполнителем - щебень, мелкий гравий, песок. 6. Устройство гидроизоляции фундамента. После 7-10 дней после заливки бетона (или при достижении 70 % прочности от проектной можно снимать опалубку). Для гидроизоляции фундамента используют битумную мастику, которой промазывают наружные стенки и приклеивают гидроизоляционный материал. Для этого хорошо подходит рубероид. Через некоторое время проверяют качество приклейки. Надо следить, чтобы гидроизоляция не отпадала, отслаивалась от стенки фундамента. Выявленные пропуски, дырки в изоляции устраняются. Есть более простой способ устроить гидроизоляцию, для чего пазухи фундамента засыпаются глиной, при этом она должна быть хорошо утрамбована. Если хочется быть уверенным в стойкости конструкции на все сто процентов, обработайте прилегающий к фундаменту грунт вяжущими полимерными смесями; 7. Обратная засыпка. После устройства гидроизоляции выполняется обратная засыпка пазух фундамента. Ее выполняют песком средней крупности с послойным его трамбованием и проливом водой. Это операцию выполняют вручную, осторожно чтобы не повредить гидроизоляцию. Можно защитить гидроизоляцию дренажной мембраной или слоем геотекстиля. Если есть подвальные помещения и планируется их утепление, то можно поверх гидроизоляции приклеить слой утеплителя (например, экструдированного пенополистирола), и тогда он предохранит гидроизоляцию от повреждения обратной засыпкой. Возможные ошибки при проектировании и возведении ленточного фундамента Примечание: приведенные ниже ошибки, отрицательно скажутся на качестве любого типа фундамента, не только ленточного. 1. При выполнении изыскательских работ не полностью учтены свойства грунта, а именно – пучинистость и его просадка. Не точно определен уровень грунтовых вод, глубина промерзания почвы. Из-за допущенных ошибок в проекте изначально заложены ошибки, которые отрицательно влияют на качество Вашего дома – фундамент даст трещины, большую осадку. 2. При производстве работ, строителями, для экономии средств и времени использованы строительные материалы более низкого качества, чем это предусмотрено проектом. Например: применен цемент для бетона более низкой марки; для большей подвижности бетона в процессе приготовления добавили излишек воды; при небрежном приготовлении бетона он частично перемешался с землей; использовали расколотые фундаментные блоки; при вязке металлического каркаса использовали арматуру меньшего диаметра. 3. Плохое качество выполнения работ. Например: неправильно вынесли оси, углы здания получились не прямые. Это может привести к перекосу фундамента; не дорыли котлован до проектной отметки; не выдержали толщину подушки в траншее; не везде уложили гидроизоляцию на подушку под бетон, вследствие чего вода из него ушла в грунт и его прочностные показатели ухудшились; при застывании бетона зимой не поддерживался температурный режим – бетон не прогревался, вследствие чего уменьшилась прочность фундамента; не выдержали необходимое время, для того чтобы бетон набрал проектную прочность, и сняли опалубку; при обратной засыпке траншеи была повреждена или вообще сбита гидроизоляция. Как отмечалось выше эту операцию надо делать очень аккуратно и с особым контролем. Все эти ошибки, ведут к снижению качества фундамента и, в конечном итоге, к долговечности Вашего дома. Именно здесь Вам опять понадобятся знания, полученные в этой и других статьях по строительству. И самое главное – не забывайте постоянно контролировать все этапы выполнения работ. Если у Вас нет возможности делать это самостоятельно, то лучше привлечь специалиста по технадзору или специалиста от другой, независимой от подрядчика, организации. Все вышеприведенные примеры напрямую связаны с выбором квалифицированных профессионалов для изыскательских и строительных работ и является очень важным этапом в подготовке к будущему строительству. Сейчас многие строительные организации, да и просто бригады, частные лица предлагают свои услуги по частному строительству. Не спешите с выбором, пообщайтесь с друзьями, знакомыми которые прошли этот этап, прислушайтесь к их советам. Свяжитесь с 2-3 строительными организациями, проанализируйте их предложения, попросите познакомить Вас с возведенными ими объектами, поговорите с владельцами этих домов. Этой информации должно быть достаточно для выбора подрядчика. Не лишним будет напомнить, что правильно составленный договор на строительство с подрядчиком, позволит Вам избежать неприятностей в случае возникновения каких либо осложнений в процессе стройки. В договоре, как правило, должны быть оговорены объемы работ, сроки их выполнения, ответственность подрядчика за качество выполненных работ и его гарантийные обязательства, условия приемки объекта заказчиком (при необходимости с разбивкой по этапам), порядок и сроки оплаты работ. В этом Вам помогут хорошие юристы. 4. Расчет фундамента при строительстве дома включает: расчет по несущей способности грунта; расчет на деформацию грунта. Мы рассмотрим пример расчета фундамента по несущей способности грунта, т.к. он достаточно прост и доступен застройщику обладающему знаниями в математике и физике в объеме средней школы. Расчет состоит из трех этапов: 1. Определение веса конструкций дома, снеговой, полезной нагрузок и удельного давления на подошвенный грунт фундамента. 2. Определение размеров фундамента. 3. Корректировка размеров фундамента. Далее подробно разберем все три этапа. А в следующих статьях будет рассмотрено три примера данного расчета для разных видов домов (расчет фундамента для дома из кирпича, расчет фундамента для каркасного дома и расчет фундамента для дома из газобетона). Определение веса конструкций дома 1.1. Расчет веса конструкции дома Итак, для того чтобы рассчитать нагрузку на фундамент, определяем основные элементы, которые дают нагрузку. Так для среднестатистического дома это будут: Фундамент. Подробно выбор параметров ленточного фундамента изложен в статье Фундамент ленточный. Устройство ленточного фундамента технология; цоколь и его отделка; полы, в том числе цокольное перекрытие; стены; внутренние перегородки; отделка стен (внутренняя и наружная) и перегородок; окна; двери; потолочное перекрытие и отделка потолка; стропильные конструкции крыши; материал покрытия крыши; лестницы; металлические крепежные изделия (гвозди, скобы, металлические стяжки и т.п.); тепло и гидроизоляция. Чтобы определить объем этих элементов без графических работ не обойтись. Обладая элементарными познаниями в черчении, не трудно будет выполнить эскизы (справка: эскиз это чертеж, выполненный от руки) всех элементов конструкции дома участвующих в расчете. Элементы должны быть прорисованы не обязательно с точностью до миллиметра, а максимально приближенно к будущей реальной конструкции. По этим эскизам определяем объем конструкции. Для прямоугольных форм конструкций, характерных для строительства, определив геометрические размеры Д (длина), В (высота), Ш (ширина) и перемножив их, получаем объем V (объем). Если конструкция сложной прямоугольной формы, ее необходимо разбить на простые геометрические фигуры. Размерность элементов можно брать в сантиметрах или метрах, получая объем в см3 или м3. Удельный вес Y (кг/м3) основных строительных материалов приведен в приложении 1 (по данным СНиП II-3-79). Однако в бурно развивающейся строительной отрасли появляются все новые материалы. Их удельный вес можно легко найти в интернете, проведя поиск физических характеристик конкретных строительных материалов. Теперь зная объем и материал всех этих элементов, определяем их вес, умножая объем V м3 конструкций на удельный вес материалов Y кг/м3, из которых они изготавливаются, получаем вес конструкции Р в килограммах, который можно перевести в тонны (1т=1000 кг). Применяя стандартные строительные элементы, при строительстве дома, например плиты перекрытий, фундаментные блоки, различные балки, теплоизоляционные маты, гидроизоляционные покрытия, листовые ДВП, стальной профнастил и т.д., мы, по нормативным документам, можем сразу определить их вес в зависимости от размера и количества, что упрощает расчет. В приложении 5 приведены рекомендации и приблизительный расход материалов на строительство небольшого дома 5,3 мх5,3 м. Поскольку размеры фундамента являются искомой величиной, задаем их приближенно (1-е приближение) исходя из планируемой конструкции (монолитный, сборный фундамент), материалов из которых он будет изготавливаться (бетон, бутобетон, кирпич и т. д.), величины его заглубления в зависимости от категории грунта, глубины его промерзания, уровня грунтовых вод. Для этого наличие схемы и эскиза фундамента является обязательным требованием. Более подробно выбор параметров фундамента изложен в статье Фундамент дома. Выбор типа фундамента дома. Расчет глубины фундамента производится по таблице (рекомендуемые значения): *На условно непучинистых (крупнообломочных с пылевато-глинистым заполнением, мелких и пылеватых песках и всех видах глинистых грунтов твердой консистенции) при нормальной глубине промерзания до 1 м - не менее 0,5 м, до 1,5 - не менее 0,75 м, от 1,5 до 2,5 м - не менее 1 м; Толщина фундаментов зависит от категории грунта и, как правило, принимаются не менее 350 мм. Рекомендуемые пропорции фундаментов в зависимости от расстояния между поперечными стенами (мм) приведены в таблице: Руководствуясь объективными данными (проектом дома, рекомендуемой минимальной шириной фундамента и т.п.) и рекомендациями по устройству фундаментов определяем (в метрах) его геометрические размеры: длину Д, высоту В, ширину Ш. Перемножив эти величины, мы производим расчет объема фундамента ДхВхШ=V (объем в м3). Для определения веса фундамента его объем V умножаем на удельный вес Y и получаем вес Р в килограммах (переводим их в тонны). Необходимо отметить, что основным параметром для дальнейших расчетов фундамента будет являться ширина его подошвенной части, т.к. от нее зависит удельное давление на грунт). Исходя из этого, мы будем оценивать достаточность площади (м2) подошвенной части фундамента (Д х Ш) для работоспособного фундамента. Здесь Ш является переменной функцией, которую мы и будем подбирать по расчетам. Рисунок 13 - Устройство бутового ленточного фундамента под наружную стену 1.2. Определение снеговой нагрузки дома Умножив площадь крыши на характеристические значениям веса снегового покрова, получим снеговую нагрузку на дом. Эта величина зависит от районов строительства. Для России определена в СНиП 2.01.0785 "Нагрузки и воздействия", для Украины определена в ДБН В.1.2-2:2006 "Нагрузки и воздействия". Карты районирования территорий России и Украины по снеговой нагрузке приведены в приложении 3. В зависимости от угла наклона одно и двухскатной крыши, применяется поправочный коэффициент μ. Умножая на этот 2 коэффициент величины 80-180 кг/м , уточняем снеговую нагрузку: Схемы односкатной и двускатной крыш Поправочный коэффициент μв зависимости от угла (а) наклона одно и двухскатной крыши. μ =1 при а≤25º, μ = 0 при а>60º. При промежуточных значениях а, коэффициент μ экстраполируется. 1.3. Расчет полезной нагрузки дома Нагрузка от мебели, печки, бытовых и хозяйственных аппаратов и оборудования, максимальное количество людей в доме и т. д., т.е. все, что будет находиться в доме. Обычно эта величина (с запасом) принимается равной общей площади дома умноженная на 180 кг/м2. 1.4. Определение удельного давления на подошвенный грунт фундамента Сложив все полученные величины: вес всех элементов конструкции, снеговую нагрузку, полезную нагрузку, получаем общий вес дома (в тоннах) воздействующий на фундамент. Разделив общий вес дома на общую площадь подошвы фундамента (в метрах квадратных), мы получим удельное давление на грунт под подошвой фундамента от всех нагрузок действующих на дом и обозначается эта величина – Р, т/м2. Определение размеров фундамента Различные виды грунтов воспринимают без осадки определенные величины удельных нагрузок Р, т/м2. Этот показатель называется – расчетным сопротивлением грунта и обозначается как R, т/м2. Основное условие для надежной работы фундамента: величина удельного давления дома на подошвенный грунт (описанная в п.1.3.) должна быть меньше расчетного сопротивления грунта. Т.е. P < R, (1). Как определить R? Эта величина регламентирована в нормативной документации – ДБН В.2.1-10-2009 "Основания и фундаменты сооружений". (Приложение 4). Зная категорию грунта под подошвой фундамента (по геологическим исследованиям, отрывкой контрольных шурфов и т.д.) по таблицам приложения 4, приблизительно определяется величина R. Например, величины R для грунтов, т/м2: Галька (щебень) 60-40; Гравий 50-35; Песок крупный 60-50; Средний 50-40; Супеси 30-20; Суглинки 30-10; Глина 60-10. Если выполняется требование (1), значит, расчет выполнен правильно. Для создания запаса прочности фундамента, перекрывающего неточности в выборе исходных данных, необходимо чтобы величина R была на 1520% больше, чем Р. Корректировка размеров фундамента Если R равна или меньше Р (с учетом 15-20%), необходимо уточнить размеры фундамента. В первую очередь увеличить площадь его подошвы. Если R значительно больше, чем на 15 - 20% Р, тогда для экономии средств можно уменьшить размеры фундамента. Откорректированные размеры фундамента следует проверить расчетным путем, как изложено выше. При этом необходимо учесть, что уменьшение размеров фундамента влечет к уменьшению его веса. Следовательно, в проверочном расчете необходимо закладывать новый вес фундамента. Как самостоятельно определить тип грунта на участке Индивидуальные жилые дома имеют сравнительно небольшие размеры и вес, который могут воспринимать все грунты, за исключением илов и торфяников. Поэтому их можно строить без проведения специальных геологических изысканий, самостоятельно обследовав грунт в пределах строительной площадки. Для этого отрывают пробный колодец - шурф размером 0,8х0,8 и глубиной 2,0-2,5 м. По мере заглубления через 0,5 м берут пробы грунта, маркируют и размещают отдельно друг от друга в какие либо емкости, исключив попадания на них осадков (складируют в помещении, под навесом) и испарения из него влаги (изолируют, например полиэтиленовой пленкой). Для определения вида грунта собственными силами, можно провести простые тесты: 1. Небольшую порцию грунта обильно смачивают водой, затем из полученной массы, между ладоней рук скатывают жгут (Ø12-15 мм, длиной 10-15 см) и загибают в кольцо. Кольцо из супеси рассыпается на мелкие фрагменты, из суглинка на 2-3 части, из глины - кольцо остается целым; 2. Для определения коэффициента пористости: из тестируемого грунта вырезают кубик размером 10х10х10 см и взвешивают. Полученная величина является объемной массой грунта в естественном состоянии. Затем этот грунт измельчают и уплотняют, удаляя из кубика воздушные поры. Затем измеряют объем полученной массы грунта, т.е. находят объемную массу грунта без пор. Коэффициент пористости (Е) определяется по формулам: E=1–Y0/Y; Y0=G/V0; Y=G /V1 где Y0, Y – объемный вес грунта в естественном и уплотненном состоянии, G-вес единицы объема грунта, V0 и V1 - объем грунта в естественном и уплотненном состоянии. Y–кг/см3, G–кг, V–см3. При вырезании кубика из грунта он может рассыпаться. Ничего страшного - объем известен и нам нужен только вес. Объем грунта без пор можно определить мерным стаканом или другой мерной емкостью. Пример: исходные данные - грунт суглинок, V0=1000 см3; G=2,01 кг; Y0= 2,01 кг : 100 см3= 0,0201 кг/см3. Полученные данные: V1=301 см3. Y=2,01 кг : 301см3=0,0667 кг/см3. Рассчитываем Е=1-Y0/Y=1–(0,0201 кг/см3 : 0,0667 кг/см3)=-0,3=0,7. Коэффициент пористости Е=0,7. 3. Показатель текучести определить более сложно, но существуют такие критерии: при нулевой текучести лопата в глину почти не входит, при текучести = 1 глина прилипает к лопате намертво. Определение других видов грунтов, приведенных в таблицах ДБН, не составляет особого труда. Если возникают сомнения в определении вида грунта, нужно принимать значение расчетного сопротивления грунта сжатию в сторону уменьшения, т.е. перестраховаться и сделать подошву фундамента несколько шире, чем нужно. При встрече на участке строительства биогенных (торфяников, илов и пр.) засоленных, набухающих либо просто непонятных грунтов необходимо приостановить строительство и пригласить специалистов. Грунт считается упругопластическим материалом. Под действием нагрузки, не превышающей определенного значения, он способен сжиматься и расправляться после ее снятия. Расчет фундамента на такую нагрузку называется расчетом по несущей способности грунта. При увеличении нагрузки происходит необратимое смятие грунта. Расчет в таком случае называется расчетом на деформацию грунта. Его могут выполнить только квалифицированные специалисты, при наличии инженерно-геологических исследований грунтов на участке. Заключение Представленная упрощенная методика расчета фундамента по несущей способности грунта, предназначена для понятия застройщиком общих принципов работы по конструированию и возведению ленточного фундамента при загородном строительстве. Она позволяет с достаточной степенью достоверности определить основные размеры будущего ленточного фундамента. При необходимости, для полного расчета фундамента (плюс расчета по деформации грунтов) необходимо обратиться к квалифицированным специалистам. 5. Усилие ленточного фундамента Прежде чем приступить к выполнению работ по ремонту и усилению фундаментов, необходимо установить причину повреждения фундаментов и устранить ее. Для выявления причин, вызвавших повреждения фундаментов, а также при их реконструкции проводят сбор сведений по истории здания или сооружения, а также выполняют техническое обследование надземной и подземной частей здания и прилегающей территории. Это особенно актуально для зданий старой постройки. Сбор сведений по истории здания дает возможность установить дату постройки; первоначальный вид; изменения, которые происходили в процессе эксплуатации (надстройки, пристройки, перепланировка); аварийные состояния. Наличие технической документации значительно сокращает объем дальнейших обследований. Техническое обследование зданий и сооружений - комплекс мероприятий по установлению категории технического состояния несущих и ограждающих конструкций, грунтов оснований и инженерных систем. Категория технического состояния устанавливается на основе анализа влияния дефектов и повреждений, а также параметров инструментальных и лабораторных исследований на несущую способность и устойчивость обследуемого здания. По результатам обследования делается вывод о дальнейшей безопасной эксплуатации и разрабатываются рекомендации по планируемой реконструкции, устранению влияния дефектов и усилению несущих конструкций. Виды обследований проводятся согласно требованиям ГОСТ 31937-2011, СП 13-102-2003 и ГОСТ Р 55567-2013: Обследование надземной части здания позволяет установить его фактические размеры, оценить состояние несущих и ограждающих конструкций, определить фактически действующие нагрузки, выявить внешние повреждения, установить, по возможности, причины их возникновения. Обследование подземной части здания выполняют с целью определения конструкции, размеров и материала фундамента, его прочностных характеристик, глубины заложения, наличия и состояния гидроизоляции, а также типа грунтов в основании. Для этого производят откопку шурфов, количество которых зависит от физического состояния здания в целом и его конструкций. Если при реконструкции или капитальном ремонте здания нагрузки на фундамент не возрастают, то достаточно отрыть два-три шурфа. При наличии деформаций и трещин в стенах шурфы обязательно выполняют в местах предполагаемых повреждений фундамента. Их отрывают на 0,5 м ниже уровня подошвы фундамента. В плане шурф имеет форму прямоугольника, причем большая его сторона длиной 1,5...3 м примыкает к фундаменту. Прочность фундаментов и стен подвала определяют известными неразрушающими методами, например, акустическим, радиометрическим, механическим и т.п. Осадку здания контролируют инструментально, а раскрытие трещин - с помощью маяков, устанавливаемых поперек трещин на стене здания (рис. 1). Маяки устраивают в виде мостика длиной 250...300, шириной 50...70 и толщиной 15...20 мм. Место, где устраивают маяк, очищают от штукатурки, краски, облицовки. На каждой трещине устанавливается два маяка: один - в месте наибольшего раскрытия, другой - в ее начале. Если в течение 15...20 дней на маяках не появились трещины, то можно считать, что деформации здания стабилизировались. Маяки делают из гипса, можно из металла или стекла. Рисунок 14 - Маяки Обследование прилегающей территории способствует выяснению причин повреждений, таких как неправильный отвод поверхностных вод, наличие вблизи русл старых рек, засыпанных оврагов и т.п. (см. таблицу ниже). Вид и внешнее проявление Причины деформаций деформаций 1. Осадка средней части здания Слабое основание в средней части здания; просадка просадочных грунтов основания; карстовые пустоты в средней части здания Слабое основание под крайней 2. Осадка крайней части здания (левой частью здания; или правой) просадка грунтов от замачивания; карстовые пустоты;отрывка котлована или траншеи рядом со зданием; сдвиг рядом расположенной подпорной стенки; затопление подвала 3. Осадка обеих крайних частей здания Аналогичные причины, указанные в п.2, но действующие в обеих частях здания; размещение под средней частью крупного включения (валуна, старого фундамента) 4. Выпучивание и искривление стен в вертикальной и горизонтальной плоскостях Распор стропильной системы;горизонтальные усилия от растяжек, прикрепленных к зданию; эксцентричная передача нагрузки от перекрытий; динамические нагрузки от оборудования, расположенного в здании; сейсмические подвижки Работы по переустройству фундаментов могут выполняться по двум направлениям: восстановление несущей способности оснований и ее повышение; ремонт и усиление фундаментов. В отдельных случаях эти работы могут выполняться совместно. Восстановление несущей способности оснований, ее повышение является сложным и дорогостоящим процессом, сущность которого заключается в увеличении плотности и несущей способности грунта основания. Известны различные пути решения поставленной задачи, такие как цементизация, битумизация, силикатизация и т.п. До начала работ по ремонту и усилению фундаментов должны быть исключены причины, вызывающие его неравномерную осадку или разрушение. Если деформация фундамента вызвала соответствующие деформации стен и перекрытий, то работы выполняют в следующей последовательности: укрепление (вывешивание) перекрытий; укрепление стен в местах деформаций; ремонт и усиление фундаментов; ремонт стен; ремонт перекрытий. К основным работам по ремонту и усилению фундаментов относятся: усиление оснований и фундаментов; уширение подошвы фундаментов; увеличение глубины заложения; полная или частичная их замена. Рисунок 15 –Частичная разгрузка фундамента с примичанием временных опр Перед началом работ необходимо принять меры по обеспечению устойчивости здания и предохранению конструкций от возможных деформаций, т.е. выполнить частичную или полную разгрузку фундаментов. Частичную разгрузку выполняют путем установки временных деревянных опор, а также деревянных и металлических подкосов. Для установки временных деревянных опор (рис. 2) в подвале или на первом этаже на расстоянии 1,5...2 м от стены укладывают опорные подушки, на них размещают опорный брус, на который устанавливают деревянные стойки. По верху стоек укладывают верхний прогон, который крепится к стойкам с помощью скоб. Затем между стойками и нижним опорным брусом забивают клинья, включая тем самым стойки в работу, и нагрузка от перекрытия частично снимается со стен и передается на временные опоры. Опоры на этажах должны устанавливаться строго одна над другой. Для увеличения устойчивости конструкции стойки раскрепляют раскосами. Полную разгрузку фундаментов осуществляют с помощью металлических балок (рандбалок), заделываемых в кладку стены, а также поперечных металлических или железобетонных балок. Рандбалки (рис. 3, а) устанавливают выше обреза фундамента в заранее пробитые с обеих сторон стены штрабы на постель из цементно-песчаного раствора. Штрабы необходимо пробивать под тычковым рядом кирпичной кладки. Временное закрепление рандбалки в штрабе выполняют клиньями. В поперечном направлении через 1,5...2 м балки стягивают болтами диаметром 20...25 мм. Пространство между временно закрепленной балкой и стеной заполняют цементно-песчаным раствором состава 1:3. Стыки рандбалок по фронту соединяют накладками на электросварке. В этом случае нагрузка передается на соседние участки фундамента. Рисунок 16 – Полная разгрузка фундамента На поперечные балки стены вывешивают следующим образом (рис. 3, б). В нижней части стены вблизи верхнего обреза фундамента через 2...3 м пробивают сквозные отверстия, в которые заводят поперечные балки. Под каждой поперечной балкой устраивают две опорные подушки на уплотненном основании. Передача нагрузки на опорные подушки осуществляется через продольные балки с помощью клиньев или домкратов. При неудовлетворительном состоянии стены ее предварительно усиливают путем установки рандбалок, которые располагаются выше пробиваемых отверстий. Ремонт кирпичных и бутовых фундаментов предусматривает выполнение следующих работ: расшивка трещин; перекладка отдельных участков; цементация; устройство обоймы из стального профиля с последующим оштукатуриванием по сетке; устройство сжимов с обетонированием; замена бутового фундамента на бутобетонный; восстановление отмостки; ремонт или устройство гидроизоляции. Ремонт бетонных и железобетонных фундаментов заключается в устранении волосяных трещин, ремонте или восстановлении отмостки и гидроизоляции. Способы усиления и реконструкции фундаментов мелкого заложения, применяемые в настоящее время, отличаются большим многообразием и их можно классифицировать в зависимости от конструктивно-технологических способов их выполнения (см. таблицу ниже). Работы по ремонту и усилению фундаментов сложны, трудоемки и очень ответственны. Их выполняют специализированные бригады по захваткам. Протяженность захваток не должна превышать 2 м, чтобы не повредить смежные участки фундамента и вышележащие конструкции здания или сооружения. Работы обязательно должны производиться по предварительно разработанным и утвержденным технологическим картам в составе проекта производства работ при наличии рабочих чертежей. Рассмотрим отдельные способы ремонта и усиления фундаментов, обращая внимание на особенности технологии выполнения работ. При расшивке трещин в кладке вначале с обеих сторон обнажают фундамент до его подошвы. Из кладки удаляют раздробленные и отслоившиеся камни, а трещины расчищают и промывают. Удаленные камни заменяют новыми, которые подбирают по размеру и устанавливают на постель из цементнопесчаного раствора. Трещины заполняют пластичным цементно-песчаным раствором марки 50. После этого восстанавливают гидроизоляцию и выполняют обратную засыпку с послойным трамбованием. При перекладке отдельных участков фундамента работы выполняют в следующей последовательности: Производят полную разгрузку перекладываемого участка фундамента: отрывают его с обеих сторон котлованы (шурфы); разбирают старую кладку и выполняют новую, соблюдая перевязку швов и оставляя штрабы для связи с кладкой на смежных участках. Перекладку фундамента выполняют по захваткам длиной не более 2 м в очередности, предусмотренной проектом. Допускается одновременное выполнение работ на захватках, удаленных друг от друга на расстояние не менее 4...6 м. В первую очередь перекладывают участки с наиболее ослабленной кладкой. Работы на соседних захватках производят с технологическим перерывом 7... 10 дней. При повышении прочности фундамента методом цементации с обеих его сторон в шахматном порядке отрывают шурфы размером 1x1 м с шагом 1...2 м для кладки из валунов. Для бутовых фундаментов отрывают траншеи шириной 1 м. В теле фундамента просверливают отверстия (обычно в швах кладки), в них устанавливают инъекторы с шагом: 1...2 м - для кладки из валунов; 0,2...0,25 м - для кладки из бутового камня. Затем производят нагнетание пластичного цементного раствора под давлением 0,02...0,03 и 0,04...0,05 МПа соответственно для кладки из валунов и бутового камня. Состав цементно-песчаного раствора соответственно 1:1...1:1,5 и 1:1...1:2. Нагнетание цементного раствора производят до полного насыщения кладки, что сопровождается повышением давления на 15...25%. При наличии подвала инъекторы устанавливают из подвальных помещений. Шаг иньекторов, состав раствора, его расход и величина давления нагнетания принимаются согласно проекта и уточняются пробным нагнетанием. № Метод усиления или Условия применения п/п реконструкции 1 Усиление фундаментов При образовании пустот в швах кладки и методом цементации пустот небольших разрушений материала в кладке фундамента; нагрузка на фундамент не увеличивается незначительно или увеличивается 2 При средней степени разрушения материала фундамента (нагрузка на Усиление фундаментов при фундамент не увеличивается или помощи частичной замене увеличивается незначительно; при кладки фундамента достаточной несущей способности основания) 3 Без уширения подошвы фундамента - при значительном разрушении материала Усиление фундаментов фундамента (нагрузка на фундамент не обоймами: увеличивается или увеличивается без уширения подошвы незначительно; при достаточной несущей фундамента; способности основания); с уширением подошвы с уширением подошвы фундамента - при фундамента увеличении нагрузки на фундамент и недостаточной несущей способности основания 4 Усиление фундаментов при помощи подведения конструктивных элементов под существующие фундаменты: плит; столбов; стен 5 При коррозионном или ином разрушении фундамента; Усиление фундаментов при необходимости значительного подведением новых увеличения нагрузок, глубины заложения фундаментов и изменении конструкций подземной части зданий и сооружений 6 При значительном увеличении нагрузок; при наличии подстилающих прочных Усиление фундаментов при грунтов; помощи вдавливаемых свай при невозможности проведения работ непосредственно под подошвой фундамента 7 Усиление подведением Плит - при большой толще слабых грунтов в основании; столбов - при неглубоком залегании несущего слоя грунта; стен - то же, а также в случае увеличения глубины заложения фундамента при устройстве подвалов, при необходимости передачи нагрузки на более прочные грунты фундамента В маловлажных грунтах; свай под при небольшой глубине существующего подошву фундамента фундамента и невозможности уширения его подошвы 8 Усиление фундамента при В водонасыщенных помощи пересадки его на при относительно большой выносные сваи залегания прочного слоя грунта грунтах; глубине 9 При значительном увеличении нагрузок и большой толще слабых грунтов в Усиление фуедамента основании; буронабивными сваями в сложных условиях реконструкции и строительства То же, а также при невозможности Усиление фундамента частичной разборки существующих 10 корневидными бурофундаментов и в стесненных условиях инъекционными сваями строительства Усиление фундамента конструкциями, 11 возводимыми способом При значительном увеличении нагрузок; в сложных условиях реконструкции "стена в грунте" подземных частей зданий и сооружений Усиление фундаментов 12 опускными колодцами Усиление фундаментов при помощью передачи части При сложных сочетаниях нагрузок и в 13 нагрузок на особых условиях выполнения работ по дополнительные реконструкции фундаменты При значительных неравномерных деформациях основания; изменении величины нагрузок и Переустройство столбчатых статической схемы работы фундаментов; 14 фундаментов в ленточные и установке дополнительного оборудования; ленточных в плитные изменении конструктивной схемы здания или сооружения; необходимости значительного повышения жесткости здания При просадке и значительном перекосе Возвращение просевшего (крене) фундаментов для исправления фундамента в 15 положения эксплуатируемых зданий или первоначальное или сооружений в случае сохранения их горизонтальное положение устойчивости При устройстве обоймы из стального профиля с последующим оштукатуриванием по сетке выполняют следующие виды работ: на захватке с обеих сторон фундамента отрывают траншеи; фундамент очищают от грязи и промывают водой; производят разметку и устройство сквозных отверстий под стяжные болты. на выровненную цементно-песчаным раствором поверхность фундамента устанавливают стальной профиль и стяжные болты. Затем в шахматном порядке на расстоянии 0,5... 1 м друг от друга просверливают отверстия диаметром 37 мм на глубину до середины фундамента, в них устанавливают инъекторы и производят нагнетание цементного раствора состава 1:1 до полного насыщения кладки. Расход раствора предварительно назначается в количестве 20...30% от объема ремонтируемого участка кладки фундамента. к стальному профилю приваривают с шагом 500...600 мм арматурные стержни Ø12 мм класса А400. к ним на скрутках прикрепляют сварную сетку из стали А240 Ø4 мм с размером ячейки 100x100 мм и производят оштукатуривание фундамента цементным раствором состава 1:3. Шаг инъекторов, расход раствора и давление нагнетания принимаются согласно проекта и уточняются пробным нагнетанием. Устройство сжимов с обетонированием выполняют в следующей последовательности: обнажают, очищают от грязи и промывают водой верхний обрез фундамента; просверливают сквозные отверстия диаметром 22 мм с шагом 1,2... 1,4 м; устанавливают с обеих сторон стальные утолки 75x75x3 и соединяют их между собой сжимными болтами Ø20 мм; выполняют цементацию кладки фундамента (аналогично, как в ранее описанных способах) и производят с двух сторон обетонирование по всей длине ремонтируемого участка бетоном класса В7,5...В10 для защиты стальных деталей от коррозии. При реконструкции фундаментов с целью повышения их несущей способности выполняются следующие виды работ: усиление фундаментов; уширение подошвы фундамента; увеличение глубины заложения фундамента; полная или частичная замена фундамента. Усиление фундаментов Усиление выполняется в основном для фундаментов, выложенных из бутового камня, бутобетонной кладки и кирпича. Причем, основной материал (бутовый камень, кирпич) обладает достаточной прочностью, но сам фундамент ослаблен в результате разрушения раствора, появления трещин и пустот. Усиление фундаментов выполняют путем цементации или силикатизации кладки, укрепления отдельных камней (кирпичей) кладки и устройством железобетонных обойм. Цементация кладки производится путем нагнетания в пустоты фундамента через инъекционные трубки цементно-песчаного раствора состава 1:1...1:2 под давлением 0,2... 1 МПа. В большинстве случаев цементация кладки производится одновременно с цементацией основания. При подготовке фундамента к инъецированию выполняют его вскрытие (при необходимости), бурение шпуров, установку инъекторов, их соединение с инъекционной установкой и проверку работы смонтированной системы. Шпуры для инъекторов бурят или пробивают перфораторами в шахматном порядке на расстоянии 0.8... 1,2 м друг от друга. Затем устанавливают инъекционные трубки (стальные перфорированные трубы диаметром 50 мм), закрепляя их в теле шпуров с помощью цементно-песчаного раствора. Радиус действия инъекторов составляет 0,6... 1,2 м. Расход цементно-песчаного раствора для инъецирования зависит от степени физического износа фундаментов и плотности материала кладки и ориентировочно составляет 0,2...0.4 от объема усиливаемой кладки фундамента. При силикатизации нагнетание рабочего раствора по одним и тем же инъекторам выполняют в два этапа: вначале жидкое стекло, а затем хлористый кальций. Технологический перерыв при их нагнетании не должен превышать 6 часов. Жидкое стекло нагнетают до полного насыщения тела фундаментов путем ступенчатого повышения давления от 0,05 до 0,4 МПа. Нагнетание хлористого кальция осуществляется при начальном давлении 0,4 МПа с постепенным его повышением до 0,5 МПа. Укрепление отдельных камней кладки выполняют при незначительной степени физического износа фундаментов. Камни, которые слабо держатся в кладке фундамента, вынимают; гнездо очищают стальной щеткой от грязи и старого раствора, смачивают водой и заполняют цементно-песчаным раствором. Камни устанавливают обратно в гнезда, втапливая их в раствор с помощью последовательных ударов молотком. Рисунок 16 – Усиление бутовых фундаментов путем устройства железобетонной обоймы Устройство железобетонных обойм выполняют в тех случаях, когда на отдельных участках фундамента прочность кладки нижележащих слоев меньше прочности вышележащих. Работы выполняют по захваткам длиной 2...2,5 м. Железобетонные обоймы могут устраиваться с одной или с двух сторон. Способы устройства обойм могут быть различны. Рассмотрим некоторые из них. При устройстве двухсторонней железобетонной обоймы (рис. 4, а) в теле фундамента в шахматном порядке через 1...1,5 м просверливают сквозные поперечные отверстия. Затем с обеих сторон устанавливают арматурные сетки с размерами ячеек от 100x100 до 150x150 мм из арматурной стали диаметром 12...20 мм. Арматурные сетки соединяют между собой арматурными стержнями диаметром 12...20 мм, которые устанавливают в просверленные отверстия. Затем устанавливают опалубку и выполняют бетонирование литой бетонной смесью (осадка конуса более 15 см) класса бетона В10 и более. Бетонирование может выполняться методом послойного торкретирования. Минимальная толщина обоймы 150 мм. При устройстве односторонней железобетонной обоймы (рис. 4, б) поперечные арматурные стержни заделывают в ранее просверленные гнезда в теле фундамента на цементно-песчаном растворе. А затем к ним крепят арматурные сетки. В отдельных случаях армирование железобетонных обойм выполняют одиночными арматурными стержнями. Для этого по всей длине фундамента отрывают траншею глубиной на 1 м выше отметки заложения фундамента. На проектной отметке в теле фундамента с шагом 1,5 м пробивают сквозные отверстия, устанавливают в них на цементно-песчаном растворе поперечные балки из двутавра №18...20. К поперечным балкам в продольном направлении приваривают уголки №75 длиной 500...700 мм или двутавр №18. Затем после углубления траншеи в теле фундамента в шахматном порядке с шагом 80... 120 см сверлят отверстия Ø18...20 мм глубиной 150... 180 мм, в которые забивают отдельные стержни Ø18...20 мм. Устанавливают опалубку и укладывают бетонную смесь с тщательным уплотнением. После набора бетоном требуемой прочности разбирают опалубку и выполняют обратную засыпку пазух с постойным уплотнением. Рисунок – 17 Усилие фундаментов буроинъекционныыми связями Увеличить одновременно несущую способность фундамента и основания можем путем устройства буроинъекционных свай. Их применение позволяет производить работы по усилению фундамента без разработки траншей и нарушения структуры грунта в основании. Сущность способа заключается в устройстве под зданием буроинъекционных (корневидных) свай, которые передают значительную часть нагрузки на более плотные слои грунта (рис. 5). Сваи выполняют вертикальными или наклонными с помощью установок вращательного бурения, которые позволяют пробуривать скважины диаметром от 80 до 250 мм не только в грунтах основания, но и в теле фундамента. Устройство буроиньекционных свай выполняется в следующей последовательности: бурение "лидерной" скважины; заполнение ее пластичным цементно-песчаным раствором; установка трубы-кондуктора до начала схватывания раствора; технологический перерыв для набора раствором требуемой прочности; бурение рабочей скважины до проектной отметки под защитой глинистого раствора или обсадной трубы; заполнение скважины цементно-песчаным раствором через буровой остов или трубу-инъектор снизу вверх до полного вытеснения глинистого раствора; посекционная установка арматурных каркасов; опрессовка свай. При установке арматурных каркасов понижение уровня раствора в скважине не должно превышать более 0,5 м. Для опрессовки сваи на верхнюю часть трубы-кондуктора устанавливают тампон (обтюратор) с манометром и через инъектор нагнетают под давлением цементно-песчаный раствор. При значительном расходе раствора из-за фильт-рации грунта основания делают технологический перерыв в течение 1 суток и опрессовку повторяют. Уширение подошвы фундамента Уширение подошвы фундамента выполняют банкетами из бутовой кладки или из монолитного бетона и железобетона, банкетами балочного типа, а также с помощью монолитных и сборных железобетонных подушек. Устройство банкет из бутовой кладки выполняется крайне редко из-за большой трудоемкости работ. Чаще всего применяют одно- и двусторонние банкеты из монолитного бетона и железобетона. Конструкция банкет зависит от способа их связи с существующим фундаментом и схем передачи нагрузки от сооружения на усиляемый фундамент. Наибольшее распространение получили банкеты, где передача нагрузки от сооружения осуществляется с помощью опорных балок (рис. 6). Для этого в стене пробивают сквозные отверстия с шагом 1,5...2 м. в которые перпендикулярно к стене устанавливают опорные балки из стального швеллера (двутавра) или железобетона. Нагрузка на банкеты передается через распределительные балки из швеллера или двутавра №16... 18, которые располагают вдоль стены. Рисунок 18 – Усилие фундаментов монолитными бетонным банкетами Работы выполняются в следующей последовательности: разбирают отмостку (при необходимости) и пол первого этажа; устраивают водосборные колодцы, ограждения; в пределах захватки (длина 1,5...2 м) отрывают траншею с одной или обеих сторон фундамента; очищают боковые поверхности фундамента; устраивают основание под банкет из щебня толщиной 50... 100 мм путем втрамбовывания его в грунт; в теле фундамента просверливают отверстия (в шахматном порядке через 0,25...0,35 м по высоте 1,2... 1,5 м по длине фундамента) и забивают в них анкерные стержни диаметром 16 мм; устанавливают опалубку и бетонируют банкет до отметки низа распределительных балок; после набора бетоном требуемой прочности (не менее 70% проектной) устраивают в стене "окна" и устанавливают в них опорные балки; монтируют распределительные балки и сваривают их с опорными балками; производят добетонирование банкета на высоту распределительных балок и заделку зазоров в "окнах"' для опорных балок. Допускается также и обетонированне опорных балок. Класс бетона - не менее В12,5. Увеличение площади опирания фундаментов может осуществляться с помощью сборных железобетонных отливов и стальных тяжей (рис. 7). Рисунок 19 –Увеличение площади оперения фундаментов с помощью железобетонных отливов Работы выполняются в следующей последовательности: отрывают с обеих сторон фундамента траншею по захваткам длиной 1,5...2,0 м; в теле фундамента сверлят сквозные отверстия; монтируют железобетонные отливы; устанавливают стальные тяжи; с помощью домкратов или клиньев выполняют разжатие отливов в их верхней части; укладывают бетонную смесь в зазор между существующим фундаментом и железобетонными отливами. В результате разжатия отливов они поворачиваются внизу во-круг своей нижней оси и дополнительно обжимают грунт основания. К недостаткам этого способа следует отнести значительный объем земляных работ и большие затраты ручного труда. Рисунок 20 – Уширение подошвы фундамента При уширении подошвы фундамента путем подводки монолитных или сборных железобетонных плит (рис. 8) из-под него в пределах захватки длиной 1,5...2 м удаляют грунт. Железобетонные плиты монтируют на подготовленное выровненное основание. Зазор между поверхностью плит и подошвой фундамента зачеканивают жестким цементно-песчаным раствором марки 100. Процесс устройства монолитной железобетонной подушки менее трудоемок. Для этого на подготовленное основание укладывают арматурные сетки, устанавливают опалубку и укладывают бетонную смесь. Уплотнение бетонной смеси выполняют вибрированием. Для обеспечения надежного контакта укладываемой бетонной смеси с фундаментом бетонирование производят на 100... 150 мм выше отметки его подошвы. Класс бетона В12,5 и более. Увеличение глубины заложения фундамента Углубление фундаментов выполняют с применением бутовой (кирпичной) кладки, монолитного бетона и железобетона. Способ углубления фундаментов с использованием бутовой кладки отличается высокой трудоемкостью и применяется при незначительных нагрузках. В этом случае вначале разгружают фундаменты и при наличии ослабленных участков стен устанавливают рандбалки. Затем на отдельных захватках длиной 1,5...2 м в заранее намеченной очередности отрывают колодцы на проектную глубину с временным креплением стенок, разбирают нижнюю ослабленную часть фундамента (при необходимости) и удаляют грунт, подводя под фундамент временные крепления. Кладку нового фундамента выполняют с перевязкой швов, удаляя крепление снизу вверх. Зазор между верхним обрезом новой кладки и нижним обрезом старого фундамента зачеканивают полусухим цементно-песчаным раствором состава 1:3. Рисунок 21 – Углубление фундамента отдельными блоками Более эффективным является способ углубления фундаментов с применением монолитного бетона (рис. 9). Как и в предыдущем случае, вначале разгружают фундамент, а затем отрывают шурфы на 0,7...1 м ниже подошвы фундамента, стенки шурфов крепят щитами. У передней стенки устанавливают прочную раму из бруса или круглого леса. Верхняя перекладина рамы должна находиться на 30...50 мм ниже подошвы фундамента. Между подошвой и верхней перекладиной рамы в грунт забивают доски, т.е. устраивают забирку, под защитой которой на проектную глубину отрывают колодец. Затем в колодец укладывают и уплотняют бетонную смесь, оставляя между подошвой фундамента и поверхностью бетона зазор 300...400 мм. После набора бетоном требуемой прочности с помощью домкратов производят обжатие основания новой части фундамента, используя при этом массу существующего здания. После этого бетонируют зазор, укладывая бетонную смесь на 100 мм выше подошвы старого фундамента с целью обеспечения плотного контакта. Рисунок 22 – Углебление подошвы фундамента без разгрузки Исключить трудоемкие работы по разгрузке фундамента позволяет технология выполнения работ по его углублению и одновременному расширению (рис. 10). На захватке отрывают траншею на глубину заложения фундамента. Затем устраивают подкоп под подошву существующего фундамента по всей длине захватки на половину его ширины. В боковую стенку подкопа забивают горизонтальные поперечные арматурные стержни диаметром 14...18 мм. Нижний ряд стержней устанавливают с шагом 200 мм на 100 мм выше дна траншеи, а верхний ряд - с таким же шагом на 50...70 мм ниже подошвы существующего фундамента. К поперечным стержням приваривают профильные стержни такого же диаметра с шагом 200 мм. В траншее устанавливают щит опалубки на уровне подошвы фундамента и на расстоянии 200 мм от его боковой поверхности. Затем укладывают и уплотняют бетонную смесь, монтируют вертикальную арматурную сетку (размер ячейки 200x200 мм, диаметр вертикальных стержней 14...18 мм, горизонтальных - 6 мм). Арматурную сетку втапливают на 200...250 мм в свежеуложенный слой бетонной смеси, устанавливают опалубку второго яруса, укладывают и уплотняют бетонную смесь. После набора бетоном требуемой прочности опалубку разбирают, выполняют гидроизоляцию и обратную засыпку траншеи. Затем аналогично выполняют работы с противоположной стороны (исключая установку горизонтальных поперечных стержней). Полная или частичная замена фундамента При полной или частичной замене фундаментов укрепляют перемычки над проемами, а при необходимости - и стены. Затем отрывают траншеи и разбирают ослабленные участки фундамента на захватках длиной 1...2 м. Разборку начинают с верхних рядов с одновременным раскреплением вышележащих участков стены. При этом оставляют штрабы и уступы для последующей перевязки новой кладки cо старой. Основание под новый участок фундамента уплотняют путем втрамбовывания в грунт слоя щебня на глубину 50...100 мм. Новую кладку выполняют с перевязкой швов, выполняя также перевязку с соседними участками существующего (неразбираемого) фундамента и новой кладки. Горизонтальную гидроизоляцию между фундаментом и стеной выполняют по выровненной цементно-песчаным раствором поверхности. Зазор между верхним обрезом нового фундамента и нижней поверхностью стены тщательно зачеканивают полусухим цементно-песчаным раствором (желательно применять саморасширяющие цементы). Замену фундаментов начинают с наиболее слабых участков и по возможности под теми участками стен, где отсутствуют проемы. Разбивку фундамента на захватки производят с таким расчетом, чтобы между захватками, где одновременно выполняются работы, находилось не менее двух захваток, на которых работы еще не начинались или уже выполнены и кладка (или бетон) набрала требуемую проектную прочность. Рисунок 23 – Усилие фундаментов с помощью опустного колодца Известен способ усиления основания существующих фундаментов железобетонными опускными колодцами (рис. 11). Фундамент в этом случае может иметь в плане любые габариты и конфигурацию. Кроме того, исключается необходимость его разгрузки для ведения работ. Внутренние размеры опускного колодца должны превышать габариты подошвы фундамента на 15...20 см. В плане колодец может иметь форму окружности или прямоугольника с закругленными углами. Его выполняют из монолитного или сборного железобетона на поверхности земли или в котловане, отметка дна которого должна быть выше отметки подошвы фундамента на 20...30 см. Колодец опускается по мере выемки грунта по наружному периметру его стен, при этом основание под существующим фундаментом сохраняется ненарушенным и заключается в обойму. Для обеспечения достаточной стабильности грунтового ядра внутри опускного колодца грунт необходимо разрабатывать только в сухом состоянии, выполняя при необходимости водопонижение. После погружения колодца траншея засыпается грунтом или песком с тщательным послойным уплотнением. В особо сложных случаях усиления фундаментов, когда нагрузку необходимо передать на глубоко залегающие прочные грунты, особенно при наличии высокого уровня грунтовых вод, применяют вдавливаемые сваи. Различают два способа усиления фундаментов: передача нагрузки от фундамента на выносные сваи передача нагрузки подведением свай под подошву фундамента. Выносные сваи применяют при высоком уровне грунтовых вод, а сваи, подводимые под подошву фундамента - при низком. Расстояние между сваями должно быть не менее трех диаметров. Головы свай с существующим фундаментом соединяют с помощью ростверков, которые выполняют в виде железобетонных поясов (для ленточных фундаментов) или железобетонных обойм (для столбчатых фундаментов). Для лучшей передачи нагрузки от усиливаемого фундамента на сваи применяют металлические или железобетонные балки, которые пропускают через тело фундамента. Длина свай устанавливается в зависимости от характеристики грунтов, размеров поперечного сечения свай и нагрузок на фундамент. Выносные сваи выполняются в виде набивных свай или способом вдавливания. При этом способе усиления необходимо обеспечить надежное сопряжение существующего фундамента со сваями. С этой целью в фундаменте или в стене устанавливают в продольных штрабах рандбалки. Кроме того, могут применяться поперечные балки, которые заводят в предварительно пробитые сквозные отверстия. Балки связывают между собой и с выносными сваями с помощью монолитного железобетонного ростверка (рис. 12). Рисунок 24 – Усилие фундаментов с помощью выпускных свай; Усилие фундаментов с помощью задавливаемых металлических свай. Сваи, подводимые под подошву фундамента, обычно выполняются составными и погружают способом вдавливания (рис. 13). Сваи из металлических труб 237x8 длиной 1 м располагают попарно - с двух сторон фундамента. Для погружения свай применяют домкраты, которые упираются в железобетонные балки, изготовляемые одновременно со сплошным железобетонным поясом, связанные конструктивно со сваями. Железобетонный пояс устраивают на уровне пола первого этажа до начала работ по задавливанию свай. Задавливание свай выполняют одновременно с двух сторон фундамента по всему периметру здания с помощью сварки секций. Для подвески домкрата и равномерного распределения усилий применяют инвентарную металлическую упорную балку, которую крепят параллельно стене здания (с каждой ее стороны) к трем соседним железобетонным балкам. После установки последней секции домкрат и инвентарную балку демонтируют, устанавливают армокаркасы и опалубку оголовка свай. Полость трубчатой сваи заполняют литой бетонной смесью (класс бетона В15) и бетонируют оголовок сваи. Подача бетонной смеси осуществляется через отверстия в железобетонных балках. При выборе того или иного способа усиления фундаментов необходимо, как правило, рассматривать несколько вариантов. Окончательный выбор осуществляется на основании сравнения по технико-экономическим показателям. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1 ГОСТ 21.001-2013 «Система проектной документации для строительства. Общие положения». 2 ГОСТ Р 21.1101-2013 «Основные требования к проектной и рабочей документации». 3 МДС 12-29.2006 Методические рекомендации по разработке и оформлению технологической карты. 4 Постановление правительства РФ №87 от 16.02.2008г. «О составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию». 5 Федоров В.В. Реконструкция и реставрация зданий. Учебник – М.: ИНФРА-М, 2003. – 208 с. 6 Девятаева Г.В. Технология реконструкции и модернизации зданий. Учеб. пособие. – М.: ИНФРА-М, 2003. – 250 с. 7 Типовая технологическая карта на устройство временных инвентарных ограждений стройплощадок, ОАО ПКТИпромстрой, 2002. – 24 с.
