Возведение бутобетонного ленточного фундамента

Фундамент любого типа предназначен для переноса и равномерного распределения веса построенного объекта на грунт. Существующие виды отличаются конструкцией и способом их закладки.

Прежде чем закладывать фундамент, необходимо изучить грунт на который будет опираться основание фундамента и определить его несущую способность.

Прочность фундамента из бутового камня, помещенного в цементный раствор, должна исключить возможность проседания и перекоса сооруженного объекта.

То есть он должен компенсировать усилия, возникающие в результате изменений в окружающем его грунте. Это значит, что, закладывая бутобетонный ленточный фундамент, необходимо учитывать физические свойства не только грунта, но и уровень залегания грунтовых вод, глубину промерзания грунта, свойства самого бутового камня и применяемый раствор. Для любого типа в первую очередь необходимо уплотнить, а затем удалить под всей постройкой слой грунта, пригодный для произрастания растений.

Особенности конструкции

Особое внимание при обустройстве ленточного фундамента следует обратить на его гидроизоляцию и отведения от него поверхностных вод.

Ленточный фундамент широко применяют в индивидуальном строительстве домов на любых грунтах, за исключением илистых и торфяников. Его стоимость составляет примерно 20 % от стоимости всего сооружения, а средства, которые придется затратить только на устранение допущенных ошибок, могут превысить те, которые были затрачены первоначально.

Основание же из бутового камня намного дешевле, чем монолитный армированный ленточный его аналог. При этом раствор для бетона будет использован в минимальном количестве.

Фундамент из бутового камня имеет неизменное поперечное сечение по всему периметру будущего сооружения. Его не требуется укреплять какими-либо столбами. Если предусмотрены внутренние несущие стены или опоры, то и под ними должен быть остов такого же сечения, выполненный заодно с основным фундаментом. Если дом отапливается печью, выложенной из кирпича, то под ней нужно создать отдельное, не связанное с общим основание из бутового камня.

Заглубление фундамента

Ленточные монолитные фундаменты под кирпичную стену: а – бутовый фундамент; б – бутобетонный.

Сведения о физических особенностях грунта в районе строительства можно получить в местном отделении архитектуры. О глубине залегания грунтовых вод можно узнать у тех, кто имеет колодцы.

Определяющей характеристикой грунтов, которую следует знать перед началом строительства, является их несущая способность, Qгр (кг/см?). От этого показателя зависит опорная площадь фундамента, Sф (см?), которую нужно определять из условия:

Рзд: Sф,

где Рзд, (кг) – вес строения, включающий вес всех его составляющих, начиная от собственного веса фундамента и заканчивая столбами в стенах, весом кровли, столбами, служащими опорой для перекрытий внутри помещений и опирающимися на него.

Следует также учитывать и вес снега на кровле, и ветровые нагрузки на скаты кровли. Для небольших дачных домиков учитывают даже вес мебели, вес членов семьи и возможных гостей. Полученный результат необходимо увеличить на 5-10% для создания запаса прочности.

Определяя площадь фундамента по периметру сооружения, исходя из условия (1), имеем:

Sф> Рзд : Qгр (см?) (2)

На несжимаемых скальных грунтах, не размываемых водой, основание можно закладывать без какого-либо заглубления над уровнем спланированного участка. Самым подходящим основанием для него будет гравелистый (размер фракций от 0,25 до 5 мм) и крупный (размер фракций от 0,25 до 2 мм) песок.

Такой грунт в зависимости от плотности имеет несущую способность от 4 до 6 кг/см? соответственно. На таких грунтах следует заглублять фундамент, но не более чем на 0,5 м. Преимуществом песчаных грунтов является и тот факт, что они не подвержены пучению при замерзании, т.к. содержат значительно меньше влаги, чем любые другие грунты.

Поэтому даже при таком заглублении он будет абсолютно устойчивым. Отсутствие влаги значительно повышает несущую способность песчаных грунтов. Несущая способность этих грунтов также зависит от их плотности. Поэтому под действием нагрузки от здания песчаный грунт быстро уплотняется, за счет чего с течением времени и увеличивается его несущая способность.

Опалубку для ленточного фундамента выполняют ступенчато: сначала для основания, затем для основного тела фундамента.

Примечание 1. Несущая способность любого типа грунта зависит от его пористости, которая характеризуется коэффициентом пористости С, определяемым по формуле:

С = (?s- ?d) : ?d (3),

• где ?s – фактическая плотность частиц грунта, г/см?;
• ?d – плотность сухого грунта, г/см?.

Коэффициент пористости можно определить, взвесив пробу грунта известного объема в исходном состоянии и рассчитав ?s, после чего хорошо высушить эту же пробу грунта и по оставшемуся весу и объему определить ?d.

Далее приведены характеристики грунтов, которые относятся к глинистым. Они расположены по возрастанию содержащейся в них глины и, следовательно, возможному увеличению в них содержания влаги, что при замерзании грунта приводит к соответствующему увеличению их пучения. Определить тот или иной тип грунта можно “на глазок”, разминая его в руках.

Супесь содержит не более 10% глины. При растирании небольшого комочка руками между пальцами ощущается присутствие песчинок. Из-за недостаточной пластичности комок грунта невозможно раскатать в шнур, а небольшое усилие разрушает скатанный в руках шарик. Если супесь хорошо уплотнена, ее коэффициент пористости С?0,5, а несущая способность Qгр = 3 кг/см?. Однако при неизвестном коэффициенте пористости для расчета по условию (2) следует брать значение Qгр = 2,5 кг/см?.

Технологическая простота выполнения ленточных фундаментов, возможность использовать фундамент как стену подвала, высокая несущая способность ленточных фундаментов – это его положительные стороны.

Суглинок содержит до 30% глины и, соответственно, может содержать больше влаги, а зимой обладает большей пучностью, чем супесь. Распознать этот тип грунта можно, если скатанный из него шарик сжать между ладоней. На краях полученной лепешки должны образоваться хорошо видимые трещины. Несущая способность суглинков такая же, как и супеси. Эти грунты отличаются только по величине пучности.

Глина содержит более 30% чистой глины. Шарик из этого грунта хорошо превращается в лепешку без образования по краям трещин. Из глины легко скатать весьма длинный шнур. При хорошем уплотнении (С = 0,5) несущая способность глины может составить 6 кг/см?, при меньшем уплотнении (С = 0,8) несущая способность составит 3 кг/см?. Глина больше всех грунтов подвержена морозному пучению.

Рассчитывая прочность фундамента, необходимо иметь в виду, что силы, возникающие в процессе морозного пучения грунта, могут быть не только выталкивающими, но они могут действовать в горизонтальной плоскости и, следовательно, воздействовать на боковые стенки конструкции.

Для домов с тяжелыми стенами, с бетонными перекрытиями и с черепичной (не металлочерепичной) кровлей фундамент необходимо закладывать с учетом глубины промерзания. Это же относится и к домам, под которыми будет подвал или гараж. В таких домах конструкцию необходимо закладывать на 20-30 см ниже, чем глубина промерзания грунта.

Высота и ширина

Конструкции ленточных фундаментов: а-общий вид; б—сечения по ленточному фундаменту соответственно под наружную и внутреннюю стены;
1-фундамент; 2 — спланированная площадка; 3 -подготовка под пол; 4 — пол; 5 — наружная стена; 6 — цоколь; 7 — отмостка; 8 —уровень земли; 9 — гидроизоляция.

Размеры ленточного фундамента, точнее, его высота и ширина зависят от типа грунта и массы строения. В зависимости от этого были введены такие понятия, как мелкозаглубленный и заглубленный фундаменты.

Для небольших строений фундамент нецелесообразно сильно заглублять. Дачные домики и небольшие деревянные дома можно устанавливать на ленточный остов, высота которого над спланированной поверхностью может быть не более 20-30 см с заглублением не более чем на 50 см. С учетом утепления и армирования высота такого основания может составить примерно 80 см. На рисунке 1 показан эскиз мелкозаглубленного основания.

Для этого вида ленточного фундамента обязательно необходимо создавать подушку из непучинистых материалов (песок или смесь 40 % песка и 60 % гравия). Общая толщина подушки примерно равна 20 см. Укладывают ее последовательно слоями по 10 см, увлажняя и хорошо утрамбовывая.

Примечание 2. Высоту подушки в размер фундамента не учитывают.

На рисунке 2 показан эскиз заглубленного ленточного фундамента. Для такого типа рекомендуют укладывать подушку ранее описанным способом.

Высота такого фундамента зависит от глубины промерзания грунта, которая в зависимости от региона изменяется от 80 до 200 см. Если заложить, как было указано, такой тип на 20-30 см ниже глубины промерзания, получим общую высоту основания от 100 до 220 см. Практика индивидуального строительства свидетельствует, что указанные размеры по высоте вполне обеспечивают его прочность для любых строений.

Расчет ширины

Ленточный фундамент делается не только по периметру здания, но и под все внутренние, несущие стены.

Не так просто обстоят дела с расчетом ширины. Обязательное требование гласит, что она должна быть не меньше, чем ширина возводимой на фундаменте стены. При такой ширине переносимый на грунт вес будет распределен равномерно.

Расчет ширины верхней части основания выполним для двойной кирпичной стены. Такие стены в настоящее время обеспечивают современные требования по энергосбережению. Внутренняя стена, несущая, имеет ширину в кирпич, наружная, облицовочная, имеет ширину в полкирпича. Между стенами имеется промежуток для размещения утеплителя толщиной, не превышающей 8 см.

На рисунке 3 показана кладка в полтора кирпича, но без промежутка для утеплителя. Понятно, что суммарно обе части стены, выложенной из обыкновенного керамического кирпича размером 250?120?65 мм, с учетом промежутка между ними составят 25 + 12 + 8 = 45 см. Такой же должна быть и ширина фундамента. Вначале рассчитаем нагрузку, выдерживаемую участком грунта, площадь которого равна площади, занимаемой тремя кирпичами с учетом промежутка между частями стены. Sч.гр. = 45 ? 12 = 540 см?. Нагрузка, которую допустимо создать на такую площадь, будет равна:

Рч.гр. = Sч.гр. ? Qгр. (4)

По количеству таких площадок в периметре фундамента, Lфунд (см), можно определить общую нагрузку, которую выдержит под ним грунт. При длине кирпича, равной lк (см), получаем:

Рфунд = Lфунд : lк ? Рч.гр (5)

Рассчитаем нагрузку, выдерживаемую грунтом для двухэтажного дома размером 6?6 м. Высота этажей 2,5 м.

Находим общую длину фундамента Lфунд = 24 м (2400 см). Если несущая способность грунта Qгр = 6 кг/см?, по формуле (4) имеем:

Рч.гр.= 540 ? 6 = 3240 кг = 3,24 т

Расчеты нагрузки на фундамент

Ошибка допущенная при определении несущей способности грунтов основания и несущей способности самого фундамента, может привести к полному разрушению фундамента.

По формуле (5) имеем общую выдерживаемую нагрузку:

Рфунд = 2400 : 25 ? 3,24 ? 310 т

Нагрузка, создаваемая фундаментом.

Собственно бутобетонный фундамент имеющий периметр Lфунд=24 м, высоту 1 м, ширину 0,45 м и плотность, равную 2000 кг/м?, будет иметь вес в 24?1?0,45?2000= 21,6 тыс. кг или 21,6 т.

Нагрузка, создаваемая стенами. Площадь стен двух этажей равна:

24?5=120 м?, а общий объем 120?0,45=54 м?.

При максимальной плотности кирпича, равной 1900 кг/м?, общий вес стен составит 103 т.

Нагрузки, создаваемые другими элементами здания:

• чердачное перекрытие – 3,6 т;
• цокольное перекрытие – 5,4 т;
• кровля – 1,5 т;
• снежный покров – 5 т.

В результате нагрузка на фундамент составит около 90 т.

Так как грунт под фундаментом в состоянии выдержать нагрузку, равную 310 т, то ширина его, равная ширине стены, вполне достаточна.

Если бы несущая способность грунта была минимальной, то есть Qгр = 2,5 кг/см?, то по формуле (4) имеем:

Рч.гр.= 540?2,5 =1350 кг = 1,35 т

По формуле (5) имеем общую выдерживаемую нагрузку:

Рфунд = 2400 : 25 ? 1,35 ? 130 т

То есть даже на самых слабых грунтах такой ширины фундамента для данного дома было бы достаточно.

Если же нагрузка на грунт от сооружения превышает допустимую норму, то сечение остова необходимо делать в виде трапеции с большим нижним основанием.

Фундамент из бутового камня

Использование заполнителей (бутового камня, кирпича и т.д.) позволяет значительно экономить средства на обустройстве ленточного фундамента до 30 – 40 %.

Это монолитное основание, в котором с целью экономии цемента в качестве заполнителей используют кирпичный бой, щебень или гравий, карьерный камень. Такой вариант является хорошим заменителем монолитного армированного ленточного фундамента, который стоит намного дороже.

Соотношение бутового заполнителя и бетона может составлять 40 % к 60 % соответственно. При большем количестве бутового камня фундамент может давать трещины. Ширина при этом не должна быть меньше 35 см. О размерах заполнителя можно судить по рисунку 4, на котором видно, что стена выложена в два кирпича, то есть ширина остова несколько больше 50 см. Очень мелкие камни использовать не рекомендуется. Прочность заполнителя на сжатие должна быть не меньше 1000 кг/см?, поэтому следует приобретать камень без трещин. Следует также испытать его, ударив достаточно сильно молотком. От сильного удара он не должен раскалываться.

После застывания раствора необходимо получать “тяжелый ” бетон, для чего потребуется цемент марки М400 или М500 в соотношении с песком 1:3.

Воду в раствор следует добавлять в количестве, зависящем от того, каким способом планируется трамбовка бутового камня в его составе. Для трамбовочного вибратора раствор можно делать густым (жесткая смесь). Такой раствор без вибратора сохраняют форму. Если трамбовать планируем с помощью лопаты или лома, то раствор делают пластичным и такую смесь называют пластичной. Она должна растекаться, но не до создания горизонтальной поверхности. Для выравнивания поверхности раствор делают жидким, то есть смесь должна хорошо растекаться по поверхности.

Бетонную смесь (раствор) замешивают в деревянном или металлическом корыте, емкость которого не превышает 0,4 м?. Подойдет корыто размером 1,5?1?0,2 м?. Вначале в корыто насыпают заполнитель, затем цемент и песок, все хорошо размешивают и, продолжая непрерывно размешивать, постепенно добавляют воду и доводят раствор до нужной консистенции.

Фундамент заливают на песчаную подушку. Раствор и его первый слой толщиной в 15 см должен полностью застыть, на него необходимо уложить рубероид. После этого устанавливают прочную опалубку (чаще устанавливают скрепляющие балки). Заливают бетон толщиной в 25 см и в него утапливают бутовые камни.

Расстояние между камнями должно быть 4-5 см, чтобы не разрушить рубероид, нижние камни не должны иметь заостренных краев. Следующий слой бетона должен иметь высоту 20-25 см. То есть он будет состоять из слоев наподобие каменной кладки. Достигнув заданной высоты, верхний слой заливают так, чтобы раствор покрыл все камни. В течение нескольких дней, пока фундамент застывает, его поверхность несколько раз в день увлажняют. Конструкцию необходимо защищать от солнечных лучей.