В. Крейс - Фундамент. Прочно и надежно
Винтовые сваи по способу устройства представляют собой почти то же самое, что и забивные сваи, с той лишь разницей, что их не вбивают, а вкручивают в грунт, пробуривая ими скважины. Винтовые сваи могут быть изготовлены из стали или железобетона.
Кроме вышеперечисленных типов, есть еще так называемые сваи-оболочки, представляющие собой железобетонную или стальную трубу, которую погружают в землю с помощью вибрации, а затем удаляют грунт, оказавшийся в полости сваи (этот процесс не всегда обязателен). Сваи-оболочки довольно непредсказуемы по своему поведению в процессе устройства, поэтому применяют их крайне редко и только в особых случаях. Диаметр одной такой сваи может достигать 1 м и более.
В зависимости от свойств грунтового основания различают 2 типа свай по способу их опирания на грунт: сваи-стойки и висячие сваи (рис. 5). Сваи-стойки упираются нижним концом в прочный грунт, а висячие сваи держатся в слабом грунтовом основании за счет боковой силы трения.
Рисунок 5. Типы свай по способу их опирания на грунтовое основание: а) свая-стойка, б) висячая свая; 1 – свая, 2 – слабый грунт, 3 – грунт средней прочности, 4 – прочный грунт, 5 – сила трения
Свайный фундамент, как правило, устраивают с помощью специального оборудования. Наименее затратный метод – использование ручного бура, но такой способ заделки свай подходит только для индивидуального строительства.
Свайный фундамент может быть устроен с ростверком или без него. Ростверк свайного фундамента, как и в случае со столбчатым фундаментом, выполняет роль связующего элемента, который заставляет фундамент работать как единую систему. Ростверк делают, как правило, из железобетона (сборного, сборно-монолитного или монолитного). В индивидуальном строительстве чаще применяют сборные ростверки: они проще по возведению. Ростверки различают высокие и низкие. Высокие расположены над поверхностью грунта и равномерно рассредоточивают нагрузку от надземных конструкций по сваям. Низкие ростверки заглублены в грунт и частично распределяют нагрузку от свай по грунтовому основанию, в то же время гася боковое давление грунта.
На каком грунте использовать свайные фундаментыЭтот тип фундамента применяют на слабых грунтовых основаниях, когда ни один другой вид фундамента не подходит по геологическим условиям. Особенно эффективны сваи в сильнопучинистом грунте с глубиной промерзания более 1,5 м. Свайный фундамент с использованием при его устройстве специальных установок экономически нецелесообразно применять на прочном грунте, если того не требуют конструкции здания. Однако ручной метод позволяет практиковать сваи и на плотном грунте с целью снижения объемов земляных работ, расхода бетона и времени строительства. В таком случае применение свайного фундамента не только экономически оправданно, но и выгодно.
Для каких видов построек подходит свайный фундаментУстройство свайного фундамента обходится дороже всех остальных видов, поэтому чаще его используют при возведении крупногабаритных построек.
Если свайный фундамент предполагается сооружать в уже сложившейся застройке на небольшом участке, следует применить набивные сваи, потому что они оказывают наименьшее воздействие на грунт (соответственно и на близлежащие постройки) и приводят к меньшему шуму в процессе строительства.
В индивидуальном строительстве чаще используют винтовые сваи: некоторые их виды можно вкрутить в грунт вручную. Но если предполагается устроить в доме подвал, то от свайного фундамента нужно отказаться.
Свайный фундамент является оптимальным выбором, если при расчете конструкций для здания без подвала ширина ленточного фундамента получается слишком большой (шире 1,5 м).
Если на слабом грунте будет возводиться каркасное здание, логично устроить под каждой колонной куст свай , а не сооружать ленточный фундамент. Куст представляет собой несколько свай небольшого диаметра, объединенных общим ростверком (плитой или подушкой), который передает на них нагрузку от колонны....Если нагрузка на фундамент невелика, буронабивные сваи могут оказаться экономичнее других типов фундамента. В качестве примера можно привести железобетонные буронабивные сваи диаметром 15 см и длиной 2 м под индивидуальный жилой дом, устраиваемые с помощью ручного бурения.
Кроме свайных кустов, по способу компоновки сваи бывают одиночными или в виде свайных лент (расположены в ряд).
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ ТИПА ФУНДАМЕНТА
Можно сделать несколько общих выводов по выбору типа фундамента.
1. При строительстве индивидуальных домов чаще применяют ленточные и столбчатые фундаменты. Но это не означает, что нужно делать «как все». Иногда оптимальным выбором может оказаться свайный фундамент.
2. Плитный фундамент нужно устраивать только при определенных геологических условиях, причем даже таких, при которых применение ленточных и столбчатых фундаментов весьма затруднено.
3. Устройство свай целесообразно (а часто и необходимо) при строительстве зданий на слабом грунтовом основании и при возведении многоэтажных зданий. Свайный фундамент является наиболее затратным из всех рассмотренных типов как по времени, так и по средствам. Но из этого правила есть исключения – сваи, внедряемые с помощью ручного бурения.
4. Столбчатый фундамент логичнее применять в постройках с легкими конструкциями на ровном грунтовом основании. Если участок имеет большой уклон, лучше использовать ленточный или свайный фундамент.
5. Бывает, что условия на строительном участке благоприятны для возведения любого типа фундамента. В таком случае следует руководствоваться экономическими показателями и критериями внешнего вида постройки.
Материалы для фундамента
Несущий остов, к которому относится конструкция фундамента, воспринимает вес постройки, а также ветровые, сейсмические и другие нагрузки. Поэтому изготавливают его из тяжелых долговечных материалов, которые выдерживают работу на сжатие, и, помимо прочности, должны удовлетворять требованиям долговечности и огнестойкости.
Как уже было отмечено в гл. Виды фундамента, в качестве материалов для возведения фундамента можно применять бетон, железобетон (состоящий из бетона и стальной арматуры), бутобетон (из мелкого камня и бетона), бутовый камень, кирпич, металл (сталь), асбестоцемент и дерево. Для легких, особенно временных, построек иногда используют песок или цементогрунт. При возведении фундамента из штучных материалов (например, кирпича) применяют строительные растворы, а для приготовления некоторых материалов (бетона) необходимы вяжущие вещества. Рассмотрим их все подробнее.
Во-первых, все строительные материалы можно разделить на жесткие и гибкие. Жесткие работают на сжатие, гибкие – на растяжение. В качестве примера рассмотрим бетон и дерево. Если сделать две аналогичные по размерам балки (деревянную и бетонную) и перекрыть ими одинаковый довольно большой пролет, то деревянная балка через некоторое время прогнется под собственным весом, а бетонная потрескается или даже переломится пополам. Поэтому бетон принято усиливать арматурным каркасом. В то же время идентичные по размерам стойки из дерева и бетона по-разному отреагируют на одинаково большую нагрузку, возложенную на них: если бетонная стойка выдержит нагрузку, немного сжавшись в вертикальном направлении, то деревянная балка может переломиться. В зависимости от этих физических характеристик для разных типов фундамента применяют различные материалы.
Выбор материалов следует осуществить до начала практических работ на строительной площадке. Он будет зависеть от геологических и климатических условий, а также от свойств надземных конструкций и материалов здания и предполагаемой величины нагрузок на фундамент и грунтовое основание.
Одно из основных свойств конструкций, учитываемых при выборе материалов, – их жесткость. Жесткостью конструкции называют ее способность не деформироваться под воздействием нагрузок. Эта характеристика зависит от геометрических параметров здания и такого качества материала, как упругость. Упругость материала – это его способность сжиматься и разжиматься при воздействии внешних сил.
Кроме всего перечисленного, следует обратить внимание, на какой срок службы должно быть рассчитано возводимое строение, поскольку на этот показатель существенно повлияют выбранные материалы.
БЕТОН
Бетон представляет собой твердеющий после укладки сложный каменный материал искусственного происхождения. Бетоны – группа строительных материалов, применяемых при возведении каждого дома и сооружения. Бетон состоит из смеси вяжущих веществ (таких как цемент и битум), воды, заполнителей (это гравий различных фракций, песок, шлак и щебень) и всевозможных добавок. Его можно изготавливать вручную или в небольших бетоносмесителях. Основной плюс бетона – в долговечности: такой фундамент может прослужить 100 и более лет. Бетон, как правило, применяют только в сочетании с арматурой, но ее свойства мы опишем отдельно. Также бетон используют при возведении бутобетонных фундаментов. Сложность состава бетона заключается в том, что для его приготовления нужно смешать между собой вяжущее вещество, искусственный или естественный заполнитель и воду, играющую роль затворителя при создании смеси. Иногда в бетон добавляют, кроме этого, специальные вещества для изменения его свойств. Оптимальное соотношение составляющих в сухой (незатворенной) бетонной смеси выглядит следующим образом: от 8 до 15 % объема – цемент, от 80 до 85 % – заполнитель.
