Фундаментом называется подземная или подводная часть здания, которая воспринимает нагрузку от вышележащих этажей и передает ее на основание.

Основанием называется массив грунта, который находится непосредственно под сооружением и рядом с ним и деформируется от усилий, передаваемых ему с помощью фундаментов (рис.1). Если строительные свойства грунтов основания мы специально не улучшаем и не изменяем, то такое основание называется естественным. Если строительные свойства грунтов преднамеренно нами улучшены, то такое основание называется искусственным.

При проектировании фундамента мы в первую очередь должны понимать, что собираемся строить, собрать нагрузку и передать ее на основание.

Многие люди представляют себе надежный фундамент как: «по глубже выкопать, положить арматуру с запасом и залить бетоном марки 200».

Это звучит убедительно, но совсем не правильно. При проектировании и строительстве частных домов 1-2 этажа, мы конечно рассчитываем нагрузку, подбираем арматуру, армируем конструкцию и заливаем бетонную смесь, но все же сам железобетон, это очень крепкий композитный материал, который спокойно выдерживает очень внушительные нагрузки. Дома не большой этажности такую нагрузку не дадут, поэтому мы на время опускаем наш железобетон(фундамент), не рассматривая его как предмет внимания и сделаем акцент на грунт основания.

Грунтами называют любые горные породы коры выветривания земли – сыпучие(пески) или связные(глинистые), прочность связей у которых между частицами во много раз меньше, чем прочность самих минеральных частиц, или эти связи между частицами отсутствуют вовсе.

Грунты состоят из:

• твердых частиц;
• воды в различных видах и состояниях (в том числе в виде льда при нулевой или отрицательной температуре грунта);
• газов (в том числе и воздуха).

Вода и газы находятся в порах между твердыми частицами (минеральными и органическими). Вода может содержать растворенные в ней газы, а газы могут содержать пары воды.

Сжимаемость грунтов обусловливается изменением их пористости вследствие переупаковки частиц, ползучестью водных оболочек, вытеснением воды из пор грунта. Сжатие полностью водонасыщенных грунтов возможно только при условии вытеснения воды из пор грунта.

Из рисунка понятно, что сжимаемость грунтов обуславливается переупаковкой частиц грунта путем сближения частиц в следствии удаления воздуха и поровой воды. Теперь, после небольшой теории, мы приблизились к нашим так называемым лессовым грунтам (суглинки).

Лёссовые грунты по своей структуре и составу значительно отличаются от других видов грунтов. У лёссовых грунтов размер пор значительно превышает размер твердых частиц, такие грунты по-другому называют макропористыми. В естественном состоянии лёссовые грунты обладают значительной прочностью за счет цементноционных связей и могут держать откосы высотой до 10 метров. При увлажнении лёссовых грунтов (замачивании водой) цементноционные связи нарушаются, что приводит к разрушению макропористой структуры. Разрушения связи сопровождаются потерей прочности грунта и возникающей просадкой.

Уверен, что очень многие люди, наблюдали трещины на фасадах жилых домов и муниципальных зданиях. На первый взгляд, эти трещины хаотично расположились на фасаде здания и заставляют задуматься о качестве фундамента и глубины его заложения. В подавляющем большинстве случаях эти трещины возникли в результате замачивания грунтов, путем неправильного стока уклона, либо подъема уровня грунтовых вод. Теперь обратите свое внимание на тот факт, что в большинстве случаях, неподалеку от возникшей трещины, обязательно будет расположена водосточная труба, отводящая воду с кровли на отмостку и в последующем на грунт. Скорее всего вы обнаружите какой-то дефект в отмостке и вода подтекает прямо под дом(фундамент ). Расчетное сопротивление грунта R0=±11т/м2. Это довольно хороший показатель при проектировании частных, 1-2 этажных домов, но при замачивании, этот показатель снижается в 10 раз увеличивая факт образования трещин и потери целостности конструкции.

Поэтому так обязательно, уделить особое внимание отмостке и отвести воду с кровли как можно дальше.

И так, мы плавно с вами подошли к проектированию фундамента. В первую очередь это глубина заложения. Она зависит от двух факторов:

• глубина промерзания,
• свойства грунта ИГЭ-1.

Глубина промерзания в южной части ростовской области 70см. Это говорит нам о том, что если мы с вами выкопали на глубину более 70см, факт вспучивания грунта при замерзании и выталкивания нашего фундамента вверх нам не грозит. То ли дело ИГЭ-1.

ИГЭ-1 (Исследуемый Геологический Элемент) расположенный сразу после растительно-почвенного слоя. Растительно-почвенный слой залегает в каждом конкретном месте, конечно по разному, но находится в пределах 0,6-0,9м. Этот слой мы снимаем и вообще не рассматриваем как объект-основание. Следующий слой грунта и есть предмет нашего внимания. Конечно перед началом строительства и стадии проектирования нам необходим отчет геологов о свойствах залегающих грунтов на нашей строительной площадке, но в рамках частного малоэтажного строительства, можно этот пункт опустить, тем более что мы дальше в рамках этой статьи рассекретим свойства ИГЭ-1 по нашему региону.

Плотность грунта 1710кг/м3 говорит нам о том что мы можем строить дом 1-2 этажа без дополнительных мероприятий по его уплотнению. К слову говоря, плотность 1 м3 кирпичной кладки 1800кг/м2, газоблока 500-600 кг/м2 а при условии что если мы все же выбрали вариант конструкции стены кирпич/газоблок то средняя плотность 1100 кг/м3. Мы нагружаем основание материалом, плотность которого ниже плотности грунта основания, тем самым оставляем себе выбор варианта конструктивной схемы в зависимости от заданной нагрузки.

Конструкция будущего фундамента в основном зависит от заданной на основание нагрузки. Самый распространенный тип фундамента – ленточный.

Нижняя часть фундамента и есть лента(подошва). Ширина подошвы напрямую зависит от заданной нагрузки. В данной статье нет цели поумничать в области сбора нагрузок и их видов. Опираясь на пройденный опыт проектирования и множество построенных домов, можно дать несколько рекомендаций по планированию ширины подошвы фундамента.

Объект строительства – дом 1 этаж, перекрытие этажа плиты ПК, чердак не жилой, ширина подошвы 0,8м.

Объект строительства – дом 1,5 этажа, перекрытие этажа плиты ПК, чердак жилой мансардного типа, высота стен мансарды 1,5м, ширина подошвы 1-1,1м.

Объект строительства – дом 2 этажа полноценных, перекрытие 1 этажа плиты ПК, чердак не жилой, перекрытие чердака дерево, ширина подошвы 1,4-1,6м.

Объект строительства – дом 1 этаж, перекрытие дерево, чердак не жилой, ширина подошвы 0,4-0,5м.

Ширина подошвы 0,4м, звучит очень вопросительно, давайте рассмотрим этот вариант поподробнее.

Объект строительства – дом 1 этаж, цоколь 0,5м, стены кирпич/ газоблок 120/250мм, перекрытие дерево, кровля металлочерепица, полы по грунту.

Соберем нагрузку на 1метр погонный:

Фундамент глубина заложения 0,9м х 1м.п*0,4м*2,5т + цоколь бетон 0,4м*0,5м*1м.п*2,5т + стена 1м.п*0,12м*3м*1,7т (керамика) + 1м.п*0,25м*3м*0,5т (газоблок) + перекрытие доски ± 0,15т*1м.п + снеговая нагрузка ± 0,3т*1м.п = 2837 кг/м.п R0=±11т/м², находим давление под подошвой на 1 м² - 2,837т/0,4м=7,09т

Процент запаса составил 46%. Он нам говорит о том, что от такой нагрузки не произойдет выпор грунта и мы можем спокойно применить другой вариант конструирования.

Конечно много критиков выскажутся по поводу данной конструкции, так как в учебнике по архитектуре нет такой конструктивной схемы, и все же мои дорогие читатели, уверяю вас, данная конструктивная схема гораздо дешевле в устройстве, надежна и давно проверена нашими строителями.

На данном рисунке показаны фазы напряженно-деформированного состояния грунта от заданной нагрузки. В третьей фазе происходит разрушение сцепления частиц грунта от давления, либо при его замачивании.

И так мы с Вами пробежались по теории о практике. Узнали, что от марки бетона не так уж и много зависит, и что наш грунт необходимо внимательно защищать от попадания влаги. Далее мы должны понимать какую нагрузку даем на основание, считаем бюджет и начинаем строить.