Мелкозаглубленный ленточный фундамент на пучинистых грунтах

Выбирая (если есть такая возможность) участок под строительство дома, хозяин часто пропускает мимо внимания свойства грунта, а это – важная составляющая при принятии решения о типе фундамента для здания. И, если участок богат влагой или рыхлыми материалами, то грунт, скорее всего, будет вспучиваться в демисезонье и зимой. На границах зима-весна и осень-зима грунт может пучиться от переизбытка подземных вод, а пир отрицательных температурах – от расширения воды, превращающейся в лед. Поэтому прочное основание для любого дома – это мелкозаглубленный ленточный фундамент на пучинистых грунтах, который в силу конструкции просто игнорирует давление грунта и льда.

МЗЛФ в действии

Строительные работы по возведению мелкозаглубленного основания для дома на пучинистом участке имеют более расширенный список, но защищать дом и фундамент от разрушения о подтопления необходимо. Так как заглубленные стены бетонной ленты находятся на глубине не более 0,5-0,7 м, то силы пучения, проявляющие себя на уровне промерзания грунта, на него не действуют, однако остается опасность перенасыщения стройматериалов основания и стен дома влагой. Поэтому должна быть обеспечена дополнительная гидро- и теплоизоляция ленты.

Если на участке с пучинистым грунтом планируется строить тяжелый дом из бетона или плит, то слой пучинистой почвы лучше заменить. Это – огромные объемы земляных работ, но в противном случае фундамент может не выдержать встречных нагрузок – и от веса дома сверху, и от сил пучения снизу. В таком случае МЗЛФ оказывается малодейственным, а оптимальной конструкцией будет столбчатый или свайный фундамент.

[ads-mob-1]
При невозможности обустроить дом на другом основании МЗЛФ тщательно просчитывается, армируется, защищается от любых негативных воздействий на него, а стройматериалы для дома выбираются с целью уменьшить общую массу строения. Это могут быть ячеистые бетоны (пено- или газоблоки), древесина или хотя бы полый красный кирпич.

Из схемы выше видно, что МЗЛФ опирается на песчаную подушку, защищенную гидроизоляционными материалами (рубероид, битум, мембрана), бока траншеи также должны быть защищены гидроизоляцией. Гидрофобные присадки в бетонном растворе обеспечат ему бо́льшую прочность и устойчивость к впитыванию влаги. Дополнительно такой фундамент защищается дренажной и ливневой системами, построенными вокруг дома, а также прочной влагозащищенной отмосткой с утеплением. Армирование ленты проводится с усилением, то есть, арматуры в МЗЛФ должно быть на 30-50% больше, чем в обычном железобетонном фундаменте.

Варианты незаглубленных или мелкогазлубленных оснований

На участке с пучинистым грунтом надежно будет работать не каждый тип основания, но незаглубленный или мелкозаглубленный фундамент – решение, оптимально подходящее по всем эксплуатационным параметрам. Мелкозаглубленным может быть столбчатый или свайный фундамент, но ленточный самый надежный, так как распределение нагрузки происходит буквально по миллиметрам по всей площади ленты. По стоимости он дешевле многих других конструкций, так как землеройные работы не забирают больших объемов сметы, бетона и гидроизоляционных материалов для него нужно меньше.

Также к МЗЛФ относится и свайное основание с ростверком. Для него подойдут стальные трубы, которые для защиты покрываются жидким цементно-песчаным раствором, железобетонные столбы, трубы из асбоцемента, и т.д.

Конструкция и обустройство МЗЛФ

При строительстве стандартного ленточного фундамента мелкого заглубления на пучинистом грунте нужны только бетон, арматура и гидроизоляция. МЗЛФ на сложном грунте – это монолитная лента из бетона, армированная каркасом из железных прутьев.

Первый шаг в реализации МЗЛФ – рытье траншеи под него глубиной до 0,7 м. Бока траншеи закрываются гидроизоляцией – рубероидом или даже обычным полиэтиленом. После обустройства песчаной подушки толщиной до 0,3 м в траншее собирается дощатая опалубка. Дно песчаной подушки также гидроизолируется, и в опалубке собирается армирующий каркас. Конструкция можно связать и на поверхности, если хватит рабочих рук затем опустить каркас в траншею на пластиковые подложки.

Армокаркас связывается из прутьев Ø 12-16 мм, имеет два горизонтальных пояса, перевязанных вертикальными поперечными прутьями через каждые 0,5-0,7 м. Частота прутьев в горизонтальном поясе – до 5 штук. От всех близлежащих поверхностей (верх, низ, бока) каркас должен отстоять как минимум на 5 см, чтобы все прутья были погружены в бетон с целью недопущения коррозии металла. Сварку при сборке армирующего каркаса использовать категорически запрещено.

Неравномерные усадки фундамента на пучинистом грунте

Усадка возможна и неизбежна даже на плотном скалистом грунте, не говоря о пучинистых слоях. Распространенные деформационные явления от усадки грунта:

1. Изгибание фундамента внутрь или наружу: чаще всего вызвано неравномерностью усадки. Изгибание вверх опаснее, так как отражается на прочности стропильной системы и кровли;
2. Боковые сдвиги: если одна часть ленты просела, а другая – поднялась, то возможно движение объекта в сторону. Зона посередине этого отрезка – наиболее опасная;
3. Наклон здания может произойти, если объект высокий, а фундамент – незаглубленный или мелкозаглубленный;
4. Дом перекосился: это последствия неравномерных усадок локальных участков основания;
5. Горизонтальный сдвиг: смещение локальных участков у фундамента во время вспучивания грунта.

Для минимизации или полного нивелирования возможных усадок и последствий на пучинистых участках желательно использовать легкие стройматериалы: ячеистые бетоны, дерево, полый кирпич, керамзитоблоки.

Расчет МЗЛФ

Рассмотрим реальный пример по расчету МЗЛФ на участке с пучинистым грунтом для дома габаритами: высота стен – 3,5 м, ширина здания – 6 м, длина дома – 12 м. Основные нагрузки воспринимают две несущие стены, каждая высотой и длиной 3,5 м. Бетонный пол устроен на балках. Ленточный бетонный армированный (Ø прутьев – 12 мм) фундамент имеет ширину 0,5 м, глубину – 0,6 м. Армокаркас состоит из двух рядов по 5 прутьев в каждом ряду, усилен поперечными прутьями длиной 0,25 м с шагом 0,5 м.

Для расчета веса ленты необходимо знать габариты дома и плотность стройматериалов. Вычисляем размеры дома суммированием длин всех сторон (длин внутренних стен в том числе): 3,5 + 3,5 + 6 + 6 + 12 + 12 = 42 метра.

Ищем объем ленты, зная ее размеры (0,5 м х 0,6 м):

V = 42 х 0,5 х 0,6 = 12,6 м³.

Мы нашли общий объем фундамента, и из этого значения необходимо отнять объем арматуры, чтобы узнать точный объем бетонного раствора. Наш армопояс связан в 2 ряда по 5 прутьев в каждом ряду, Ø стержней – 12 мм. Длина каждого ряда: 12 – 0,5 – 0,5 = 11 м.

Общая длина армирующих поясов: 2 х (11 х 2 + 3,5 х 2 + 3 х 2) = 70 м. Учитывая, что прутьев – 5, общая длина арматуры равна 70 х 5 = 350 м.

Узнаем длину поперечных перемычек:

• 11 / 0,5 + 1 = 23 штуки;
• 3,5 / 0,5 + 1 = 8 штук;
• 3 / 0,5 + 1 = 7 штук.

Для одного ряда перемычек нужно: 23 × 2 + 8 × 2 + 7 × 2 = 76 штук;

При длине перемычки 0,25 м общая их длина равна: 76 х 0,25 = 19 м.

Так как каркас состоит из двух рядов, всего арматуры для перемычек понадобится в два раза больше – 38 метров. Вертикальные перемычки устанавливаются с обеих сторон армирующего каркаса, поэтому общее их количество будет равно: 76 х 2 = 152 штуки с длиной одной перемычки 0,4 м. и общей длиной арматуры: 152 х 0,4 = 60,8 м.

Далее необходимо рассчитать длину всех прутьев арматуры, которая будет использоваться в МЗЛФ: 350 + 38 + 60,8 =448,8 м.

Расчет сечения армирующих прутьев проводят, используя формулу площади круга: ∏ х 0,000036 = 0,00011304 м².

Объем одного арматурного стержня Ø 12 мм рассчитывается по формуле: 0,00011304 х 448,8 = 0,0507 м³.

Общий объем бетона без арматуры равен: 12 – 0,04 – 0,04 = 11,92 м³, где 0,04 – коэффициент, применяемый к армированию углов ленты.

Таким образом, окончательные результаты расчетов материалов для ленточного мелкозаглубленного фундамента будут следующими:

• 12,6 м³ бетона плотностью 2,5 т/м³;
• 0,08 м³ арматурных прутьев плотностью 7,8 т/м³.

Общий вес фундамента:

• 12,6 м³ х 2,5 т/м³ = 31,5 тонны;
• 0,08 м³ х 7,8 т/м³ = 624 кг;
• 31500 + 624 = 32,124 тонны.

Частный дом на участке с пучинистым грунтом – вариант не из лучших, но часто выбирать не приходится, и по результатам расчетов становится понятно, что МЗЛФ для этой цели подходит лучше всего. Все, что требуется от застройщика – точно рассчитать параметры мелкозаглубленного фундамента, так как малейшая ошибка или неточность в вычислениях приведет к тому, что фундамент будет выталкиваться из грунта при сезонном или зимнем морозном пучении грунта, а вместе с ним будет деформироваться и само здание.