Фундамент как основание здания¶

Фундамент — это несущая конструкция здания или сооружения, расположенная в грунте ниже уровня земли (либо на её поверхности) и предназначенная для передачи нагрузок от надземных частей на основание. Фундамент является нижней частью любой капитальной постройки и во многом определяет её долговечность, устойчивость и деформационные характеристики. Работы по устройству фундамента относятся к так называемым нулевым циклам строительства и составляют значительную долю общей стоимости и трудоёмкости возведения объекта.

¶Назначение и принцип работы

Основная задача фундамента — равномерно распределить вес здания по грунту и предотвратить неравномерные осадки, которые приводят к трещинам, перекосам и разрушению конструкций. Фундамент воспринимает вертикальные нагрузки (собственный вес здания, полезную нагрузку, вес снега), горизонтальные усилия (ветер, давление грунта, сейсмические воздействия) и передаёт их на основание — массив грунта, способный воспринимать эти усилия без недопустимых деформаций.

Работа пары «фундамент — основание» оценивается по нескольким параметрам: несущей способности грунта, глубине промерзания, уровню грунтовых вод, величине и характеру ожидаемых осадок. Ошибки на этом этапе практически невозможно исправить после возведения здания, поэтому инженерно-геологические изыскания предшествуют проектированию.

¶История

Простейшие фундаменты известны с древности: под тяжёлыми каменными постройками устраивали уширенные основания из крупных камней или утрамбованного грунта. В античном и средневековом строительстве применяли ленточные кладки из бутового камня, заглублённые ниже поверхности земли. Свайные конструкции использовались ещё в древнем Риме и в Венеции, где здания опирали на деревянные сваи в слабых грунтах.

Промышленная революция и появление железобетона в XIX веке изменили технологию: бетон и арматура позволили создавать прочные и относительно дешёвые монолитные фундаменты. В XX веке развитие получили свайные технологии, а также методы расчёта оснований по предельным состояниям, закреплённые в нормативных документах.

¶Классификация

¶По способу опирания

Ленточные — железобетонные или бутовые полосы под несущими стенами, образующие замкнутый контур. Применяются для домов с тяжёлыми стенами и подвалами.
Столбчатые — отдельные опоры под колонны или углы здания. Экономичны для каркасных и лёгких построек.
Плитные (сплошные) — монолитная плита под всей площадью здания. Применяются на слабых и неравномерно сжимаемых грунтах, а также для высотных зданий.
Свайные — система свай, объединённых ростверком. Используются при глубоком залегании прочных грунтов.
Свайно-плитные — комбинированное решение для тяжёлых сооружений.

¶По материалу

Бетонные и железобетонные (наиболее распространённые);
бутовые и бутобетонные;
кирпичные (для лёгких построек);
деревянные (сваи, лежни — в малоэтажном строительстве);
металлические (винтовые сваи, шпунт).

¶По глубине заложения

Различают фундаменты мелкого заложения (до 5 м) и глубокого заложения (сваи, опускные колодцы, кессоны). Глубина заложения зависит от глубины промерзания грунта, уровня грунтовых вод и нагрузок.

¶Устройство и материалы

Типовой монолитный ленточный фундамент включает:

Подготовку — выемку грунта (котлован или траншею), уплотнение дна, песчано-щебёночную подушку.
Опалубку — форму для бетона.
Армирование — пространственный каркас из стальной арматуры, воспринимающий растягивающие усилия.
Бетонирование — укладку бетонной смеси определённого класса прочности.
Гидроизоляцию — защиту от капиллярного подсоса влаги.

Для свай применяют забивные, буронабивные, винтовые и вдавливаемые технологии. Ростверк объединяет сваи в единую конструкцию.

¶Расчёт и проектирование

Расчёт фундамента ведётся по двум группам предельных состояний: по несущей способности (прочность, устойчивость) и по деформациям (осадки, крены). Учитывают сочетания нагрузок, физико-механические свойства грунтов (угол внутреннего трения, удельное сцепление, модуль деформации), а также сейсмичность района. В России проектирование регулируется сводами правил, в частности СП 22.13330 «Основания зданий и сооружений» и СП 24.13330 «Свайные фундаменты».

¶Особенности в российских условиях

Значительная часть территории России расположена в зоне сезонного промерзания грунтов, а также в районах распространения многолетнемёрзлых пород. Это предъявляет особые требования: фундаменты закладывают ниже глубины промерзания либо применяют меры по защите грунта от морозного пучения (утепление, дренаж, замена грунта). В криолитозоне используют сваи, погружаемые в мёрзлый грунт, с сохранением его температурного режима, а также вентилируемые подполья.

¶Ошибки и дефекты

Типичные проблемы: недостаточная глубина заложения, приводящая к морозному пучению; слабое армирование; отсутствие гидроизоляции и дренажа; опора на насыпные или органические грунты без подготовки. Последствия — неравномерные осадки, трещины в стенах, перекосы проёмов. Устранение дефектов требует дорогостоящего усиления: уширения подошвы, подведения свай, инъектирования грунта.

¶Значение

Фундамент определяет надёжность всего сооружения и срок его службы. Доля затрат на нулевой цикл в малоэтажном строительстве достигает 15–30 % сметы, а в сложных грунтовых условиях — выше. Выбор типа фундамента — результат совместного анализа нагрузок, геологии и экономики проекта.

Источники: СП 22.13330 «Основания зданий и сооружений», СП 24.13330 «Свайные фундаменты», учебные пособия по основаниям и фундаментам, справочная литература по строительным конструкциям.