Основа фундамента, как это ни банально,- земля! Всесторонне изучение особенностей того места, где будет стоять ваш дом, является залогом правильного проектирования дома. Под изучением участка понимают знание его геометрических параметров, рельефа, геологии грунтов, уровня грунтовых вод, ориентации относительно сторон света и доминирующих ветров. Во всех случаях необходимо следовать правилам застройки данного населенного пункта, учитывать сложившиеся традиции и интересы соседей.
Геодезический план усадьбы является основным исходным пунктом, от которого отталкиваются в самом начале проектирования. Конструктивную основу любого здания образует взаимно пересекающаяся система вертикальных и горизонтальных диафрагм, обеспечивающая его пространственную жесткость. Горизонтальные диафрагмы- перекрытия- передают нагрузку собственного веса и полезные нагрузки на вертикальные диафрагмы- несущие стены, которые передают нагрузку собственного веса и нагрузку от перекрытий и покрытия на подземную часть здания- фундаменты. Фундаменты устраивают под все несущие стены! Их конструктивная схема зависит от конструктивной основы здания, от свойст грунтов основания, материала фундамента и действующих нагрузок.
Под воздействием нагрузок от фундамента основания деформируются, и их деформация проявляется в виде осадок и просадок. При осадках структура грунта основания не нарушается, а при просадках происходит коренное изменение структуры грунта, то есть его разрушение. Грунты могут значительно отличаться по своей структуре не только в разных районах, но и в пределах одного и того же участка. Для установления допустимых величин нагрузки, которую может нести основание, желательно провести изыскательные работы. Лабораторный анализ отобранных проб позволит определить физико- механические и химические свойства залегающих грунтов, что поможет с высокой степенью точности узнать их несущую способность и избежать неприятных последствий во время эксплуатации дома. Вследствие разнообразия факторов , влияющих на величину осадки, и неизбежной неоднородности грунтов невозможно запроектировать фундамент так, чтобы осадки под всеми частями здания были одинаковыми. Практика показала, что большие, а главное, неравномерные осадки являются причиной появления деформаций, трещин и других разрушений в зданиях.
Несущая способность основания определяется величиной нагрузки, при которой получается осадка, приемлемая по величине и равномерности для данного здания. Величина этой нагрузки, отнесенная к единице площади основания, есть допустимое давление на грунт. Осадки проявляются не только под воздействием нагрузок, но и от попеременного замораживания и оттаивания пучинистых грунтов( пески, супеси, суглинки и глины). Пучение происходит в различных уровнях грунта неравномерно, и если подошву фундамента расположить выше глубины промерзания, то в стенах могут появиться трещины.
В глинистых грунтах пучение проявляется особенно сильно, так как вследствие их малой водопроницаемости вода при замерзании не находит выхода. В песчаных грунтах пучение много меньше, а в крупнозернистых песках столь незначительно, что практически не дает себя чувствовать. Для невыветрившихся скальных грунтов, щебенчатых, гравийных, крупных и средних песков глубина заложения не зависит от уровня грунтовых вод и глубины промерзания, но должна составлять не менее 0,5 м. Отметка подошвы фундамента должна быть ниже отметки пола подвала не меньше, чем на 60 см. Если подвальное помещение устраивается не под всем зданием, а лишь в отдельной его части, то переход от более глубокого заложения подошвы фундамента к менее глубокому осуществляется при помощи устройства уступов. Соотношение между высотой и длиной уступа в связных грунтах принимается 1:2. При этом высота уступа принимается из условия унификации 30-60 см. При соблюдении перечисленных условий проверка прочности материала фундамента не требуется. На физико-физико- механические свойства грунтов основания оказывают влияние грунтовые воды. Производство работ при наличии воды в котловане или траншеях сильно затрудняется. Различные примеси, растворенные в воде, являясь агрессивной средой, могут вредно влиять на материал фундаментов и разрушать его.
Распределение вод в толще грунта во многом зависит от характера почвы. Вода задерживается при просачивании, главным образом, над тяжелыми глинистыми грунтами и скапливается в водопроницаемых песчаных слоях, называемых водоносными. Изменение уровня грунтовых вод после возведения здания может резко понизить прочность основания и вызвать серьезные деформации в случаях: наличия в грунте легко растворимых в воде веществ, при вымывании водой мелких и наличия грунтов с просадочными характеристиками при увлажнении. Наличие грунтовых вод может привести к неустойчивости всего строения. О глубине залегания воды и изменении этой глубины можно узнать визуально. Для этого на участке необходимо пробурить 2-3 скважины на глубину ниже на 0,5 м расчетной глубины промерзания и проследить наличие в них воды в различное время года. Для определения уровня грунтовых вод можно воспользоваться опытом соседей, так как изучение этого вопроса самостоятельно может занять много времени. Если выше глубины промерзания есть вода, значит от сооружения подвала и других подземных сооружений лучше отказаться, так как гидроизоляционные работы могут оказаться слишком трудоемкими и дорогими. В некоторых районах, где в силу различных причин на некоторой глубине образовались большие внутренние пустоты( карст, выработки), при возведении здания прямо над ними возможен, под действием дополнительной нагрузки, провал всех верхних слоев.
Все перечисленные особенности геологического строения не могут быть установлены простой разведкой грунтов, поэтому при строительстве в оползневых, обвальных, карстовых и других районах необходимы специальные геологические обследования, устанавливающие возможность перечисленных явлений, и мероприятия, обеспечивающее устойчивость здания. Грунты , служащие основанием, являются сплошными скальными массивами или продуктами их разрушения. Строительные свойства грунтов различны и зависят от процесса их образования, влияющего на степень плотности грунта. Рыхлые грунты, как правило, мало пригодны для основания, так как дают значительные, а главное, неравномерные осадки. По мере углубления грунты непрерывно подвергаются все большему давлению вышерасположенных слоев. Давлению подвержены также грунты, находящиеся под зданием. Скальные грунты представляют собой залежи естественных горных пород: гранитов, песчаников, и при отсутствии пустот, трещин и т.д. они являются прекрасным основанием. В результате воздействия внешней среды( вода, воздух, температурные изменения и т.д.) скальная порода разрушается. Продукты распада скальных пород на более мелкие части образуют гравелистые и древянистые грунты со скатанными или неокатанными частицами размером от 0,1 до 20 см. Неокатанные породы: дресва или хрящ( размер частиц 0,2-6 см) и щебень(6-20 см). Скатанные породы: гравий( 0,1-6 см), галька(6-20 см) и булыжник( свыше 20 см). Все эти породы, подстилаемые плотным грунтом и не подвергаемые действию текущей воды, являются надежным основанием. Наличие глинистых прослоек в гравелистых грунтах, особенно наклонных, сильно снижает их строительное качество. Продуктом дальнейшего механического разрушения скальных пород являются пески, которые состоят из жестких частиц различной крупности, имеющих форму зерен. По крупности зерен различают пески: гравелистые, крупные, средние, мелкие и пылеватые. В песке может быть до 3% примеси глинистых частиц. Пески плотные и средней плотности, будучи обеспечены от размыва водой, являются хорошим, мало сжимаемым основанием с быстрой стабилизацией осадок. В отличие от глин, пески не обладают плотностью. В рыхлых, пылеватых и мелких песках, которые текут вместе с водой( плывуны), частицы перемещаются из-за избытка воды. Если указанные выше грунты являлись продуктомфизического разрушения, то глинистые грунты являются продуктом химического разрушения основных пород с последующим соединением с водой. Глинистые частицы значительно меньше песчаных и обладают связанностью. Глина никогда не отдает всю заключенную в ней воду и при насыщении водой увеличивается в объеме за счет возрастания промежутков между частицами. Пластичность является самым характерным свойством глинистых связанных грунтов.
Глинистые грунты делятся на глины и суглинки. Суглинки представляют собой механическую смесь глинистых и песчаных частиц. Вследствие наличия песка пластичность суглинков меньше, чем глин. Суглинки обладают меньшей связностью, усадкой и влажностью, скорее сохнут и меньше твердеют. Глины и суглинки в твердом состоянии вполне пригодны для оснований, но по мере увеличения в них влажности эти свойства снижаются. Поэтому при возведении фундаментов на глинах и суглинках основания должны быть обеспечены защитой от дополнительного увлажнения сверх того, при котором был возведен фундамент. Отсутствие в глине посторонних примесей делает ее водонепроницаемой, и потому глиняный раствор весьма пригоден для изоляции фундаментов. Непригодны для возведения фундаментов растительный слой, органический ил, торфяные и болотные среды.