Чаще всего основу здания сооружают из бетона или железобетона.
Иногда сочетают с кирпичной или каменной кладкой. Есть и еще несколько разновидностей. Выбор здесь зависит от нескольких факторов: величины будущего сооружения, вида грунта и глубины его промерзания, уровня грунтовых вод.
Кирпичные. При сухих грунтах и мелком заложении фундаменты делают из любого кирпича, при влажных пускают в ход только хорошо обожженный глиняный. В этом случае нужна защита от агрессивных вод. По долговечности уступают бутовым и бутобетонным. При высоком стоянии грунтовых вод и большой глубине заложения применять эту разновидность не рекомендуют.
Бутовые. Возводят из крупного булыжника, рваного и плитнякового камня на цементном растворе. Довольно материалоемки, особенно при глубоком заложении на пучинистых грунтах. Чаще всего применяют в зданиях с тяжелыми ограждающими конструкциями.
Бутобетонные. В отличие от бутовых сооружают в опалубке или траншее с вертикальными стенками путем утапливания в раствор мелкого камня, щебня или крупного гравия с послойной трамбовкой. Применяют для всех типов сельских зданий, практически на любых основаниях.
Бетонные. Их делают из готовой бетонной смеси или бетонных блоков. По расходу цемента предыдущий вариант экономичнее. При монолитном решении фундаменты выполняют в опалубке, что позволяет придать им любую заданную форму, в том числе сделать наклонные стены, столь необходимые при работе на пучинистых грунтах. На других почвах лучше применять бетонные блоки.
Железобетонные. Из всех типов наиболее надежны и долговечны. Можно применять на любых грунтах, но особенно эффективный на пучинистых. Их считают самыми экономичными.
Выбор той или иной конструкции в основном зависит от геологической характеристики грунтов (состав, несущая способность, уровень грунтовых вод, глубина промерзания). Имея эти сведения, можно определить глубину заложения и сечение фундамента. На сухих и маловлажных (непучинистых) грунтах применяют все перечисленные выше типы, причем самые дешевые из них — песчаные из крупнозернистого песка и кирпичные. А вот на супесях, суглинках и глинах нужен бетон.
По способу опоры на грунт различают следующие фундаменты:
ленточные;
столбчатые (свайные);
плитные.
Ленточные фундаменты
Существует заблуждение, что они наиболее предпочтительны, так как имеют одинаковую форму поперечного сечения по всему периметру стен здания (в том числе под всеми его внутренними несущими стенами). На самом деле для небольших домов такой фундамент — очевидное излишество, по крайней мере, с точки зрения несущей способности. Этот вид возводят в основном под тяжелыми зданиями. В пучинистых и глубоко промерзающих грунтах его применяют достаточно редко. Правда, здесь следует сделать оговорку. Сегодня все больше и больше загородных домов строят с эксплуатируемыми подвалами, в которых можно поместить бассейн, сауну, бильярдную, различные подсобные помещения. В подобных случаях больше подойдет именно ленточный фундамент. Для него часто используют готовые блоки, связывая их цементным раствором. Но в случае пучинистых грунтов это не лучший вариант, поскольку соединения блоков — слабые места такого фундамента, и зимой он из прямого может стать зигзагообразным. Значительно лучше, хотя и сложнее, сделать его монолитным, предварительно соорудив в траншее или опалубке сетку из арматурных прутьев, связанных между собой проволокой или сваренных. Арматура должна образовывать цельную конструкцию и захватывать отмостку. Заливать бетон нужно равномерно по всей площади, в идеале — сразу и целиком. Доступно и целесообразно устройство ленточных фундаментов на сухих непучинистых грунтах. По расходу материалов они будут близки к столбчатым, поскольку в этих условиях используют достаточно мелкое заложение.
Столбчатые фундаменты
Этот вариант считают наиболее распространенным и дешевым. По расходу материалов и затратам труда они в 1,5–2 раза, а при глубоком заложении в 3–5 раз экономичнее ленточных. Особенно эффективны в пучинистых грунтах при их глубоком промерзании. Есть у столбчатых фундаментов и недостатки, точнее, ограничения, препятствующие применению. Во-первых, они плохи в горизонтально-подвижных грунтах из-за недостаточной устойчивости к опрокидыванию. В этом случае необходимо устройство жесткого железобетонного ростверка. Во-вторых, их применение на слабонесущих грунтах при строительстве домов с тяжелыми стенами затруднено. В-третьих, при закладывании таких фундаментов возникают сложности с устройством цоколя: пространство между столбами и стеной заполняют землей (забирка), что довольно сложно и трудоемко. В случае с ленточным вариантом такой проблемы не существует. Наконец, свайные фундаменты неприменимы, когда под домом хотят сделать подвал или теплый подпол, так как основной их элемент — столб (свая). Он может быть деревянным, каменным, кирпичным, бетонным и железобетонным. Можно в качестве формы использовать и асбестовую трубу, заполнив ее бетонной смесью.
Плитные фундаменты
Их сооружают на тяжелых пучинистых и просадочных грунтах. Такие фундаменты — разновидность мелкозаглубленных ленточных. Но они имеют жесткую конструкцию — одну плиту, выполненную под всей плоскостью здания. Ее выполняют либо из монолитного железобетона, либо из сборных перекрестных железобетонных балок с жесткой заделкой стыковых соединений.
Двигаясь вместе с грунтом, они хорошо выравнивают все вертикальные и горизонтальные перемещения почвы, и потому их называют еще плавающими.
Их устройство требует большого расхода бетона и металла (на арматуру), и чаще всего такие фундаменты применяют в малоэтажном строительстве при сооружении небольших и простых по форме зданий, причем, как уже было сказано, на тяжелых пучинистых, подвижных и просадочных грунтах.
Грунты под фундамент
Наверняка в дачных домах своих знакомых вы видели плохо работающие двери, перекошенное крыльцо и покосившуюся веранду, а в кирпичных — трещины в стенах. Дело в том, что некоторые виды грунтов зимой имеют обыкновение вспучиваться, причем сила этого процесса настолько велика, что в состоянии даже приподнять дом. Величины подъема и возврата на место после оттаивания грунта неодинаковы для разных участков фундамента. Отсюда его деформации, которые распространяются на весь дом.
При фундаментных работах нужно уделить особое внимание тому, с каким видом грунта вы имеете дело. Грунты бывают скальные (скалистые), хрящеватые, песчаные, супеси, суглинки, глинистые.
Самые надежные — скалистые грунты. Фундамент можно опирать прямо на них, заглубление не нужно. К сожалению, в центральной полосе они довольно редки.
Но самые неподходящие для строительства — глины, которых, кстати, у нас предостаточно. Для них характерны процессы сжимания, размывания, а главное, при замерзании — вспучивания.
Фундамент должен быть заложен в этом случае на всю глубину проморозки.
Итак, прежде чем строить дом, особенно большой, стоит взять пробы грунта. Но теперь, когда вы многое о них знаете, поговорим о глубине промерзания, уровне грунтовых вод и о том, как вообще происходит вспучивание. Глубина промерзания грунта различна и зависит от географического положения вашего будущего дома. Но еще важнее знать, каков уровень грунтовых вод. Если даже вы строите дом на глинах, но грунтовые воды расположены достаточно низко, ниже глубины промерзания, то это не беда. А вот если выше, тогда действительно плохо. Ведь по мере усиления холодов замерзают все более глубокие слои почвы. Когда этот процесс достигает подземных грунтовых вод, происходит их превращение в лед, а вместе с этим и вспучивание, вздутие грунта. Но и это еще полбеды. Если бы процесс шел равномерно, то зимой дом немного и равномерно приподнимало бы, а весной так же равномерно опускало. К сожалению, при вспучивании этого практически никогда не происходит, в разных местах подъем грунта неодинаков, потому что процесс идет по пути наименьшего сопротивления. Отсюда — перекос фундамента, перераспределение нагрузок, появление трещин в нем и во всем строении.
Решить проблему можно, если перед строительством провести дренажные и осушительные работы. Только нужно быть уверенным, что понижение уровня грунтовых вод действительно произошло.
Чтобы все стало еще понятнее, рассмотрим силы, действующие на фундамент в летнее и зимнее время года в наиболее тяжелых условиях эксплуатации — на пучинистом грунте с уровнем грунтовых вод, расположенным выше уровня промерзания почвы.
Нагрузки на фундамент
В теплое время года на фундамент действуют две противоположные силы — нагрузка дома и сопротивление грунта. А вот зимой схема значительно сложнее. Сначала рассмотрим ситуацию, когда фундамент устроен неправильно, то есть его нижняя опорная поверхность — подошва — расположена выше уровня промерзания. В результате этого процесса под подошвой возникают силы вспучивания и касательные, появляющиеся оттого, что почва, промерзая, сжимает фундамент и стремится вытолкнуть его из ямы. Равнодействующая этих сил и приводит к подъему фундамента на некоторую величину. Причем, как мы уже говорили, трудность в неодинаковой величине зимнего подъема и весеннего возврата фундамента на место. Это и есть причина его деформации подо всем домом.
Если же подошва фундамента расположена ниже уровня промерзания грунта (что правильно), то она не испытывает снизу давления мерзлой почвы. А если нет сил вспучивания, то нет и зимнего подъема фундамента. Правда, при этом происходит увеличение действия касательных сил, которые могут даже порвать его. Однако существуют некоторые методы, позволяющие эти силы нейтрализовать. Например, следует изготавливать фундамент только из армированного бетона. Основание его делают расширенным, в виде опорной площадки, а вертикальные стенки — суживающимися к верхней части. Тогда касательные силы, с одной стороны, не смогут вырвать его из земли, а с другой — будут действовать еще «касательнее».
Наконец, боковые поверхности фундамента покрывают скользящим слоем. Это может быть полиэтилен, отработанное машинное масло, песчаная засыпка и т. д. Существуют и специальные современные материалы.
Стены
По назначению стены бывают наружными и внутренними, а по восприятию нагрузок — несущими и ненесущими. В зависимости от применяемых материалов стены условно подразделяются на следующие типы:
деревянные,кирпичные,из керамических и силикатных кирпичей и блоков; каменные,легкобетонные из газосиликата, керамзитобетона, шлакобетона, арболита, опилкобетона; грунтобетонные из самана, уплотненного грунта.
Материалы для возведения стен и их конструктивное решение выбирают с учетом местных климатических условий, экономики, заданной прочности и долговечности здания, внутреннего комфорта и архитектурной выразительности фасадов. Наибольшей прочностью и долговечностью обладают природные камни и полнотелый кирпич. Вместе с тем по своим теплозащитным качествам они значительно уступают легким бетонам, эффективному кирпичу и дереву. Применение их в «чистом виде» без сочетания с другими, менее теплопроводными материалами оправдано лишь в южных районах страны. При возведении кирпичных стен следует стремиться к облегченной кладке, применяя эффективный кирпич и устраивая пустоты, используя теплый раствор. Сплошная кирпичная кладка стен из полнотелого кирпича толщиной более 38 см считается нецелесообразной.
Традиционным материалом для стен малоэтажных зданий является дерево. Рубленые и брусчатые стены по санитарно-гигиеническим требованиям являются самыми комфортными. К их недостаткам относятся невысокая огнестойкость и осадочные деформации в первые 1,5—2 года. При наличии пиломатериалов и эффективных утеплителей вполне оправданны каркасные стены. Они, как и рубленые, не требуют массивных фундаментов, но в отличие от них не имеют после построечных деформаций. При облицовке каркасных стен кирпичом значительно повышаются их огнестойкость и капитальность. В южных районах с резкими перепадами дневных и ночных температур наружного воздуха хорошо «ведут себя» стены, сложенные из грунтобетона (самана). Благодаря большой тепловой инерционности (медленно нагреваются и охлаждаются) они создают в таком климате оптимальный тепловой режим.
Перекрытия
Различают несколько видов перекрытий: цокольные, мансардные, междуэтажные, чердачные. Они должны соответствовать следующим требованиям:
- иметь соответствующую эксплуатационным нагрузкам несущую способность;
- быть достаточно жесткими и практически не иметь прогиба;
- обладать достаточными звукоизоляционными и теплозащитными свойствами;
- обеспечивать необходимую огнестойкость.
Выбор типа перекрытий зависит от конструкции, назначения здания, а также от нагрузки. Для чердачных перекрытий её обычно принимают 1050 Н/м2, для цокольных и межэтажных - 2100 Н/м2. При расчете учитывают массу мебели, людей, сантехнического и другого оборудования. Постоянная составляющая нагрузки - собственный вес самого перекрытия.
Часто при устройстве в двухэтажных или мансардных домах междуэтажных перекрытий в них необходимо размещать сантехнические коммуникации. Чтобы проложить трубопровод, устанавливают металлические или виниловые гильзы. Их внутренний диаметр должен быть больше трубы. Для тепло- и звукоизоляции возникшее пространство заполняют просмоленной паклей или другим изолирующим материалом.
По типу используемого материала различают балочные и плитные перекрытия.
Перекрытия – горизонтальные несущие и ограждающие конструкции, делящие здания на этажи и воспринимающие нагрузки от собственного веса, веса вертикальных ограждающих конструкций, лестниц, а также от веса предметов интерьера, оборудования и людей, находящихся на них. Эти нагрузки передаются от перекрытий на несущие стены здания.
В данном здании запроектировано перекрытие, состоящее из многопустотных железобетонных плит. На наружные стены перекрытия укладываются от внутреннего края стены на 200 мм, а на внутренние несущие стены на 190 мм.
Для чердачных и подвальных перекрытий, отделяющих отапливаемые помещения от не отапливаемых, предъявляются теплозащитные требования. Поэтому чердачное перекрытие имеет слой утеплителя толщиной 7 см из керамзита.
Перекрытия обеспечивают звуко- и теплоизоляцию, они также отвечают высоким требованиям жесткости и прочности на изгиб.
Полы
Полы - это конструкции, постоянно подвергающиеся механическим воздействиям. Полы по междуэтажным перекрытиям должны обладать звукоизоляционными свойствами. В санитарном узле и в бойлерной покрытие пола выполняется из керамической плитки. В зависимости от назначения помещений и расположения их по этажам, используются следующие конструкции полов:
В помещениях полы примыкают к стенам. Для того, чтобы не было зазоров между полом и стенами, по всему периметру помещения прибиваются деревянные плинтусы. В помещениях, где поверхностью пола служит керамическая плитка, используется плинтус из фасонной керамической плитки.
Кровля
Крыша — конструкция, обеспечивающая защиту здания от атмосферных осадков и являющаяся верхним ограждением здания. Крыша запроектирована четырехскатная, чердачная, стропильная.
Запроектированные наслонные стропила опираются на наружные несущие стены, на которых закреплен подстропильный брус (мауэрлат).
Кровля запроектирована из черепицы.
Водосток — неорганизованный, так как высота здания небольшая и значительного смачивания стен ограждающих конструкций и поверхность над фундаментом происходить не будет.