Очевидно, что фундамент дома обязан быть прочным, массивным, долговечным и иметь жесткую конструкцию.
По конструктивной схеме фундаменты под каменные дома подразделяют на ленточные (под стены или ряд отдельных опор) и сплошные - под всей площадью здания (при слабых неоднородных грунтах основания, для создания водонепроницаемой защиты подвалов, во влажных грунтах с высоким уровнем стояния грунтовых вод). В последнее время для малоэтажных домов все чаще стали применять и свайные фундаменты, особенно при необходимости передать на слабый грунт значительные нагрузки, при высоком уровне стояния грунтовых вод.
Для кирпичных домов, дающих нагрузку 120 кН/пог. м и более, оптимальным является фундамент с плитой на глубину промерзания или мелкозаглубленный ленточный монолитный фундамент.При отсутствии в момент строительства средств на подвальный этаж можно ограничиться ленточным фундаментом на глубину промерзания.
Позже его в любой момент можно будет достроить до фундамента с плитой без всякого ущерба для стен уже обжитого коттеджа
По затратам фундаменты коттеджей составляют до 15-18% стоимости всего дома. Фундаменты делают под стены и несущие перегородки, под отдельные опоры, а также под печи и тяжелое оборудование, которые следует сооружать независимыми от фундаментов стен с зазором 50 мм.
По методу возведения фундаменты бывают индустриальные (сборные) и неиндустриальные (изготавливаемые непосредственно на стройплощадке). Для более четкого восприятия материала о фундаментах сначала рассмотрим фундаменты коттеджей без подвалов.
Размеры и глубину траншей устанавливают в зависимости от свойств грунта, уровня стояния грунтовых вод и глубины промерзания земли. Для каждой географической местности существует нормативная глубина промерзания грунта (на которой зимой наблюдается температура 0°С , а для глинистых и суглинистых грунтов -1°С), как среднее значение по многолетним наблюдениям в местах, очищенных от снега. Глубину промерзания в конкретном районе следует уточнить в местной строительной или проектной организации.
Ленточный фундамент под стену коттеджа в поперечном сечении обычно представляет вертикальный прямоугольник. Его верхняя часть (обрез фундамента), выступающая, учитывая уклон участка, примерно на 100 мм над отметками прилегающей земли, может быть шире толщины стены или уже в зависимости от конструктивного решения дома. При слабых и неоднородных грунтах (торфяник, лес и т. п.), когда давление (вес) дома на этот грунт превышает нормативное (по местным условиям менее 1-1,5 кг/см2), подошву фундамента следует разширять за счет уступов, создаваемых по высоте фундамента через 300-600 мм или укладки в его низ подушки (бетонной или железобетонной плиты). Возможно применение и песчаных подушек из крупного или средней крупности чистого, просеянного песка (частицы крупностью 1-2 мм). Эта подушка слоем 150-300 мм уплотняется трамбованием или вибрацией с увлажнением.
Размеры для одно-трехэтажных кирпичных коттеджей ленточных фундаментов обычно одинаковы. Это объясняется тем, что нагрузки, передаваемые от дома на грунт, относительно невелики, а площадь опоры фундаментов (подошва фундаментов) превосходит необходимые по расчету размеры примерно в три раза. Так, ширина подошвы для бутовых фундаментов принимается не менее 600 мм, для бутобетонных, бетонных и железобетонных (монолитных или сборных) 400-600 мм, кирпичных - 510 мм. Это необходимо для удобства работ и обеспечения перевязки вертикальных швов камней.
Для прочности и долговечности дома, предохранения его от сверхнормативных просадок и перекосов, важно определить, на какую глубину надо закладывать фундаменты. Вопреки широко бытующему мнению далеко не всегда фундаменты должны быть массивными и глубокими, а следовательно, более трудоемкими и дорогими. Во многом это зависит от вида грунта.
Наибольшую опасность для дома представляет весеннее вспучивание грунта: имеющиеся в почве пустоты и поры заполняются водой, которая зимой замерзает, а образовавшийся лед, увеличиваясь в объеме, при оттаивании верхних слоев земли выжимает фундамент наверх, что приводит к неравномерным осадкам, перекосам, разрушениям дома.
С помощью инженерно-геологических изысканий определяются физико-механические характеристики, несущие способности грунтов под нагрузкой, а также расположение уровня грунтовых вод. По этим данным выбирается конструкция и глубина заложения фундамента.
Песчаные грунты состоят из частиц крупностью от 0,1 до 2 мм и различаются на гравелистые, крупные, средней крупности и пылеватые. Чем крупнее и чище песок, тем большую нагрузку он может нести и при достаточной мощности и равномерной плотности слоя представляет хорошее основание для зданий.
Крупнообломочные и песчаные грунты (кроме пылеватых с крупностью частиц от 0,05 мм) имеют хорошую, большую водопроницаемость и поэтому не выпучиваются при замерзании.
В связи с этим независимо от уровня зимнего стояния грунтовых вод и глубины промерзания фундаменты при непучинистых песчаных и крупнообломочных грунтах следует закладывать на небольшую глубину, но не менее 0,5 м от поверхности спланированной земли. При определении уровня стояния грунтовых вод следует учитывать, что летом и весной он значительно повышается, а зимой понижается.
Глинистые грунты (в основном смесь песка и глины) содержат очень мелкие частицы (меньше 0,005 мм), имеющие в большинстве чешуйчатую форму и тонкие многочисленные капилляры, которые легко всасывают воду. В большинстве случаев глинистые грунты легко увлажняются и разжижаются, при промерзании происходит увеличение их объема - пучение.
Пылевато-песчаные грунты с примесью очень мелких глинистых частиц, разжиженные водой, называют плывунами. Они не пригодны для использования в качестве естественного основания, так как имеют большую подвижность и очень низкую несущую способность. При наличии в смеси от 10 до 30% глинистых частиц, грунт называется суглинком, а при наличии от 3 до 10% - супесью. В таких грунтах глубину заложения фундаментов определяют исходя из глубины промерзания грунта и уровня стояния грунтовых вод в период замерзания. При низком уровне стояния грунтовых вод (ниже глубины промерзания на 2 м и более) почва имеет малую влажность и глубину заложения фундаментов можно устраивать близко от поверхности земли, но не менее 0,5 м.
Если расстояние от спланированной поверхности земли до уровня грунтовых вод меньше глубины промерзания, то подошву фундамента следует закладывать на глубину промерзания или даже на 0,1 м глубже. Глубину заложения фундаментов внутренних стен, колонн и перегородок в регулярно отапливаемых зданиях (с температурой помещений не ниже +10°С) можно принимать равной 0,5 м, независимо от глубины промерзания грунтов.
Расчетную глубину промерзания под фундаменты наружных стен регулярно отапливаемых зданий уменьшают по сравнению с ее нормативным значением: на 30% - при полах на грунте; на 20% - при полах на лагах по кирпичным столбикам и на 10% - при полах на балках.
Свайные фундаменты имеют свои преимущества. Их сооружение значительно уменьшает объем земляных работ (на 80% по сравнению с ленточными), снижает расход материалов (бетона - на 40%), устраняет необходимость подготовки основания и водопонижение на участке.
В малоэтажных домах сваи длиной до 5 м под стены располагают в один-два ряда на расстоянии от 3 до 8 диаметров сваи трубочного сечения (300-400 мм и более) железобетонных или асбоцементных, заполненных армированным бетоном или через 1-1,2 м при железобетонных сваях квадратного сечения от 250 × 250 до 400 × 400 мм.
Поверху сваи по выровненным оголовникам связывают между собой железобетонным монолитным или сборным ростверком шириной, равной толщине стен (но не менее 300 мм), высотой не менее 150 мм. Свайные фундаменты являются одним из наиболее прогрессивных видов конструкции нулевого - до пола первого этажа - цикла. Учитывая, что не все строители коттеджей освоили этот вид фундаментов, целесообразно заручиться расчетом и способом производства этих работ. Аналогичное решение и проект следует принять и при сооружении сплошного монолитного фундамента под всем домом.
Конструкции фундаментов подвалов (и цокольных этажей) в принципе не отличается от рассмотренных выше конструкций фундаментов бесподвальных зданий; к ним предъявляются аналогичные требования, и выполняются они из тех же материалов. Пол этих помещений в большинстве случаев находится ниже глубины промерзания грунтов, поэтому под стены подвальных помещений, как правило, укладывается ленточный фундамент, подошва которого лишь конструктивно располагается немного ниже отметки пола. Наибольшее распространение получило устройство стен и фундамента подвала из сборных, индустриальных бетонных блоков (ФБС). Конечно, возможно применение и иных традиционных материалов (кирпич, бетон и др.). При слабых грунтах блоки ставят на железобетонную подушку, укладываемую на песчаную подготовку толщиной 150 мм.
Блоки фундаментов и стен подвала формуются из бетона марки 100 или 200. Обычная толщина и высота блоков 400, 500 и 600 мм, длина (номинальные размеры) от 900 до 2400 мм. Для сборных стен отапливаемых подвалов целесообразно применять облегченные блоки с пустотами - сквозными, шириной не более 40 мм или широкими, замкнутыми с верхней стороны, пустотами. Однако пустотелые блоки в насыщенных водой грунтах могут нуждаться в дополнительной гидроизоляции и теплозащите.
При строительстве на слабых сильносжимаемых грунтах по железобетонным подушкам и по обрезу фундамента в углах и пересечениях стен следует укладывать армированные распределительные горизонтальные пояса (швы толщиной 30-50 мм) на цементном растворе марки 100.
Экономию материала при плотных грунтах можно получить также при устройстве прерывистых фундаментов, в которых железобетонные блоки-подушки укладывают с промежутками 200-900 мм, засыпаемыми затем грунтом.
Для освещения и проветривания подвалов в их наружных стенах устраивают окна.
Защита зданий от грунтовых (капиллярный подъем воды) и поверхностных (дождь, снег) вод устраивается во всех случаях из горизонтальных и вертикальных конструктивных слоев называемых гидроизоляцией. Для защиты фундаментов и стен от дождевых и талых вод вдоль наружных стен устраивают отмостку шириной 600-800 мм (на 200 мм больше свеса крыши) с уклоном от здания в 5-10%. По наружному краю отмостки целесообразно прорыть канавку или уложить распиленную вдоль асбоцементную трубу. Если к зданию примыкает тротуар, то отмостку не делают.
Для того чтобы преградить подъем капиллярной влаги по всему горизонтальному сечению наружных и внутренних стен, прокладывают гидроизоляционный слой, состоящий, например, из двух слоев рубероида на мастике или из слоя 20-30 мм жирного цементного раствора состава 1:2. Эту гидроизоляцию укладывают в наружных стенках на 100-150 мм выше уровня отмостки или тротуара; во внутренних - на уровне подготовки под полы.
При наличии подвала горизонтальную гидроизоляцию в стенах устраивают на двух уровнях: первый слой в уровне пола подвала, второй - немного выше уровня отмостки. Кроме того, наружные стены подвальных помещений защищают и вертикальной гидроизоляцией, располагая ее на поверхности, соприкасающейся с грунтом. При сухих грунтах (уровень грунтовых вод ниже пола подвала или выше его, но не более чем на 0,2 м) можно ограничиться обмазкой горячим битумом за два раза. При расположении уровня грунтовых вод от 0,2 до 0,8 м выше пола водвала, с внешней стороны стен применяют оклеечную изоляцию, состоящую из трех слоев рубероида на битумной мастике. Эту изоляцию от возможных повреждений защищают кладкой из кирпича-железняка (120 мм) на цементном растворе и при наличии агрессивной грунтовой воды слоем 120-250 мм мятой жирной глины.
Изоляцию наружных стен подвала следует располагать на 0,5 м выше уровня грунтовых вод, так как возможно колебание. Верхнюю часть стены выше оклеечной изоляции покрывают двумя слоями битума. Конструкция пола подвала должна выдерживать довольно большое давление воды снизу, поэтому поверх горизонтальной изоляции пола, уложенной на бетонную подготовку, укладывают нагрузочный слой бетона или цементную (асфальтовую) стяжку толщиной не менее 50 мм.