Після того як всі комунікації проведені, починається зведення фундаменту будівлі. Фундамент - це опора будівлі, яка приймає на себе навантаження і передає її від вищерозташованих конструкцій основи. Перед тим як переходити безпосередньо до пристрою фундаменту, необхідно виконати його ретельну розмітку. Фундамент повинен мати необхідну міцність, бути стійким на перекидання і ковзання в площині підошви і до впливу атмосферних чинників, а також опиратися впливу агресивних і ґрунтових вод. По довговічності фундамент повинен відповідати терміну експлуатації будівлі, бути економічним і індустріальним у виготовленні.
Після того як розмічено і розраховане місце під фундамент, починається виїмка грунту. Настійно рекомендується зводити фундамент відразу ж після виїмки грунту, оскільки земля після виїмки швидко висихає і її доведеться знову вичерпувати.
По конструкції фундаменти підрозділяються на суцільні, стрічкові, стовпчасті й пальові.
При будівництві суцільних фундаментів використовують суцільну безблочна або ребристу залізобетонну плиту, яка укладається під всією площею будівлі (рис. 6). Суцільні фундаменти будуються тоді, коли навантаження, що припадає на фундамент, велика, а грунт підстави недостатньо міцний. Подібний фундамент найбільш прийнятний, коли необхідно захистити підвальне приміщення від проникнення в нього грунтових вод, якщо їхній рівень досить високий, а підлога підвалу відчуває знизу високий гідростатичний тиск.
Стрічкові фундаменти зводяться безпосередньо під стіни будинку або під ряд окремих опор (рис. 8). Якщо фундамент влаштований під стіни, він має форми безперервних підземних стін (рис. 8, а), якщо ж він зведений під ряд опор, то він складається із залізобетонних перехресних балок (рис. 8, б).
Стрічковий фундамент під кам'яну стіну за своїм обрису в профілі є в найпростішому випадку прямокутник (рис. 9, а). Прямокутний перетин фундаменту по висоті допустимо лише при невеликих навантаженнях на фундамент і досить високої несучої здатності грунту. Для передачі тиску на підставу в більшості випадків слід розширити підошву фундаменту. Але це можна робити тільки в тих випадках, коли тиск на підставу не перевищує нормативного тиску на грунт. Теоретичною формою перетину фундаменту з розширеною підошвою є трапеція (рис. 9, б). Для того щоб уникнути виникнення розтягуючих і сколюють в видатних частинах фундаменту і освіти в них тріщин, розширення підошви не повинно бути занадто великим.
Грунтуючись на досвіді, встановлюються кути нахилу теоретичної бічної грані фундаменту до вертикальної осі, вздовж якої не виникає ніяких небажаних розтягують або сколюють. Граничний кут α, званий умовно кутом розподілу тиску в матеріалі фундаменту, для бетону становить 45 °, для кладки, заснованої на цементному розчині складу 1: 4 - 33 ° 30 ', для бутового мурування, заснованої на складному розчині складу 1: 1: 9 - 26 ° 30 '.
У тих будинках, де є підвальне приміщення, перетин фундаменту в межах підвалу вибудовують прямокутної форми з подальшим розширенням нижче рівня підлоги підвального приміщення. Таке розширення називається подушкою (рис. 10, а). Іноді фундаменти виконують ступеневої перетину (рис. 10, б).
Фундамент слід закладати на глибину, відповідну глибині закладки того грунтового шару, який за своїми характеристиками і показниками можна віднести до природного основи для даної будівлі. Для того щоб визначити глибину пристрою фундаменту, слід брати до уваги і те, на яку глибину промерзає грунт в холодну пору року. Рекомендується закладати фундаменти нижче рівня промерзання грунту. Для того щоб визначити рівень промерзання грунту, слід виміряти температуру взимку і прийняти за рівень промерзання точку з нульовою температурою. Виняток становлять глинисті і суглинні грунти. Для них рівень промерзання допускається і на глибині з температурою близько -1 ° С. Нормативний рівень промерзання суглинних і глинистих ґрунтів дається в СНиП 2.02.01-83 на схематичною мапі, з нанесеними лініями рівних нормативних глибин промерзання, зазначених в сантиметрах. Для пилуватих і дрібних пісків, супісків, пилуватих глин і суглинків нормативна глибина також визначається по карті, але з коефіцієнтом 1,2.
Досвідченим шляхом було встановлено, що грунт під фундаментами зовнішніх стін регулярно опалювальних приміщень з температурою не нижче + 10 ° С піддається промерзання на меншу глибину, ніж на відкритому майданчику. Тому розрахункову глибину промерзання під фундаментами опалювальних будівель зменшують проти нормативного значення на 30% при підлогах на грунті; якщо ж підлоги по грунту влаштовані на лагах - на 20%; якщо на балках - на10%.
Глибина закладки фундаменту під внутрішні стіни опалювальних будівель не залежить від глибини промерзання грунту. Її призначають не менше 0,5 м від підлоги підвалу або рівня землі. Глибина закладення фундаментів стін будівель, що мають неопалювані підвали, призначається від підлоги підвалу. Вона дорівнює половині розрахункової глибини промерзання. Припущення про те, що чим глибше закладений фундамент, тим більше його стійкість і надійність експлуатації, є невірним.
При розташуванні підошви фундаменту нижче рівня промерзання грунту вертикальні осі морозного обдимання знизу перестають на неї діяти, але діють на бічні поверхні дотичні сили морозного обдимання можуть витіснити фундамент разом з грунтом, що промерз і відірвати під легкими будівлями при пристрої фундаментів з цегли і дрібних блоків. Тому для успішної експлуатації фундаменту, щоб не допустити його деформацію на рухливих місцях, необхідно не тільки розташувати підошву нижче за рівень промерзання грунтів, що позбавить від безпосереднього тиску мерзлого грунту знизу, а й нейтралізувати діють на бічні поверхні фундаменту дотичні сили морозного обдимання.
Усередині фундаменту на всю його висоту закладають арматурний каркас, жорстко зв'язує нижню і верхню частини фундаменту. Підстава роблять розширеною у вигляді опорного майданчика - анкера, що не дозволяє витіснити фундамент із землі при морозному обдиманні грунту. Таке конструктивне рішення можливо при використанні залізобетону.
Якщо фундамент будується із цегли або дрібних блоків без внутрішнього вертикального армування, його стіни роблять похилими - що звужуються догори. Наведений спосіб пристрою фундаментних стовпів і стін при ретельному вирівнюванні їх поверхонь значно послаблює бічне вертикальне вплив здимаються на фундамент. Вплив сил морозного обдимання зменшують покриттям бічних поверхонь фундаменту ковзаючим шаром поліетиленової плівкою, шаром відпрацьованого машинного масла і утеплення поверхневого шару навколо фундаментів шлаком, пінопластом, керамзитом, при якому зменшується місцева глибина промерзання грунту. Останній метод можна застосовувати також і для мелкозагубленних фундаментів. побудованих раніше і що потребують захисту від морозного здимання.
На крупнопадающем рельєфі при будівництві будівлі необхідно враховувати бічний тиск грунту і його можливий зсув. Жорстко пов'язані в поздовжньому і поперечному напрямку стрічкові фундаменти працюють в цих умовах більш надійно.
Стовпчасті фундаменти необхідно жорстко об'єднати поверху залізобетонним поясом - ростверком, для більш ефективної спільної роботи всіх конструктивних елементів. В пісках гравелистих, великих і середньої крупності, а також в великоуламкових грунтах глибина закладення фундаменту не залежить від глибини промерзання, але вона повинна бути не менше 0,5 м, рахуючи від природного рівня грунту (планувальної позначки при плануванні зрізанням і підсипанням). Більшого практичного застосування в сучасному будівництві отримали збірні бетонні та залізобетонні фундаменти, що складаються з великих фундаментних блоків. Використання таких конструкцій дає можливість скоротити терміни зведення і значно знизити трудомісткість робіт.
До складу збірного фундаменту (рис. 11) входять два елементи: прямокутна або трапецієвидна подушка із залізобетонних блоків (рис. 12) і вертикальна стінка, що складається з блоків у вигляді бетонних паралелепіпедів прямокутної форми. Подушка укладається на заздалегідь утрамбовану підкладку з піску товщиною 150 мм. У тому випадку, якщо будівництво ведеться на слабких сільносжімаемих грунтах, для підвищення опору розтягуючих зусиль і жорсткості в збірному фундаменті необхідно встановити спеціальні пояса із залізобетону товщиною 100-150 мм або ж армовані шви товщиною 30-50 мм. Пояси або шви влаштовують між подушкою і нижнім рядом фундаментних блоків, а також на рівні верхнього зрізу фундаментної конструкції.
Незважаючи на міцність великоблочних фундаментів, їх стіни іноді виконують товщі надземної частини стіни. Це дозволяє використовувати міцність матеріалу тільки на 15-20%. Практика показує, що по товщині стінки збірного фундаменту можуть бути рівні товщині стін будівлі, але не менше 300 мм. Можна встановлювати і переривчасті фундаменти, що дозволяє економити матеріал. Такі фундаменти складаються із залізобетонних блоків-подушок, викладених НЕ впритул один до одного, як це відбувається при зведенні стрічкових фундаментів, а на певній відстані один від іншого (0,2-0,9 м). Зазори між блоками, як правило засипаються звичайним грунтом.
Стовпчасті фундаменти - це система опор, що зводиться під стіни будівель, стовпи або колони. У тому випадку, коли основне навантаження на фундамент не дуже висока, а тиск на грунт не перевищує нормативного, безперервні стрічкові фундаменти під стіни малоповерхових будівель будувати не доцільно - їх можна замінити столбчатимі фундаментами. Стовпчасті фундаменти виконуються з бетону або залізобетону. Їх перекривають зверху залізобетонними фундаментними балками, на яких вже і зводять основні конструкції стін будівлі. Під фундаментної балкою рекомендується влаштовувати піщану або шлакову подушку товщиною 0,5 м, щоб уникнути небажаного випирання балки через спучування лежачого під нею грунту.
Зазвичай фундаментні стовпи зводять на відстані 2,5-3 м один від одного, вважаючи від осей стовпів, обов'язково під кутом будівлі, в місцях перетину і примикання стін і під простінками. Якщо глибина закладення фундаменту досить велика - 4-5 метрів - стовпчасті фундаменти можна зводити і під стіни багатоповерхових будинків. У таких випадках зведення стрічкового фундаменту дуже невигідно через його великого обсягу. Стовпчасті окремо стоять фундаменти зводять і під опори будівель. На рис. 13, а представлений збірний фундамент, зведений під цегляний стовп і виконаний з залізобетонних блоків-подушок. Але найбільш вигідним варіантом для зведення фундаменту під цегляні стовпи є укладання залізобетонних блоків-плит (рис. 13, б).
Збірний фундамент під залізобетонні колони каркасних будинків може складатися з одного залізобетонного черевика стаканного типу (рис. 13, в) або ж із залізобетонних блоку-склянки і опорної плити під ним (рис. 13, г).
До складу таких фундаментів на забивних палях входять окремі палі, перекриті зверху бетонною або залізобетонною плитою або балкою, яка називається ростверком. Призначаються пальові фундаменти для тих випадків, коли потрібно передати на слабкий грунт великі навантаження.
Палі поділяють за матеріалом, за методом виробництва, за методом занурення в грунт і за типом їх поведінки в грунті. Виготовляють палі з дерева, бетону, залізобетону, сталі. Палі можуть також бути комбінованими. За методом виготовлення і занурення в грунт палі підрозділяються на забивні і набивні. Забивні палі опускаються в грунт в уже готовому вигляді, в той час як набивні палі виготовляються безпосередньо в самому грунті.
Мал. 14. Забивна паля-стійка фундаменту. 1 - гідроізоляція; 2 - поверхня землі; 3 - залізобетонна балка ростверку; 4 - забивна паля прямокутного перетину; 5 - щільний грунт
За типом поведінки в грунті виділяються палі-стійки і висячі палі. Палі-стійки мають під собою опорою міцний грунт, наприклад, скельну породу і передають на неї тиск (рис. 14). Палі-стійки використовують в тих випадках, коли глибина залягання міцного ґрунту, не більше допустимої довжини палі. Такі фундаменти майже не дають опади.
У тому випадку, якщо глибина залягання міцного грунту досить велика, використовують висячі палі. Несуча здатність таких паль визначається сумою опору сил тертя по бічній поверхні і грунту під вістрям палі (рис. 15).
Мал. 15. Набивна висяча паля фундаменту. 1 - гідроізоляція; 2 - залізобетонна балка ростверку; 3 - набивна паля; 4 - наконечник обсадної труби; 5 - слабкі грунти
Перевага дерев'яних паль - їх низька вартість. Але якщо вони знаходяться в грунті зі змінною вологістю, вони швидко гниють. В цьому випадку верхні кінці дерев'яних паль необхідно розташовувати нижче рівня грунтових вод. У тих місцях, де рівень грунтових вод дуже високий, дерев'яні палі стоять досить довго, якщо вони повністю занурені в воду. У деяких країнах до цих пір збереглися будівлі, що стоять на дерев'яних палях, яким по чотири сотні років.
Палі із залізобетону коштують дорожче, але вони більш довговічні і здатні витримувати великі навантаження. Одна з переваг залізобетонних паль - проектна відмітка їх голів не залежить від рівня грунтових вод.
Відстань між палями розраховується від осей. Якщо палі занурені на глибину від 5 до 20 метрів, відстань між осями паль становить 3d-8d, де d - діаметр палі. У порівнянні з блоковими фундаментами, пальові дають меншу осадку. Завдяки цьому значно знижується ймовірність нерівномірного грунтовій деформації.
Будь фундамент піддається впливу вологи, яка просочується через грунт. Внаслідок капілярного ефекту по внутрішніх каналах фундаменту вона піднімається вгору. Це тягне за собою утворення вогкості на стінах будівлі. Щоб уникнути цього, в нижній частині фундаменту слід влаштувати ізоляційний шар з двох шарів бітумних рулонних матеріалів (наприклад руберойд), склеєних між собою водонепроникною бітумною мастикою.
Навіть в тому випадку, якщо фундамент зведений правильно і з урахуванням всіх вимог, необхідно постійно стежити за осіданням підстави і подальшими деформаціями.
