Фундамент и стены

Рациональное строительство предполагает максимально эффективное использование средств. Тем более, не нужно их закапывать в землю - другими словами, переплачивать за фундамент. Но как же сделать его надежным и при этом экономичным? Стоит начать проектирование со стен. Стены и фундамент связаны между собой простой зависимостью - чем легче стены, тем меньше объем фундамента и его стоимость. Чем значительнее вес здания, тем выше опасность неравномерного проседания грунта, больше должна быть площадь опирания постройки на основание. На изготовление мощного фундамента для тяжелого здания потребуется больше материалов, чем для дома с легкими стенами. В последнем случае есть также возможность применить наиболее экономичные типы основания.

Уменьшать вес дома всегда выгодно, но если грунты на участке имеют слабую несущую способность, актуальность облегчения возрастает в разы. Первостепенную роль в формировании нагрузок играет материал стен, которые можно сделать легкими. В полной мере использовать их преимущество поможет сотрудничество с конструктором, который учтет фактические нагрузки и особенности грунта на участке, чтобы запроектировать оптимальный по экономичности и несущей способности тип фундамента.

Требования к стенам
Современные требования, предъявляемые к ограждающим конструкциям, тоже направлены на облегчение стен. Правда цели, которые при этом преследуются, связаны не с фундаментом, а с комфортом проживания. Наиболее влияет на снижение веса стены требование ее энергоэффективности. Чтобы обеспечить достаточное сопротивление теплопередаче, в состав конструкции вводят утеплитель (обычно минераловолокнистый или из пенополистирола), применяют стеновой материал с низкой теплопроводностью (газобетон, керамоблоки, пенобетон). Использование утеплителей, имеющих удельный вес в десятки раз меньше, чем у конструктивных стеновых материалов, делает стену значительно легче. Эффективные в отношении теплоизоляции стеновые материалы тоже отличаются легкостью (их удельный вес в 2,5-3 раза меньше, чем у традиционного строительного кирпича). В результате подземная часть дома с теплыми стенами будет экономичнее, чем тяжелого. При этом современные легкие стены в полной мере соответствуют требованиям прочности и устойчивости. Безусловно, толстая кирпичная стена крепче, чем состоящая в основном из утеплителя.

Однако прочность первой избыточна, а для вторых используют конструкции, в которых несущая часть представляет собой надежный деревянный или металлический каркас, а защиту от внешних воздействий обеспечивает обшивка, варианты которой могут быть различны. Газобетон, керамоблоки и дерево также отличаются достаточной прочностью. Все теплые стены соответствуют требованиям пожаробезопасности, звукозащиты и долговечности (50 лет и более). Устойчивость и долговечность стены среди прочих факторов обеспечивается и способностью фундамента противостоять неравномерным просадкам, деформирующим стену и провоцирующим ее разрушение. В этом отношении легкая стена также имеет преимущества перед тяжелой, поскольку фундамент под ней менее чувствителен к неоднородной структуре грунта, нередко встречающейся в пределах участка. Требование к экономичности стены также ведет к предпочтению легкой теплой конструкции. Стоимость утеплителей существенно дешевле, чем дерева, газобетона или керамоблоков. Что касается последних, то выполненные из них стены обойдутся дороже, чем каркасные, но в основном дешевле, чем из строительного кирпича, поскольку чем меньше масса стены, тем, как правило, она меньше стоит. Таким образом, к выгоде при устройстве экономичных фундаментов можно добавить экономию на стенах.

Требования к фундаменту
Фундамент передает на грунт нагрузки от вышерасположенных конструкций здания, предметов, находящихся в нем, снега на крыше и т. п. К нему предъявляют, прежде всего, требования устойчивости, прочности и экономичности. Исходными данными при проектировании служат вес дома и несущая способность грунта. Чтобы обеспечить устойчивость, конструктор вычисляет необходимую площадь подошвы фундамента, при которой давление на единицу площади не превышает сопротивления грунта, учитывая также неравномерность распределения нагрузок. Глубину залегания подошвы выбирают исходя из уровня нахождения несущих грунтов, учитывая также их качества. Так, на почвах, которым свойственно морозное пучение (расширение в объеме при замерзании), глубина заложения должна быть больше уровня промерзания грунта на 80-120 см (для территории Украины). На других грунтах, например песчаных или крупнообломочных, глубина заложения может быть меньше.

На фундамент могут также действовать горизонтальные силы (что распространено на склонах). В этой ситуации учитывают необходимость жестких связей между всеми частями подземной конструкции. Прочность фундамента обеспечивается применением материалов с большим объемным весом - кирпича, бута, бутобетона, бетона, - которые с запасом выдерживают нагрузку любых тяжелых стен. Повышенная прочность необходима, чтобы противостоять силам, действующим в грунте, в том числе при неравномерной усадке. Этому служит также армирование, усиленное в тяжелом доме. Есть различные способы повысить экономичность фундамента. Стоимость вариантов его конструкций на одном и том же грунте может различаться в несколько раз, при этом чем легче дом, тем шире выбор возможностей.

Как облегчить дом
Стены определяют тип дома - он может быть каркасным, деревянным или из каменных материалов. Каждый из этих типов может быть представлен в различных вариантах по материалам и конструкциям и, соответственно, иметь различный вес. Гарантированно легким будет дом с каркасными стенами (или щитовыми). При возведении таких строений перекрытия также выполняют из легких материалов - по деревянным балкам, а тяжелые каменные материалы применяют только в конструкции фундамента. Толщина стены каркасного дома может составлять 20-30 см и иметь различие в весе до 30-35 % соответственно. Кроме того, стена дома с утеплителем из пенополистирола может весить на 20-30 % меньше, чем из минеральных волокон. Однако для конструкции фундамента толщина и состав утеплителя не окажут решающего влияния - дом все равно останется легким.

К легким домам относят также деревянные. Это обусловлено небольшой толщиной стен, удовлетворяющей все необходимые требования к ним. При использовании каменных материалов (даже современных, облегченных) толщина стены и ее конструкция существенно повлияют на вес здания. Чтобы решить эту проблему, можно пойти двумя путями: применить двухслойную конструкцию с минимальной толщиной несущего каменного слоя и слоем утеплителя или однослойную стену с несущим материалом минимально возможного объемного веса. Первый путь характерен при строительстве дома из кирпича. При этом толщину стены принимают 250 или 380 мм, снаружи монтируют слой минеральной ваты или пенополистирола. Кирпичную стену толщиной 510 мм уже не применяют - это ведет к неоправданному перерасходу как кирпича, так и материала на фундамент.

Газобетон и керамоблоки имеют меньший объемный вес, чем кирпич. Для них возможны оба варианта. Так, при толщине газобетонного блока 200-300 мм дополнительно потребуется утепление, но стена будет на 30-50 % легче, чем при использовании однослойного варианта с толщиной блока 400 мм (который обеспечит должную теплозащиту). Разница в весе будет заметной, но на мощность фундамента может и не повлиять (влияние будет заметнее при строительстве на слабых грунтах). При использовании керамоблоков есть возможность выполнить стену с утеплением толщиной 250 или 380 мм или однослойную 510 мм. Решение стены существенно повлияет на ее вес и скажется на конструкции фундамента. Есть также иные способы уменьшить вес дома из каменных материалов - применить легкие перекрытия по деревянным балкам взамен тяжелых железобетонных, а также легкое кровельное покрытие, например металлочерепицу вместо керамики. Эти приемы позволяют дополнительно снизить вес здания на 25-30 % (что существенно для строительства на слабых грунтах).

Типы фундаментов
Особенности различных конструкций фундаментов дают им преимущество в применении в зданиях со стенами из легких или тяжелых материалов, а также на грунтах с различным сопротивлением. Существует 4 основных типа фундаментов.
1. Столбчатые представляют собой систему расположенных под стенами отдельных заглубленных опор в виде столбов. Площадь опирания у столбчатых фундаментов меньше, чем у других типов. Они наиболее экономичны по расходу материалов и трудоемкости. Эффективны в применении:
- для домов с легкими стенами - деревянными, каркасными, щитовыми;
- на пучинистых грунтах.

Возможны в применении:
- для домов со стенами из каменных материалов с перекрытиями по деревянным балкам при возведении на прочных грунтах;
- на грунтах с горизонтальными сдвигами при соединения столбов ростверком.

Исключены в применении:
- на слабонесущих грунтах для тяжелых домов;
- для домов с подвалом.

2. Ленточные непрерывной «лентой» пролегают под стенами дома. Это универсальный тип фундамента с площадью опирания, которая может широко варьироваться, что позволяет применение на грунтах с различной несущей способностью и для домов со стенами из легких и тяжелых материалов. При глубоком заложении устройство ленточных фундаментов трудоемко и обходится дорого. Эффективны в применении:
- для домов со стенами из тяжелых материалов, с железобетонными и деревянными перекрытиями;
- для домов с подвалом, цокольным этажом, теплым подпольем;
- на непучинистых грунтах;
- при строительстве на рельефе, при действии горизонтальных сил сдвига.

Возможны в применении:
- для домов с легкими стенами при неглубоком заложении;
- на пучнистых грунтах при глубоком заложении.

Исключены в применении:
- на грунтах с минимальной несущей способностью.

3. Плитные представляют собой плиту из железобетона, расположенную под всем пятном здания. Она может располагаться на уровне поверхности земли или быть заглубленной. Плитный фундамент распределяет нагрузку на большую площадь, без деформаций для здания воспринимает подвижки грунта. Он подходит для домов со стенами из тяжелых и легких материалов, исключительно надежен на грунтах любого типа. Вместе с тем, плитные фундаменты требуют большого расхода бетона и металла и неэкономичны при сооружении зданий с большой площадью застройки. Эффективны в применении:
- для домов с небольшой площадью застройки;
- при отсутствии подвала и цоколя;
- на пучинистых, влажных, слабых грунтах, при высоком уровне грунтовых вод.

Возможны в применении:
- для зданий с подвалом (делается заглубленным).
Исключены в применении: противопоказаний нет.

4. Свайные. Сваи проходят толщу слабого грунта и опираются на несущие грунты, расположенные на глубине. Этот сложный в исполнении и дорогой тип фундамента в индивидуальном строительстве применяется в исключительных случаях:
- при грунтах с минимальной несущей способностью;
- на склонах, где существенна угроза оползней.

Особенности фундаментов для легких стен
Ленточный фундамент широко применяют для домов с легкими стенами, в том числе деревянных. Его толщина под каркасным или деревянным домом при строительстве, например, на суглинках (грунт с невысоким сопротивлением) может составлять 25 см. Это соответствует толщине каркасных или деревянных стен и способствует равномерной передаче нагрузки на фундамент. Его всегда выполняют монолитным с обязательным армированием. На прочных грунтах (например песчаных) потребуется еще меньшая толщина фундамента, которая нежелательна, поскольку «режется» грунт. Тогда приходится идти на перерасход материала или применять другой тип основания.

Столбчатый фундамент потребует меньше материалов и трудозатрат, чем ленточный. Его выгодно использовать на пучинистых грунтах, когда требуется глубина заложения. Опорные столбы ставят по углам здания, на пересечениях стен (наружных и внутренних), в промежутках между ними, под нагруженными конструкциями здания. Расстояние между столбами в домах с легкими стенами может составлять 2-4 м в зависимости от конструкции дома. Минимальное сечение столбов - 250 х 250 мм (кирпичные), 400 х 400 мм (из бута, бутобетона, бетона), 600 х 600 мм (из каменной кладки, например из песчаника). Выгодно использование железобетонных столбов в несъемной опалубке из труб (асбестоцементных, металлических, керамических) с диаметром 100 мм и больше. Столбы связывают обвязочными балками или железобетонным ростверком высотой от 20 см, на который укладывают стены.

Плитный фундамент неглубокого заложения позволяет, прежде всего, избежать неприятностей, связанных с влажным грунтом и морозным пучением. Достаточная толщина плиты - 20-25 см. Потребуется также теплоизоляция, уложенная по всему периметру дома, которую обычно выполняют из экструдированного пенополистирола. Даже если плита выступает выше уровня земли, не стоит монтировать непосредственно на нее стены дома - лучше выполнить по периметру монолитный железобетонный «цоколь» высотой 20-40 см с горизонтальной гидроизоляцией. Он предохранит стену от влаги.

РЕЗЮМЕ. Для легких домов самым экономичным является столбчатый фундамент. Он возможен при всех грунтовых условиях (кроме влажных грунтов с минимальным сопротивлением). Ленточный фундамент экономически оправдывается только при неглубоком заложении. Плитный уместен в критических грунтовых условиях.

Особенности фундаментов для тяжелых стен
Ленточный фундамент наиболее распространен для тяжелых стен, он может быть сборным или монолитным. Его ширина для кирпичного дома, построенного на слабых грунтах, в зависимости от этажности и конструкции стены составит 450- 600 мм, на прочных грунтах - 350-500 мм. Для домов с более легкими стенами из газобетона, ячеистого бетона, керамоблоков даже на слабых грунтах будет достаточно 500 мм. Толщина стен современного дома составляет обычно 350-500 мм, что хорошо согласуется с шириной фундамента. Если он на 10-15 см больше, получится выступающий цоколь, если меньше, - западающий. Если ширину верхней части фундамента требуется уменьшить до толщины стены, его делают с уступами или наклонными стенками (что также делает более устойчивой конструкцию). Кроме того, при сборном фундаменте для опирания каменных стен поверх блоков необходимо сделать пояс из монолитного железобетона.

Столбчатый фундамент для домов с каменными стенами применяют редко. Между тем, такое решение может быть эффективным, если подвал не нужен, но при этом грунт прочный или же несущие слои грунта залегают на большой глубине, или дом строят на пучнистых грунтах. Расстояние между столбами в зависимости от необходимой опорной площади принимается равным 1,5- 2 м. Столбы надежнее и проще сделать железобетонными размером не менее 400 х 400 мм, с расширенной в соответствии с расчетом подошвой. Стену кладут на ростверк высотой 300-500 мм. Но на слабых грунтах опорной площади столбов может быть недостаточно. Плитный фундамент применяют при строительстве тяжелого дома на слабых, влажных грунтах. В сложных условиях плита может быть единственно возможным вариантом. Ее выполняют толщиной до 35 см и с усиленным армированием. На незаглубленную плиту можно сразу класть стены из кирпича и керамоблоков (сделав горизонтальную гидроизоляцию на уровне, соответствующем цоколю, и на уровне подоконников). Под газобетонную стену следует выполнить железобетонный цоколь высотой 30-40 см. При заглубленной плите на нее устанавливают подвальные стены, выводят их выше уровня земли и по ним кладут стены дома.

РЕЗЮМЕ. Для домов из каменных материалов предпочтение следует отдавать ленточным фундаментам. При необходимости глубокого заложения и на грунтах с высоким сопротивлением выгодно применение столбчатого фундамента, на слабых грунтах - плитного.