Вартість зведення фундаментів, як правило, становить близько 20% від вартості всього будинку. Але не тільки цей факт визначає ретельне, продумане виготовлення фундаменту. Не потрібно пояснювати, що таке тріщини, перекоси й інші недоліки, що зявилися в результаті допущених помилок, як все це позначиться на інших конструкціях будинку, як складно усунути такий брак і відремонтувати фундамент.
Тому розрахунок, вибір і зведення фундаменту повинні перебувати під вашою найпильнішою увагою.
Конструкція, матеріал і глибина закладення фундаментів залежать від величини й характеру діючих на фундамент навантажень, від капітальності й конструктивних особливостей будинку та від природних умов будівельного майданчика (глибина промерзання грунтів, характер їхнього залягання, наявність грунтових вод і ін.). Від надійної роботи фундаментів у великому ступені залежать експлуатаційні якості будинку, його капітальність і довговічність.
Насамперед необхідно зясувати, на якому грунті або основі буде стояти будинок. Глибина закладення фундаменту залежить від:
- виду грунту;
- глибини його промерзання;
- рівня грунтових вод.
Розрізняють наступні грунти:
- скелясті грунти — надійні, міцні, не стискуються, не розмиваються й не промерзають. Закладати фундамент можна прямо на його поверхні;
- хрящуваті грунти (гравій, обломи каменю) — не стискуються й не розмиваються. Фундамент варто закладати на глибині не менш 50 см, незалежно від глибини промерзання грунту;
- піщані грунти — легко виймаються, добре пропускають воду, значно ущільнюються під навантаженням і незначно промерзають. Фундамент можна закладати на глибині від 40 до 70 см;
- глинисті грунти — здатні стискуватися, розмиватися, а замерзаючи, спучуватися. На вологій ділянці із глинистим грунтом фундамент треба закладати на розрахункову глибину промерзання;
- суглинки й супеси — суміші з піску й глинистих часток. Суглинки містять від 10 до 30% глинистих часток, супеси - від 3 до 10%. Ці грунти займають проміжне місце між глиною й піском. У вологих грунтах глибина закладення фундаментів повинна бути не менше розрахункової глибини промерзання.
Грунти можна умовно підрозділити на:
- погані (лісовий грунт, садові й болотна земля);
- задовільні (глина, суглинки, пісок, гравій);
- хороші для будівництва (недоторканий піщаний і гравійний грунт, зовсім незайманий скелястий грунт (товщиною більше метра)).
Щоб зробити висновок про грунт вашої ділянки, а заодно й визначити рівень грунтових вод на ділянці, досить вирити колодязь-шурф глибиною 2-2,5 м (природно, це робиться із прицілом на майбутнє - або він згодом буде частиною фундаменту, або колодязем). Через якийсь час вимірюють рівень грунтових вод.
Глибину промерзання грунту звичайно дізнаються у місцевих будівельників. Середні значення глибини промерзання по різних регіонах СНД наступні:
- 100 см - Астрахань, Ростову-на-Дону, Одеса;
- 120 см - Київ, Волгоград, Курськ, Псков, Смоленськ, Мінськ;
- 140 см - Москва, Санкт-Петербург, Новгород, Твер, Воронеж;
- 150 см - Нижній Новгород, Вологда, Кострома, Пенза, Саратов;
- 170 см - Казань, Іжевськ, Самара, Ульяновськ.
Найнебезпечнішими силами, що діють на фундаменти малоповерхових будинків, є сили морозного обдимання. У важких пучинистих грунтах (у цих грунтах є водонасичені глини, суглинки, супеси) максимальний тиск цих сил рівняється 150 кПа. Вертикальні переміщення поверхневого шару грунту при його промерзанні на глибину 1-1,5 м досягають 0,15 м. Перекошені стіни будинків - найчастіше дія сил морозного обдимання (рідше - осідання фундаменту в грунт). Уникнути впливу сил морозного обдимання не завжди вдається тільки за рахунок збільшення глибини закладення фундаменту нижче рівня промерзання (сили обдимання діють не тільки знизу, але й збоку - дотичні сили).
Щоб уникнути дії дотичних сил, основа фундаменту роблять розширеною (площадка-анкер, що перешкоджає виштовхуванню фундаменту при морозному обдиманні). Усередині такого фундаменту закладають арматурний каркас, що захищає його від розриву по шарах.
Фундамент із каменю, цегли (без внутрішнього армування) роблять із звужуючими догори бічними поверхнями. Крім того, рекомендується покриття бічних поверхонь фундаменту ковзним шаром (відпрацьоване машинне масло, поліетиленова плівка).
Глибина закладення фундаментів залежить від глибини промерзання грунтів (див. табл.1), а також від рівня грунтових вод. Мінімальне заглиблення підошви фундаменту від рівня землі при будь-яких грунтах не повинне становити менше 0,7 м.
Таблиця 1. Глибина закладення фундамент
| Грунти | Відстань до грунтових вод в період промерзання грунту | Глибина закладення фундаментів (одно-і двоповерхові будівлі) |
| Скельні і напівскельні | Будь-які | Будь-яка, незалежно від глибини промерзання грунту |
| Піски гравелисті великі та середні | Будь-яка | Незалежно від глибини промерзання грунту, але не менше 0,5 м |
| Піски дрібні, пилуваті | Більш ніж на 2м більше глибини промерзання грунту | Незалежно від глибини промерзання грунту, але не менше 0,5 м |
| Супіски | Перевищує розрахункову глибину промерзання грунту менше ніж на 2м | Не менш 3/4 розрахункової глибини промерзання грунту, але не менше 0,7 м |
| Суглинки, глини | Менш розрахункової глибини промерзання грунту | Не менш розрахункової глибини промерзання грунту |
Під час влаштування фундаменту необхідні як правильний вибір глибини закладення, грамотна розбивка, якісно виконані роботи в процесі пристрою фундаменту, використання якісних будівельних матеріалів, так і правильний вибір самої конструкції фундаменту (корисною буде Гідроізоляція фундаменту).
Перш ніж визначитися у виборі типу фундаменту, необхідно знати, на якому грунті він буде встановлений, а також розрахунковий опір цього грунту. Ці величини містить таблиця 2.
Таблиця 2. Види грунтів і їхні розрахункові опори
| Види грунтів | кПа | кгс/кв.см |
| Крупноуламкові грунти, щебінь, гравій | 500-600 | 5-6 |
| Піски гравелисті і великі | 350-450 | 3,5-4,5 |
| Піски середньої крупності | 250-300 | 2,5-3,5 |
| Піски дрібні та пилуваті щільні | 200-300 | 2-3 |
| Піски середньої щільності | 100-200 | 1-2 |
| Супіски тверді і пластичні | 200-300 | 2-3 |
| Суглинки тверді і пластичні | 100-300 | 1-3 |
| Глини тверді | 300-600 | 3-6 |
| Глини пластичні | 100-300 | 1-3 |
Тиск на грунт при певній опорній площі фундаменту не повинен перевищувати розрахункового опору грунту, а загальне навантаження, що діє на підошву стрічкового фундаменту, буде дорівнювати сумі навантажень від снігу, що на даху та того, що випав, горищного перекриття, зовнішньої стіни будинку, підлоги й самого фундаменту. Орієнтовне загальне навантаження можна обчислити за допомогою таблиць 3, 4 і 5.
Таблиця 3. Навантаження на 1 м2 стін
| Матеріали стін | кПа | кгс/кв. см |
| Дерев'яні каркасно-панельні товщиною 150 мм з мінераловатним утеплювачем | 0,3-0,5 | 30-50 |
| Брущаті та рублені товщиною 140-180 мм | 0,7-1 | 70-100 |
| З опілкобетона товщиною 350 мм | 3-4 | 300-400 |
| З керамзитобетону товщиною 350 мм | 4-5 | 400-500 |
| З шлакобетону товщиною 400 мм | 5-6 | 500-600 |
| З ефективної цеглини завтовшки 380 мм 510 мм 640 мм | 5-6 6,5-7,5 8-9 | 500-600 560-750 800-900 |
| З повнотілої цегли суцільної кладки товщиною 250 мм 380 мм 510 мм | 4,5-5 7-7,5 9-10 | 450-500 700-750 900-1000 |
Таблиця 4. Навантаження від 1 м2 перекриттів прольотом до 4,5 м
| Тип перекриття | кПа | кгс/кв. см |
| Горищне по дерев'яних балках щільність, кг/м3, до: | ||
| 200 | 0,7-1 | 70-100 |
| 300 | 1-1,5 | 100-150 |
| 500 | 1,5-2 | 150-200 |
| Цокольне по дерев'яних балках щільністю, кг/м3, до: | ||
| 200 | 1-1,5 | 100-150 |
| 300 | 1,5-2 | 150-200 |
| 500 | 2-3 | 200-300 |
| Цокольне залізобетонне | 3-5 | 300-500 |
Таблиця 5. Навантаження від 1 м2 горизонтальної проекції дахів
| Тип кровлі | кПа | кгс/м2 |
| Покрівельна сталь при ухилі 27° | 200-300 | 20-30 |
| Руберойдового покриття (два шари) при ухилі 10° | 300-500 | 30-50 |
| Азбестоцементні листи при ухилі 30° | 400-500 | 40-50 |
| Черепиця гончарна при ухилі 45° | 600-800 | 60-80 |
Досить просто після цього обчислити площу опори. Наведемо приклад. Деревяний будинок площею 40 м2 з дахом із шиферу має масу приблизно 14 тонн. Знаючи масу будинку, тип грунту, на якому він буде побудований, і кількість опор, на яких будинок буде стояти, можна розрахувати розмір опорної плити (підошви стовпа), по формулі:
S=m/nF
де s — площа опори, см2; т — маса будинку, кг; п — число опор; f — припустиме навантаження на грунт, кгс/см2.
Нескладно підрахувати, що для наведеного вище будинку, побудованого на піщаному грунті (f = 3 кгс/см2) та на восьми опорах, площа кожної з опор повинна становити 580 см2. На практиці краще завжди закладати величини більше отриманих по формулах, адже завжди можлива переробка будинку, добудування другого поверху, облицювання цеглою й т.п.
При порівнянні стрічкових і стовпчастих фундаментів (див. нижче) слід зазначити, що витрата бетону (необхідна продукція в розділі Бетон) при зведенні стовпчастих фундаментів менше приблизно на 50%, у два рази зменшується обсяг земляних робіт, скорочується потреба в опалубних матеріалах. Але при виготовленні стовпчастих фундаментів із залізобетону будуть потрібні додаткові витрати, повязані з виготовленням і установкою арматурних каркасів.
При зведенні фундаментів на пучиннистих грунтах необхідно памятати, що будівництво й зведення будинку в експлуатацію повинні здійснюватися в один будівельний сезон. Якщо фундаменти, зведені в пучинистих грунтах залишити на зимовий час без навантаження стін, перекриттів і дахів, вони можуть деформуватися.
Деформації можуть відбутися, якщо побудований будинок у зимовий час не опалюється, а глибина закладення фундаменту була розрахована на тепловий режим опалювального будинку. Для зведення фундаментів у пучинистих грунтах, особливо при їхньому глибокому промерзанні, варто підбирати водо- і морозостійкі матеріали, у тому числі високоміцні бетони й розчини.
Перед закладкою фундаменту розмічається план будинку й вирівнюється грунт. Для розмітки натягають шнури по зовнішньому периметру будинку на відстані 1-1,5 м від краю майбутньої траншеї, забивають деревяні рейки або обрізки металевих труб, які повинні виступати на 10-20 см над рівнем підлоги. При вирівнюванні грунту користуються міліметровим рівнем (500-1000 мм) або гумовим рівнем - шлангом. Останній інструмент досить простий у виготовленні: у шматок поливального шланга із двох сторін вставляються скляні трубки на висоту від обрізу шланга 20-50 см. Якщо поливальний шланг прозорий, то такі трубки не потрібні. Шланг заповнюється водою, краще підфарбованою, щоб рівень у трубках був добре видний. Рівень рідини в таких сполучених посудинах завжди однаковий, і з його допомогою просто виміряти, наскільки нерівною є та або інша частина грунту, фундаменту й т.д. Крім того, вам буде потрібен контроль прямих кутів. Для цього із прямих рейок збирається косинець зі співвідношенням сторін 3:4:5 і прямий кут. Простіше, звичайно, купити такий косинець у магазині - сталевий косинець муляра.
Потім, після розмітки й риття траншеї або ям, ви починаєте камяні роботи — укладання й скріплення окремих каменів, будівельних блоків, цегл і т.д. у єдине ціле за допомогою розчинів.
Камяні роботи вимагають застосування найпростіших інструментів: важких молотів — кувалд і молотків для дроблення брил бутового каменю, молотка-кірочки або грубного молотка для околки цегли, кельми, або кельні трикутної форми із закругленим переднім кінцем для нанесення розчину на кладку й розчинний ящик.
Розчинний ящик можна зварити з листового металу товщиною 2-3 мм або збити з дощок (товщиною не менш 20 мм). Дно деревяного ящика звичайно покривають листовим металом, а з дощок або брусів роблять ручки для перенесення ящика. Крім того, для робіт необхідні цебра для води й сипучих матеріалів, складаний метр, рівень, схил, рейки-порядовки (це вже для цегельної кладки цоколя й стін): два бруски довжиною 3 м, перетином 20x60 мм і поділками через 78 мм. Через дві поділки в рейці забивають цвяхи. Нитка з вантажем на кінці, закріплена на рейці, вказує точний напрямок ряду цегельної кладки.
При виготовленні будівельних або, як їх часто називають, кладочних розчинів необхідно знати наступне:
- спочатку в ящик засипають пісок, потім вязке (цемент і ін.), все перемішують до одержання однорідних кольорів;
- потім заливають воду й знову все перемішують;
- якщо застосовують вапняне тісто, то в суху розмішану суміш піску й цементу вливають вапняне молоко (вапняне тісто, розведене водою);
- потім суміш знову ретельно перемішують;
- якщо в розчин додають глину, то її спочатку змішують із вапняним молоком, розбавляють водою до одержання глино-вапняного молока й заливають у суху суміш піску із цементом;
- остаточно приготовлені розчини повинні мати однорідні кольори;
- вручну розчини готують у ящиках або коритах. Не можна готувати розчин в бочках і цебрах, тому що верхні й нижні шари при цьому погано перемішуються.
У таблиці 6 наведено склади кладочних розчинів при їхньому використанні для кладки різних частин будинку.
Воду для цементних розчинів беруть в обсязі цементу плюс 0,07 від обсягу піску. Наприклад, при одному відрі цементу й пятьох відрах піску кількість необхідної води дорівнює 1+5x0,07=1,35 відра води. Зайва кількість води робить розчин й кладку не такою міцною.
Таблиця 6. Склади кладочних розчинів (у цебрах)
| Конструкція | Пісок | Цемент | Вапно | Глина |
| Фундамент | 9 | 1 | 1,1 | – |
| Фундамент нижче рівня грунтових вод | 6 | 1 (цемент марки 400 або 500) | – | – |
| Цоколь будинку | 5 7 | 1 1 | 0,5 1 | – |
| Стіни цегляні | 4 | 1 | 1 | 0,3 |
| Стіни шлакоблочні | 8 13 | 1 1 | 1 0,5 | 1 1,3 |
Звичайно під стіни кладуть або стрічкові, або стовпчасті фундаменти. Стрічкові фундаменти кладуть під камяні, бетонні, каркасно-засипні й щитові стіни. Під рубані стіни, стіни із залізобетонного каркаса часто роблять стовпчасті фундаменти. Між стовпами прокладають цоколь-забирку з каменю, бетону, рідше - дерева. Стовпчасті фундаменти економніші за стрічкові, вимагають менше матеріалів, але також вимагають і високої точності при виготовленні.
Матеріал фундаментів:
- бутовий камінь,
- червона обпалена суцільна цегла,
- бетонні блоки.
Для стовпчастих фундаментів застосовують:
- литий бетон,
- металеві (рідше деревяні) стійки.
Силікатна цегла й шлаки непридатні для зведення фундаментів. При використанні вапна в розчинах, у вапно додають мелену цеглу або бій гончарної черепиці (приблизно 10 відсотків від обсягу вапна). Звичайно вапняні розчини використовують для фундаментів, що влаштовують на скотарнях: просочення землі гнойовою рідиною швидко руйнує звичайний цементний розчин.
