Важным и неотъемлемым конструктивным элементом любого объекта капитального строительства является фундамент. От его надежности напрямую зависит безопасность и продолжительность эксплуатационного срока сооружения. Чтобы нагрузочное воздействие конструкции равномерно распределялось на почву устраивается подошва под фундамент, особенно важно создание ее при возведении здания на слабом почвенном составе.
Что такое подошва фундамента
Основание или подошва фундамента – это горизонтальная плоскость, которой конструкция опирается на грунтовую основу. Подошва принимает на себя не только нагрузку от возведенного объекта, но также от бокового давления грунта, защищая при этом здание от разрушения. В зависимости от типа фундамента и особенностей грунтовой породы подошва обустраивается по-разному, но в любом случае ширина подошвы фундамента должна быть вдвое больше от самой фундаментальной конструкции, а высота как правило не превышает 30 сантиметров.
Особенности устройства подошв фундамента
Строительство любого объекта всегда начинают с закладки фундамента. Чтобы повысить прочность и надежность фундаментальной основы выполняют устройство подошвы фундамента.
По классификации фундаментных конструкций выделяют разные виды подошв фундаментов, которые отличаются между собой конструктивными особенностями и обустраиваются по определенным технологиям.
Ленточные фундаменты
Подошва ленточного фундамента укладывается вдоль периметра стен здания в виде замкнутой железобетонной полосы. Такое основание равномерно распределяет нагрузку, предотвращает перекосы и просадку строения, отлично справляется с силами пучения.
Для ленточных фундаментов подошвы могут быть:
Чтобы подошва не разрушалась от воздействия грунтовых вод, для защиты ее обустраивают гравийно-песчаную подушку.
Монолитные ленточные фундаменты отличаются расположенной максимально близко к поверхности широким основанием, образующим надежную опору. Как правило такие конструкции выполняют в условиях высоко залегающих подземных вод или при слабом грунте.
Столбчатые фундаменты
Подошва столбчатого фундамента являет собой плитную поверхность с небольшими размерами. Для более прочного и надежного соединения от фундамента в тело подошвы заводятся арматурные стержни.
При использовании естественной основы подошва устраивается на утрамбованной и залитой бетонной смесью площадке. Если основание свайное, то подошва монтируется в виде верхнего сегмента, который распределяет нагрузку на созданную из объединенных ростверком балок поверхность.
Свайные фундаменты
Подошва выполняемого на уходящих в землю сваях фундамента монтируется из бетона и может быть монолитной или кольцевой. Основание подошвы фундамента монолитного типа выступает разновидностью опирающейся на заглубленные сваи плитной фундаментной конструкции.
Кольцевая подошва по конструктивным особенностям напоминает ленточный фундамент, который может находиться на уровне почвы, быть заглубленным в землю на определенную глубину или приподнятым вверх. При этом высота подошвы фундамента составляет 20-30 сантиметров.
Плитные фундаменты
При устройстве плитного фундамента лента подошвы может заливаться одновременно с плитой или же для нее делается отдельная опалубка и заливка бетонной смеси осуществляется перед созданием фундаментной конструкции. В обеих случаях подошва должна создаваться только на материнском твердом грунте и ни в коем случае не на насыпном. Глубина и структура подошвенного основания определяется по характеристикам грунтовой породы.
Плюсы и минусы подошв под фундаменты
Устройство фундамента на опорной подошве сопровождается рядом преимуществ:
В числе минусов создания фундаментов на подошвах отмечают:
Наряду с относительно большим перечнем недостатков выполненный на опорном основании фундамент гарантирует сооружению надежность и долговечность, и пользуется высокой популярностью среди большинства застройщиков.
Расчет подошвы фундамента
При проектировании фундамента с опорным основанием обязательным этапом является расчет подошвы фундамента. Основная цель такого расчета состоит в точном определении ширины, глубины и площади основания, при которых оказываемое весом здания удельное давление будет меньше нежели сопротивление грунта подошве фундамента.
Предварительно площадь подошвы фундамента можно установить по условию:
PII ≤ R, в котором
На рисунке ниже подробно представлена расчетная схема центрально нагруженной фундаментальной подошвы.
При расчете фундаментов с повышенной жесткостью реактивная эпюра грунта принимается прямоугольной. Уравнение равновесия в этом случае выглядит так:
В данном уравнении есть определенная сложность. Дело в том, что в обеих его частях содержатся искомые геометрические размеры фундамента. Но при выполнении предварительных вычислений вес грунта и самого фундамента в АВСD заменяют на:
По указанной ниже формуле определяется необходимая площадь фундаментальной подошвы:
При этом расчет ширины подошвы фундамента (b) выполняется:
Когда завершено предварительное определение ширины подошвы b = f(Ro) нужно уточнить расчетную сопротивляемость грунтового основания: R = f (b, φ, c, d, γ).
Рассчитав точную сопротивляемость опять нужно вычислить ширину. Повторять действия необходимо до тех пор, пока оба показателя не будут одинаковыми.
Когда с учетом унификации и модульности конструкций размер фундамента подобран, то необходимо проверить фактическое давление на грунт и напряжение под подошвой фундамента.
Чем меньшая разница будет между величинами РII и R, тем экономичнее получится проектное решение.
Данным способом поверяется достоверность расчета по линейной теории деформации грунта. Когда же условие не соблюдается, то для вычислений применять следует нелинейную теорию, а это существенно осложняет расчетные мероприятия.
В зависимости от жесткости и схемы нагружения фундаментов, типа сопряжения их со зданиями возможны пространственные перемещения из-за перераспределения усилий в бетоне и арматуре. Поэтому при выполнении расчетов следует учитывать допустимый отрыв подошвы фундамента, который не окажет негативного воздействия на строительный объект.
Используемые при устройстве подошвы материалы
При обустройстве фундаментальной подошвы потребуются следующие материалы и инструменты:
Для проведения съемки местности потребуется также нивелир, который поможет с точностью установить уровень подошвы фундамента.
Технология устройства фундаментальной подошвы
Вне зависимости от того, устраиваются подошвы фундаментов мелкого заложения, ленточных, столбчатых или других типов конструкций, работы по их монтажу проводятся поэтапно:
Если несущая способность грунтов в месте строительства недостаточная, то для достижения нужных эксплуатационных показателей выполняется уширение подошвы фундамента путем устройства двусторонних или односторонних банкет.
Заключение
В любом капитальном объекте, вне зависимости от его назначения, основой является фундамент. Именно он испытывает все оказываемые зданием нагрузки и передает их на грунт. Правильно выполненная подошва фундамента перераспределяет нагрузки на грунт, предотвращает его проседание, придает фундаментальному основанию надежности и выносливости. Бесспорно, устройство подошвы сопровождается дополнительными затратами, но они полностью окупаются долговечностью и безопасностью эксплуатации строительных объектов.
Подошва для разных видов оснований: ленточного, свайного, плитного, столбчатого фундаментов
Подошва фундамента – конструктивный элемент основания. Строится независимо от технологии (ленточная, плитная, свайная, столбчатая). Она выполняет функции распределения весовой нагрузки бетонного массива на грунт. Чем «слабее» почвы на объекте, тем важнее провести расчеты, учесть особенности эксплуатации фундаментой подошвы. Например, если участок систематически подтапливается или, наоборот, владелец сделал хороший дренаж.
Плюсы такой опорной конструкции:
Из минусов отмечают более дорогое строительство за счет роста объема расходуемых материалов, необходимости привлечения к работе спецтехники. Плюс несколько увеличиваются сроки, которые требуются на завершение проекта, особенно, если здание планируется строить на рыхлых песчаных и илистых грунтах. Зато при строительстве в соответствии с расчетами прочность основания будет в разы выше, чем при заливке фундамента без подушки.
Устройство подошвы фундамента
В строительстве принято отталкиваться от определенных сводов правил как при проектировании, так и во время проведения работ. Так, применительно к основаниям специалисты ссылаются на СП 50-101-2004, СП 45.13330.2017. В частных случаях, например, при строительстве индивидуальных жилых домов при планировании учитывается ТТК (типовая технологическая карта) «Устройство бетонной подошвы фундамента индивидуального жилого строения».
Расчеты ведутся с учетом:
Важно учитывать расположение здания – на ровной поверхности, недалеко от откоса, на скальном или пучинистом грунте. В зависимости от этого возможны различные виды деформаций. Например, просадка, оседание, осадка, провалы, горизонтальное смещение. На инциденты влияет нагрузочная способность фундамента, реальный вес здания или сооружения. Например, при замене материалов для строительства стен нужно проверять расчеты, чтобы не превысить заданные проектом лимиты.
К чему приводит несоблюдение технологии при изготовлении подошвы фундамента
Хорошо просчитанный проект и правильно закупленные материалы иногда не помогают создать прочное основание. Все дело в том, что подошва той же фундаментной плиты должна строиться по технологии. Любые «нововведения» в ней приводят к непредсказуемому изменению характеристик конструкции. Например, если попытаться сэкономить и вместо песчано-гравийной смеси на слабом грунте засыпать только песок. Или плохо утрамбовать «подушку».
Последнее считается наиболее критичным. Технические недочеты можно исправить усилением или частичной перестройкой здания, а отказные документы иногда приводят к невозможности продажи объекта. Если устранить недочеты не получится, придется полностью демонтировать сооружение, выгоднее изначально чуть больше вложиться в строительство. И предусмотреть под фундаментное основание качественную подушку.
Как подобрать и рассчитать подошву фундамента для строительства
Цель расчета – подобрать ширину подошвы фундамента и толщину песчаной подушки между ним и грунтом. Габариты конструкции должны обеспечивать равномерное распределение давления от веса здания во избежание любых типов деформаций (перечислены выше). Рассчитывать значения лучше специальным калькулятором, чтобы исключить ошибки. Плюс понадобится проект, откуда специалист берет цифры по весовой нагрузке и пр.
Остается скорректировать объем стройматериала, необходимый для закупки вместе с «подушкой» из песка и/или гравия, щебня. Средним значением по толщине считается 60 см, но в зависимости от особенностей грунта оно меняется в обе стороны. Например, на сильно пучинистых оно возрастает до 80 см и более. По ширине подушка обычно выступает на 15-20 см в обе стороны. Если под домом планируется строительство подвала, ее организуют по всей площади будущего помещения.
Подошва столбчатого фундамента
Глубина заложения столбчатого фундамента обычно не превышает уровня промерзания грунта, поэтому он оказывает сдавливающее воздействие на него (плюс обратное при замерзании зимой). При расчете конструкции, включая подошву, нужно учитывать особенности распределения весовой нагрузки от здания. Вариант основания лучше подходит для каркасных, брусовых, бревенчатых домов или сооружений другого типа.
Плюсом к высоте столбов обычно добавляют минимум 30-50 см, чтобы перекрытие поднималось над поверхностью для монтажа гидро-, теплоизоляции. Это в итоге сказывается на общем давлении под подошвой фундамента. Частично оно компенсируется тем, что нижняя платформа выполняется на 20-25 см шире самой стойки. Точный расчет ведется исходя из весовой нагрузки, характеристики грунта и количества столбов.
Последовательность расчета подошвы фундамента:
Получается, что один столб квадратного сечения 40 см в суглинках можно нагружать не более 4 000 кг. Зная общий вес строительных конструкций здания, легко рассчитать общее количество стержней и их расположение (этот расчет обычно проводится на этапе проектирования). Плюс стоит учесть, например, вес снежного покрова, эксплуатационные нагрузки вроде предметов интерьера, людей, промышленного оборудования, ветровую нагрузку.
Диаметр самого столба допускается меньше подошвы. Это экономит стройматериалы и позволяет добиться расчетной нагрузочной способности фундамента. Отчасти на габариты подошвы влияют правила расстановки столбов – под всеми углами, в местах примыкания и пересечения перегородок между собой и с несущей стеной, на прямых участках ростверка не далее двух метров друг от друга. Поэтому расчет ведется обязательно с учетом проекта будущего здания.
Ленточный фундамент с подошвой
Подошва фундамента мелкого заложения ленточного типа рассчитывается аналогичным образом. Работа условно разбивается на несколько этапов – определить общую весовую нагрузку здания, выбрать характеристики основания (глубину залегания, ширину ленты), скорректировать цифры с учетом параметров грунта на участке. Выгоднее отталкиваться от проекта и типового назначения здания, чтобы точно определить совокупный вес стройматериалов.
Суммируется масса стен, перекрытий, стропильной системы, кровли, отделочных материалов на фасаде, внутри помещения. Существуют таблицы усредненных нагрузок от различных типов узлов, например, деревянные перекрытия по балкам из древесины плотностью 300 кг/куб. м давит на грунт с силой 150 кгс/кв. м. Плюс желательно закладывать запас на вес людей, предметов интерьера или промышленное оборудование (зависит от назначения здания).
Пример расчета подушки фундамента:
При отсутствии проектной документации рекомендуется ориентироваться на свод правил СП 131.13330.2012 «Строительная климатология». Там указаны средние значения уровня промерзания грунта по регионам. По другим характеристикам отталкиваются от СП 22.13330.2016. Рассчитывать же вес придется самостоятельно исходя из типа стройматериалов, объема, весовых характеристик, переменной составляющей вроде средней толщины снежного покрова зимой.
Плитный фундамент
Заметно отличается от других типов оснований – монолитный железобетонный, армированный как ЖБ-плита, но залитый по месту. Такие фундаменты имеют самый низкий показатель давления на грунт из-за большой площади. Обычно она соответствует размерам здания, которое будет строиться поверх основания. Единственный недостаток монолита заключается в сложности строительства подвала (цоколя), отчасти проблема решается подъемом первого этажа над поверхностью.
Если на участке доминируют слабые грунты вроде супеси, рекомендуется делать котлован метр или даже глубже, вплоть до прочного слоя. Перед армированием подошвы фундамента дно обязательно выравнивается по горизонтали. Это исключает в дальнейшем перекос по давлению, риски смещения основания под собственным весом. Все ямы и неровности желательно засыпать песком, который не дает усадку, послужит дополнительным дренажом.
Песок же используется в качестве «подушки», необходимой для компенсации пучения грунта при замерзании-оттаивании во время смены времен года. Если котлован получился глубоким, засыпать его следует послойно и качественно трамбовать каждый слой. Водопроводные и канализационные трубы обычно укладываются в песок заранее, чтобы впоследствии не рыть траншеи. Последним из слоев перед заливкой фундаментного бетона становится геотекстиль.
Толщина плиты под основание:
При расчете давления на грунт, помимо веса конструкций зданий, важно учитывать увеличенную массу самого основания. Это большой объем бетонной массы, арматурная сетка из металлических стержней. Нагрузка на почву от такого фундамента значительно превышает любые другие варианты оснований. Зато монолитная плита равномерно распределяет общий вес на площадь, занимаемую зданием и позволяет строиться рядом с прудом, на речном берегу и т.д.
Подошва свайного фундамента
При выборе в качестве фундаментного основания свай придется разбираться в массе особенностей. Например, подошва здесь будет располагаться поверх стержней, наподобие ленточного фундамента вокруг каждой точки заглубления. Бетонная масса армирующим каркасом соединяется с металлом сваи и представляет собой монолитный узел, который удерживается за счет нижней части стержня, ввинченного в плотные слои грунта.
Компоновка основания из свай зависит от строящегося объекта. Так, под многоэтажные здания или тяжелые сооружения принято ставить «свайные поля», когда стержни монтируются по сплошной линии с повторением контура постройки. Если речь идет об индивидуальном строительстве, будет достаточно организовать «свайные ленты», расположенные под несущими стенами. В любом случае они объединяются в единую конструкцию ростверками из швеллеров.
При небольшом заглублении такого основания появляется возможность заливки поверх «обычной» ленты. Осадка такого фундамента будет незначительной даже при небольшом превышении весовой нагрузки, рассчитанной для ленточной конструкции. То же относится к заливке ростверка бетоном над поверхностью грунта, при помощи заранее установленной опалубки. Такие приемы позволяют организовать мелко заглубленный цокольный этаж, подвал даже на подтапливаемых участках.
Высота подошвы свайного фундамента независимо от выбора конструкции обычно составляет 20-30 см. Этого достаточно, чтобы равномерно распределить вес от несущих стен, столбов, строящихся поверх установленных свай. По диаметру отталкиваются от размера стержней. Так, 76 мм свая легко выдержит массу до 1000 кг, 89 мм – до 2000 кг, 108 мм – до 2500 кг. Выбор зависит от расположения свай под периметром будущего здания, расчетной весовой нагрузки.
В каких случаях производятся работы с подошвой фундамента
Подушка под фундамент – это искусственное основание. Оно требует затрат на закупку материала, аренду спецтехники, оплату дополнительной работы по изъятию части грунта. Поэтому «просто так» ее никто не строит, проект всегда содержит обоснование, которое объясняет необходимость организации подошвы. Например, предусматривается утепление, гидроизоляция или утепление за счет конкретных материалов.
Усиление
Заливка подошвы фундамента увеличивает площадь соприкосновения основания с грунтом на 30-60 см в ширину. Это повышает его нагрузочную способность, снижает риски осадки, уменьшает вероятность потери несущей способности, если произошло подтопление участка, промывание «русла» под зданием из-за талой, дождевой воды. Также уменьшается склонность фундаментного основания к крену по причине ветровых нагрузок, оползней и других горизонтальных нагрузок.
Утепление
Если в доме будет сделано теплое подвальное помещение основание закладывается значительно выше глубины промерзания, по всей площади подошвы фундаменты закладывается теплоизолятор. Например, керамзит или иные стройматериалы с подобными свойствами. Это обеспечивает более качественную энергоэффективность здания, исключает промерзание фундаментных блоков в мороз (также будет полезным утепление по внешней стороне основания).
Гидроизоляция
Подушка из песка или песчано-гравийной смеси отчасти выполняет функции дренажа – отводит грунтовые, дождевые воды немного в сторону от основания. В результате при промерзании земля будет меньше выдавливать конструкцию из-за расширения при образовании льда. Глинистый грунт иногда увеличивается в объеме до 9%, поэтому засыпка песком и/или щебнем, гравием спасает от деформации фундамента, остальных элементов здания.
Независимо от типа основания, свайного, столбчатого, ленточного или плитного, подошва заметно увеличивает прочность конструкции. Если не экономить и сделать достаточно толстую песчаную или песчано-гравийную подушку, она будет хорошо отводить воду, выполнять роль амортизатора при пучении. Главное, придерживаться расчетов, приведенных в проектной документации, чтобы подушка «работала» в соответствии с заданными функциями.
Для расчета основания свайного фундамента на отметке подошвы ростверка значения нагрузок принимают без деления на коэффициенты (расчет по несущей способности). При этом, значения веса фундамента G умножают на коэффициент 1,1.
Площадь подошвы определяют по формуле
где N– максимальная сумма нормативных вертикальных нагрузок (N/1,15+N/1,1), действующих на обрезе фундамента, кН; R- расчетное сопротивление грунта, кПа, принимаемое по табл. 9; γ- среднее значение удельного веса грунта и бетона, равное 20 кН/м.
Размеры подошвы определяют, считая, что фундамент имеет квадратную или прямоугольную формы. Последняя предпочтительнее при действии на фундамент моментов и горизонтальных сил, при этом фундамент ориентируется длинной стороной в плоскости действия наибольшего момента. Соотношение сторон прямоугольного фундамента η=/b рекомендуется ограничивать значением η≤1,65; размеры сторон его подошвы определяются по соотношениям
Полученные данные округляют (кратно модулю 300 мм).
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ГРУНТА ОСНОВАНИЯ
Расчетное сопротивление грунта находят по следующим формулам: для зданий с подвалом
где γи γ- коэффициенты условий работы (см. табл. 11); для одноэтажных промышленных зданий γ= 1; К — коэффициент, равный 1, если С и φ определены в лаборатории, и 1,1, если берутся табличные значения; М, Ми М- коэффициенты, зависящие от φ и принимаемые по табл. 12: К- коэффициент, равный 1 при b≤10 м; γ- расчетное значение удельного веса грунта ниже подошвы фундамента (средневзвешенное — при слоистом напластовании до глубины z = b);
γ, — то же для грунта выше подошвы фундамента; С- расчетное значение удельного сцепления грунта под ней, кПа; d — глубина заложения фундамента бесподвального здания или приведенная глубина заложения, исчисляемая от пола подвала по формуле
где h- толщина слоя грунта выше подошвы со стороны подвала, м; h- толщина конструкции пола подвала; γ- удельный вес материала пола; d- глубина подвала, исчисляемая от отметки планировки до пола подвала (при глубине подвала больше 2 м принимают d=2 м, при ширине подвала больше 20
м d= 0).
Полученные значения расчетного сопротивления сравнивают с табличным значением R. Если расхождение больше 20%, то находят новое значение площади подошвы А по формуле (2), подставляя в нее вместо Rзначение R, полученное по формуле (3) или (4).
Как правило, проектировщики ограничивают полученное значение расчетного сопротивления, принимая его не более 600кПа из-за возможного ухудшения свойств грунта основания (например, при рытье котлована, обводнении и промерзании).
ПРОВЕРКА УСЛОВИЙ РАСЧЕТА ОСНОВАНИЯ ПО ДЕФОРМАЦИЯМ
Основным расчетом оснований является расчет по деформациям, при этом расчетная схема для определения осадки принимается в виде линейнодеформационного полупространства, поэтому давление на основание не должно превосходить расчетного сопротивления R, определяемого по формуле
(3) или (4). Таким образом, возможность данного расчета по деформациям проверяется следующими условиями: P≤R, Pmax≤1,2R и P0.
Среднее давление под подошвой фундамента определяют по формуле Р= N’/ A ,
где N’=N+G- наибольшая вертикальная нагрузка; G=bdγ- вес фундамента.
Полученное среднее давление сопоставляют с расчетным сопротивлением. Если условие P≤R не удовлетворено или Pменьше R и разница составляет более 10%, изменяют размеры фундамента. При изменении размера b пересчитывают значение расчетного сопротивления. Добившись соблюдения условия P≤R, проверяют выполнение условий P≤1,2R и P0.
Архитектура и строительство
👍 Проверено Автор24
опорная (нижняя) часть фундамента.
На тему «Подошва фундамента»
Статья от экспертов
Отдельно стоящие фундаменты с неплоской подошвой
Статья посвящена вопросу эффективности отдельно стоящих фундаментов мелкого заложения. В частности, рассматривается конкретный вариант фундамента с измененной геометрией ступенями вниз. Фундамент со ступенчатой подошвой имеет большую несущею способность и устойчивость, а также его устройство требует меньше трудозатрат, что делает его эффективнее, аналогов с плоской подошвой.
Расчет осадок фундаментов
Представлены результаты аналитических и численных расчетов оснований крестообразных фундаментов, нагруженных равномерно распределенной нагрузкой. Установлен характер распределения напряжений и перемещений в активной зоне крестообразных фундаментов. Выполнено сравнение расчетных и экспериментальных значений осадок штампов со сложной формой подошвы. Получены многофакторные степенные зависимости осадок фундаментов крестообразной формы в связных и несвязных грунтах. Показана возможность проектирования фундаментов по предельно допустимым осадкам
Повышай знания с онлайн-тренажером
Определение размеров фундамента начинают с определения глубины заложения его подошвы. Глубина заложения подошвы для фундаментов неотапливаемых зданий и сооружений под наружные стены, а также колонн отапливаемых зданий принимается равной не менее глубины промерзания грунта. Глубина заложения внутренних стен и колонн отапливаемых зданий не зависит от глубины промерзания грунта и назначается по конструктивным требованиям.
При выборе глубины заложения подошвы фундамента следует учитывать конструктивные требования: наличие подвала, обеспечения глубины заделки колонны и арматуры колонны. Глубина заложения подошвы фундаментов должна быть больше толщины почвенного слоя и не менее 0,5 м от поверхности планировки или низа пола. Назначение высоты фундамента, размеров его ступеней и глубины заделки производится в соответствии с требованиями СП 50-101-2004. Фундаменты делятся на центрально-нагруженные и внецентренно-нагруженные (рис. 7.1 и 7.2).
Определение размеров подошвы центрально-нагруженного фундамента. Размеры подошвы фундамента определяются из условия
, (7.1)
где N – осевая сила от внешних нагрузок на верхнем обрезе фундамента (при γf=1), кН;
N1 – собственный вес фундамента и вес грунта на его уступах, кН;
А – площадь подошвы фундамента, м2;
R – расчетное сопротивление грунта, кН/м2.
Если принять усредненный удельный вес материала фундамента и грунта на его уступах равным 22 кН/м3, тогда площадь фундамента будет равна:
, м2, (7.1)
где d1 – глубина заложения фундамента, м.
Учитывая, что расчетное сопротивление грунта зависит от размеров фундамента, предварительный подбор подошвы ведут по расчетным сопротивлениям R=R0, принятым из табл. 7.1.
По вычисленной площади подошвы фундамента А определяют размеры его сторон. Для квадратного фундамента размер стороны а=А0,5. Полученные размеры подошвы округляют, вычисляют принятую площадь фундамента и производят окончательную проверку давлений по подошве по формуле 7.1 при фактическом значении R.
Рисунок 7.1 – Типы фундаментов: а- центрально-нагруженные; б – внецентренно-нагруженные; 1- колонна, 2 – отдельный фундамент; 3- кирпичная стена, 4 – ленточный фундамент, 5- расчетная полоса
Рисунок 7.2 – К расчету внецентренно-нагруженного фундамента
Таблица 7.1 – Расчетные сопротивления R0 грунтов для предварительных расчетов
Примечание: Значения R0 относятся к фундаментам, имеющим ширину b0=1 м и глубину заложения d0=2 м
Внецентренно-сжатые фундаменты.Все внешние силы N1, Q1, M1, действующие на фундамент, приводятся к вертикальной силе N, проходящей через центр тяжести подошвы фундамента и моментам Mx и My, действующим на уровне подошвы фундамента (рис. 7.2). При этом расчеты производят на невыгодные комбинации усилий. Давление под подошвой фундамента при действии моментов в двух плоскостях определяется по формуле:
, кН/м2, (7.2)
где МХ и МY – моменты внешних сил относительно осей X и Y;
WX и WY – моменты сопротивлений подошвы фундамента относительно тех же осей;
А – площадь подошвы фундамента.
При действии фундамента в одной плоскости МY и WY принимают равными 0.
Проверка основания фундамента или подбор размеров подошвы производят так, чтобы среднее давление под подошвой не превышало расчетного сопротивления R, т.е.
, кН/м2, (7.3)
При этом наибольшее краевое давление при действии изгибающего момента вдоль каждой оси фундамента не должно превышать 1,2R и в угловой точке 1,5R.
Для большинства фундаментов минимальное краевое давление при действии изгибающего момента вдоль каждой оси должно быть Рmin≥0/
Определение площади подошвы фундамента ведут в следующей последовательности По табл. 7.1 в зависимости от наименования грунта определяют R0. Определяют размеры сторон фундамента и требуемую площадь подошвы по формуле
, м2. (7.4)
Обычно для прямоугольных отдельных фундаментов принимают а=(1÷1,6) b. По найденным размерам уточняют значение R и по формуле 7.1 проверяют давление под подошвой фундамента. В случае, если давление фундамента превышает указанные величины, размеры подошвы фундамента корректируют и производят проверку давления заново.
Расчет ленточных фундаментов под кирпичные стены аналогичен расчету отдельных фундаментов, для чего по длине фундамента условно вырезают полосу, равную 1 м, и для нее производят определение размеров по формулам, указанным выше.
Колонна передает на фундамент в уровне его обреза (верхней плоскости) осевую нагрузку с учетом коэффициента надежности по назначению N=2000кН. Глубина промерзания грунта для данного региона dp=1,8 м (табл. 7.4). Грунты основания сложены из пылеватых маловлажных песков, имеющих следующие расчетные характеристики: удельный вес γII=20кН/м3, удельное сцепление с=6кПа, угол внутреннего трения φII=34°. Требуется определить размеры подошвы фундамента.
Принимаем глубину заложения фундамента d1=dp=1,8 м. По табл. 7.1 находим предварительно расчетное сопротивление грунта R=R0=250 кН/м2. Тогда требуемая площадь подошвы фундамента по формуле 7.1:
Площадь подошвы квадратного в плане фундамента с размерами сторон a=b=A0,5=9,50,5=3,08≈3,1 м. Для заданного грунта γII=20кН/м3, γc1=1,25 и γc2=1,0 (табл. 7.2),
,кН/ м2, (7.5)
где γc1 и γc2 — коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. 7.2;
k — коэффициент, принимаемый: k = 1, если прочностные характеристики грунта (с и φ) определены непосредственными испытаниями, и k= 1,1, если указанные характеристики приняты по таблицам;
Мγ, Мq и Мc — коэффициенты, принимаемые по табл. 7.3;
kz — коэффициент, принимаемый: kz = 1 при b < 10 м, kz = z0/b + 0,2 при b ≥ 10 м (здесь b — ширина подошвы фундамента, м; z0 = 8 м);
γII — расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м3; γ´II — то же, залегающих выше подошвы;
сII — расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;
Так как R=514 кН/м2 в значительной мере отличается от принятых в первом расчете R=250 кН/м2, то производим повторный расчет.
Принимаем a=b=2,2 м, А=2,2∙2,2=4,84 м2 т определяем R.
Проверяем среднее давление на грунт под подошвой фундамента
Размеры подошвы фундамента достаточны.
Таблица 7.2 – Значения коэффициентов γс1 и γс2
1. Жесткую конструктивную схему имеют сооружения, конструкции которых приспособлены к восприятию усилий от деформаций оснований путем применения специальных мероприятий.
2. Для сооружений с гибкой конструктивной схемой значения коэффициента γс2 принимается равным единице.
3. При промежуточных значениях L/H коэффициент γс2 определяется интерполяцией.
Таблица 7.3 – Таблица коэффициентов Мγ, Мq и Мc
Таблица 7.4 – Нормативная глубина промерзания грунтов
Таблица 7.5 – Исходные данные по вариантам
Ленточный фундамент на подошве не представляет конструктивной сложности. У основания стен заглубленная опора из железобетона, проходящая под всеми наружными и внутренними простенками. При этом поперечное сечение основания везде одинаковое. Такая лента позволяет распределять нагрузку от строения на почву равномерно, не допуская перекосов и проседаний. Армирование ленточного фундамента при этом обязательно.
Обычно глубина фундамента с подошвой достигает 30 см в почве от уровня промерзания. В качестве материала можно применять: бутовую или кирпичную кладку, бетонный монолит, железобетонный блок.
Опорная подошва – основа фундамента в виде ступенчатого расширения, на которое опираются стены здания. Применяют при сооружении тяжелых строений на неоднородной и сыпучей почве. Такое устройство основания дает возможность равномерного распределения всего веса здания, уменьшая точечное воздействие на грунт.
С этим также связано армирование ленточного фундамента. Подошва может быть трех типов: одноступенчатая, двухступенчатая, трехступенчатая. Выбор типа связан с величиной нагрузки, размера строения, особенностей грунта.
Ленточный фундамент с опорной подошвой делают любым по форме: круг, квадрат, прямоугольник, сложной формы. Обычно он в точности повторяет форму здания.
Глубина заложения определяется уровнем промерзания, чтобы избежать воздействий сил морозного пучения на дом. То есть, снизу вверх давление не оказывается, что обеспечивает надежность конструкции и увеличивает срок эксплуатации.
Строители всего мира признают, что от габаритов железобетонной подошвы зависит прочность основы здания. Важно, чтобы была соблюдена технология заложения, чтобы со временем не допустить повреждений всей конструкции из-за подвижки грунта.
Обустраивая ленточные фундаменты с опорной подошвой важно максимально точно определить необходимые габариты конструкции, на которые влияет:
Ширина подошвы ленточного фундамента в первую очередь влияет на способность распределения давления по поверхности грунта. Армирование ленточного фундамента для обеспечения долговечности конструкции обязательно.
Важно: кроме того, на обустройство подошвы влияет тип предполагаемого фундамента. В зависимости от этого выбирается технология ее заложения.
Подошва для ленточного основания проходит по периметру всех стен (внешних и внутренних), образуя единое железобетонное полотно в виде ленты. При этом может использоваться два вида подошвы:
В качестве защиты подошвы от грунтовых вод необходимо для нее обустроить песчано-гравийную подушку. Если грунтовые воды залегают близко к поверхности земли или почва слабоустойчивая, то допускается уменьшение глубины заложения основы. Но при этом ширина подошвы ленточного фундамента увеличивается, чтобы обеспечить надежность опоры.
Столбчатый фундамент
Для фундамента столбчатого типа подошва монтируется в виде бетонной плиты небольшого габарита с уширением к низу. При этом необходимо завести от столбов в подошву стержни из арматуры, которые прочно и надежно соединят части конструкции.
Также может быть применима в двух вариантах:
Свайный фундамент
Подошвой уходящим в землю сваям может стать монолит или кольцевое основание. Если применяют монолит, то он является плитной конструкцией, которая также опирается на углубленные сваи.
Подошва в виде кольцевого сооружения по сути является ленточным основанием высотой до 30 см. Оно может быть расположено в уровень с почвой, уходить в глубь грунта или даже возвышаться над поверхностью. Приемлем вариант малозаглубленного основания с уширением подошвы.
Если предполагается плитная основа фундамента, то плиту подошвы можно залить одновременно с плитой основания, соблюдая конструктивные особенности. Но чаще всего под подошву выставляют отдельную опалубку, и только после ее заливки и затвердевания создается остальная конструкция.
В любом случае подошву под плитный фундамент нужно закладывать на родном грунте, не допуская подсыпок. Габариты такого основания высчитываются на основании характеристик грунта.
Преимущества и недостатки
При обустройстве фундамента с опорной подошвой выделяют ряд преимуществ такого конструктивного решения:
Несмотря на все преимущества такого строения, есть ряд недостатков:
Несмотря на всю сложность выполнения и финансовые затраты, застройщики отдают предпочтение фундаменту с подошвой, так как он гарантирует надежность возводимых сооружений.
При составлении проекта дома, расчет подошвы первостепенен. Необходимо точно определить ширину, площадь основания, точную сопротивляемость подошвы. Так как именно подошва способна уравновесить удельное давление, оказываемое зданием и сопротивление грунта под основанием.
В расчетах это выражается в формуле: PII ≤ R (РII – давление под подошвой ленточного фундамента; R – показатель сопротивления грунта соответствующий СНиП). Перед выполнением расчетов нужно также определиться с размерами: глубина заложения фундамента, вес всей конструкции здания.
https://youtube.com/watch?v=fhnaAHGl5wM%3Ffeature%3Doembed
Для вычислений параметров ленточного фундамента онлайн калькулятор применяется чаще всего. В соответствующих графах указываются размеры: ширина, высота подошвы и глубина заложения.
Важно: если разница РII и R минимальна, то расходы на проект значительно сокращаются.
Монтаж опорной подошвы
Подошва фундамента представляет собой монолит, усиливающий основание из любого материала. Для обеспечения функциональных требований, нужно, чтобы ширина основания была больше ширины фундамента в два и более раз (высчитывается для каждого здания). При этом классическая подошва должна выполняться с применением каркаса из стальной арматуры.
Чтобы сделать качественный ленточный фундамент с опорной подошвой, нужно выполнить ряд шагов. Рассмотрим их ниже.
Подготовка
Когда уточнены все размеры монолитного ленточного фундамента, можно переходить к земляным работам. На строительной площадке роется котлован под здание. Затем на основании котлована делается разметка при помощи вешек (куски арматуры) шнура, и отвеса.
По углам будущего фундамента забивают вешки, которые не вынимаются из грунта при бетонировании. Расстояние между ними должно равняться длине стены. Все вешки нужно установить в соответствии с проектом. Затем по вешкам натягивается шнур, обрисовывающий контур будущего здания.
Установка опалубки
Опалубка под подошву выставляется так, чтобы стены фундамента были равноудалены от края основания (по центру монолита).
Выставлять опалубку начинают с углов. Для начала две доски соединяют между собой углом в 90⁰ и относят от разметки на расстояние, учитывая определение ширины подошвы ленточного фундамента. В сумме ширина финишной конструкции должна соответствовать расчетному показателю. Когда все наружные углы сформированы, опалубкой выставляют стены конструкции. По окончании работ по внешней стороне, переходим к установке внутренней опалубки. Порядок работы аналогичен.
Для стыкования деревянных щитов скобы устанавливаются по обе стороны. Если между полотнами образуются щели, то нужно заделать их, наложив и пробив накладные дощечки по внешней стороне.
Важно: в процессе работы щиты опалубки нужно подгонять по размеру и выравнивать всю конструкцию. Это нужно для обеспечения всех характеристик по прочности и долговечности полученного основания.
После выставления всей деревянной конструкции выявляют ослабленные участки и подсыпают их почвой для обеспечения устойчивости. Обычно это стыковочные участки с изгибами или длинные полотна без крепежных элементов. По периметру опалубки снаружи подсыпают песок. Эта мера не позволит бетонному раствору подтекать из-под досок.
Заключительным этапом в установке опалубки под ленточный монолитный слой является разметка высоты заливаемого раствора. Для ее выполнения нужно использовать теодолит. Отбивая нужный уровень на деревянном полотне в качестве маячков, забивают маленькие гвоздики до половины их длины. Шаг разметки 1м. Они помогут при заливке смеси отрегулировать уровень подушки.
Армирование
Армирование подошвы ленточного фундамента делается с учетом необходимости заложения рабочих стальных прутьев в горизонтальном положении до 4 штук. Они крепятся на поперечные (вертикальные стержни), обеспечивая равномерное распределение по рабочей площади.
Армирование ленточного фундамента под двух или трёхэтажный дом в соответствии с требованиями нормативов выполняют из арматуры сечением 1,2 см. Схема армирования: шаг вертикальных основ 20 см. Чтобы связать каркас используется катаная проволока сечением 6 мм.
Обязательно: выполнение всех соединений только при помощи проволоки. Применять сварку запрещено!
Связанная арматурная конструкция укладывается внутрь опалубки на подложенные под прутья кирпичные осколки или крупный гравий. Это обеспечивает нахождение всех металлических элементов внутри заливаемого раствора.
Заливка бетоном
Когда раствор начинает затвердевать, следует на поверхности по центру ленты прорезать шпоночную канавку. Она нужна для обеспечения прочности и качества соединения подошвы со стенами фундамента. Для этого при помощи маленького деревянного бруска, равномерно вдавливая его, ведется полоса по прямой линии.
После снятия опалубки для закрытия пор и раковин выполняется затирка поверхности. Для этого используют жидкий цементный раствор. Продолжать строительные работы можно после полного высыхания подошвы.
Таким образом, ленточный фундамент с опорной подошвой является самым распространенным типом основания, применяемого практически под любое строение. Для обеспечения прочности и долговечности конструкции необходимо проводить работы в соответствии с технологическими нормами.
Перед началом работ стоит правильно рассчитать все габариты. При этом определение ширины подошвы ленточного фундамента первостепенный показатель, от которого зависит эффективность возводимого монолитного основания. Выполняя подготовительные работы, учитывается схема армирования, которая обеспечивает прочность конструкции.
https://youtube.com/watch?v=TSP3AmssnXU%3Ffeature%3Doembed
Подошва фундамента – нижняя плоскость фундамента, передающая нагрузку на основание.
Подошва фундамента – нижняя плоскость фундамента, непосредственно соприкасающаяся с основанием и передающая ему нагрузку.
Подошва фундамента – нижняя плоскость его, передающая нагрузку на грунтовое основание.
Рубрика термина: Фундаменты
Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов. — Калининград . Под редакцией Ложкина В.П. . 2015-2016 .
