Фундамент мелкого заложения: история, особенности, принцип работы

Самые жесткие требования в конструкции здания предъявляются к его фундаменту. Заведено это не в силу личных предпочтений, а из-за необходимости надежной опоры, благодаря которой все строение прослужит долгие годы. Многие не используют фундаменты мелкого заложения, аргументируя это малой несущей способностью. На самом деле ситуация состоит совсем иначе и в некоторых местностях не обойтись без фундамента мелкого заглубления. Какие есть разновидности конструкции такого типа и как их изготовить самостоятельно? Этим вопросам посвящена статья.

Устойчивость фундамента к морозам

Известно, хорошим показателем для фундаментов глубокой закладки, является устойчивость к морозному пучению. Так называют процесс давления грунтовых вод на материал фундамента. Замерший грунт уже при нулевой температуре начинает расширяться и воздействовать на стенки фундамента, создавая в них трещины.

Рис.: Устойчивость фундамента к морозам

При повторном цикле оттаивания и замерзания, вода попадает через них в фундаментные блоки, вызывая так называемое морозное пучение фундамента. Подобные процессы исключены в фундаментах с глубоким уровнем закладки, поскольку они рассчитываются на уровень находящийся ниже отметки промерзания грунта.

Расчет показателя гибкости конструкций здания

1. Показатель гибкости конструкций здания l

определяется по формуле

,(1)

гдеEJ

— приведенная жесткость на изгиб поперечного сечения конструкций здания в системе фундамент-цоколь-пояс усиления — стена, тс.м2, определяемая по формуле (4);

С

— коэффициент жесткости основания при пучении грунта для оснований ленточных фундаментов;

L

— длина стены здания (отсека), м;

,(2)

для оснований столбчатых фундаментов

,(3)

Здесь pr

,
hfi
,
b1
— те же обозначения, что в пп. — ;

A

f — площадь подошвы столбчатого фундамента, м2;

ni

— число столбчатых фундаментов в пределах длины стены здания (отсека).

2. Приведенная жесткость на изгиб поперечного сечения конструкций здания в системе фундамент-цоколь-пояс усиления-стена, тс/м2, определяется по формуле

[EJ

] = [
EJ
]f + [
EJ
]z + [
EJ
]p + [
EJ
]
s
,(4)

где EJf

,
EJz
,
EJp
,
EJs
— соответственно жесткость на изгиб фундамента, цоколя, пояса усиления, стены здания.

3. Жесткость на изгиб, тс/м2, фундамента, цоколя и пояса уси­ления определяется по формулам

f

=
gfEf
(
Jf
+
Ayc2
);(5)

z

=
gzEz
(
Jz
+
Azyz2
);(6)

p

=
gpEp
(
Jp
+
Apyp2
);(7)

где Ef

,
Ez
,
Ep
— соответственно модули деформации тс/м2, материала фундамента, цоколя и пояса;

Jf

,
Jz
,
Jp
— соответственно моменты инерции, м4, поперечного сечения фундамента, цоколя и пояса усиления относительно собственной главной центральной оси;

A

,
Az
,
Ap
— площади поперечного сечения, м2, фундамента, цоколя и пояса усиления;

y,
yz,yp
— соответственно расстояния, м, от главной центральной оси поперечного сечения фундамента, цоколя и пояса усиления до условной центральной оси сечения всей системы;

gf,
gz,gp
— соответственно коэффициенты условий работы фундамента, цоколя и пояса усиления, принимаемые равными 0,25.

Жесткость на изгиб фундамента, состоящего из блоков, не связанных между собой, принимается равной нулю. Если цоколь является продолжением фундамента или обеспечена их совместная работа, цоколь и фундамент следует рассматривать как единый конструктивный элемент. При отсутствии поясов усиления EJp

= 0. При наличии нескольких поясов усиления жесткость на изгиб каждого из них определяется по формуле (7).

4. Жесткость на изгиб, тс/м2, стен из кирпича, блоков, моно­литного бетона (железобетона) определяется по формуле

s =
gsEs(Js + Asys2),
(8)

где Es

— модуль деформации материала стены, тс/м2;

gs

— коэффициент условий работы стены, принимаемый равным: 0,15 — для стен из кирпича, 0,2 — для стен из блоков, 0,25 — для стен из монолитного бетона;

Js

— момент инерции поперечного сечения стены, м4, определяется по формуле (9);

Аs

— площадь поперечного сечения стены, м2;

уs

— расстояние, м, от главной центральной оси поперечного сечения стены до условной нейтральной оси сечения всей системы.

Момент инерции поперечного сечения стены определяется по формуле

,(9)

где J1

и
J2
— соответственно момент инерции сечения стены по проемам и по простенкам, м4.

Площадь поперечного сечения стены определяется по формуле

,(10)

где bs

— толщина стены, м.

Расстояние от центра тяжести приведенного поперечного сечения стены до ее нижней грани определяется по формуле

,(11)

5. Состояние от главной центральной оси поперечного сечения фундамента до условной нейтральной оси системы фундамент-цоколь-пояс усиления — стена определяется по формуле

,(12)

где Ei

,
Ai
— соответственно модуль деформации и площадь поперечного сечения
i
-го конструктивного элемента (цоколя, стены, пояса);

ji

— коэффициент условий работы
i
-го конструктивного элемента;

yi

— расстояние от главной центральной оси поперечного сечения
i
-го конструктивного элемента до главной центральной оси поперечного сечения фундамента.

6. Жесткость на изгиб, тс.м2, стен из панелей определяется по формуле

,(13)

где Ej

,
Aj
— соответственно модуль деформации, тс/м2, и площадь поперечного сечения, м2,
j
-той связи;

m

— число связей между панелями;

di

— расстояние от
j
-той связи до главной центральной оси поперечного сечения фундамента, м;

y

— расстояние от главной центральной оси поперечного сечения фундамента до условной нейтральной оси системы фундамент-стена здания, определяемое по формуле

,(14)

в которой n

— число конструктивных элементов в системе фундамент-стена.

Технология строительства

Для возведения мелкозаглубленного ленточного фундамента достаточно выкопать траншеи глубиной полметра и шириной 600-800 мм (мы намеренно опускаем этап проведения разметки участка – о нем вы можете прочитать в одной из предыдущих статей). После этого необходимо сделать плотную песчаную подушку (толщина слоя 200-400 мм), на которой будет покоиться ленточный фундамент. Песок смачивают водой и трамбуют подручными средствами. Чем качественнее осуществляется данная операция, тем меньше риск просадки фундамента до момента затвердевания бетонного раствора. Песок позволяет не только заменить часть вспучиваемого грунта, тем самым сократив его воздействие на ростверк, но и играет роль распределительного слоя: даже при условии его насыщения водой и последующем замерзании в холодную пору года, он вспучивается по всему периметру ленты, равномерно распределяя нагрузку по всей площади подошвы.

На следующем этапе приступают к изготовлению и монтажу опалубки (как и многие другие этапы, монтаж опалубки характерен для возведения всех монолитных фундаментов, в том числе и для свайного фундамента с ростверком из монолитного железобетона). Проще и дешевле всего изготовить опалубку из оструганных с одной стороны досок, которые легко сбиваются в щиты нужных размеров. Для их установки используют распорки и опорные колья, которые вбиваются по периметру траншеи. При этом тщательно выверяют правильность горизонтального и вертикального положения каждого щита. Внутренние части опалубки гидроизолируются толем или другим материалом.

Далее осуществляют армирование. Для этого используют стальные арматурные прутья диаметром 14-16 мм (укладываются вдоль ленты), которые связывают в каркас гладкими прутами с сечением 8-10 мм (служат для формирования скелета) специальной проволокой. На этом этапе очень важно выдержать расстояние от продольных прутьев до будущей поверхности мелкозаглубленного ленточного фундамента. Как правило, его принимают равным 50 мм – этого вполне достаточно для обеспечения защиты металла от коррозии (толщина защитного слоя арматуры принимается не меньше диаметра рабочей арматуры).

Когда каркас создан, можно приступать к заливке опалубки бетоном. На данном этапе важно избежать образования в растворе воздушных пустот, поэтому каждые 200 мм слоя раствора необходимо тщательно уплотнять. Через три дня после заливки опалубку можно снимать, а боковые и верхнюю часть фундамента гидроизолировать мастикой или рубероидом. Пазухи при этом засыпаются песком и с внешней стороны защищаются отмосткой.

Ленточное основание

Большой спрос получила ленточная плита мелкого заложения в дачном строительстве. Такое устройство можете применять для:

• Построений из дерева
• При соблюдении всех правил можете использовать для зданий с тяжелыми стенами из камней.

При планировании в дальнейшем утепления фундамента, то тогда вы можете возводить основания на любом типе грунта. Ленточное основание состоит из: равномерной полосы бетонной смеси, которую следует также равномерно нагрузить дальнейшими конструкциями здания. Виды возведений:

• Железобетонный имеющий два пояса
• Сборный железобетонный имеющий выпуски арматур в небольшом количестве
• Блоки имеющий два пояса нижний и верхний
• Блок с одним верхним поясом.

Достоинства ленточного основания мелкого заложения:

• Выгодная экономия денег. Ведь при возведении оснований с глубоким заложением, цены на такое возведение порядком превосходит фундаменты мелкого заложения.
• Экономия на оплате труда. Все строительные работы такого типа предусматривают небольшой объем работ. Первым делом экономия возникает при работе с земляными работами, а также на создании опалубки.
• Как дополнение можно израсходовать сэкономленные средства на постройку подвала.

Как показала практика, глубина монтажа ленточного основания может соответствовать глубине промерзания и глубине растительного слоя. В книгах о строительстве приводится цифра в пятьдесят сантиметров. При такой глубине все силы морозного пучения сосредоточены именно в этом месте, поэтому такая глубина считается самой опасной.

Расчет основания

Подсчет оснований маленького заложения считается важным этапом в строительстве. От правильности проведенной работы будет напрямую зависеть срок службы фундамента и дома в целом. При всем этом получается сократить затраты на основное возведение строения. Рассчитывая фундаменты мелкого заложения нужно первым делом определиться с размерами и типом конструкции. К главным свойствам относятся величины подошвы, а так же уровень глубины заложения. На уровень глубины укладки фундамента влияют несколько факторов, одним из них является тип конструкции планируемого здания, например:

• Тип материала, используемый для возведения кровли
• Из чего планируется возведение стен
• Будет ли присутствовать в здании цокольный этаж или нет

Помимо этих факторов так же влияет свойства почвы на строительной площадке и уровень подземных вод. В случае появлении вод на поверхности почвы, необходимо провести полную осушку строительного участка. После проведения осушительных работ, необходимо посвятить время на прокладку коммуникаций инженерного направления.

Выполнив подготовительные работы и подобрав необходимые размеры фундамента, следует плавно переходить к его расчету. Вычисляется предельная прочность и деформация, которую может выдержать конструкция основания. После завершения теоретических работ следует заняться практической частью строительства, то есть заниматься возведением конструкции фундамента.

Устройство основания

Основания, которые слабо углублены отчасти не подвергаются деформациям, появляющимся от пучений почвы. По такой причине этот способ установки фундамента в практике широко применяется. Чаще всего их применяют в возведении домов небольшого размера, дач и каркасных сооружений. Здания с небольшим весом не могут противостоять пучениям почвы, поэтому фундамент углубляется на маленький уровень.

Конструкция, которую умеют фундаменты мелкого заглубления, состоят из монолитного каркаса. Каркас, имеющий железобетонное основание с легкостью сможет сопротивляться пучениям почвы не только сезонным, но и постоянным.

Фундаменты, которые можно использовать в момент монтажа на мелкое заглубление:

1. Основание столбчатого типа
2. Ленточный вид фундамента
3. Железобетонная плита

Эти виды фундаментов имеют общую составляющую, такую как железобетонная основа. Размеры любого из оснований выбирает только расчет прочности. Он основывается на весе конструкции в момент соприкосновения с грунтом. Хоть и большая площадь уменьшает величину давления максимальный размер участка не оправдывает затраты на строительство. По этой причине все расчеты должны быть равными величинам в строительстве, то есть все строения должны ровняться площади фундамента.

Разновидности МЗФ

Существует определенная классификация фундаментов мелкого заложения. Она базируется на способе строительства конструкции. Одной из самых привычных является ленточная конструкция. Изделие представляет собой монолитную конструкцию прямоугольной или квадратной формы. В некоторых случаях сооружаются фундаменты сложных форм, например, пятиугольников или с полукругами. В центре такой фигуры присутствует пространство, которое обычно засыпается песком или грунтом. Поверх укладывается стяжка и чистовой пол. Хотя этот вид основания и является наиболее используемым, есть и другие решения:

• мелкозаглубленный столбчатый фундамент;
• плитный;
• свайный;
• столбчатый.

Каждый из них наилучшим образом подходит для конкретных условий и имеет нюансы, которые необходимо учитывать во время строительства.

Подготовка к возведению

Подготовка включает:

• планировку – опоры монтируют по углам, на участках примыкания и пересечения стен, на протяжении несущей стены через 3–6 м и под каждой колонной;
• разметку и выемку земли на необходимую глубину;
• если глубина залегания велика, то на дно ям укладывают песчаную или бетонную подложку;
• сооружение опалубки.

Глубина залегания и высота бетонной подложки определяется весом здания и рыхлостью почвы.

Инструменты и материалы

Для строительства нужны:

• доска или фанера для опалубки;
• песок, битый кирпич, гравий для подушки;
• бетон марки М300, М400, М600;
• рубероид или другой пленочный материал для гидроизоляции;
• анкерный крепеж для металлических колонн.

Для работы понадобятся следующие инструменты и приспособления:

• капроновый шнур и деревянные колья для разметки;
• совковая и штыковая лопаты;
• отвес, строительный уровень, рулетка;
• ручная трамбовка.

Как рассчитать?

Исходными данными для расчета служит нагрузка, которую оказывает колонна, и результаты инженерно-геологических исследований.

К первым относятся:

1. Вертикальная нагрузка – вес колонны и величина нагрузка, передаваемая на нее стенами и кровлей.
2. Изгибающий момент.
3. Поперечная – приходящаяся на опору от базы колонны.
4. Нагрузка при действии крутящих моментов в 2 плоскостях.
5. Полная ветровая и снеговая – рассчитывается по погодным данным региона.

К инженерно-геологическим данным относятся:

• свойства грунта;
• уровень грунтовых вод;
• глубина промерзания грунта.

По полученным данным рассчитывают величину опорных столбов для колонн.

Пример расчета под монолитную колонну

Вычисляют глубину залегания и сечение основания. В простых случаях параметр определяет максимальная глубина промерзания.

Для более точных вычислений используют формулу: df=kh*dfn, где:

• kh – коэффициент, принимаемый для фундамента отапливаемого дома;
• dfn – глубина промерзания.

Размеры основания рассчитывают по формуле: А=N/(R0-ȳd), где:

• N – вертикальная нагрузка, ее получают при расчетах каркаса здания;
• R0 – сопротивление грунта — величина представлена в справочнике СНиП 2.02.01-83;
• ȳ – средний удельный вес фундамента;
• d – глубина.

Для зданий выше 3 этажей расчет производят более сложные, с учетом краевой нагрузки.

Пример расчета под металлическую колонну

Материал не влияет на методику вычислений. Учитывать нужно глубину заглубления самой колонны. Поэтому используется та же самая методика расчета.

Для удобства исчислений непрофессионалам лучше воспользоваться онлайн-калькуляторами в Интернете.

В них указаны все требуемые параметры для вычислений. Расчет производится автоматически.

Виды конструкций

Фундаменты бывают:

• ленточные;
• столбчатые;
• свайные;
• плитные;
• континуальные.

В некоторых случаях комбинируют различные технологии. Причиной могут служить сложные грунты, этажность, сейсмические условия, требования к стойкости.

Ленточный

Ленточный фундамент
Фундамент проходит в месте расположения несущих стен и перегородок.

Различают сборные и монолитные армированные конструкции из железобетона.

Глубокое заложение позволяет получать подвалы и цокольные этажи.

Под фундаменты мелкого заглубления копают траншею глубиной до 80 см. На дно и вдоль боковых стенок ленты засыпают песок. Подушки предотвращают разрушение основания в зимнее время от пучения грунта.

В домах с подвалами комбинируют монолитную ленту и стенки из отдельных блоков.

Ленточный фундамент пригоден для возведения зданий любой высоты, геометрии, массы.

Столбчатый

Столбчатый фундамент
Столбчатый фундамент применяют для строений небольшой массы. Опоры из дерева, бетона, металла заглубляют до уровня промерзания.

Верхние оголовки столбов соединяют ростверком.

Под небольшие сооружения столбики строят из керамического кирпича или блоков из бетона. Бутовые и бетонные столбы изготавливают методом заливки.

Столбчатые основания подходят для пучинистых земель и для мест с высокими грунтовыми водами.

Свайный

Фундамент на сваях
Фундаменты на сваях устанавливают на грунтах, поддающихся сжатию и торфяниках глубиной свыше 4–6 м.

Сваи бывают:

1. Висячие — расположены в толще мягкой породы, не достигая твёрдых грунтов. Нагрузка передаётся на вертикальные плоскости. На нижнем конце иногда находится винтовая резьба с широкими лопастями, которая делает основание устойчивее.
2. Стоячие сваи проходят по всей толщине лёгкого грунта и опираются на твёрдое основание.

По технологии монтажа выделяют забивные или набивные.

В первом варианте готовую металлическую, бетонную или деревянную сваю забивают специальными приспособлениями или механизмами. По мере углубления грунт вокруг изделия уплотняется, что делает основание устойчивым.

Для набивных моделей в земле изготавливают шурф, который забивают бетонным раствором.

Места применения свайного фундамента:

• торфяные участки и просадочные грунты;
• плывуны;
• болота;
• склоны.

На последнем этапе наземную часть свай выравнивают и соединяют ростверком.

Винтовые сваи длиной до 1,5 метров применяют для небольших построек.

Плитный

Плитное основание
Плитный фундамент представляет собой сплошную монолитную железобетонную площадку, которую обустраивают под всей площадью будущей постройки.

На каменных и гранитных основаниях конструкция нецелесообразна и нерентабельна.

Технологические отверстия под коммуникации оставляют на стадии заливки. До начала работ прокладывают трубы водоснабжения и канализации.

Континуальный

Континуальные фундаменты разработаны для высоких, тяжёлых строений, памятников, опор мостов.

Конструкция имеет несколько уровней и по форме похожа на пирамиду, совмещает элементы столбчатых, ленточных плитных типов.

Континуальные типы оснований избыточны по свойствам для частного строительства и применяют их редко.

Особенности устройства

Если вы подбираете фундамент для бескаркасного дома или бани на глинистой почве или черноземе, то вам лучше всего подойдет именно устройство мелкозаглубленного ленточного фундамента.

Виды ленточных фундаментов из блоков газобетона или плиты ФБС удобны своей конструкцией и способом передачи усилий. Они напрямую принимают нагрузки на себя и передают их на грунты, что лежат ниже. Однако, в отличие от фундаментов для бани с цельной плитой, бетона на производство ФБС блоков из газобетона надо намного меньше, равно как и времени.

Приведем пример, когда мелкозаглубленный фундамент монтируется непосредственно под несущие элементы дома или бани. Если дом имеет подвал, то нагрузки передаются между стенами из блоков, плитами перекрытия, а затем и фундаментом.

Если же дом не имеет плиты перекрытия, а полы дома или бани заливаются обычной стяжкой по гальке, то конструктивные нагрузки передаются непосредственно через стены дома или бани. В любом случае мелкозаглубленный столбчатый фундамент постройки считается универсальным. Даже СНиП рекомендует возводить стандартные дома малоэтажной застройки или бани именно на ленточных основаниях из ФБС блоков газобетона.

Назначение

Возьмем пример, когда мелкозаглубленный фундамент из блоков газобетона на глинистой почве или черноземе от обычного отличается тем, что он имеет гораздо меньшие габариты.

Пример и расчет мелкозаглубленного ленточного фундамента блоков ФБС из газобетона показывает, что при этом заглубляться плита на глинистой почве будет сантиметров на 60-70, а остальная часть его стен будет выполнять функции цоколя. Такое решение может усугубить проблему установки цоколя дома или бани. Ведь не будет же вся плита перекрытия укрывать пространство из блоков высотой в 1-1,5 метра. Но решить ее очень просто.

Надо всего лишь достроить до плиты недостающую часть стен из кирпича, а затем провести утепление мелкозаглубленного ленточного фундамента из блоков газобетона (ФБС). При этом использование комбинированных ограждений поможет вам избежать сколько проблем, что связаны с излишней жесткостью основания дома.

Схема-рисунок мелкозаглубленного фундамента

Сколько случаев, когда в большинстве их даже не учитывают, однако дома из блоков на пучинистых грунтах часто сталкиваются с проблемой выталкивания или усадки определенных конструкций из плиты.

В таком случае армированный жесткий монолитный фундамент глубокого заложения из блоков ФБС может сыграть с вами злую шутку. Ведь его устройство не позволит ему погасить нагрузки, а скорее приведет к появлению трещин.

Ставят мелкозаглубленные ленточные фундаменты на глине, песке, мягком и жестком грунте. Ограничений в этом плане у вас почти нет.

Но сразу же отметим, что если вы планируете работать на песчаном грунте или грунте со слабой структурой, то расчет фундаментов мелкого заложения не рекомендует излишне перегружать основание за счет использования слишком тяжелой плиты.

Да и вообще, мелкозаглубленные основания из газобетона идеально подходят, когда вам необходимо выполнить строительство относительно легкого дома с единственной цельной плитой перекрытия.

Для крупных коттеджей все же следует подбирать более надежные и дорогостоящие варианты из ФБС блоков. Впрочем, сколько выбрать вам скорее поможет точный расчет, к нему лучше и обратиться.

Обратимся к основным плюсам и минусам подобных конструкций из газобетона. Они тоже имеют значение, и довольно серьезное.

Основные плюсы:

• экономичность;
• практичность;
• возможность гасить нагрузки от нестабильных грунтов;
• упрощенный расчет;
• строительство ведется по более простой технологии.

Основные минусы:

• не подходит для обустройства крупных тяжелых зданий;
• в некоторых случаях усаживается, из-за нестабильного промерзания грунта.

Нюансы конструкции

Торцевая часть фундамента, на которую выполняется монтаж строения и которая располагается на определенном уровне над грунтом, называется обрезом. Нижняя часть ленты служит для равномерного распределения оказываемой нагрузки на грунт. Она называется подошвой фундамента. Высота конструкции замеряется от его обреза до подошвы. Ширина конструкции равняется размеру подошвы, но к ней прибавляется зазор на опалубку, если она будет установлена непосредственно в самой траншее. Часть фундамента, которая находится над поверхностью грунта обозначается как поколонник.

Глубокой траншеи при сооружении такой конструкции не требуется, поэтому затрачивается меньше времени на земляные работы. Верхний слой грунта снимается значительно проще, чем это происходит при значительном заглублении. Выемка верхнего слоя производится по причине того, что он является довольно рыхлым из-за наличия в нем растительности и насекомых, поэтому не способен гарантировать хорошей несущей способности. Верхние слои грунта больше подвержены процессам пучения, но можно быть уверенным в том, что монолитная конструкция будет нивелировать эти изменения, перемещаясь вместе со зданием. Чтобы добиться такого результата, необходимо правильным образом рассчитать ширину подошвы.

Совет! Когда производится расчет фундаментов мелкого заложения, необходимо учесть все возможные направления, в которых будут действовать силы при вспучивании грунта.

Если все сделано верно, тогда они будут компенсировать друг друга и конструкция не будет разрушена. Обычно нивелировать усилие, которое оказывается на подошву снизу вверх, удается за счет массы здания. Боковые воздействия уменьшаются за счет правильного расчета параметров высоты и ширины закладки.

Расчёт фундаментов

Теории расчётов осадок фундаментов

Для вычисления расчётных осадок фундаментов зданий и сооружений выбирают расчётную схему основания исходя из характера напластования грунтов, конструктивных особенностей сооружения и размеров фундамента. Существует более двухсот методов (теорий) расчёта деформаций оснований, все они имеют свои достоинства и недостатки, вот некоторые из них:

1. метод линейно деформируемого полупространства
   с условным ограничением глубины сжимаемой толщи
   Hс
   ;
2. метод линейно деформируемого слоя конечной толщины (Егорова К. Е.)
   , применяется в следующих случаях: если в пределах сжимаемой толщины Hc, определённой как для линейно деформируемого полупространства, залегает слой грунта с модулем деформации
   Е1
   ≥ 100 МПа и толщиной
   h1
   ≥
   Hс
   (1 — (
   Е2
   /
   Е1
   )^1/3), где
   Е2
   — модуль деформации подстилающего слоя грунта с модулем
   Е1
   (пп. 7, 8 );
3. ширина (диаметр) фундамента b
   ≥ 10 м и модуль деформации грунтов основания
   Е1
   ≥ 10 МПа.

Примечание. По схеме линейно деформируемого пространства осадка фундамента может быть определена и методом эквивалентного слоя по Н. А. Цытовичу

метод эквивалентного слоя грунта (Цытовича Н. А.)

метод послойного суммирования
— точность прогноза осадок понижается с увеличением площади фундаментов и глубины отрываемого котлована.

Общие теории

Расчёт фундаментов

для зданий и сооружений начинается с выбора типа фундаментов. Прежде всего требуется определить геометрию (размеры) фундаментов, исходя из их устойчивости и прочности применяемых материалов, для этого нужно выполнить следующие условия:

Установить глубину заложения подошвы фундамента, зависящую от следующих факторов:

1. расчётной глубины промерзания грунтов;
2. технологических решений;
3. конструктивных решений (конструктивных особенностей подземной части сооружения: наличие или отсутствие подвала; отдельные фундаменты под колонны, ленточные под стены или сплошная монолитная плита под всё сооружение; монолитные или сборные фундаменты и пр.);
4. геологических изысканий (характера напластования и состояния грунтов: просадочность, пучинистость и др.);
5. гидрогеологических изысканий (уровень грунтовых вод — УГВ);
6. массивности возводимого здания (два этажа или двадцать);
7. особых условий строительной площадки — сейсмичность района (в сейсмических районах принято в среднем заглублять до 10 % всего здания исходя из опыта проектирования и указаний государственных нормативов);
8. наличия построенных зданий и сооружений вблизи, подземных коммуникаций и др.;
9. рельефа местности (горная местность или пологая равнина).

Примечание

. Минимальная глубина заложения фундаментов составляет 0.5 м от уровня планировки, в несущий инженерно-геологический элемент — ИГЭ — 0.2 м. Устанавливать фундаменты желательно выше УГВ, если это возможно, на одной отметке, особенно в сейсмоопасных районах, и на один и тот же ИГЭ.

Определить размеры фундамента:

1. выполнить сбор нагрузок на фундаменты и на основание под ними — N
   (вертикальная нагрузка),
   M
   (опрокидывающий момент),
   Q
   (сдвигающая сила);
2. принять предварительную площадь подошвы фундамента А
   и его размеры в плане (
   b
   ×
   l
   ) исходя из принятого значения
   R
   (см. п. 5.6.7 СП 22.13330.2011), определив давление по подошве фундамента
   ρ
   (
   p
   =
   N
   /
   A
   ) и сравнив его с реальным значением
   R
   для выбранных размеров фундамента;

расчёт прочности материала фундамента

1. выполнить расчёт фундаментов на продавливание (вычислить толщину подушки фундаментов);

расчёт основания при необходимости

1. расчёт песчаной подушки (для искусственного основания);
2. расчёт глубинного уплотнения и т. д.;
3. проверить прочность слабого подстилающего слоя, если это требуется по результатам оценки инженерно-геологических условий;

расчёт конечной осадки фундамента

1. выполнить расчёт величины конечной осадки s
   фундамента (и сравнить её с предельно допустимой величиной абсолютной осадкой
   smaxU
   );
2. расчёт осадок двух близко расположенных фундаментов.
3. расчёт абсолютных осадок;
4. расчёт средней осадки;
5. расчёт относительной осадки.

Примечание

. Сравнение полученных расчётом осадок с предельными, приведенными в СНиП, и решение вопроса о необходимости устройства осадочных швов, либо изменении типа и конструкции фундаментов.

Вычислить величины различных видов деформаций оснований (расчёт устойчивости фундамента)

1. расчёт фундаментов на опрокидывание (отрыв подошвы фундамента допускается обычно не более 1/4 площади, зависит от каждого конкретного случая, например, для фундаментов эстакад отрыв подошвы фундамента не допустим);
2. расчёт фундаментов на сдвиг;
3. расчёт фундаментов на относительную разность осадок, относительный прогиб, выгиб, крен фундамента или сооружения, закручивание.

§1. Фундаменты мелкого заложения

КФМЗотносятся фундаменты, имеющие отношениевысоты к ширине подошвы, не превышающее4, и передающие нагрузку на грунтыоснования преимущественно через подошву.

ФМЗ

ФМЗ возводятся воткрытых котлованах или в специальныхвыемках, устраиваемых в грунтовыхоснованиях.

Рис 10.1. Схемафундамента мелкого заложения:

1– фундамент; 2 – колонна; 3 – обрезфундамента.

-ФМЗ по условиямизготовленияразделяют на:

• монолитные, возводимые непосредственно в котлованах.
• сборные, монтируемые из элементов заводского изготовления.

-По конструктивнымрешениямФМЗ разделяют на:

• отдельно стоящие фундаменты:

1. под колонну (опору);
2. под стены (при малых нагрузках)

1. выполняются под протяженные конструкции (стены);
2. выполняются под ряды и сетки колонн в виде одинарных или перекрестных лент.

• сплошные (плитные) фундаменты

Выполняются в видесплошной железобетонной плиты, какправило, под тяжелые сооружения. Такиефундаменты разрезаются в плане толькоосадочными швами, что способствуетуменьшению неравномерности осадкисооружения.

Выполняются в видежесткого компактного железобетонногомассива под небольшие в плане тяжелыесооружения (башни, мачты, дымовые трубы,доменные печи, устои мостов и т.п.).

Рис 10.2. Основныетипы фундаментов мелкого заложения:

а– отдельный фундамент под колонну; б –отдельные фундаменты под стену; в –ленточный фундамент под стену; г – тоже, под колонны; д – то же, под сеткуколонн; е – сплошной (плитный) фундамент.

— ФМЗ изготовляютиз следующих матреиалов:

• железобетон
• бетон
• бутобетон
• каменные материалы (кирпич, бут, пиленные блоки из природных камней)
• в отдельных случаях (временные здания) допускается применение дерева или металла.

Железобетон ибетон – основные конструкционныематериалы для фундаментов.

Бутовый камень,кирпич и каменные блоки используютсядля устройства фундаментов, работающихна сжатие и для возведения стен подвалов.

Бутобетон и бетонцелесообразно применять при устройствефундаментов, возводимых в отрываемыхполостях или траншеях при их бетонированиив распор со стенками.

Железобетон ибетон можно применять при устройствевсех видов монолитных и сборныхфундаментов в различных ИГУ, т.к. ониобладают достаточной морозостойкостью,прочностью на сжатие (а для железобетонаи на растяжение → действие моментов).

Определение свойств грунта на участке

Любой грунт состоит из твердых частиц и микропустот, заполненных воздухом и влагой. Под действием нагрузки строения происходит сжатие слоев грунта, плотность его увеличивается. Здание при этом может дать неравномерную осадку. Свойства грунта исследуются для определения допустимого давления на него, которое не приведет к критической деформации основания под . Эта величина зависит от общего веса строения и площади подошвы ленточного фундамента.

Характеристики грунта под планируемым сооружением можно определить самостоятельно. Для этого следует выкопать колодец глубиной около 2 м и размерами 1х1 м. При выемке грунта с каждого слоя толщиной 0,5 м берутся образцы и затем тестируются.

Схема и стоимость ленточного мелкозаглубленного фундамента на слабопучинистых грунтах.

Пробный грунт увлажняется, из него скатывается отрезок длиной около 15 см, толщиной в 1 см и соединяется в кольцо. Если слой, откуда был взят образец, – суглинок, кольцо при сворачивании разрывается на отрезки. Образец из супеси при этом должен разваливаться. Образец из глинистого грунта сохраняет свою форму.

Для вычисления коэффициента пористости исследуемого грунта вырезается образец в форме куба 10х10х10 см и взвешивается. Полученное значение – объемная масса грунта. Затем кубик измельчают и формируют новый уплотненный образец без воздушных пор. Измерив грани куба, можно определить объемную массу сжатого грунта. Если вырезанный куб рассыпается, объем взятого образца можно определить мерной емкостью.

Формула вычисления коэффициента пористости – E= 1 – Y0/Y, где:

• Y0 – объемный вес грунта в естественном виде (кг/см3) ;
• Y – в уплотненном состоянии (кг/см3) .

Коэффициент текучести вычислить сложно. Этот показатель можно приблизительно определить по следующим признакам. Если при копании лопата с трудом входит в грунт, показатель текучести равен нулю. При коэффициенте текучести, равном единице, грунт прочно пристает к лопате.

Другие типы грунтов и их несущая способность определяются с помощью таблиц СНиП. Если при тестировании грунта возникают сомнения, величину расчетного сопротивления грунта нагрузкам следует уменьшить. С целью перестраховки проектная площадь подошвы ленты увеличивается. Если тип грунта не ясен или относится к засоленным, набухающим, биогенным (илистые, торфяные и др.), исследования лучше поручить специалистам.

Расчеты ленточного малозаглублённого фундамента на пучинистых грунтах

Строительство дома или постройки на пучинистых грунтах требуют сложных расчётов. Они нужны для определения деформации пучения. В этом случае, лучше обратиться к специалистам.

Таблица №3. Расчёты МЗФЛ на пучинистых грунтах.

Наименование и степень пучинистости грунтов	Число этажей	Ширина поошвы фундамента b, м отапл/неотапл. помещений	Толщина подушки t, м отапл/неотапл. помещений	Вариант конструкции фундамента	Вариант армирования (указано минимальное значение)
глины, суглинки и супеси, пески мелкие и пылеваватые влажные – среднепусинистые	1	0,3 / 0,2	0,6 / 0,7	г.	3
	2	0,3 / 0,2	0,5 / 0,6	г.	3
	3	0,3 / 0,2	0,4 / 0,5	г.	3
глины, суглинки и супеси, пески мелкие и пылеваватые влажные – сильнопучинистые	1	0,3 / 0,2	0,7 / 0,8	г.	4
	2	0,3 / 0,2	0,6 / 0,7	г.	4
	3	0,3 / 0,2	0,5 / 0,6	г.	4

Что такое глубина заложения фундамента

Перед началом планирования дома, вы должны решить, в каком месту участка хотите поставить дом. Если геологические исследования уже есть, учитывайте их результаты: чтобы меньше было проблем с фундаментом, имел он минимальную стоимость, желательно выбрать самый «сухой» участок: там, где грунтовые воды находятся как можно ниже.

Первым делом вы должны определиться с местом для дома на участке

Далее в выбранном месте проводят геологические исследования почвы. Для этого бурят шурфы на глубину от 10 до 40 метров: зависит от строения пластов и планируемой массы здания. Скважин делают как минимум, пять: в тех, точках, где планируются углы и посередине.

Средняя стоимость такого исследования — порядка 1000 $. Если стройка планируется масштабная, сумма не сильно отразится на бюджете (средняя стоимость дома 80-100 тыс. долларов), а уберечь может от многих проблем. Так что в этом случае заказывайте исследование у профессионалов. Если же поставить хотите небольшую постройку — небольшой дом, дачу, баню, беседку или площадку с мангалом, то вполне можно сделать исследования самостоятельно.

Условия для заложения мало заглубленного фундамента

Для того чтобы основание прослужило долгий срок службы, необходимо сделать расчет опираясь на следующие виды характеристик:

• Уровень промерзания грунта
• Уровень залежей подземных вод
• Разновидность почвы и все ее характеристики.

Остановимся подробней на данной теме:

• Прежде чем возводить фундамент, следует обратить свой взор на общий климат данного района, где будет происходить будущее строительство. От этого далее и отталкиваются на какую глубину возводить фундамент. Такая процедура просто необходимо, так как таким методом можно впоследствии предупредить деформирование и потрескивание фундамента при низких температурах. При холодном климате дома возведенные на небольшую глубину назвать качественными постройками просто не возможно. Так что приобретение готового здания сразу же отпадает, лучше всего построить самому добросовестно, качественно и на большой срок эксплуатации.
• Пролегание подземных вод, также считается необходимым фактором, на который делают свой акцент. Если на вашем участке грунтовые воды пролегают высоко к поверхности, то возведение основания на большую глубину не желательно. Это объясняется тем, что при заглубленном фундаменте есть вариант затопления цоколя и далее произойдет полное разрушение бетона. Для избегания таких последствий стоит не возвышать сооружение на большую высоту.
• Разновидность почвы. Пожалуй это важный пункт при закладывании основания. Ведь пучинистые грунты и плавающие земли не должны послужить последствием разрушения здания. Также при возведение фундамента стоит обращать свой взор на состав грунта. Ведь торфяные и песчаные почвы требуют определенных для себя условий. При не соблюдении всех правил может повлечь за собой не качественное выполнение и последствием будет не долгий срок службы основания.

Источник: furnilux.ru