На какую высоту поднимают ленточный фундамент над землей и что влияет на данный параметр?

Виды

Ленточный фундамент представляет собой сплошную замкнутую опорную конструкцию, расположенную под всеми внешними и внутренними несущими стенами. Фактически, это — заглубленный цоколь, способный выдерживать нагрузки от веса здания, давление грунта и прочие воздействия.

Существуют следующие разновидности ленточного фундамента:

• Монолитный. Представляет собой цельную отливку из железобетона, имеет максимальную прочность и несущую способность.
• Сборный. Лента строится из отдельных фрагментов или элементов — фундаментных блоков (ФБС), кирпича, природного камня и т.д. Эксплуатационные качества этого типа основания несколько ниже, чем у монолитной ленты.
• Комбинированный. Представляет собой сочетание ленточного основания с другим типом — например, свайно-ленточный. Позволяет получить опорные точки, на которых устанавливается несущий пояс.

Кроме того, существуют разновидности по глубине заложения:

• Незаглубленный. Создается на абсолютно неподвижных грунтах — скалах, прочных устойчивых почвах. Встречается крайне редко.
• Мелкозаглубленный. Используется для строительства на прочных почвах, не подверженных морозному пучению. Глубина заложения меньше уровня зимнего промерзания грунта.
• Заглубленный. Глубина заложения такой ленты несколько ниже уровня промерзания грунта. Используется для самых массивных и тяжелых построек, годится для большинства типов грунта и гидрогеологических условий.

Выбор подходящего типа обусловлен анализом всех условий участка — составом грунта, количеством и свойствами слоев, глубиной залегания почвенных вод и т.д.

Определение размеров подошвы фундамента мелкого заложения под колонну промышленного здания

Определение оптимальных размеров подошвы отдельных внецентренно нагруженных фундаментов под колонны производится методом последовательных приближений в следующем порядке:

а) Определение требуемой площади подошвы фундамента как центрально нагруженного:

Где: – ориентировочное значение расчетного сопротивления грунта основания в уровне подошвы фундамента ;

– глубина заложения подошвы фундамента

– осредненное значение удельного веса фундамента и грунта на его ступенях

– расчетное значение вертикального усилия на обрез фундамента, которое определяется при коэффициенте надежности по нагрузке и определяемое по формуле 12:

б) Определяются размеры подошвы фундамента в плане, как имеющего квадратную форму Принимаем b=1,5 м

в) Вычисляется эксцентриситет равнодействующей вертикальной нагрузки относительно центра подошвы фундамента:

Где: – расчетное значение суммарного изгибающего момента, передаваемое фундаментом на основание в уровне подошвы, определяемое по формуле 14

Где: – соответственно расчетные значения изгибающего момента и поперечного усилия в основном сочетании при

– расчетное значение вертикальной нагрузки на основание, включая вес конструкций фундамента, грунта на его ступенях, определяемое по формуле 15

– расчетное значение вертикального усилия от веса конструкций фундамента и грунта на его ступенях, ориентировочно при , определяемое по формуле 16

Поскольку , принимается прямоугольная в плане подошва фундамента, для чего увеличивается ее размер в плоскости действия изгибающего момента. Для этого вычисляется коэффициент увеличения

С учетом вычисленного значения длина подошвы внецентренно нагруженного фундамента под колонну определяется как

Принимаем монолитные столбчатый фундамент с размерами подошвы: ;

г) Вычисляем напряжения под подошвой фундамента:

Где: – площадь подошвы фундамента, м 2 ;

– расчетное значение суммарного изгибающего момента, передаваемое фундаментом на основание в уровне подошвы, определяемое по формуле 14

– расчетное значение вертикальной нагрузки на основание, включая вес фундамента и грунта на его ступенях, кН

– эксцентриситет равнодействующей вертикальной нагрузки относительно центра подошвы фундамента, определяемый по формуле 13, м

Среднее давление под подошвой фундамента определяется по формуле 21:

При правильном экономическом подборе размеров подошвы фундамента должны выполняться условия:

1. , т.е. максимальное давление под краями подошвы внецентренно нагруженного фундамента , согласно , должно быть меньше или равно : – условие выполняется;

2. , для минимального давления ограничение не введено, но оно должно быть больше 0, т.е. не должно быть отрыва части подошвы фундамента от грунта в результате появления растягивающих напряжений, когда со знаком «минус», условие выполняется;

3. т.е. среднее давление под подошвой фундамента должно быть меньше расчетного сопротивления грунта основания.

4. – условие выполняется.

Недонапряжение по максимальному краевому давлению составляет:

Следовательно, фундамент запроектирован экономично

Расчет конструкции фундамента

Расчет тела фундамента на продавливание проводится от дна стакана.

Производится расчет фундамента на продавливание, исходя из условия:

Где: – расчетное сопротивление бетона осевому растяжению для предельного состояния I группы, кПа, принимаемое с учетом коэффициента условий работы,

– среднее арифметическое значение периметров верхнего и нижнего оснований пирамиды, определяется по формуле 22:

– меньший размер дна стакана определяется по формуле 23

– расстояние от нижней части стакана до середины рабочей арматуры подошвы фундамента, определяется по формуле 24

– расчетное значение продавливающей силы, определяется по формуле 25

– часть площади основания фундамента, ограниченная нижним основанием в рассматриваемой грани пирамиды продавливания и продолжением соответствующих ребер, по формуле 26

– ширина и длина прямоугольной в плане подошвы фундамента

– меньший и больший размер дна стакана

Условие выполняется. Продавливания тела фундамента не произойдет.

Как рассчитать необходимое количество бетона

Часто конструкции, изготавливаемые из этого материала, имеют сложную форму. Поэтому для определения требуемого объёма бетона будет удобно мысленно разделить их на более простые фигуры с целью упрощения проводимых расчётов. Нужно учитывать. Что армирующие элементы могут составлять от 5 до 10% всего объёма конструкции. В некоторых случаях такой погрешностью можно будет пренебречь.

Далее будет приведено несколько примеров того, как рассчитать объем бетона для конкретных ситуаций.

Расчёт расхода для свайного фундамента

Когда делают столбчатый фундамент, то в нём используются сваи, которые погружены в почву. Иногда вместо этого производят заливку бетона в специально подготовленные скважины.

Этот фундамент используется, в частности, в тех ситуаций, когда несущий слой находится относительно глубоко.

Свайный фундаментИсточник goodhome.by

В случае, когда сечение столбов является круглым, объём одной сваи вычисляется по формуле:

Об = 3,14 * Выс * Рад ** 2,

где используются такие обозначения:

• Об – это объём одной сваи;
• Выс – её высота;
• Рад – радиус его сечения.

При этом (Рад ** 2) означает возведение в квадрат.

Чтобы сделать расчёт бетона и узнать, сколько его потребуется для всех свай, нужно полученную величину умножить на их количество.

Пояснить сказанное возможно с помощью следующего примера. Когда диаметр столбика равен 30 см, высота 1,8 м, а количество составляет 21, то можно, с помощью указанной формулы узнать необходимое количество материала. Для этого надо выполнить следующие вычисления.

Об = (3,14 * 1,8 * 0,15 ** 2) * 21 = (3,14 * 1,8 * 0,025) * 21 = 0,1413 * 21 = 2,97 куб. м

Таким образом можно рассчитать кубатуру бетона и узнать, каковы будут затраты бетона при использовании любого количества свай.

Фундамент для деревянного домаИсточник svai-kd.ru

Расчёт для ленточного фундамента

Такая конструкция используется для возведения малоэтажных домов. Относительную простоту она сочетает с высокими прочностными характеристиками.

Для того, чтобы определить искомую величину, нужно сечение ленты фундамента умножить на её длину.

Чтобы рассчитать количество бетона понадобятся ширина и высота бетонного слоя. Последняя определяется как сумма размеров подземной и надземной частей.

Нужно заметить, что форма ленточного фундамента является сложной. При этом бетон прокладывается не только вдоль внешних стен, но и из него делаются перемычки, которые также надо учитывать. В качестве длины ленты нельзя просто использовать периметр здания. Рекомендуется мысленно разделить конструкцию на участки простой формы. Просчитать их объём, а потом сложить все полученные величины.

Ленточный фундаментИсточник karkas-stroy.ru

Плитный фундамент

Этот вариант представляет собой цельную и монолитную плиту, которая расположена под всем строением. Его обычно используют там, где почвы относительно ненадёжные. Плитный фундамент подойдёт в таких случаях:

• Если грунт является сложным (например, плавающим).
• Он применяется в тех домах, где подвалы не предусмотрены.
• Когда бетонная плита непосредственно используется в качестве основы пола здания.

Такое основание сочетает относительно небольшое давление на грунт с высокой плотностью.

Объём бетона, который потребуется для устройства такого фундамента представляет собой произведение площади монолита на его высоту.

Плитный фундаментИсточник ast75.ru

Стяжка

Бетон широко используется для устройства стяжки пола. В зависимости от конкретной ситуации высота слоя составляет от 4 до 10 сантиметров. Более тонкий слой будет растрескиваться и быстро придёт в негодность.

В этой ситуации очень важно правильно рассчитать объём расходуемого материала. В случае, если бетона будет недостаточно, прочность стяжки резко снизится.. Подсчёт необходимого объёма материала происходит путём умножения площади стяжки на её толщину.

Подсчёт необходимого объёма материала происходит путём умножения площади стяжки на её толщину.

Сказанное можно пояснить на следующем примере. Площадь помещения, в котором должна быть сделана стяжка, составляет 24 кв. м, толщина, которая должна быть, равняется 8 см или 0,08 м. Перемножив указанные величины, можно узнать, что строителям для этой работы потребуется 1,92 куб. м. бетона.

Бетонная стяжкаИсточник delaypol.com

Определение нагрузки на будущее основание

Для того чтобы правильно рассчитать ленточный фундамент, необходимо начать со сбора нагрузок. Для этого необходимо вычислить массу всех материалов, которые в той или иной мере в будущем будут воздействовать на него:

• материал для стен;
• все виды перекрытий;
• вес стропил и кровельных материалов;
• внутренние конструкции: лестница, камин, печь и прочее;
• предполагаемая мебель и количество проживающих людей.

Для точных вычислений начинать следует с плана будущего строения с указанными на нем габаритами. После это приступаем к сбору нагрузки. Вначале вычисляем площадь, а затем умножаем её на удельный вес. Кстати, все данные можно взять из таблиц, которые представлены в ГОСТ.

Все вычисления производить необходимо в одинаковых единицах. Только в этом случае можно получить точные размеры.

В суровых климатических условиях, где часто идут снега, необходимо дополнительно учитывать снеговую нагрузку, но при обустройстве кровли под углом 60 она считается нулевой.

Глубина заложения фундамента

Для правильного расчета фундамента следует сначала изучить структуру грунта на участке, глубину промерзания грунта и уровень грунтовых вод. Учитывая все факторы можно выбрать оптимальную глубину заложения фундамента.

Глубина заложения фундамента и тип грунта

Фундамент будет крепким, если основанием служит однородный грунт.
Такой грунт равномерно осаживается и фундамент не перекосит и не треснет. Глубина заложения фундамента зависит также от типа грунта. Рассмотрим виды грунтов: скальный, хрящевый, песчаный и супесь, глинистый и суглинок.

Скальный грунт позволяет закладывать фундамент строения на поверхности, сняв тонкий плодородный слой почвы.

Хрящевый грунт состоит из гравия, хряща, крупных камней. Фундамент на таком грунте закладывают на глубине не менее 500 мм. Глубина заложения фундамента определяется нагрузкой строения и уровнем грунтовых вод, от глубины промерзания грунта она не зависит.

Песчаный грунт хорошо пропускает воду, поэтому вода не застаивается вблизи поверхности даже при высоком залегании грунтовых вод. Незначительное промерзание песчаного грунта и упомянутый фактор позволяют закладывать фундамент на глубину 500-700 мм. Если песчаный грунт мелкозернистый или пылевидный и грунтовые воды располагаются высоко, то такой грунт может значительно промерзать и тогда глубина заложения фундамента увеличивается до глубины промерзания грунта.

Стоит учитывать, что песчаный грунт сильно уплотняется под нагрузкой и тяжелое строение может сильно осесть, поэтому советуем делать высокий цоколь. Аналогичные рекомендации подходят и для глиняно-песчаного грунта – супеси, содержащего 3-10% глины, но рекомендуемая глубина заложения фундамента опускается до 700-1000 мм.

Фундамент на глинистом грунте закладывают чуть ниже глубины промерзания грунта

Это особенно важно при высоком уровне грунтовых вод. Глинистый грунт имеет способность сжиматься под нагрузкой и вспучиваться при замерзании, как бы выталкивая фундамент на поверхность

Чтобы при этом фундамент не треснул, советуем делать высокопрочный фундамент и отдавать предпочтение столбчатому фундаменту. Фундамент на суглинке также закладывают ниже глубины промерзания грунта. Суглинок содержит песок и не менее 10-30% глины.

Уровень грунтовых вод и глубина заложения фундамента

Положение уровня грунтовых вод влияет на глубину заложения фундамента следующим образом:

Если грунтовые воды залегают глубоко, более чем на 2000 мм ниже глубины промерзания грунта, то фундамент можно закладывать на глубину 500 мм и ниже.

Если грунтовые воды залегают не так глубоко, но ниже глубины промерзания грунта, то либо фундамент закладывают на глубину промерзания грунта, либо от глубины промерзания грунта до дна фундамента кладут гравийно-песчаную подушку (хорошо ее утрамбовывают), а фундамент закладывают на глубину 500 мм и ниже.

Если же грунтовые воды доходят до уровня промерзания грунта, то глубина заложения фундамента должна быть ниже глубины промерзания грунта не менее, чем на 100 мм.

При высоком расположении грунтовых вод фундамент закладывают ниже глубины промерзания грунта, за исключением наличия песчаного грунта и круглогодичного отапливания строения.

Оптимальная глубина заложения фундамента

Оптимальная глубина заложения фундамента выбирается следующим образом. Если грунт под домом пучинистый, то фундамент нужно закладывать ниже точки промерзания грунта, в Средней полосе России на глубине 1500 мм (глубина промерзания грунта около 1200-1400 мм). К югу и западу страны глубина промерзания грунта уменьшается, а к северу и востоку увеличивается. В каждом районе путем многолетних наблюдений специалисты установили глубину промерзания грунта, которую можно узнать в местной строительной или проектной организации. Если в доме живут всю зиму, то можно не учитывать этот фактор и закладывать фундамент выше.

Основанием фундамента должен быть плотный, хорошо слежавшийся грунт, поэтому фундамент закладывают ниже 500 мм. Слой рыхлого грунта снимается, дно выравнивается горизонтально, делается песчаная подушка высотой 150 мм, которая хорошо трамбуется.

Фундамент под внутренние капитальные стены закладывают на глубине 500 мм.

Как снизить расходы за счет уменьшения глубины стройки?

После проведения геологического изыскания и всех расчетов может оказаться, что фундамент нужно закладывать очень глубоко. Существуют проверенные методики, которые помогают застройщику сократить расходы на стройматериале. Все методы основаны на уменьшении разрушающего влияния природных факторов на участке.

Утепление подошвы

Когда линия промерзания почвы находится неглубоко под поверхностью земли, строитель, конечно же, не может изменить климатические условия в регионе. Остается снизить значимость этого фактора за счет утепления фундамента и самой почвы, примыкающей к нему. Затраты на утепление окупятся за счет экономии строительных материалов.

Глубинный дренаж

Иногда устраивают дренажные канавки, заполненные крупнозернистыми породами, и оформляют их в виде дорожек. Таким образом, вода будет беспрепятственно омывать монолитное основание, не разрушая его при любой температуре окружающей среды.

В местах с высоким уровнем снежного покрова и обильными осадками в течение года избыточную воду отводят от основания с помощью системы глубинного дренажа. Этот метод предполагает закладывание в землю труб с перфорацией, засыпанных мелкообломочными породами.

Вода посредством труб отводится по уклону рельефа, а грунт не перенасыщается водой и не пучится при отрицательной температуре.

Общие сведения по результатам расчетов

• Общая длина ростверка
  — Периметр фундамента, с учетом длины внутренних перегородок.
• Площадь подошвы ростверка
  — Соответствует размерам необходимой гидроизоляции.
• Площадь внешней боковой поверхности ростверка
  — Соответствует площади необходимого утеплителя для внешней стороны фундамента.
• Общий Объем бетона для ростверка и столбов
  — Объем бетона, необходимого для заливки всего фундамента с заданными параметрами. Так как объем заказанного бетона может незначительно отличаться от фактического, а так же вследствие уплотнения при заливке, заказывать необходимо с 10% запасом.
• Вес бетона
  — Указан примерный вес бетона по средней плотности.
• Нагрузка на почву от фундамента в местах основания столбов
  — Нагрузка на почву от веса фундамента в местах основания столбов/свай.
• Минимальный диаметр продольных стержней арматуры
  — Минимальный диаметр по СНиП, с учетом относительного содержания арматуры от площади сечения ленты.
• Минимальное кол-во рядов арматуры ростверка в верхнем и нижнем поясах
  — Минимальное количество рядов продольных стержней в каждом поясе, для предотвращения деформации ленты под действием сил сжатия и растяжения.
• Минимальный диаметр поперечных стержней арматуры (хомутов)
  — Минимальный диаметр поперечных и вертикальных стержней арматуры (хомутов) по СНиП.
• Минимальное кол-во вертикальных стержней арматуры для столбов
  — Количество вертикальных стержней арматуры на каждый столб/сваю.
• Минимальный диаметр арматуры столбов
  — Минимальный диаметр вертикальных стержней для столбов/свай.
• Шаг поперечных стержней арматуры (хомутов) для ростверка
  — Шаг хомутов, необходимых для предотвращения сдвигов арматурного каркаса при заливке бетона.
• Величина нахлеста арматуры
  — При креплении отрезков стержней внахлест.
• Общая длина арматуры
  — Длина всей арматуры для вязки каркаса с учетом нахлеста.
• Общий вес арматуры
  — Вес арматурного каркаса.
• Толщина доски опалубки
  — Расчетная толщина досок опалубки в соответствии с ГОСТ Р 52086-2003, для заданных параметров фундамента и при заданном шаге опор.
• Кол-во досок для опалубки
  — Количество материала для опалубки заданного размера.

Толщина ленточного фундамента в зависимости от используемого строительного материала

Таким образом, исходя из конкретных параметров и характеристик строения, которое планируется к возведению на базе рассматриваемого фундамента, следует остановиться на том или ином типе строительного материала для устройства фундамента. При этом следует помнить, что конкретный строительный материал, на котором по тем или иным причинам остановил свой выбор проектировщик, требует различной толщины несущей строительной конструкции.

Схема ленточного фундамента из различных материалов.

1. Железобетон представляет собой один из самых прочных материалов, используемых для устройства фундамента. Именно поэтому минимальная толщина бетонного ленточного фундамента может быть его существенным преимуществом по сравнению с несущими строительными конструкциями, выполненными из другого материала. В зависимости от нагрузки этот показатель может начинаться от 100 мм.
2. Бетонное основание здания без армирования несколько уступает в отношении несущей способности железобетону. В этой связи при одинаковом уровне нагрузки специалисты рекомендуют увеличивать толщину основания, выполненного из бетона, до 250 мм.
3. Другим материалом, который может стать будущим основанием дома, является бутовый плитняк, также использующийся в закладке фундаментов. Наличие зазоров между компонентами несущей строительной конструкции обеспечивает повышенные требования к ее толщине, однако благодаря природной прочности бутового плитняка эти требования не слишком отличаются от ситуации устройства бетонного фундамента. Так, минимальная допустимая толщина несущей строительной конструкции, выполненной из бутового плитняка, должна достигать 300 мм.
4. Еще больше строительного материала понадобится застройщику в случае, если для устройства фундамента он выбрал такой материал, как бутобетон. Он представляет собой бетон, в который добавлены камни, составляющие 35-40% общей массы используемого строительного материала. Обыкновенно это делается для удешевления конструкции, но в этом случае ее толщина должна быть большей по сравнению с вариантами, выполненными из бетона или железобетона. Минимальная допустимая толщина, рекомендуемая специалистами, составляет 350 мм.
5. Естественный камень, использованный в качестве материала для формирования несущей строительной конструкции, характеризуется достаточно высокими показателями прочности. Однако вследствие того, что такое основание не представляет собой сплошной конструкции, устанавливаются повышенные требования к его толщине: она должна составлять не менее 500 мм.

Схема ленточного фундамента толщиной 500-600 мм.

Таковы минимально допустимые требования к толщине ленточного фундамента, устанавливаемые с учетом нагрузки на несущую строительную конструкцию и давления грунта на нее. Если эти показатели планируются достаточно значительными, следует предусмотреть дополнительную толщину фундамента, которая будет способна обеспечить будущему зданию необходимый уровень прочности

Кроме того, при определении толщины фундаментной ленты следует принимать во внимание собственно глубину залегания несущей строительной конструкции с целью обеспечения соответствия между этими параметрами

Кроме того, важно помнить, что при устройстве фундамента потребуется сооружение дополнительных слоев, окружающих непосредственно сформированную ленточную конструкцию. Как правило, практически каждый тип почв содержит то или иное количество влаги, которое способно негативным образом сказаться на прочностных характеристиках несущей строительной конструкции при условии отрицательных температур

Поэтому необходимо позаботиться о том, чтобы обезопасить фундамент от ее воздействия: речь идет об устройстве гидроизоляции, отмостки и других дополнительных инструментов обеспечения устойчивости несущей строительной конструкции к воздействию внешних факторов. Именно правильное соблюдение всех необходимых требований к осуществлению строительных работ по закладке фундамента способно обеспечить ему требуемый уровень прочности и долговечности, который является залогом прочности и долговечности всего здания, возведенного на его основе.

Расчет фундамента для возведения частного дома

При разработке проекта необходимо правильно рассчитать габариты и вес всех материалов, из которых будет сделано основание. От надежности фундамента зависят все последующие работы и долговечность сооружения.

Площадь

Размер поверхности основания, подошвы под дом, рассчитывается по установленной формуле

S > Yn * F/(Yc* Ro), где:

• Yn — постоянная величина, отражающая запас прочности (равна 1,2);
• F — нагрузка дома согласно расчетам;
• Ro — сопротивление грунта под подошвой фундамента;
• Yc — коэффициент, указывающий на зависимость всего строения от состава грунта.

Глубина

При расчете этой величины необходимо учитывать множество факторов.

Основные из них:

• ровность поверхности закладки фундамента;
• геологические характеристики почвы;
• климат региона, где происходит застройка;
• глубина промерзания грунта;
• особенности конструкции дома (наличие подвала, подземного гаража, погреба и т. д.).

Вес дома

Вычисляя этот параметр, необходимо знать удельную массу материалов, из которых изготовлены элементы сооружения (полы, потолки, перекрытия, окна, двери), и их общую площадь. Перемножают полученные величины, добавляют вес основания и различные дополнительные нагрузки (эксплуатационные и сезонные).