Фундамент мелкого заложения

Метод расчета

Ленточный фундамент можно рассчитать двумя способами: по несущей способности грунтов под подошвой и по их деформации. Более прост первый способ. Его и рассмотрим.

Мы точно знаем, что первым строится фундамент. Но проектируется он в последнюю очередь. Его задача передать нагрузку от дома. А ее мы будем знать лишь после того, как определимся с типом всех строительных материалов и их объемов. Так что до начала расчета фундамента необходимо:

• начертить план всего здания со всеми простенками;
• решить, нужен или нет подвал, и какой он должен быть глубины, если нужен;
• знать высоту цоколя и материал, из которого он будет сделан;
• определиться с типом и толщиной используемых материалов для утепления, ветрозащиты, гидроизоляции, отделки как внутри, так и снаружи.

По всем используемым во время стройки материалам нужно найти их удельный вес. Желательно составить таблицу: работать будет проще. Только после этого можно приступать к расчету.

Для расчета ленточного фундамента вам понадобится проект с подробным указанием используемых материалов и их толщины

Ленточный фундамент чаще всего делают монолитным или сборным бетонным. Намного реже сегодня делают кирпичные или бутобетонные ленты: они менее надежны, но при этом для их строительства требуется большее количество материала, хотя стоимость его может быть меньше.

Условно расчет ленточного фундамента можно разбить на несколько этапов:

• Определение нагрузки на фундамент.
• Выбор параметров ленты.
• Корректировка в зависимости от условий.

Теперь обо всех этапах подробнее.

2.1 Выбор типа и конструкции фундаментов. Назначение глубины заложения фундаментов

Тип
фундамента выбирается в зависимости от характера передачи нагрузки на
фундамент: под стены зданий обычно устраиваются ленточные фундаменты из сборных
элементов, под сборные железобетонные колонны — отдельные фундаменты стаканного
типа.

Глубина
заложения фундамента зависит от многих факторов. Определяющими из них являются:

—
инженерно-геологические и гидрологические условия площадки и положение несущего
слоя грунта;

—
глубина промерзания грунта, если в основании залегают пучинистые грунты;

—
конструктивные особенности подземной части здания.

Глубину
заложения ленточного фундамента Ф1 назначаем по конструктивным соображениям на
0.4 м ниже пола подвала т.е. -3.4м;

Глубину
заложения фундамента Ф3 назначаем по конструктивным соображениям, верх стакана
должен быть на 0.1 м ниже пола подвала (высоту фундамента принимаем 1.2м с
глубиной стакана 0.9 м) т.о.

Отметка
подошвы фундамента Ф3: -3.00-0.1-1.2= -4.3м;

В
соответствии п. 4.2 СНБ 5.01.01-99 основания фундаментов должны рассчи­тываться
по двум группам предельных состоя­ний: первая группа — по несущей способности,
вторая — по деформациям.

Расчет фундамента Ф1

Размеры подошвы фундамента зависят от ряда связанных
между собой параметров и устанавливаются путем последовательного приближения. В
порядке первого приближения площадь подошвы фундамента А определяется по
формуле:

Где  –
Расчетная нагрузка в плоскости обреза фундамента для расчета основания по
предельному состоянию второй группы;

 –
Расчетное сопротивление грунта, залегающего под подошвой фундамента;

 —
Осредненное значение удельного веса материала фундамента и грунта на его
уступах, принимается равным 20 кН/м3;

 –
глубина заложения фундамента от уровня планировки, м.

 – 150
кН;  – 24 кН×м;

 – 200
кПа;  — 3.4 м.

Принимаем ширину подошвы фундамента 1.2м.

По расчетному сопротивлению глубина заложения — 4.0 м
удовлетворяет. Фундамент будет располагаться во втором слое – песка мелкого
плотного с

R= 400
кПа, который может быть несущим.

Определим суммарные нагрузки и воздействия на подошве
фундамента:

Боковое давление грунта на отметке планировки:

На отметке подошвы фундамента:

Где = 16
кН/м2 удельный вес грунта засыпки;

 —
приведенная толщина эквивалентного веса временной нагрузки;

Где  = 10 кН/м2 временная нагрузка на
поверхности планировки;

d –
глубина заложения фундамента, относительно поверхности земли, -2.4м.

 —
Осредненное значение угла сдвига грунта засыпки, принимаем 24˚;

Равнодействующая бокового давления грунта засыпки на
стену подвала расчетной длиной 1.0 м:

Точка приложения равнодействующей:

— Нормальная вертикальная нагрузка:

Где —
расчетная нагрузка от веса фундамента;

—
расчетная нагрузка от веса грунта на консоли подушки;

— Момент в плоскости подошвы фундамента:

 

Где  — момент
в плоскости обреза фундамента, 24 кН*м (по заданию);

Проверка напряжений в основании фундамента:

 (менее 10%)

  (12)

где P – среднее давление под подошвой фундамента, кПа;

 –
соответственно максимальное и минимальное значение краевого давления по подошве
внецентренно нагруженного фундамента, определяется по формуле:

 (14)

 условие
3 не выполняется, необходимо увеличение ширины фундамента, принимаем ширину
подошвы фундамента 1.5м;

Тогда

—
расчетное сопротивление грунта основания кПа, находится по формуле:

, (16)

где

g_с1 = 1,3
(зависит от типов грунтов)

g_с2 = 1,15
(зависит от соотношения L/H и интерполировать по данным

таблицы В.1 СНБ 5.01.01-99)

k = 1

М_Y = 1.81

M_q = 8.24            зависят от j по таблице В.2

M_C = 9.27

k_z = 1

d_I = 2.4 (глубина заложения фундаментов без подвальных сооружений от уровня
планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов)

кПа

Р = 141.5 кПа £ 593.4 кПа

P_max =255.6 кПа £ 1,2 * 593.4 кПа

P_min= 27.4 кПа > 0

Рисунок 1. Расчетная схема фундамента Ф1.

Окончательно принимаем ширину подошвы фундамента Ф1
1.5м, толщину стены фундамента 0.6 м из блоков ФБС.

Расчет фундамента Ф3

Размеры подошвы фундамента:

 –3400 кН

 – 400
кПа;  – 1.2 м.

Принимаем размеры подошвы фундамента кратными 300мм

Площадь подошвы = 9.9 м2.

Высоту фундамента принимаем 1200 с глубиной стакана
900 мм.

— Нормальная вертикальная нагрузка:

 

— Среднее давление под подошвой фундамента, кПа;

-Максимальное и минимальное напряжение в основании
фундамента:

Проверка напряжений в основании фундамента:

Условие:

Р = 367.4 кПа £ 400 кПа (< 10%)

P_max == 367.4 кПа £ 1,2 * 400.41 = 480.5 кПа

P_min= = 367.4 кПа > 0

Выполняется.

 Окончательно для фундамента Ф3 оставляем размер
подошвы 3.3 х 3.0 м.

Утепление пола и температурный режим

Основная сложность при устройстве фундаментов мелкого заложения заключается в поиске баланса между утеплением пола и температурным режимом в зимний период

Это критически важно для холодных регионов при наличии подвала

При устройстве фундамента мелкого заложения необходимо исключить промерзание грунта не только под фундаментом, но и под полом.

Очень часто встречается мнение, что при утеплении отмостки и вертикальных граней подземной части здания утепление пола можно не выполнять, или выполнять небольшой толщиной. Якобы грунтовый массив, под зданием впитав в себя тепло, сам выполняет функцию утеплителя. Но представим себе ситуацию, когда по некоторым причинам построенный дом не вводится в эксплуатацию в первый же зимний сезон. При отсутствии полноценного утепления под полом и при выключенном отоплении может произойти промерзание, так как единственный источник тепла будет находиться глубоко под землей. Утепленные стены, перекрытия и крыша в виду не герметичности здания едва ли могут гарантировать плюсовую температуру в помещении при сильном морозе на улице. Посещая зимой, дачный домик с выключенным отоплением Вы же не ожидаете внутри плюсовую температуру, не так ли?

Таким образом, главной опасностью для здания с фундаментом мелкого заложения является промерзание сквозь наружные стены строения. Во избежание пучения грунта под полом необходимо либо обеспечить зимой в помещениях плюсовую температуру, либо обеспечить утепление пола тем же термическим сопротивлением, которое требуется для стен в регионе строительства. Причём второй вариант, пожалуй, предпочтительнее – снизятся энергозатраты на прогревание грунтового массива под зданием, в зимний период при отсутствии отопления температура грунта под зданием будет равномерной. При «частичном» утеплении пола с поддержанием плюсовой температуры возможно промерзание в углах здания, как в наиболее уязвимой зоне.

Позиционирование монолитной структуры

Такое основное устройство часто используется при построении маломощных объектов.

В этом дизайне все элементы объединены с одной жесткой рамой.

Это равномерно передает груз на землю. Происходит перераспределение влияния сил деформации на всю поверхность носителя.

Следовательно, их отрицательный эффект уменьшается.

Монолитная база используется на всех типах почв. Ограничения на использование доступны только для поверхностей с наклонной поверхностью.

Кроме того, нет необходимости оснащать базу во время строительства.

Его фундамент выполняет фундаментальное строительство фундамента.

Конструкция монолитной конструкции связана со значительными затратами, но заменяет повышенную надежность такой конструкции.

Свайный

Свайный тип фундамента мелкого заложения несколько отличается от классического варианта такого фундамента. Еще этот фундамент можно охарактеризовать как симбиоз свайного с ленточным фундаментом. Подготовка к строительству такой конструкции фундамента осуществляется таким же способом, что и для обычного ленточного с малой глубиной залегания. Отличием является то, что в подготовленной траншее под такой фундамент, выполняется бурение отверстий под сваи. Глубина последних для такого типа фундамента должна достигать уровня более прочных слоев грунта. Это обеспечит дополнительный упор всей конструкции строения.

Когда лунки под свайную конструкцию готовы, можно приступить к их заливке и армированию. В некоторых случаях уместным будет использование асбестоцементных труб. Они выступают своеобразной опалубкой, которая исключает растекание бетона. Труба устанавливается в подготовленную лунку, после чего делается небольшая подсыпка щебнем на днище. Заливается небольшое количество бетона в трубу, после чего она приподнимается на небольшую высоту. Делается эта процедура для того, чтобы образовалась подушка из бетона под самой трубой. Внутрь трубы выполняется укладка прутьев арматуры, чтобы укрепить конструкцию сваи под фундамент.

Обратите внимание! Длина прутьев должна быть такой, чтобы они выступали на достаточную величину для переплетения с основным армированием. Следующим этапом сооружения такой конструкции является армирование основного пояса, монтаж опалубки и заливка площади бетоном

Обязательно производится обработка глубинным вибратором, чтобы добиться наилучшего заполнения пространства бетоном. Уход за конструкцией до полного набора прочности аналогичен тому, который осуществляется для обычного ленточного фундамента

Следующим этапом сооружения такой конструкции является армирование основного пояса, монтаж опалубки и заливка площади бетоном. Обязательно производится обработка глубинным вибратором, чтобы добиться наилучшего заполнения пространства бетоном. Уход за конструкцией до полного набора прочности аналогичен тому, который осуществляется для обычного ленточного фундамента.

Основные факторы, влияющие на глубину залегания фундамента

Глубина заложения фундамента зависит от геологических условий и типа здания

Чтобы правильно осуществить расчет глубины заложения фундамента, необходимо учесть:

• глубину залегания грунтовых вод;
• пластовые расслоения грунтов;
• глубину промерзания грунтов;
• содержание агрессивных составляющих в составе грунта;
• марку используемого материала.

Глубина фундамента зависит от места расположения нового дома: рядная застройка или отдельно стоящее здание.

Глубина промерзания грунта

При закладке любого фундаментного основания необходимо иметь в виду, что почва в разных районах имеет разную плотность и водонасыщенность. Узнать об этих особенностях грунта можно у владельцев соседних построек.

Можно воспользоваться специальными картами, где приведены нормативные данные:

Минимальная глубина закладки фундаментов

Зависимость глубины заложения фундамента от уровня промерзания грунта

Фундаментное основание должно закладываться ниже уровня залегания грунтовых вод. В противном случае при вспучивании грунта из-за их замерзания, фундамент может разрушиться, ведь сила сезонных подвижек почвы может составлять от 10 до 15 т/кв.м. При этом неравномерность вспучивания грунта в разных местах участка способна вызвать перекос подушки, что приводит к появлению трещин и в конечном итоге к его разрушению.

Расчет глубины заложения фундамента осуществляется по формуле Hp = Mt*m*Hh, где:

• Hh — глубина промерзания грунта;
• Mt — коэффициент влияния тепла наружных стен здания (Mt = 0,7-1,0);
• m — коэффициент условий эксплуатации здания (m = 1,1).

Теоретически минимальная глубина залегания фундамента составляет:

• 0,5 м — если нет опасности промерзания почвы, а грунтовые воды не приближаются к основанию фундаментной подушки более, чем на 2 м;
• 0,8 м — для непромерзающих грунтов (песок, гравий и др.);
• 0,8 м — для промерзающих грунтов при условии, что грунтовые воды не приближаются к основанию фундамента более, чем на 2 м.;
• 1,0 м -для промерзающих грунтов.

Среднестатистические расчеты показывают, что величина заглубления фундаментов должна составлять не менее 0,9 м. Однако учитывая климатические условия большинства регионов России, специалисты советуют подошву фундаментного основания размещать на глубине 1,1 м, так как возможно пучение почвы во время сильных морозов, характерных для многих регионов России.

Обустройство ступенчатого фундамента

Когда различные элементы фундамента должны иметь разную глубину, например, под наружными и внутренними стенами и т.д., переход от одной глубины заложения его подошвы к другой должен осуществляться плавно.

На примере фундамента для двухэтажного дома из кирпича рассмотрен расчет этого перехода на практике:

Если фундаментное основание выполнено из стандартных бетонных блоков, длина ступеней (Ly), при помощи которых осуществляется плавный переход от одной отметки к другой, должна удовлетворять условиям соотношения Ly/hy ≤ 0,5 м.

Технологические особенности заглубленных фундаментов

Весь смысл этих сооружений в создании опоры на слои грунта, которые более плотные, чем в верхних слоях. Так, благодаря высокой плотности грунтов на глубине такая система способна выдержать на себе здания с огромным весом. Именно из-за этого свойства и применяют подобные основания.

Процесс закладки очень трудоемкий и проходит в несколько этапов. Даже траншея предполагает огромное количество этапов рытья. Также этот способ требует огромного количества бетона. Это тоже влечет за собой огромный объем работы по замешиванию и заливке. Но за более высокие несущие свойства этот фундамент максимально применим для многоэтажного строительства.

Типы оснований

Все виды платформ могут быть устроены на небольшом расстоянии от поверхности грунта. К ним относят:

Существует и отдельный вид фундамента – свайный, но его устанавливают ниже 3-х м, и он по праву считается вариантом глубокого заложения.

1. Плита. Самая надежная конструкция из всех представленных типов. Представляет собой армированную по всей площади железобетонную плиту. Такой платформе не угрожают климатические и геодезические условия местности. Кроме того, здание на таком основании практически не дает усадки. К недостаткам можно отнести высокую стоимость фундамента – до 50% от всего строительства. В цену входит необходимое участие специализированной техники и количество арматуры.

2. Лента. Популярный вариант в различных возведениях. Представлен двумя конструкциями:

• сборный монолит с выпуском арматуры;
• блочный фундамент с армирующими поясами – верхним и нижним.

Требует нескольких этапов подготовки перед заливкой, а именно:

• выкапывание канавы с точными параметрами под несущие стены;
• устройство щебневой и песчаной подушки, служащими как дренаж;
• армирование.

Чтобы получить мелкого заложения морозоустойчивый фундамент по типу ленты, его придется утеплять стиролами по внутренним стенам. Не обойдется без дополнительной прокладки и цокольный этаж.

3. Столбчатые основания. Рекомендованы для небольших одноэтажных, преимущественно деревянных построек. Представляют собой ямы с железобетонными кольцами, залитые раствором по всем углам будущего строения и его несущих узлов с шагом не более 2-х м. Могут выполняться из кирпича, или асбестобетона фабричным формованием с выпуском арматуры. После установки, столбы обрезаются под уровень, после чего на них устанавливается ростверк.

Непопулярны столбчатые фундаменты мелкого заложения в силу своих недостатков:

• слишком зависят от поведения почвы – уровень после усадки может измениться;
• низ жилого дома становится доступным всем ветрам;
• ограничение в материалах строительства – подбирается облегченный вариант;
• о цокольном этаже или подвале, как полезной площади придется забыть.

Как следует, оценив собственные финансовые и физические возможности, можно выбрать подходящую для собственного строительства платформу либо дать такую задачу специалистам по основаниям в конкретном регионе.

Выбор глубины и устройство песчано-гравийной подушки для фундамента

Проектирование домов под ключ, заранее предусматривает тип основания. Перед устройством конкретного варианта анализируют три параметра:

1. Конструкция готового дома – площадь и материал изготовления. Определение нужно для нахождения максимальной нагрузки на поверхность платформы – кг/м2.
2. Климатические условия местности. При сильных минусовых температурах, есть повод задуматься о надежном углублении во избежание порчи бетона.
3. Состав грунта и уровень влаги. Капризные земли могут стать причиной усадки и дефектов готовой конструкции.

К примеру – в проекте деревянный или шлакоблочный дом площадью 157 м2. Местность обладает глинистым грунтом среднего движения. Средняя температура зимой держится в районе -15-20⁰. Воды залегают ниже 2-х м. Таким образом, наилучшим основанием будет ленточный армированный вариант до 1 м ниже цокольного этажа + дренаж.

Разные фундаменты могут быть мелкого и глубокого заложения, но ни один из них не обходится без устройства так называемой подушки из песка и/или гравия. Она служит защитой от вредных сточных жидкостей расположенных вблизи промышленных предприятий, способных взаимодействовать с основанием и творить разрушающие процессы относительно химического состава бетона. Каждый слой, ограждающий платформу от влаги, тщательно утрамбовывается, проливается водой и рассчитывается на высоту не менее 15 см. После чего фундамент армируется и заливается. Дренаж обязательно содержит крупнозернистый песок, щебень или керамзит. Можно использовать все три компонента общей высотой до 30 см.

Правильный выбор и устройство платформы для частного или иного вида строительства – залог долговечного и комфортного проживания.

Как происходит закладка основания на большие глубины?

Даже при самостоятельном строительстве работы требуют привлечения спецтехники – как минимум на этапе подготовки траншей, опускания тяжелых готовых опор или заливки большого объема бетона. К закладке фундамента приступают после подготовки материалов и площадки (при необходимости – с выравниванием), разметки, подвода коммуникаций и согласования этапов работ.

Ленточного

Самый распространенный в частном строительстве и дающий возможность заложить стены подземных этажей ленточное заглубляемое основание требует грамотного расчета и точной разметки:

• Выборка грунтов на большую глубину выполняется с помощью спецтехники, с постоянным контролем уровня. На сложных и рыхлых грунтах периметр ленты разбивают на отдельные участки в 3-6 м и укрепляют стенки бетонитом или специальными панелями.
• Ленты со сравнительно небольшой глубиной заливаются в сплошные и ровные опалубки.

Монолитные ленточные фундаменты заливаются без перерывов, при отсутствии такой возможности опалубка разделяется на отдельные зоны вертикальными перегородками.

К важным условиям технологии относят:

• выгонку воздуха и разравнивание бетона глубинными вибраторами;
• гидроизоляцию подошвы и внешних сторон;
• обязательное армирование конструкции объемными каркасом;
• аккуратное послойное обратное засыпание грунта.

Из видео узнаете, как сделать ленточный фундамент глубокого залегания:

Плитного

Классический плитный фундамент в принципе редко закладывается ниже линии промерзания грунта, даже при самых сложных условиях эксплуатации оптимальный диапазон его заглубления варьируется в пределах 0,5-1 м. Риски смещения или деформации конструкции уменьшаются за счет:

• увеличения толщины дренажной подушки или самой плиты;
• утепления подошвы;
• замены грунта в котловане;
• или заложения водоотводящих систем.

Исключение делается при планировании обустройства в доме подземных этажей или подвалов:

1. Плита углубляется на 1,7-2 м, при неизменно жестких требованиях к подготовке котлована, армированию и качеству бетона.
2. По ее периметру и под будущими несущими перегородками возводятся цокольные стены из ж/б или ФСБ.
3. Подошва и стенки конструкции усиленно защищаются от грунтовой влаги по всей площади и при необходимости утепляются.

Свайного

глубины заложения

На пучинистых грунтах ленточную или плитную обвязку поднимают выше нулевой отметки на 25-30 см, с обязательным упором нижней части свай в устойчивые слои.

Максимальную несущую способность основания обеспечивают монолитные ж/б сваи, забиваемые дизель-молотом или другими копровыми установками. Технология заложения обвязки в целом совпадает со схемой строительства малозаглубленных ленточных или плитных оснований, соединение армокаркасов опор и ростверка обеспечивается заранее.

Виды фундаментов глубокого залегания

Основным отличием фундамента глубокого заложения является его способность к выдерживанию больших нагрузок.

Существуют разные виды таких фундаментов. Всего их 3:

Буронабивной. При его создании используется бетонирование. Предварительно необходимо высверлить скважины в грунте глубиной до полуметра, установить в них специальный арматурный каркас, а затем залить бетонный раствор. Преимуществом буронабивного фундамента является его устойчивость на почвах, склонных к вспучиванию.

Ленточный. Его используют в случаях, когда почва является песчаной, скальной или глинистой. Если грунт отличается высоким уровнем влажности, ленточный фундамент лучше заменить другим

Важно помнить о необходимости хорошей вентиляции пространства под полом, чтобы избежать сырости.

Перед возведением фундамента такого типа нужно выровнять грунт. После этого насыпается песок, щебень и отсев гранита. Затем создается ленточный фундамент.

Столбчатый. Такой тип основания используется, если почва под постройкой глинистая или влажная. Также эти фундаменты подходят для вспучивающихся почв. Принцип выполнения такого основания – размещение в грунте столбов из камня, бетона или дерева.

Данные виды фундаментов глубокого залегания иногда используются в сочетании друг с другом. На основе принципов их конструирования формируется несколько разных типов основания под постройку. Наиболее распространенные их виды:

1. Основание в виде опускного колодца.
2. Кессон.
3. Фундамент на буровой опоре.
4. Стены в грунте.
5. Тонкостенная оболочка.

Для возведения этих конструкций очень часто используется ленточный тип фундамента. Его предпочитают из-за меньшего объема работ при возведении, поскольку нет необходимости выкапывать котлован. Однако, независимо от технологии глубокое заложение фундамента отличается высоким уровнем качества.

Возведение основания в виде опускного колодца

Опускные колодцы являются симметричными конструкциями, которые формируются из бетона во время строительства или компонуются из заготовленных деталей. В числе материалов для изготовления используются камни, металл, кирпичи и т.д.

Колодец необходимо погрузить в грунт, что делается либо под воздействием его веса, либо с применением вибрационного метода. Погружение должно быть вертикальным. По мере вхождения системы в грунт, нужно удалять излишки почвы.

На этом видео распространенные ошибки при закладывании фундамента. Обязательно посмотрите.

Формирование кессонных конструкций

Если фундамент будет пролегать ниже грунтовых вод, используется этот тип основания.

Кессон представляет собой специальную камеру, с помощью которой воздухом высушивают и удаляют грунт. Когда кессон помещен на необходимую глубину, его заполняют раствором из бетона.

Данная технология является трудоемкой, поэтому используют ее очень редко, предпочитая современные способы возведения фундамента.

Использование тонкостенных оболочек

Эта конструкция представляет собой цилиндр из металла, пустой изнутри. Внизу цилиндра расположена заостренная режущая часть, которая позволяет опустить его в грунт. При погружении применяются вибрационные технологии. После установки цилиндра его заполняют бетоном.

Применение опор бурового типа

После установки элементов в вертикальном положении внутренние пустоты заливают бетоном.

Перед возведением такой основы необходимо подготовить яму или шахту. Опоры бурового типа выполнены в виде бетонных столбов, которые полностью армируются в нижней части. Низ конструкции отличается несколько большей шириной, чем ее верх. Это способствует снижению давления на грунт. Такой способ возведения является одним из самых устойчивых, поскольку препятствует разрушениям при движениях почвы.

Особенности стен в грунте

Такая конструкция оптимальна для установки на большую глубину. Перед ее возведением выкапывается траншея по периметру постройки. Затем ее заливают раствором из бетона. Такой способ возведения опоры для постройки широко используется в городах или в местности с большим количеством грунтовых вод.

Посмотрите видео-консультацию о выборе фундамента для строительства дома