Определить основные размеры ленточного сборного фундамента наружной стены шестиэтажного жилого дома (рис. 11), возводимого в Москве. Здание имеет подвал, пол которого на 1,3 м ниже уровня земли. Пол бетонный с цементной стяжкой, общая толщина конструкций пола 0,1 м. Планировочная отметка совпадает с природным рельефом. Под подошвой фундамента песок средней крупности γ = 18,1 кН/м 3 ; φ = 26º; I l = 0; С = 0 кПа; R 0 = 400кПа
Расчетные вертикальные нагрузки на 1 м наружной стены:
Постоянная N п = 244 кН/м,
Временная N в = 18,4 кН/м.
Обе нагрузки, по указаниям норм проектирования каменных конструкций, считаем приложенными в центре тяжести подошвы фундамента.
Горизонтальную силу от давления грунта на стену подвала в расчете не учитываем, она воспринимается конструкциями перекрытий и полом подвала. Выбираем глубину заложения фундамента. По конструктивным условиям фундамент должен быть заложен на 0,2 – 0,5 м ниже пола в подвале. При толщине фундаментной подушки 0,3 м глубина заложения 1,3 + 0,3 = 1,6 м. Других конструктивных требований к фундаменту не предъявляется.
Ширина подошвы ленточного фундамента определяется по формуле:
где n oII – расчетное усилие по 2-му предельному состоянию на 1 п.м. ленточного фундамента, приложенное к верхнему обрезу (при коэффициенте надежности по нагрузке γ f = 1), кН.
R – расчетное сопротивление грунта основания: подставляется R 0 для предварительного определения размеров фундамента, кПа;
γ mg – средний удельный вес материала фундамента и грунта на его уступах, принимаемый равным 20 кН/м 3 ;
d – глубина заложения фундамента от уровня планировки, м.
Расчетное сопротивление грунта соответствует такому давлению под подошвой фундамента, при котором зоны пластических деформаций развиваются на глубину z = b/4. На графике зависимости осадка-нагрузка это давление находится в начале фазы образования областей сдвига. Из решения Н.П.Пузыревского при z = b/4 получено следующее выражение для расчетного сопротивления грунта основания:
где γ c1 и γ c2 – коэффициенты условий работы, зависящие от вида грунта основания и жесткости сооружения;
k коэффициент, принимаемый k = 1, если прочностные характеристики грунта φ и c определены непосредственными испытаниями, и k = 1,1, если они приняты по таблице СНиП на основании физических характеристик грунтов;
M γ , M q , Mc – коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения грунта;
k z – коэффициент, принимаемый при b < 10 м k z = 1, а при b ≥ 10 м k z = z 0 / b + 0,2 (здесь z 0 = 8 м);
b – ширина подошвы фундамента;
γ II – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод γ II определяется с учетом взвешивающего действия воды); γ II I удельный вес грунта, находящегося выше подошвы фундамента;
c II – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента;
d 1 – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле:
где h s – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала;
h cf – толщина конструкции пола подвала;
γ cf – расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала. Величина d b – глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала (для сооружений с подвалом B ≤ 20 м и глубиной свыше 2 м принимается d b = 2 м, при ширине подвала B > 20 м считается d b = 0).
Если d 1 >d (где d глубина заложения фундамента), то d 1 принимается равным d , а d b = 0 при любой форме фундаментов в плане.
Ширина подошвы фундамента определяется методом последовательных приближений.
Предварительно ширина подошвы определится:
b = (244 + 18.4) / 400 - 20·1,6 = 0,71 м.
Однако значение расчетного сопротивления грунта R 0 является условным, относится к фундаментам, имеющим ширину b = 1 м и глубину заложения
d = 2 м и не учитывающим прочностные характеристики грунта. Поэтому производится уточнение значения R с учетом конструктивных особенностей фундамента по формуле:
Где γ с1 и γ с2 – коэффициенты условий работы, принимаемые по указаниям (табл. п.3.3) ; γ с1 = 1,4, γ с2 = 1,2.
К z = 1 – коэффициент при b <10 м;
К = 1 – коэффициент, принимаемый по прочностным характеристикам грунта, если они определены непосредственно испытанием.
М с, М γ , М g – коэффициенты, принимаемые в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения; при φ = 26 0 – М с = 6,9, М γ = 0,84, М q = 4,37;
γ 11 и γ ` 11 I - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих соответственно ниже и выше подошвы фундамента γ 11 =18,1 кН/м 3 , γ ` 11 I = 17,55 кН/м 3 .
С 11 = 0 кПа – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента (песок);
d 1 – приведенная глубина заложения фундамента от пола подвала, определяемая по формуле:
где h s –толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала равная 0,5 м;
h cf – толщина конструкции пола – 0,08 м;
γ cf = 22 кН/м 3 – расчетное значение удельного веса конструкции пола выше подвала;
d b = 1,3 м – глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала;
d 1 = 0,5 + 0,08· 22 /17,3 = 0,6 м
Расчетное сопротивление грунта основания при b = 0,71 м и d 1 = 0,6 м определится:
R=1,4×1,2×(0,84×0,71×18,1+4,37×0,6×17,355+(4,37-1)×1,3×17,55+0 = 224 кПа
Уточняем ширину подошвы фундамента:
b = (244 + 18.4) / 224 - 20·1,6 = 1,36 м.
Так как разность двух значений превышает 10%, то уточнение необходимо продолжить.
Расчетное сопротивление грунта основания при b = 1,36 м определится:
R=1,4×1,2×(0,84×1,36×18,1+4,37×0,6×17,355+(4,37-1)×1,3×17,55+0 = 241 кПа.
b = (244 + 18.4) / 241 - 20·1,6 = 1,3 м.
Так как разница последних двух значений менее 10%, дальнейшее уточнение не делается.
Подбор сборных стеновых панелей и фундаментных блоков производится по ГОСТ 13580-68 (приложение 4 настоящих указаний). Принимаем ширину 1,4 м, которая соответствует размеру фундаментной подушки из железобетонных плит Ф 14.(переделать рисунок 14 – 2 блока и стена)
Рис. 14. Конструирование фундамента
Проверка давления на грунт под подошвой фундамента производится по формуле:
где р 11 – давление под подошвой фундамента, кПа;
От подушки при ее массе 2,18 т………………. 10× 2.18: 2,38 = 9,2 кН;
От блоков стены (2 шт.)при массе одного блока 1,96 т …2 (10×1,96: 2,38) = 16,4 кН;
От кирпичной стены высотой 0,3 м………………….0,3×0,64×1×10×1,8 = 16,9 кН
G fn = 9,2 + 16,4 + 16,9 =42,5 кН.
G g n – вес грунта с одной стороны обреза фундамента, определяемый как произведение удельного веса грунта (18 кН/м 3) и объема грунта равного 0,4×1,5 =0,6:
G g n =18×0,6 = 10,8 кН.
А – площадь 1 п.м. подошвы фундамента, принятых размеров.
р 11 = (244+18,4 + 42,5 + 10,8) / 1,4 = 225,5 кПа.
р 11 = 225,5 кПа < R = 241 кПа.
Следовательно, принятая ширина подошвы фундамента достаточна.
Застройщика всегда волнует, какой ширины должен быть фундамент ленточной конструкции. Чем больше ширина фундамента, тем больше надо вложить в его возведение трудозатрат и материалов. Любое излишество в расходовании строительных материалов увеличивает затраты на строительство объекта. Чтобы этого не происходило, нужно точно рассчитать ширину и высоту ленточного фундамента. Расчёт основания здания определяет глубину заложения, высоту стенок и ширину фундамента. Также необходимо определить количество арматуры и её диаметр.
Почему выбирают ленточный фундамент
По сравнению с другими конструкциями фундаментных оснований ленточная опора позволяет наиболее равномерно передать нагрузку от здания на грунт, поэтому, если результаты исследования прочности грунтового основания позволяют, выбирают ленточный фундамент.
Делать ленточный фундамент нужно по всему периметру дома и под внутренними несущими стенами. Если внутри дома устанавливают тяжёлое технологическое оборудование (котёл), то под него тоже подводят фундаментную ленту.
Виды ленточного фундамента
Среди оснований разной конструкции, застройщик для своего дома зачастую выбирает ленточный фундамент. Ленточное основание строения в основном бывает двух видов:
- ленточный фундамент из сборного железобетона;
- монолитная железобетонная лента.
Сборный железобетон
При установке железобетонных блоков в проектное положение не нужно устраивать опалубку. Технология изготовления блоков включает в себя вибрирование и пропаривание бетона, что гарантирует их прочность.
При возведении ленточного фундамента из сборного железобетона на слабых грунтах блоки опирают на бетонные подушки (широкие плиты). Подушки увеличивают площадь опоры основания дома, тем самым снижают давление на почву.
Фундаментные блоки монолитного железобетона имеют буквенную маркировку – ФБС. Основные габариты ФБС указаны в таблице:
Кроме того, промышленность выпускает блоки ФБП. Блоки представляют собой облегчённый вариант ФБС аналогичной высоты и ширины с квадратными пустотами. Длина ФБП 238 см. Блоки применяют для опирания внутренних несущих ограждений и стен подвала.
Недостатки и преимущества блочного фундамента
Расчёт фундамента из сборного железобетона не может быть экономически точным. Причиной этому является стандартизация размеров железобетонных блоков. Например, если расчёт определил толщину ленточного фундамента 550 мм, а высоту стенки 500 мм, то размер применяемых блоков будет соответственно 600 мм и 580 мм.
Наряду с этим, блочное основание обладает рядом преимуществ перед монолитной лентой:
- значительное сокращение объёмов мокрых процессов;
- отсутствие затрат на опалубочные работы, армирование, приготовление и заливку бетонного раствора;
- всесезонность монтажных работ;
- возведение основания дома производится в короткие сроки и не зависит от времени застывания бетона.
Монолитная железобетонная лента
Расчёт монолитной ленты должен гарантировать возведение прочного и надёжного основания здания.
Если глубина заложения ленты зависит от уровня грунтовых вод, несущей способности грунтового основания, толщины промерзания почвы, то ширина ленточного фундамента определяется исходя из общей нагрузки от строения и толщины наружных стен.
Делать ленточный фундамент нужно такой ширины, чтобы общая площадь подошвы основания здания соответствовала сопротивлению грунтового основания.
Расчёт площади подошвы ленточного фундамента
Расчёт площади основания здания должен быть таким, чтобы под действием суммарной нагрузки дом не продавливал землю и не выталкивался наверх промёрзшей вспученной почвой. В нормативной документации можно найти формулу, как рассчитать площадь основания дома.
S>kF/k(c)R, где
S – площадь подошвы фундамента;
k – коэффициент надёжности равный 1,2, то есть закладывается запас площади в 20%;
k(c) – коэффициент состава грунта (пластичная глина – 1, песок — 1,4 и т.д.);
R – расчётное сопротивление грунта (берётся из таблицы СНиП).
Все элементы формулы имеют справочный характер, кроме суммарной нагрузки F. Суммарную нагрузку рассчитывают, используя справочные таблицы нормативной документации. Для этого применяют показатели среднего удельного веса конструкций кровли, стен и перекрытий.
Также в расчёт принимают такие данные, как снеговая нагрузка. В средней полосе России это составляет – 100 кг/м 2 , на севере страны – 190 кг/м 2 , на юге – 50 кг/м 2 .
В общей сумме учитывается вес самого фундамента и полезная нагрузка (техническое оборудование, заполнение помещений мебелью и прочее).
Видео «Самостоятельный расчёт опорной площади фундамента»:
Пример самостоятельного расчёта ширины ленточного фундамента
Исходные данные:
- размер дома в плане – 10 м х 10 м. Площадь застройки – 100 м 2 ;
- внутри дома посередине расположена несущая стена;
- стены кирпичные, толщиной в 1 кирпич – 250 мм и высотой 2,7 м. Удельный вес кирпичной кладки – 1600 кг/м 3 ;
- кровля из шифера – 40 кг/м 2 ;
- перекрытие из железобетонных плит – 500 кг/м 2 ;
- глубина промерзания почвы – 700 мм;
- уровень грунтовых вод – 2,2 м;
- грунтовое основание – сухой суглинок средней плотности с расчётным сопротивлением 2 кг/см 2 ;
Все величины нормативных нагрузок взяты на основе справочных данных. Величина снеговой нагрузки определена из соответствующего раздела СНиП для южных районов России.
Определение суммарной нагрузки от дома на ленточный монолитный фундамент
На основе имеющихся исходных данных делают расчёт суммарной нагрузки на фундамент. Также определяют габариты монолитной ленты. Необходимо, чтобы застройщики сделали расчёт в следующем порядке:
Кровля
Крыша из шифера двускатная. С учётом уклона кровли и её свесов применяют коэффициент 1,1. Нагрузка от кровли составит: 100 м 2 х1,1х40 кг/м 2 = 4000 кг.
Кирпичные стены
Чтобы определить нагрузку от стен, зная их толщину, нужно подсчитать их длину. Длина стен по периметру составит: (10 х 4) – (0,25 х 4) = 39 м. Вычет удвоенной толщины кирпичной кладки сделан потому, что оси плана дома проведены посередине толщины стен. Длина внутренней несущей стены составит 10 – 0,25 = 9,75 м. Общая длина несущих стен будет равна 48,75 п.м.
Объём кирпичной кладки составит: 48,75 х 0,25 х 2,7 = 32,9 м 3 . Полная нагрузка от кирпичных стен равна: 32,9 х 1600 = 52 670 кг.
Перекрытие из железобетонных плит
Одноэтажный дом имеет перекрытия в двух уровнях. Это перекрытие цоколя и потолок в доме. Площадь перекрытий равняется: 100 х 2 = 200 м 2 . Соответственно нагрузка от плит перекрытий будет равна: 200 м 2 х 500 кг/м 2 = 100000 кг.
Для расчёта снеговой нагрузки берут общую площадь кровли дома – 100 х 1,1 = 110 м 2 . Снеговая нагрузка составит: 110 м 2 х 50 кг/м 2 = 5 500 кг.
Норма этой нагрузки рассчитана на основе усреднённых величин веса технического оборудования, внутренних коммуникаций, отделки помещений, мебели и прочего. Удельный вес полезной нагрузки колеблется в пределах 18 – 22 кг/м 2 .
Расчёт полезной нагрузки производят на основе среднего показателя – 20 кг/м 2 . Вес составит: 100 м 2 х 20 кг/м 2 = 2000 кг.
Итого суммарная нагрузка на фундамент будет равна: 4 000 + 52670 + 100 000 +2 000 = 159 000кг.
Расчёт ширины монолитной ленты
Согласно вышеуказанной формуле определяют минимальную площадь подошвы фундамента:
(1,2 х 159 000 кг) : 2 кг/см 2 = 95 400 см 2 . То есть минимальная допустимая площадь подошвы основания дома будет равняться 10 м 2 .
Общая опорная площадь кирпичных стен определяется произведением длины в плане несущих стен на их толщину: 48,75 м х 0,25 м= 12,18 м 2 .
Из общепринятой практики минимальную ширину ленточного фундамента делают на 100 мм больше толщины стен.
В результате видно, что расчётная опорная площадь меньше минимальной опорной площади стен. Следовательно, ширина ленточного фундамента должна быть равна 250 мм + 100 мм = 350 мм.
Потребность в материалах для устройства монолитной ленты
Учитывая толщину промерзания грунта (0,7 м) и глубину уровня грунтовых вод (2,2 м), монолитную ленту делают мелко заглублённой – 1 м.
Для заливки опалубки используют бетон М 300. Объём потребности в бетонном растворе равен: 0,35 м х 1 м х 48,75 м= 17 м 3. . С учётом непредвиденных потерь потребность в бетоне составит 17,3 м 3 .
Арматурный каркас состоит из 4-х продольных арматурных стержней периодического профиля диаметром 12 мм. Так как поперечные стержни каркаса делают из тех же стержней, то общая потребность в арматуре составит: 50 м х 4 = 200 м.
Из всего вышесказанного можно сделать вывод о том, что высчитать ширину, высоту и длину ленточного фундамента для своего дома вполне под силу мало-мальски сведущим в строительном деле людям.
В соответствии со СНиП2.02.01-83 условием проведения расчетов по деформациям (по второму предельному состоянию) является ограничение среднего по подошве фундамента давления p величиной расчетного сопротивления R :
p £ R , (6.4)
где p – среднее давление под подошвой фундамента, кПа;
R – расчетное сопротивление грунта основания, кПа.
Данное условие должно выполняться с недогрузом: для монолитных фундаментов – £5%, для сборных – £10%.
Выполнение условия осложняется тем, что обе части неравенства содержат искомые геометрические размеры фундамента, в результате чего расчет приходится вести методом последовательных приближений за несколько итераций.
Предлагается такая последовательность операций при подборе размеров фундамента:
Þ задаются формой подошвы фундамента:
Если фундамент ленточный, то рассматривается участок ленты длиной 1м и шириной b .
Если фундамент прямоугольный, то задаются соотношением сторон прямоугольника в виде h=b/l= 0,6…0,85. Тогда A=bl=b 2 /h , где A – площадь прямоугольника, l – длина, b – ширина прямоугольника. Отсюда . Частным случаем прямоугольника является квадрат, в этом случае
Þ вычисляют предварительную площадь фундамента по формуле:
где N II – сумма нагрузок для расчетов по второй группе предельных состояний, кПа. В случае ленточных фундаментов это погонная нагрузка, в случае прямоугольных и квадратных – сосредоточенная нагрузка;
R 0 – табличное значение расчетного сопротивления грунта, где располагается подошва фундамента, кПа;
g¢ II – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/м 3 ;
d 1 – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала:
где h s – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;
h cf – толщина конструкции пола подвала, м;
g cf – расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м 3 ;
Рисунок 6.6: К определению глубины заложения фундаментов
а – при d 1 <d ; б – при d 1 >d ; в - для плитных фундаментов
1- наружная стена; 2 - перекрытие; 3 - внутренняя стена; 4 - пол подвала; 5 - фундамент
Þ по известной форме фундамента вычисляют ширину фундамента:
в случае ленточного фундамента b=A¢ ;
в случае квадратного фундамента ;
в случае прямоугольного и l=h/b .
После определения требуемых размеров фундамента необходимо в пояснительной записке запроектировать тело фундамента в виде эскиза с проставлением размеров. При этом размерами фундамента можно в небольших пределах варьировать из конструктивных соображений, изложенных в п.6.2.1. Только после уточнения всех размеров фундамента можно переходить к следующему пункту.
Þ по формуле (7) СНиП 2.02.01-83 вычисляют расчетное сопротивление грунта основания R :
где g с1 и g с2 – коэффициенты условий работы, учитывающие особенности работы разных грунтов в основании фундаментов и принимаемые по Таблица 6.14 ;
k – коэффициент, принимаемый: k =1 – если прочностные характеристики грунта (с и j ) определены непосредственными испытаниями и k =1,1 – если они приняты по таблицам СНиП;
k z – коэффициент, принимаемый k z =1 при b <10м; k z =z 0 /b +0,2 при b ³10м (здесь z 0 =8м);
b – ширина подошвы фундамента, м;
g II и g¢ II – усредненные расчетные значения удельного веса грунтов, залегающих соответственно ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды) и выше подошвы, кН/м 3 ;
с II – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;
d b – глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной B £20м и глубиной более 2м принимается d b =2м, при ширине подвала B >20м принимается d b =0);
M g , M q , M c – безразмерные коэффициенты, принимаемые по Таблица 6.15;
d 1 – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала (см. предыдущий пункт),м.
Таблица 6.14
Значения коэффициентов g с1 и g с2
| Грунты | g с1 | g с2 для зданий и сооружений с жесткой конструктивной схеме при отношении их длины (или отдельного отсека) к высоте L/H | |
| ³4 | £1,5 | ||
| Крупнообломочные с песчаным заполнителем и песчаные, кроме мелких и пылеватых | 1,4 | 1,2 | 1,4 |
| Пески мелкие | 1,3 | 1,1 | 1,3 |
| Пески пылеватые: маловлажные и влажные насыщенные водой | 1,25 1,1 | 1,2 1,2 | |
| Пылевато-глинистые и крупнообломочные с пылевато-глинистым заполнителем, с показателем текучести грунта или заполнителя: I L £0,25 | 1,25 | 1,1 | |
| То же, при 0,25< I L £0,5 | 1,2 | 1,1 | |
| То же, при I L >0,5 |
Примечания:
1. Жесткими считаются здания и сооружения, конструкции которых приспособлены к восприятию дополнительных усилий от деформаций основания.
2. В зданиях с гибкой конструктивной схемой принимают g с2 =1.
3. При промежуточных значениях отношения длины здания или сооружения к высоте L/H коэффициент g с2 определяется интерполяцией.
Таблица 6.15
Значения коэффициентов M g , M q и M c
| j II , град | M g | M q | M c | j II , град | M g | M q | M c |
| 3,14 | 0,72 | 3,87 | 6,45 | ||||
| 0,03 | 1,12 | 3,32 | 0,84 | 4,37 | 6,90 | ||
| 0,06 | 1,25 | 3,51 | 0,98 | 4,93 | 7,40 | ||
| 0,1 | 1,39 | 3,71 | 1,15 | 5,59 | 7,95 | ||
| 0,14 | 1,55 | 3,93 | 1,34 | 6,35 | 8,55 | ||
| 0,18 | 1,73 | 4,17 | 1,55 | 7,21 | 9,21 | ||
| 0,23 | 1,94 | 4,42 | 1,81 | 8,25 | 9,98 | ||
| 0,29 | 2,17 | 4,69 | 2,11 | 9,44 | 10,80 | ||
| 0,36 | 2,43 | 5,00 | 2,46 | 10,84 | 11,73 | ||
| 0,43 | 2,72 | 5,31 | 2,87 | 12,5 | 12,77 | ||
| 0,51 | 3,06 | 5,66 | 3,37 | 14,48 | 13,96 | ||
| 0,61 | 3,44 | 6,04 | 3,66 | 15,64 | 14,64 |
Þ определяем фактические напряжения под подошвой фундамента:
Реактивное давление грунта по подошве жесткого центрально нагруженного фундамента принимается равномерно распределенным, кПа:
, (6.8)
где N II – нормативная вертикальная нагрузка на уровне обреза фундамента, кН;
G fII и G gII – вес фундамента и грунта на его уступах (для определения веса необходимо определить объем тела фундамента или грунта и умножить его на удельный вес), кН;
A – площадь подошвы фундамента, м 2 .
Внецентренно нагруженным считают фундамент, у которого равнодействующая внешних нагрузок не проходит через центр тяжести площади его подошвы. Такое нагружение является следствием передачи на него момента или горизонтальной составляющей нагрузки. При расчете давление по подошве внецентренно нагруженного фундамента принимают изменяющимся по линейному закону, а его краевые значения при действии момента сил относительно одной из главных осей определяют, как для случая внецентренного сжатия:
, (6.9)
где M x , M y – изгибающие моменты, относительно главных осей подошвы фундамента, кНм;
W x , W y – моменты сопротивления сечения подошвы фундамента относительно соответствующей оси, м 3 .
Эпюра давлений под подошвой фундамента, полученная по данной формуле должна быть однозначной, т.е. по всей ширине сечения напряжения должны быть сжимающими. Это вызвано тем, что растягивающие напряжения, в случае их возникновения, могут привести к отрыву подошвы фундамента от основания и будет необходим специальный расчет, который не входит в предусмотренный объем курсового проекта.
Þ Зависимость «нагрузка-осадка» для фундаментов мелкого заложения можно считать линейной только до определенного предела давления на основание. В качестве такого предела принимается расчетное сопротивление грунтов основания R . Выполнение условия p =R соответствует образованию в однородном основании под краями фундамента незначительных, глубиной z max @b/4 , областей предельного напряженного состояния (областей пластических деформаций) грунта, допускающих, согласно СНиП применение модели линейно-деформируемой среды для определения напряжений в основании.
Применимость модели линейно-деформируемой среды обеспечивается выполнением следующих условий:
* для центрально нагруженных фундаментов:
p < R , (6.10)
* для внецентренно нагруженных фундаментов:
p < R,
p max < 1,2R (6.11)
* для внецентренно нагруженных фундаментов с изгибающими моментами в двух направлениях :
p < R,
p max < 1,2R
p с max < 1,5R (6.12)
В большинстве случаев после первой итерации это условие не выполняется с требуемым допуском (превышение R над p до 5%). Все операции необходимо полностью повторить, подставив в формулу для A¢ вместо R 0 величину расчетного сопротивления R . Вычислить А, b , подобрать фундамент с новой величиной b , определить новую величину R , рассчитать p и снова проверить условие p <R .
Обычно в результате второй итерации условие p
При ленточных фундаментах, когда ширина плит совпадает с расчетной шириной, допускается замена прямоугольных плит плитами с угловыми вырезами. При этом плиты (любой формы) укладываются в виде непрерывной ленты. При несовпадении расчетной ширины с шириной плиты проектируются прерывистые фундаменты.
По установленной глубине заложения, форме и размерам подошвы фундамента конструируют фундамент, используя сборные железобетонные и бетонные фундаментные конструкции или конструкции из монолитного бетона.
Расчеты сопроводить необходимыми эскизами.
Особенности расчета прерывистых фундаментов:
При строительстве зданий, к которым не предъявляется требований повышенной жесткости, на прочных грунтах (плотных и средней плотности песках; твердых, полутвердых, тугопластичных пылевато-глинистых) при уровне подземных вод ниже подошвы фундамента допускается применение прерывистых ленточных фундаментов, которые устраивают из плит, расположенных на некотором расстоянии друг от друга. Особенно целесообразно применение таких фундаментов в тех случаях, когда полученная в расчетах ширина оказывается меньше стандартных плит.
Рисунок 6.7: Прерывистый фундамент
1 – поверхность грунта; 2 – бетонные блоки; 3 – фундаментные плиты; 4 – промежутки между плитами, заполненные грунтом
Прерывистые фундаменты из плит прямоугольной формы и с угловыми вырезами не рекомендуется применять:
* в грунтовых условиях II типа по просадочности;
* при залегании под подошвой фундамента рыхлых песков;
* при сейсмичности района 7 баллов или более; в этом случае нужно применять плиты с угловыми вырезами, укладывая их в виде непрерывной ленты;
* при залегании ниже подошвы фундамента пылевато-глинистых грунтов с показателем текучести I L >0,5.
Вследствие распределительной способности грунтов и арочного эффекта давление под подошвой прерывистых фундаментов на небольшой глубине выравнивается и можно считать, что они работают как сплошные. Поэтому их ширину определяют, расчетное сопротивление назначают и расчет осадок производят как для сплошных ленточных фундаментов без вычета площадей промежутков.
Оптимальный интервал между плитами C назначают из условия равенства расчетного сопротивления грунта R , полученного для ленточного фундамента шириной b , сопротивлению грунта, полученному для прерывистого фундамента R п с шириной плиты b п , длиной l п , с коэффициентом условий работы k d :
, (6.13)
Коэффициент условий работы зависит от состояния грунтов (для промежуточных значений определяется интерполяцией):
* k d =1,3 – для песков с коэффициентом пористости e @0,55 и пылевато-глинистых грунтов с показателем текучести I L £ 0;
* k d =1 – для песков с коэффициентом пористости e @0,7 и пылевато-глинистых грунтов с показателем текучести I L =0,5;
Из условий работы грунтов основания и стеновых блоков интервал между плитами должен быть C £(0,9…1,2)м и не более 0,7×l п , а ширина плиты должна быть b п £1,4b . Для более эффективного использования прерывистых фундаментов число интервалов можно увеличить, применяя укороченные плиты (1180 и 780мм), если это не повлечет неоправданного увеличения трудовых затрат.
от 7600/м.п.
Опорная подошва – это увеличение низа ленточного фундамента в виде ступеньки. Подобное усиление конструкции отлично держит массивные дома, застройка которых проводится на слабонесущих разнородных землях. При использовании подошвы давление конструкции распределяется равномернее, что позволяет снизить давление грунта.
Расценки на фундамент с опорной подошвой
Стоимость возведения фундамента на опорной подошве складывается из цен на следующие типы работ:
- разметка территории, привязка к местности;
- выемка земли для траншеи под ленту – один дециметр;
- отсыпка подушки из песка (один – два дециметра) с дальнейшим уплотнением;
- постройка остова из арматуры;
- изготовление опалубки из досок;
- отливка бетонного раствора (М 250).
У данного типа фундамента есть подвиды, которые подбираются в соответствии с величиной давления, габаритами строения и характером грунта:
- с одной ступенью;
- с двумя ступенями;
- с тремя ступенями.
Структура фундамента на опорной подошве
Этот фундамент конструктивно не так уж и сложен. Под стенами будущего строения возводится ленточная основа, заглубленная в землю. Задействовать необходимо абсолютно все стенки дома, не только несущие, но и межкомнатные. Размер поперечного сечения ленточной опоры должен быть идентичен по всей длине периметра. Всё это ленточное переплетение, создающее фундамент, держит здание и отдает нагрузку земле.
Уровень заглубления основания с опорной подошвой может быть до тридцати сантиметров глубже линии промерзания грунтового массива. Составляющие материалы данного фундамента могут быть разными:
- кладка из бута или кирпичей (в современном мире она уже не актуальна, хотя и пользовалась популярностью в середине ХХ века);
- бетонный монолит (самый распространенный вариант у современных застройщиков);
- секции из железобетона (как правило, используются при масштабной застройке, так как для манипуляций с этим видом материала требуются особые строительные машины).
Плюсы фундамента на опорной подошве
- незамысловатость постройки;
- долговечность;
- отличные несущие возможности;
- многообразие видов грунтового массива для установки;
- нет ограничений по типу здания;
- подразумевается обустройство подвала.
Минусы фундамента на опорной подошве
- не подходят для земель с глубоким уровнем промерзания, а также с сильным вспучиванием;
- вариант с бетонным монолитом, в отличие двух других видов, требует сильного увеличения времени работ и трудозатрат;
- используется слишком много материала (опалубных досок, арматурных стержней и бетонного раствора);
- необходимы особые строительные машины для заглубленных видов фундаментов;
- достаточная дороговизна.
Тем не менее, несмотря на приличное количество минусов, ленточный фундамент на опорной базе наиболее популярен у современных застройщиков, потому что гарантирует строению долгие годы жизни и надежность.
Фундамент дома - очень важная часть, влияющая на эксплуатационные характеристики и долговечность здания. От его прочности зависит комфорт проживания в постройке. Ленточный фундамент с опорной подошвой - достаточно популярный вариант в домостроении.
Достоинства и недостатки:
- Главное достоинство этого варианта - возможность строить в любой период года, включая зиму.
- Еще один плюс - универсальность, его применяют для строительства домов из бруса, бетона, камня, бревен, кирпича.
- Из недостатков можно отметить сложность соблюдения технологии.
Ленточный фундамент с подошвой подходит для большинства грунтов. Однако если на участке зыбкий грунт или торфяной, то необходимо сделать отсыпку землей. Для среднего строения нужно 10-14 точек опоры.
Особенности технологии
Подошва монолитного ленточного фундамента - это платформа из железобетона. Ее задача состоит в равномерном распределении нагрузки. Ширина должна быть как минимум в два раза больше ширины самого основания. Высота - около 30см. В традиционном варианте подошву усиливают стальными арматурными прутками.
Технология состоит из нескольких этапов. Сначала размечают дно котлована под фундамент дома. Устанавливаются вешки, затем происходит сооружение опалубки. Чаще всего используют доски, соединенные стальными скобами, углубленными в землю. Опалубка устанавливается так, чтобы стены располагались по центру подошвы. Доски обычно не подрезают, зазоры заделывают короткими накладными досками, прибивая их гвоздями снаружи.
Следующий этап - частичная обратная засыпка грунта около потенциально проблемных точек. Мероприятие помогает бетону пройти под опалубку, приподнимая. Далее устанавливается уровень верха подошвы ленточного фундамента. Кромка обязана располагаться горизонтально, на заданной глубине. Отметки фиксируются небольшими гвоздиками.
Пришло время бетона. Укладывать его начинают с участков, недоступных для бетоновоза. Затем наступает черед армирования стальными прутками. Завершающий этап сооружения подошвы — вырезание шпоночной канавки, проходящей вдоль центральной линии по верхней кромке.
При тщательном соблюдении технологии ленточный фундамент с подошвой получается крепким и долговечным. Он обеспечит беспроблемную эксплуатацию здания на многие годы. Компания "Проект" оказывает строительные услуги в Подмосковье и Москве на профессиональном уровне.
