Фундамент под подвал расчет

6.2. РАСЧЕТ ЛЕНТОЧНЫХ ФУНДАМЕНТОВ И СТЕН ПОДВАЛОВ

6.2.1. Общие положения

Ленточные фундаменты под стены выполняются в монолитном или сборном варианте (см. гл. 4). При наличии подвала фундаментная стена является одновременно стеной подвала, которая работает совместно с элементами сооружения.

По конструктивному решению стены подвалов зданий и сооружений подразделяются на массивные (рис. 6.14, а) и гибкие (рис. 6.14, б, в). Массивные стены применяются в подвалах зданий и сооружений и выполняются из кирпича, крупных бетонных блоков, панелей и т.д.

Гибкие стены выполняются, как правило, в виде железобетонных навесных панелей, работающих на изгиб в вертикальной плоскости. Стены подвалов опираются на перекрытия, располагаемые выше или ниже поверхности грунта.

Стены подвала, опертые на колонны, рассчитываются по схеме разрезной балки с расчетным пролетом, равным расстоянию между осями колонн, на равномерно распределенную нагрузку от давления грунта, равного среднему давлению в пределах условно принятой расчетной ширины панели.

Наружные стены подвалов, опертые на перекрытия, рассчитываются: по первой группе предельных состояний — на устойчивость положения стен подвалов против сдвига на подошве фундамента (при отсутствии специальных конструктивных мероприятий, удерживающих стену от сдвига); на устойчивость основания фундамента стены (для нескальных грунтов); на прочность скального основания (для скальных грунтов); на прочность элементов конструкций и узлов соединений; по второй группе предельных состояний — на деформации оснований фундаментов стен, на образование трещин в элементах конструкций.

Все эти расчеты, за исключением расчетов на устойчивость основания, в которых следует использовать метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения, выполняются так же, как и для свободно стоящих подпорных стен (см. далее гл. 7). Расчеты на устойчивость с использованием метода круглоцилиндрических поверхностей скольжения производятся при фиксированном центре этих поверхностей. За центр поверхности скольжения в этих случаях принимается нижняя точка опирания стены на перекрытие.

6.2.2. Расчет ленточных фундаментов

Ленточные фундаменты наружных стен зданий с подвалами рассчитываются на нагрузки, передаваемые стеной подвала, и на действующее на них давление грунта.

Расчет ленточных фундаментов производится по сечению I-I, проходящему по краю фундаментной стены (рис. 6.15), а при ступенчатой форме фундаментов — и по грани ступени. Расчетные усилия в сечении на 1 м длины фундамента при центральной нагрузке определяются по формулам:

где р — среднее давление по подошве фундамента, передаваемой на грунт от расчетных нагрузок; а — выступ консоли фундамента.

Расчетные усилия в сечении на 1 м длины фундамента при внецентренной нагрузке (см. рис. 6.15) вычисляются по формулам:

где р_max и p₁ — соответственно давления от расчетных нагрузок, передаваемые на грунт под краем фундамента в расчетном сечении.

Расчет по прочности нормальных сечений производится на момент от расчетных нагрузок. Подбор площади

сечения продольной арматуры производится по формуле

где R_s — расчетное сопротивление арматуры растяжению; v — коэффициент, определяемый по табл. 6.2 в зависимости от параметра А´₀ ; h₀ — рабочая высота сечения, принимаемая равной расстоянию от верха фундамента до центра арматуры.

ТАБЛИЦА 6.2. ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА v

A´0	v	A´0	v
0,039	0,98	0,139	0,92
0,058	0,97	0,164	0,91
0,077	0,96	0,18	0,90
0,095	0,95	0,204	0,88
0,113	0,94

Параметр А´₀ определяется по формуле

где R_b — расчетное сопротивление бетона для предельного состояния первой группы; b — ширина сечения фундамента.

При расчете наклонных сечений на действие поперечной силы должно соблюдаться условие

Расчет на действие поперечной силы не производится при

где k₁ — коэффициент, принимаемый для тяжелого бетона равным 0,75; R_bt —расчетное сопротивление бетона осевому растяжению для предельного состояния первой группы.

Расчет элементов без поперечной арматуры производится из условия

где Q — поперечная сила, действующая в наклонном сечении, т.е. равнодействующая всех поперечных сил от внешней нагрузки, расположенных по одну сторону от рассматриваемого наклонного сечения; Q_b — поперечное усилие, воспринимаемое бетоном сжатой зоны в наклонном сечении:

где k₂ — коэффициент, принимаемый для тяжелого бетона равным 1,5; с — длина проекции наклонного сечения на продольную ось.

Железобетонные фундаменты рассчитываются по раскрытию трещин, при этом ширина раскрытия трещин, нормальных к продольной оси элемента, определяется по формуле

где η — коэффициент, принимаемый равным при стержневой арматуре периодического профиля 1,8, гладкой 1,3, при проволочной арматуре периодического профиля 1,2, гладкой 1,4; σ_s —напряжение в стержнях растянутой арматуры; μ — коэффициент армирования сечения, принимаемый равным отношению площади сечения арматуры к площади сечения b × h₀ , но не более 0,02; d — средний диаметр растянутой арматуры:

где d₁ , …, d_k — диаметры стержней растянутой арматуры; n₁ , …, n_k — число стержней соответствующе арматуры.

Напряжение в арматуре определяется по формуле

где M₁ — момент от действия расчетной нагрузки при коэффициенте надежности по нагрузке γ_f = 1:

М — момент от действия расчетной нагрузки при коэффициенте надежности по нагрузке γ_f > 1; А´_s — фактическая площадь принятой арматуры; А´´_s — площадь арматуры, требуемая по расчету прочности.

Пример 6.2. Рассчитать фундаментную плиту с угловыми вырезами (рис. 6.16). На 1 м длины фундамента передается нагрузка 450 кН. Бетон класса В10, имеющий R_bt = 0,63 МПа и R_b = 7 МПа.

Решение. Среднее давление по подошве фундамента

р = 450 · 240/(0,4 · 1,6 + 0,6 · 2,4) = 0,52 МПа,

а с учетом коэффициента надежности по нагрузке

р´ = 1,2 · 0,52 = 0,62 МПа.

Нагрузка на 1 м ширины фундаментной плиты составит:

Расчет проводим в трех сечениях: I–I — по грани стеновой панели; II–II — по грани угловых вырезов с учетом анкеровки арматуры на величину l_а , равную примерно 9 см; III–III — то же, без учета анкеровки. Расчетные усилия в этих сечениях будут:

M_I–I = 995 · 0,42 2 /2 + (1490 – 995) 0,285 2 /2 = 101,3 кН·м

Q_I–I = 995 · 0,185 + 1490 · 0,235 = 534 кН;

M_II–II = 995 · 0,275 2 /2 + (1490 – 995) 0,09 2 /2 = 39,6 кН·м;

Определяем необходимую площадь сечения арматуры при h₀ = 0,3 – 0,033 = 0,267 м:

;

по табл. 6.2 находим v = 0,955; площадь сечения арматуры

см 2 ;

;

при v = 0,983 площадь сечения арматуры

см 2 ;

Армируем двумя сетками — нижней, рабочая арматура которой принята диаметром 8 мм из стали класса А-III в количестве 16 стержней общей площадью 8,04 см 2 , и верхней из арматуры диаметром 5 мм класса Вр-I в количестве 24 стержней общей площадью 4,73 см 2 . Общая площадь арматуры в сечении I–I составляет 12,77 см 2 .

Рассматриваем наклонные сечения 3 и 4. Определяем по формуле (6.56):

Q = 0,35 R_bbh₀ = 0,35 · 0,7 · 26,7 = 1516 кН > 534 кН.

Находим по формуле (6.57):

Q₁ = k₁R_btbh₀ = 0,75 · 0,063 · 240 · 26,7 = 292,4 с = 26 см. Тогда а´ = а – с = 42 – 26 = 16 см. Высота сечения для а´ :

h´ = 10 + 16 (30 – 10)/20 = 26 см;

Определяем усилие, воспринимаемое бетоном, и действующее усилие:

Q = Q_I–I – qc = 534 – 1496 · 0,235 – 995 (0,26 – 0,235) = 159 кН с = 37 см. Тогда а´ = 42 – 37 = 5 см и h₀ = 18,6 см, откуда:

Q_b = 1,5 · 0,053 · 160 · 18,5/37 = 140 кН;

Q = 534 – 1490 · 0,235 – 995 (0,37 – 0,235) = 50 кН M´₁ = M/ γ_f = 101,3/1,2 = 84,4 кН·м;

d = (24 · 0,52 + 16 · 0,8) = 6,6 мм;

а_с = 1,2 · 120 (3,5 – 100 · 0,002) = 0,191 мм

Сорочан Е.А. Основания, фундаменты и подземные сооружения

Источник

Толщина стен цокольного этажа и подвала — особенности расчета

Правильный расчет стены подвала подразумевает учет влияния множества факторов. В частности, это уровень грунтовых вод на участке, тип грунта, высота будущего здания, материалы, используемые для строительства и т. д. Все работы по проектированию рекомендуется поручать специалистам. Однако, для общего понимания технологии расчета, вы вполне можете воспользоваться приведенной ниже информацией.

При наличии подвала или цокольного этажа, малозаглубленный ленточный фундамент дома автоматически становится заглубленным. Иными словами, он будет представлять собой полноценную стену под землей, а не просто основание для строения.

Фундамент для сооружения с подвалом

Если подвал делается уже после возведения основного сооружения, то необходимо соблюдать следующее правило: образовавшиеся после выемки грунта пустоты не должны попасть в пределы 45-градусной проекции подошвы ленточного фундамента с одной и другой стороны.

Фундамент должен иметь достаточно широкую подошву.

Фундамент следует делать максимально прочным и надежным, чтобы его стены могли успешно противостоять горизонтальным сдвигам вследствие давления окружающего грунта. В качестве фундаментного основания рекомендуется использовать подушку из монолитного бетона, связанную с лентой арматурным каркасом. Так как вес фундамента достаточно большой, подошву следует делать широкой.

Давление грунта на стену подвала.

Планируя строительство цокольного этажа, который в дальнейшем станет жилой комнатой, следует учитывать, что высокие стены (от 200 см и более), расположенные под землей, будут в течение всего времени эксплуатации испытывать значительное давление со стороны грунта. Поэтому в процессе возведения подвального помещения армированию бетонной стены следует уделить особое внимание.

Шаг между арматурными стержнями в каркасе стены не должен быть чересчур большим. Рекомендуется делать его меньше 40 см по горизонтали и вертикали. Каркас стены должен быть обязательно связан с каркасом фундаментной подушки. Кроме того, необходимо соблюдать правила армирования углов и примыканий стен.

Монолитная армированная бетонная стена является оптимальным вариантом в плане прочности, долговечности и устойчивости к давлению грунта. Такая конструкция надежнее, чем, к примеру, блочные или кирпичные.

Дополнительное усиление конструкции достигается за счет постройки пересекающихся внутренних стен подвального помещения под внутренними стенами сооружения.

Минимальная толщина стен

В зависимости от используемых в строительстве материалов, а также глубины подземного помещения, существуют минимальные значения толщины стен подвалов, а также ширины подошвы фундамента.

Расчет толщины подвальных стен при строительстве из различных материалов (минимальные значения).

Если стены подвала возводятся из небольших по размеру строительных блоков (например, керамзитобетонных), то кладка должна быть обязательно усилена с помощью продольного армирования и армопояса, проложенного по верхней границе кладки. Что касается сборных бетонных блоков, то нужно учитывать тот факт, что для фундамента дома с подвалом подходят только те, которые произведены с использованием бетона М150 и выше.

Ширина стен и размеры подошвы фундамента из монолитного бетона и блоков.

Представленная выше таблица предполагает, что:

• Стены имеют боковое опирание, если балки потолка подвального помещения опираются о верхнюю часть его стены.
• Если в стене имеется промежуток (проем) шириной более 120 см, или несколько промежутков, суммарная ширина которых больше 1/4 длины стены, а армирование по контуру этих промежутков отсутствует – часть стены под проемом рассчитывается как не имеющая бокового опирания. В том случае, если ширина участков стены меньше ширины промежутков, то вся стена считается как один большой проем.

Эти критерии нужно учитывать, производя расчет для стены подвала. Конструкция должна обладать хорошей устойчивостью. Следует также помнить об одном из правил строительства – устойчивость стены напрямую зависит от ее длины. Чем она короче, тем конструкция крепче и надежнее.

Деформационные швы

Для больших подвальных помещений (длина стен составляет больше 25 метров) необходимо устройство специальных деформационных швов, которые будут располагаться друг от друга на расстоянии в 15 метров или меньше. Кроме того, швы должны иметься в местах, где наблюдаются перепады высоты сооружения. Их конструкция должна предусматривать защиту от проникновения влаги внутрь подвала.

Расстояние от облицовки до земли

Если внешняя отделка дома производится при помощи кирпича, то декоративная кладка может быть продолжена и на часть стены подвального помещения, которая выступает над землей (верхняя часть подвальной стены должна подниматься не менее чем на 15 см над поверхностью грунта).

Толщина надземной части подвальной стены в этом случае может быть уменьшена до 9 см. Облицовочная кладка крепится к бетонной стене с помощью специальных стяжек. Расстояние между стяжками не должно быть слишком большим: до 90 см по горизонтали и до 20 см по вертикали. Свободное пространство между стеной и облицовочной кладкой заполняется раствором.

Если же облицовка первого этажа будет выполнена из дерева или посредством оштукатуривания по теплоизоляционному материалу либо обрешетке, то от нижней границы обшивки до грунта должен оставаться промежуток в 25 см и более.

Арматурный каркас

Стены цокольного этажа или подвального помещения, как уже было сказано ранее, нуждаются в дополнительном укреплении при помощи арматурного каркаса. Важным качеством такого каркаса является его упругость. Именно поэтому рекомендуется использовать вязку арматурных прутьев, а не жесткое сварочное соединение.

В процессе эксплуатации здания происходят некоторые подвижки фундамента. Это случается во время обильных осадков или при морозном пучении грунта. Арматурный каркас внутри подземных стен будет подвергаться серьезной нагрузке. Со связанными между собой стержнями в таких условиях ничего не произойдет, в то время как сварочное соединение при значительном давлении попросту ломается. А ремонт в подобных ситуациях чрезвычайно сложен и дорог.

Связывание арматурного каркаса осуществляется в тех местах, где металлические стержни пересекаются. Для выполнения этой работы требуется использовать специальную проволоку, предназначенную для вязки арматуры. По сути, ей может стать любая проволока, диаметр которой превышает 2—3 мм. Работа выполняется специальным крючком или пистолетом.

Ржавчина на прутьях

Не следует использовать бывшие в употреблении металлические стержни, потому что старая арматура в ряде случаев имеет дефекты, которые могут проявиться во время эксплуатации. Экономия при покупке материалов в этом случае не оправдана.

Если же новые металлические стержни имеют следы ржавчины, то в этом ничего страшного нет. Не стоит пытаться удалить ржавчину или закрасить ее. Такие манипуляции негативно скажутся на сцеплении арматуры с бетоном. При устройстве каркаса из арматуры металлические стержни можно резать при помощи болгарки.

Для сгибания прутьев можно воспользоваться специальными устройствами для разогрева металла на месте. Однако, если есть возможность, от такого подхода следует отказаться, потому что в процессе нагревания меняется структура металла, а это отрицательно сказывается на его эксплуатационных характеристиках.

Не допускается монтаж арматурной конструкции в опалубку, куда ранее уже был залит бетон. Если этапы работы были перепутаны, то весь процесс проводится заново: убирается раствор, опалубка полностью демонтируется, зачищается и устанавливается снова, в нее укладывается металлический каркас и после этого заливается новый раствор.

Наращивание арматурного каркаса

Проводить работы по наращиванию арматурной конструкции в горизонтальном или вертикальном направлении не рекомендуется. Это связано с тем, что при значительных нагрузках в местах соединения могут образоваться разрывы.

Наращивание арматурного каркаса разрешается лишь в тех случаях, когда подвальные стены в процессе эксплуатации не будут испытывать значительных нагрузок (легкие стройматериалы, низкий уровень грунтовых вод и т. д.).

Самостоятельно провести армирование стен не всегда просто. Особенно если вы ранее не занимались строительством и не обладаете требуемыми навыками и умениями. Для этой работы рекомендуется нанять профессиональных строителей.

Толщина стен подвала, диаметр используемой арматуры и количество строительных материалов должны быть заранее определены с учетом особенностей эксплуатации сооружения, уровня грунтовых вод и других факторов.

Главный редактор сайта, инженер-строитель. Окончил СибСТРИН в 1994 году, с тех пор отработал более 14 лет в строительных компаниях, после чего занялся собственным бизнесом. Владелец компании, занимающейся загородным строительством.

Источник