Ширина основания фундамента равна

5.5.3. Определение основных размеров фундаментов (ч. 1)

Основные размеры фундаментов мелкого заложения (глубина и размеры подошвы) в большинстве случаев определяются исходя из расчета оснований по деформациям, который включает:

• – подсчет нагрузок на фундамент;
• – оценку инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства; определение нормативных и расчетных значений характеристик грунтов;
• – выбор глубины заложения фундамента;
• – назначение предварительных размеров подошвы по конструктивным соображениям или исходя из условия, чтобы среднее давление на основание равнялось расчетному сопротивлению грунта, приведенному в табл. 5.13;
• – вычисление расчетного сопротивления грунта основания R по формуле (5.29), изменение в случае необходимости размеров фундамента с тем, чтобы обеспечивалось условие p ≤ R ; в случае внецентренной нагрузки на фундамент, кроме того, проверку краевых давлений;
• – при наличии слабого подстилающего слоя проверку соблюдения условия (5.35);
• – вычисление осадок основания и проверку соблюдения неравенства (5.28); при необходимости корректировку размеров фундаментов.

В случаях, оговоренных в п. 5.1, выполняется расчет основания по несущей способности. После этого производятся расчет и конструирование самого фундамента.

А. ЦЕНТРАЛЬНО НАГРУЖЕННЫЕ ФУНДАМЕНТЫ

Определение размеров подошвы фундамента по заданному значению расчетного сопротивления грунта основания. Обычно вертикальная нагрузка на фундамент N₀ задается на уровне его обреза, который чаще всего практически совпадает с отметкой планировки. Тогда суммарное давление на основание на уровне подошвы фундамента будет:

где — среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его обрезах, принимаемое обычно равным 20 кН/м 3 ; d и А — глубина заложения и площадь подошвы фундамента.

Если принять p = R , получим следующую формулу для определения необходимой площади подошвы фундамента:

Задавшись соотношением сторон подошвы фундамента η = l/b , получим:

Зная размеры фундамента, вычисляют его объем и вес N_f , а также вес грунта на его обрезах N_g и проверяют давление по подошве:

Определение размеров подошвы фундамента при неизвестном значении расчетного сопротивления грунта основания. Как видно из формулы (5.29), расчетное сопротивление грунта основания зависит от неизвестных при проектировании размеров фундамента (глубины его заложения d и размеров в плане b×l ), поэтому обычно эти размеры определяются методом последовательных приближений. В качестве первого приближения принимают размеры фундамента по конструктивным соображениям или из условия (5.41), т.е. принимая R = R₀ .

Однако необходимые размеры подошвы фундамента можно определить за один прием. Из формулы (5.41)

ηb 2 (R – d) – N₀ = 0 ,

а с учетом формулы (5.29) при b k_z = 1)

Уравнение (5.43) приводится к виду:

для ленточного фундамента

для прямоугольного фундамента

;

;

Решение квадратного уравнения (5.44) производится обычным способом, а уравнения (5.45) — методом последовательного приближения или по стандартной программе.

После вычисления значения b с учетом модульности и унификации конструкций принимают размеры фундамента и проверяют давление по его подошве по формуле (5.42).

Пример 5.7. Определить ширину ленточного фундамента здания жесткой конструктивной схемы без подвала ( d_b = 0). Отношение L/H = 1,5. Глубина заложения фундамента d = 2 м. Нагрузка на фундамент на уровне планировки n₀ = 900 кН/м. Грунт — глина с характеристиками, полученными при непосредственных испытаниях: φ_II = 18°, c_II = 40 кПа, γ_II = γ´_II = 18 кН/м 3 , I_L = 0,45.

Решение. по табл. 5.10 имеем: γ_с1 = 1,2 и γ_с2 = 1,1; по табл. 5.11 при φ_II = 18°; М_γ = 0,43; М_q = 2,73; М_c = 5,31. Поскольку характеристики грунта приняты по испытаниям, k = 1.

Для определения ширины фундамента b предварительно вычисляем:

;

a₁ = 1,2·1,1(2,73 · 2 · 18 + 5,31 · 40) – 20 · 2 = 370,1.

Подставляя эти значения в формулу (5.44), получаем 10,22 b 2 + 370,1 b – 900 = 0, откуда

м.

Принимаем b = 2,4 м.

Пример 5.8. Определить размеры столбчатого фундамента здания гибкой конструктивной схемы ( γ_с2 = 1). Соотношение сторон фундамента η = l/b = 1,5, нагрузка на него составляет: N₀ = 4 МН = 4000 кН. Грунтовые условия и глубина заложения те же, что и в предыдущем примере.

a₀η = 1,2 · 1 · 0,43 · 18 · 1,5 = 13,93;

a₁η = [1,2 · 1(2,73 · 2 · 18 + 5,31 · 40) – 20 · 2] 1,5 = 499,22.

Затем, подставляя в уравнение (5.45) полученные величины (13,93 b 3 + 499,22 b 2 – 4000 = 0) и решая его по стандартной программе, находим b = 2,46 м, тогда l = 1,5 b = 3,7 м.

Принимаем фундамент с размерами подошвы 2,5×3,7 м.

Определение размеров подошвы фундамента при наличии слабого подстилающего слоя. При наличии в пределах сжимаемой толщи основания (на глубине z от подошвы фундамента) слоя грунта с худшими прочностными свойствами, чем у лежащего выше грунта, размеры фундамента необходимо назначать такими, чтобы обеспечивалось условие (5.35). Это условие сводится к определению суммарного вертикального напряжения от внешней нагрузки и от собственного веса лежащих выше слоев грунта ( σ_z = σ_zp + σ_zg ) и сравнению этого напряжения с расчетным сопротивлением слабого подстилающего грунта R применительно к условному фундаменту, подошва которого расположена на кровле слабого грунта.

Пример 5.9. Определить размеры столбчатого фундамента при следующих инженерно-геологических условиях (см. рис. 5.24). На площадке от поверхности до глубины 3,8 м залегают песни крупные средней плотности маловлажные, подстилаемые суглинками. Характеристики грунтов по данным испытаний: для песка φ_II = 38°, с_II = 0, γ_II = γ´_II = 18 кН/м 3 , E = 40 МПа; для суглинков φ_II = 19°, с_II = 11 кПа, γ_II = 17 кН/м 3 , E = 17 МПа. Здание — с гибкой конструктивной схемой без подвала ( d_b = 0). Вертикальная нагрузка на фундамент на уровне поверхности грунта N₀ = 4,7 MH. Глубина заложения фундамента d = 2 м. Предварительные размеры подошвы фундамента примяты исходя из R = 300 кПа (табл. 5.13) равными 3×3 м.

Решение. по формуле (5.29) с учетом табл. 5.11 и 5.12 получаем;

кПа.

Для определения дополнительного вертикального напряжения от внешней нагрузки на кровле слабого грунта предварительно находим:

среднее давление под подошвой

p = N₀/b 2 + d = 4,7 · 10 3 /3 2 + 20 · 2 = 520 + 40 = 560 кПа;

дополнительное давление на уровне подошвы

По табл. 5.4 при ζ = 2z/b = 2 · 1,8/3 = 1,2 коэффициент α = 0,606. Тогда дополнительное вертикальное напряжение па кровле слабого слоя от нагрузки на фундамент будет:

Ширина условного фундамента составит:

м.

Для условного фундамента на глубине z = 1,8 м при γ_c1 = γ_c2 = k = 1 расчетное сопротивление суглинков по формуле (5.29) будет:

R_z = 0,47 · 4 · 17 + 2,88 · 3,8 · 18 + 5,48 · 11 = 30 + 196 + 60 = 286 кПа.

Вертикальное нормальное напряжение от собственного веса грунта на глубине z = 3,8 м

Проверяем условие (5.35):

315 + 62 = 377 > R_z = 286 кПа,

т.е. условие (5.35) не удовлетворяется и требуется увеличить размеры фундамента. Расчет показал, что в данном случае необходимо принять b = 3,9 м.

Сорочан Е.А. Основания, фундаменты и подземные сооружения

Источник

Ширина фундамента

При возведении ленточного фундамента важно правильно провести все предварительные расчеты и определить параметры основания. Одним из них является ширина фундамента, которая напрямую связана не только с расчетным значением площади подошвы основания, но и значением толщины несущей стены, которая будет возводиться на ленте фундамента. В этой статье мы поговорим о том, какой ширины должен быть ленточный фундамент, и как ее нужно рассчитывать в конкретных случаях.

Что оказывает влияние на конечную ширину фундамента

В статье, где мы приводили пример расчета фундамента, немалое внимание уделено подбору основных параметров основания под дом — в том числе и толщины. Если рассматривать только ленточный фундамент, то ширина ленты зависит от:

• общей расчетной величины площади подошвы фундамента, которая считается исходя из нагрузок от постройки (как их рассчитать, можете прочитать здесь) и собственно грунта, а вернее его показателей несущей способности. Сначала рассчитываем общее значение площади, отталкиваясь от которого принимаем минимальное значение ширины фундамента;
• толщины несущих стен, которые планируется возводить на фундаментной ленте. Учитывая этот показатель, толщина фундамента должна быть как минимум на 100 мм больше толщины стен. Этого значения должно хватить на последующую отделку фасада дома;
• армирования бетонного монолита. Необходимо учитывать то, что арматура для фундамента должна работать в комплексе с бетоном, а для этого между продольными прутьями должно выдерживаться расстояние (не менее 200 мм). О том, как рассчитать арматуру для фундамента, мы писали в тематической статье – рекомендуем принять представленную информацию к сведению

Расчет ширины фундамента исходя из величины площади подошвы фундамента

Допустим, мы провели все расчеты по грунту и нагрузкам и получили, что минимальное значение площади подошвы фундамента под дом 6×9 м получилось равным 5 кв. м. Принимаем ширину ленты равной Х, тогда суммарная площадь ленты считается следующим образом:

Откуда Х1=0,17 м и Х2=7,3 м. Очевидно, что в нашем случае актуально значение Х1=0,17 м. Это и будет минимально допустимой шириной ленты фундамента.

Какой должна быть ширина основания дома, если известна толщина стен

Однако полученное выше значение является лишь ориентировочным. Допустим, в проекте дома заложены несущие стены толщиной 300 мм, что почти вдвое больше расчетного значения ширины ленточного фундамента. С учетом того, что ширина ленты должна быть на 100 мм больше, получаем расчетное значение: 300+100=400 мм. Итого, запас ширины фундамента составит на: 0,4:0,17×100-100=135% больше минимального.

Зависимость от арматуры

Обычно для ленточного фундамента используют арматуру диаметром 12, 14 или 16 мм. Чтобы оценить, вписывается ли выбранный материал в выбранные параметры основания (в данном случае – в его ширину), необходимо просчитать площадь поперечного сечения ленты и процент, который отведен в монолите именно на арматурный каркас для фундамента. Для этого принимаем высоту ленты, например, 0,8 м (зависит от проекта) и, воспользовавшись таблицей, представленной ниже, подсчитаем, можно ли в данном случае использовать 4 продольных стержня арматуры диаметром 12, 14 или 16 мм.

Площадь поперечного сечения ленты будет равна: 40×80=3200 кв. см.
При условии, что арматура должна занимать 0,001 часть от площади сечения ленты, имеем: 3200×0,001=3,2 кв. см. По таблице выше видно, что данное значение актуально при использовании 4 прутков арматуры диаметром 12 мм.

Значение ширины фундамента подобрано верно.

Источник

Расчет ширины ленточного фундамента

Монолитные и сборные фундаменты ленточного типа являются наиболее распространенными в малоэтажном строительстве. Это объясняется оптимальным соотношением надежности, несущей способности и финансовых затрат на строительство.

От чего зависит оптимальная ширина ленты

Размеры поперечного сечения ленточного фундамента определяются проектным расчетом и зависят от таких факторов как:

• тип грунта на участке застройки;
• глубина промерзания почвы;
• уровень залегания грунтовых вод;
• расчетный вес здания с учетом снегового покрова;
• ветровые нагрузки на стены и кровлю;
• материал, из которого будет возводиться основание.

Для сбора исходных данных приходится использовать справочную литературу, проводить гидрогеологические изыскания на участке.

Нормативные документы

Ширина ленточного фундамента, прежде всего, привязана к несущей способности грунта. Для плотной устойчивой почвы достаточно добавить по 70-100 мм с каждой стороны от толщины стены для получения оптимальной ширины ленты. А вот при неплотном и рыхлом грунте ее необходимо значительно увеличивать — в некоторых случаях она может достигать 900 мм.

Чтобы избежать большого расхода бетона или каменных материалов, применяют составные конструкции из широкой бетонной опоры внизу и верхней части ленты, ширина которой зависит от толщины стен. Основная проблема широких ленточных фундаментов заключается в невозможности их применения на подвижных пучинистых почвах и при высоком уровне грунтовых вод.

Нормативных документов, которые следует использовать при выполнении расчетов, три:

• СНиП 2.01.07-85 – Нагрузки и воздействия;
• СНиП 2.02.01-83 – Основания зданий и сооружений;
• СП 131.13330.2012 – Строительная климатология.

В первом изложена методика расчета фундамента. Во втором приведены стандартные требования к фундаментным конструкциям. В третьем указана глубина промерзания грунта по климатическим зонам для большинства крупных населенных пунктов.

Минимальная ширина

Методика расчета размеров сечения ленты определяет не конкретное числовое значение ширины, а величину, меньше которой она быть не должна. Реальное основание обычно на 10-20% больше, а минимальная ширина ленточного фундамента нужна для определения оптимального значения ширины и снижения расходов на строительство.

Иногда, при плотном устойчивом грунте и получении в расчетах минимальной ширины фундамента 200-250 мм, применяют компромиссный вариант. Строят нижнюю часть узкой, а верхние 300-400 мм определяют толщиной стен. Такой способ можно часто увидеть при строительстве легких бань, веранд и хозяйственных построек.

Максимальная ширина

В указанных выше нормативных документах понятие максимальной ширины фундаментной ленты отсутствует. Проектный расчет ширины ленточного фундамента должен быть направлен на обратное – определение оптимальных размеров с целью снижения финансовых затрат.

Однако, есть один важный нюанс, который следует учесть при строительстве зданий с обустройством подвала. В этих случаях ограничение максимальной ширины фундамента существует. Оно связано с весовым давлением на грунт и зависит от длины каждой отдельной стены, а также материала, из которого она сделана.

Для стен длиной до 3 метров фундаментная подошва должна быть не более:

• бетонный монолит – 400 мм;
• бетонные фундаментные блоки – 500 мм;
• бутобетон – 600 мм;
• кирпич полнотелый – 750 мм;
• бутовый камень – 800 мм.

Если стены длиной более 3 метра, то максимально допустимая ширина составляет:

• железобетонный монолит – 500 мм;
• бетонные фундаментные блоки – 600 мм;
• бутобетон – 800 мм;
• кирпич полнотелый – 900 мм;
• бутовый камень – 1000 мм.

Эти данные не являются нормативным требованием и взяты из практических наблюдений строителей. Поэтому их следует учитывать при расчетах, но не принимать за безусловные.

Какие данные потребуются для расчета

Кроме климатологических показателей региона, гидрогеологической структуры грунта и определения материала фундаментных стен, для разработки проекта требуется определить полный вес постройки, несущую способность грунта и длину стен.

Определение нагрузки от здания

Весовая нагрузка на ленточный фундамент определяется по простой формуле:

М+П+С+В, где:

• М – мертвая масса здания, включающая вес всех строительных конструкций и элементов, в том числе фундамента;
• П – полезная нагрузка или вес всего, что будет находиться внутри постройки и создавать давление на перекрытия;
• С – максимально возможная масса снегового покрова зимой и в начале таяния;
• В – ветровое давление на стены и кровлю.

Полученный расчетный результат следует умножить на коэффициент 1,2-1,25, обеспечивая 20-25% запаса прочности конструкции ленточного фундамента.

Несущая способность или сопротивление грунта

Этот показатель приводится в нормативной литературе и определяется ГОСТ 25100-95 «Классификация грунтов». Для наиболее распространенных типов почвы он составляет (в кг/см 2 ):

• суглинок – 1,5-2,8;
• глина сухая плотная – 1,6-3,0;
• песок мелкозернистый – 2,2-3,4;
• среднезернистый – 2,5-3,6;
• супесь – 2,6-3,6;
• песок крупных фракций – 3,6-4,6;
• гравий, щебень, галька – 5,1-6,5.

На показатель сопротивления весовым нагрузкам также влияет влажность, текучесть и пористость почвы, которые приходится учитывать при подготовке расчетных данных.

Пример расчета ширины подошвы под ленточный фундамент

Определение размера опорной фундаментной подошвы производится по формуле:

Ширина = масса здания : длина стен : сопротивление грунта

Предположим, что первоначальные расчеты при сборе данных показали:

• здание из газобетонных блоков с учетом полезной, снеговой и ветровой нагрузки создает весовое давление 165800 кгс;
• общая длина фундаментной ленты в доме 10 х 8 метров с одной поперечной перемычкой составляет 44 метра или 4400 см;
• грунт – сухая плотная глина с несущей способностью 1,9 кг/см 2 .

На основании этих показателей выполняем расчет ширины ленты для дома из газобетона:

165800 : 4400 : 2,1 = 19,83 см, округляем до 20 см

Получается, минимальная ширина ленты может быть равна 20 см. Однако, толщина газобетонных блоков 300 мм и фундамент должен выступать за края стены как минимум на 5 см. Следовательно, оптимальная ширина подошвы будет равна 400 мм, что обеспечит двойной запас прочности конструкции. К слову, полный просчет ленточного основания представлен тут, а вопрос оптимальной глубины заложения ленты рассмотрен здесь.

Усредненные значения ширины ленты для различных типов построек

Как показывают результаты эксплуатации здания, средняя ширина монолитного ленточного фундамента, в зависимости от типа грунта и размеров постройки, составляет:

Бани, веранды, гаражи, сараи и другие легкие хозяйственные постройки:

• на плотном грунте и глине – 250 мм;
• суглинки – 300 мм;
• песок и супеси – 350 мм;
• рыхлый песок, насыпные грунты – 450 мм.

Ширина ленты фундамента для одноэтажного дома из газобетона и легких каркасных зданий:

• плотный грунт и сухая глина – 300 мм;
• суглинки – 350 мм;
• крупно- и среднезернистый песок и супеси – 400 мм;
• рыхлый песок, плохо уплотненный насыпной грунт – 450 мм.

Под кирпичный дом высотой до двух этажей:

• плотные типы грунта – 500 мм;
• супеси и слежавшиеся пески – 600 мм.

Для строительства тяжелых домов на рыхлых, пучинистых и неустойчивых грунтах от ленточного основания лучше отказаться и подобрать другой тип основания. Однако, сначала обратитесь за консультацией к опытному специалисту. Не исключается, что в ваших расчетах есть ошибка.

Источник