Ширина подошвы монолитного ленточного фундамента

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

Ширина подошвы ленточного фундамента

Очень захотелось вынести это в отдельную тему. Уже не первый раз меня спрашивают о необходимой ширине ленточного фундамента для дома, а в виде исходных данных дают вес дома в тоннах (250 тонн, например). К тому же, многие строители, имея длительный опыт работы без проектов, подливают масла в огонь. Берут вес дома (500 т), суммарную длину несущих стен (допустим, дом 10х10м с одной стеной в центре – длина его стен 50 м). А еще они знают, что давление под подошвой фундамента (т.е. нагрузка, передаваемая от дома на 1 квадратный метр грунта) для нормальных грунтов не должно превышать 30 кг/м 2 . И вот по нехитрой формуле они определяют ширину подошвы ленточного фундамента для дома 500/(30∙50) = 0,35 м и со спокойной душой принимают ширину фундамента по ширине стены 0,4 м.

Рассмотрим на примере, что ошибочного в такой математике, и как правильно собирать нагрузку для расчета ленточного фундамента дома.

Возьмем дом 7х10 м, а нагрузки на него, собранные по всем правилам, возьмем из вот этой темы «Собираем нагрузки на ленточный фундамент дома».

Нагрузки на фундамент собираются для каждой стены, т.к. есть стены несущие, с максимальной нагрузкой, есть самонесущие (несут только свой вес, на них не опираются перекрытия), да и несущие стены сильно разнятся по нагрузке (средняя стена нагружена намного больше, чем крайние).

Стена по оси

Длина стены, м

Постоянная расчетная нагрузка на 1 метр стены (вес всех конструкций) кг/м

Временная расчетная нагрузка на 1 метр стены (вес мебели, людей, снега и т.п.) кг/м

1 (несущая)

2 (несущая)

3 (несущая)

А (самонесущая)

Б (самонесущая)

Пользуясь таблицей, можно посчитать вес конструкций дома.

Без учета временной нагрузки:

8147∙10 + 11559∙10 + 8147∙10 + 8688∙7 + 8688∙7 = 400162 кг = 400,2 т.

С учетом временной нагрузки:

925∙10 + 1850∙10 + 925∙ 10 + 400162 = 437162 кг = 437,2 т.

Заметьте, строитель никогда не будет учитывать временную нагрузку (хотя это делать обязательно нужно), а значит 400,2-437,2=37 т не будут учтены при расчете фундамента, а это не маленькая нагрузка.

Сейчас грубо прикинем ширину подошвы фундамента «по методу строителя»:

489,3/(30∙44) = 0,4 м (т.е. если ширина стен 0,4 м, то по этой математике фундамент уширять вовсе не нужно). В этой формуле 44 м – это суммарная длина стен дома, 30 т/м 2 – предполагаемая несущая способность грунта.

Теперь же прикинем ширину подошвы с учетом разных нагрузок на стены по разным осям (сведем результаты в таблицу), предполагая, что грунт выдержит давление под подошвой 30 т/м 2

Стена по оси

Полная нагрузка, т/м

Ширина подошвы фундамента (при давлении под подошвой 30 т/м 2 ), м

1 (несущая)

8147+925=9072=9,1

2 (несущая)

11559+1850=13409=13,4

13,4/(30∙1)=0,45

3 (несущая)

8147+925=9072=9,1

А (самонесущая)

Б (самонесущая)

Как видите, у нас «вылезла» одна стена с шириной подошвы, большей, чем 0,4 м. Т.е. если даже мы угадали с несущей способностью грунта в 30 т/м 2 , то этой несущей способности не хватит, чтобы выдержать среднюю стену по оси 2. А ведь достаточно одной такой стены, чтобы грунт под фундаментом начал деформироваться, сжиматься – и как итог мы получим неравномерную осадку фундамента и трещины в доме.

А если вдруг грунт не такой хороший, что бывает сплошь и рядом? Если его несущая способность ограничивается значением 20 т/м 2 или даже 15 т/м 2 как для просадочных грунтов? Можете сами пересчитать, расчет-то нехитрый, в какие цифры тогда выливается ширина подошвы фундамента.

Вывод данной статьи прост: знать вес конструкций дома для определения ширины подошвы ленточного фундамента не достаточно. Нужно четко определить нагрузку на каждую стену, и для каждой стены рассчитывать подошву фундамента. Мало того, то, что описано в данной статье – это не расчет, а прикидка. Для расчета нужно точно знать характеристики грунта, тогда в ходе расчета определяется его расчетное сопротивление (сколько он может выдержать без разрушения), а по этому значению уже определяется ширина подошвы фундамента. Пример такого расчета ленточного фундамента вы можете посмотреть в статье «Расчет ленточного фундамента под наружную стену в доме без подвала».

Источник

Что нужно знать о ленточном монолитном фундаменте

Ленточный монолитный фундамент — это самый распространенный тип фундамента в индивидуальном строительстве. Разберем его по косточкам.

В результате расчета у нас получается ширина фундаментной ленты — т.е. ширина подошвы фундамента. Это главное значение, которое обеспечит надежность нашего фундамента. Ширина ленты может быть разной. Допустим, под несущей средней стеной она будет максимальной (т.к. плита перекрытия опирается на нее с двух сторон, нагрузка самая большая), а под торцевыми самонесущими стенами – минимальной (перекрытия на них не опирается вообще).

В этой статье я не буду разбирать расчет фундамента. Предположим, что расчет уже сделан, данные о габаритах и армировании получены. Но по результатам расчета мы пройдемся, чтобы иметь понимание, откуда что получено и на что нужно обратить внимание при конструировании фундамента.

1. Ширина подошвы фундамента. Базовая и самая главная величина. Если представить грунт поверхностью воды, а фундамент – спасательными подушками, то легко вообразить, как все зависит от ширины этих «поплавков». Чем больше площадь поплавка, тем меньше шансов у него утонуть. Стены нагружены по-разному (там опирается перекрытие, там еще и крыша, а там почти ничего не опирается, но сама стена имеет вес). И если под ними будут одинаковые, да еще и узкие ленты «поплавков», то дом утонет, предварительно разрушившись. Т.к. более тяжелые стены начнут «уходить под воду» раньше более легких. Создадутся перекосы, стены треснут – крушения не избежать. Если все не так печально, и под воду наш дом не пойдет благодаря более широким лентам, но сделанным, опять-таки, не по расчету, а на глаз, то возникает опасность более медленного разрушения. Особенно часто застройщики допускают следующую ошибку: по периметру дома делают фундамент пошире, а среднюю стену (не пойму их логику) садят на более узкую ленту. Хотя средняя стена в доме обычно максимально нагружена перекрытиями. В итоге, площади ленты-«поплавка» под средней стеной не хватает, и она начинает потихоньку «идти ко дну». А наружные стены в это время на своих более широких лентах держатся уверенней, но их начинает тянуть вслед за собой самый слабый элемент в цепочке. Как результат: снова трещины, т.к. нагрузка даже от одной «тонущей» стены не маленькая – это просто непосильная многотонная ноша для соседних стен и фундаментов.

Еще один пример. По результатам расчета получились очень разные ленты (по ширине) из-за сильно отличающихся нагрузок. А запасливый проектировщик решил сделать по большей – под весь дом ленту одной ширины. Что произойдет в этом случае? Скажу одно: трещины появятся намного позже, чем в доме со слабым фундаментом, но вероятность их появления все-таки есть. И причина здесь – разные осадки. Каким бы ни был фундамент, грунт под ним все равно будет проседать с годами. Это нормально. Я видела старые столетние домики, вросщие в землю по подоконники. В общем, факт осадки есть при любых фундаментах. А зависит он от двух величин: нагрузки и ширины ленты. Если нагрузка одинаковая, то и лента должна быть одной ширины. Если же нагрузки под стенами разные, то ширина лент должна отличаться. А что же будет, если при разных нагрузках будет лента одной ширины? В месте большей нагрузки фундамент просядет больше, в месте меньшей нагрузки – меньше. Если осадка фундамента небольшие, то конструкции выдержат. Но с годами осадки накапливаются, и в один прекрасный момент в местах наиболее слабых (в районе окон, например) могут возникнуть наклонные трещины, отрывающие просевшую часть дома от непросевшей. Могут, впрочем, и не возникнуть, но зачем нам эта лотерея?

Таким образом, с помощью нехитрой аналогии мы представили, как работают фундаменты на грунте.

Вывод: делаем ширину ленты по расчету и спим спокойно.

2. Толщина подошвы фундамента. Она меньше влияет на судьбу дома, но ее значение тоже немаловажно.

Если лента будет слишком тонкой, фундамент разрушится. Если слишком толстой – мы получим перерасход материалов и денежных средств застройщика.

В среднем, толщина фундаментной ленты принимается 250-300 мм. Это наиболее часто встречаемая величина для частных домиков. Откуда она берется?

По результатам расчета ширины подошвы у нас есть значение ширины подошвы и реакции грунта под подошвой фундамента. Что это такое? Стена давит на подошву с определенной силой N . При этом грунт создает встречное давление R , которое и держит наш фундамент «на плаву». Но сама лента оказывается зажатой между двумя силами N и R , и главная ее задача – не разрушиться, как это показано на рисунке.

Для этого в ходе расчета проектировщик подбирает толщину ленты и ее армирование. Иначе (как видно из рисунка) мы получим ленту значительно более узкую и два бесполезных, похороненных в грунте обломка фундамента. А как мы уже разбирали, более узкая лента быстрее «пойдет ко дну», т.е. результат: снова трещины. Поэтому для тех, кто хочет сэкономить и сделать ленту потоньше, нужно обязательно выполнить расчет (по двум предельным состояниям, обязательно – на раскрытие трещин) и подобрать толщину ленты и арматуру.

3. Армирование фундамента. Оно, по сути, незатейливое, но несколько моментов нужно учесть.

Во-первых, армирование неразрывно связано с толщиной подошвы – чем больше толщина, тем меньше арматуры, и наоборот.

В принципе, армирование ленты – это сетка, уложенная по низу. Иногда стержни в этой сетке одинакового диаметра. Иногда стержни в этой сетке одинакового диаметра (причем, небольшого), иногда разного. Причем, есть случаи, когда больший диаметр уложен в продольном направлении (вдоль стены), а есть, когда в поперечном. Сейчас разберемся.

· Если грунты хорошие, лента узкая, нагрузки небольшие, то фундаментная лента армируется конструктивной арматурой. Обычно это восьмерка или десятка с шагом 200-300 мм в двух направлениях.

· Если лента широкая, то арматура в ней устанавливается по расчету и может быть значительных диаметров. В этом случае, рабочая арматура в ленте поперечная, и именно она – большего диаметра. Эта арматура воспринимает нагрузку от отпора грунта, о котором мы говорили выше. При достаточно широкой ленте и больших нагрузках на фундамент диаметр арматуры может быть и 14, и 18 мм – расчет покажет.

· Если мы имеем просадочные грунты; неравномерные, значительно отличающиеся нагрузки по длине ленты; неравномерно сложенные грунты под зданием (например, локальные включения другого грунта или насыпных грунтов) или прочие неблагоприятные факторы, могущие вызвать неравномерные осадки здания, то в таком случае, рабочая арматура в ленте – продольная. При каких-либо деформациях грунта под подошвой эта арматура подстрахует фундамент от возникновения трещин и разрушения. Просчитать диаметр и шаг такой арматуры очень сложно, т.к. предугадать процессы в грунте в цифрах почти невозможно. Поэтому проектировщик закладывает арматуру, исходя из опыта (в пределах разумного, т.к. чем больше запас, тем надежнее, но дороже). Я бы рекомендовала испольовать в таких неблагоприятных случаях арматуру диаметром не меньше 12 мм с шагом 150-200 мм.

При этом надо заметить, что установка продольной рабочей арматуры не отменяет поперечную – по расчету. И наоборот.

И еще один нюанс: рабочая арматура ставится ближе к краю сечения. Запомнить это очень просто, т.к. правило легко объяснимо. Главная величина в расчете армирования – рабочая высота сечения элемента. Чем она больше, тем лучше работает конструкция.

На рисунке показано два варианта, когда величина h_c отличается на диаметр арматуры. Казалось бы, не так много – ну что могут сделать эти 10-12 мм? Но в некоторых ситуациях именно их и недостает, и приходится устанавливать арматуру большего диаметра или увеличивать толщину конструкции. К тому же, любой опытный человек, увидев небрежность проектировщика в данном вопросе, может сделать вывод, что он не понимает тонкостей расчета, т.е. опыта в этом вопросе у него не достаточно.

Итак, мы рассмотрели все составляющие ленточного фундамента. Надеюсь, эта статья поможет вам не ошибиться при выборе между экономией и надежностью. Удачного строительства!

Источник