Опорная подошва представляет собой ступенчатое расширение в нижней части конструкции ленточного фундамента. Она применяется при строительстве фундаментов для тяжелых зданий, возводимых на слабонесущих неоднородных грунтах. Данная подошва позволяет распределить вес конструкции более равномерно, тем самым уменьшив давление на грунт. В зависимости от величины нагрузок, а также размеров здания и характеристик грунта, фундамент на опорной подошве может быть одноступенчатый, двухступенчатый, а также трёхступенчатый.
Конструкция ленточного фундамента с опорной подошвой
Конструкция данного фундамента не отличается особой сложностью. Стены возводимого здания опираются на ленточную опору, которая заглублена в грунт. Прокладывается лента под все внутренние и наружные стены постройки, при этом по всему периметру фундамента сохраняется её одинаковое поперечное сечение. Все эти ленты вместе и создают фундамент, который передаёт нагрузку на грунт.
Ленточный фундамент с опорной подошвой заглубляется на глубину до 30 см ниже уровня промерзания почвы. Такой фундамент может выполняться из различных материалов, таких как:
— Бутовая или кирпичная кладка;
— Монолитный бетон;
— Железобетонные блоки.
В современном строительстве наиболее распространёнными являются ленточные фундаменты из монолитного бетона. В то время как фундаменты из бутового камня и кирпича, хоть и были широко распространены в середине прошлого века, на сегодняшний день уже потеряли свою актуальность. В свою очередь, сборные фундаменты из железобетонных блоков применяются в условиях масштабного строительства, ведь данная технология требует использования специальной строительной техники.
Определение размеров основания: пример
Приведем пример расчёта ленточного фундамента мелкого заглубления вручную:
- Изучаются гидрогеологические параметры почвы на стройплощадке, и характеристики залегания подземных вод, а также свойства пучения и плывучести грунта;
- Сооружение с мелким заглублением ставится на песчаном или однородном грунте;
- Рассчитываются параметры армирования ленточного фундамента и размеры самого фундамента;
- Рассчитывается масса всей конструкции и отдельных элементов;
- Корректируются габариты и результаты расчета конструкции.
Закладка ленты
Любительская, но достаточно точная методичка – расчет фундамента – требует определения конкретных значений:
- Параметр b – ширина боковой стенки ленты, h – высота заливки, p – периметр дома;
- Формула, чтобы рассчитать объем и количество бетона: Н {amp}gt; / Z 10 см, где H – высота фундамента, Z – глубина;
- Результат сравнивается с длиной, шириной и высотой арматуры для фундамента: глубина основы должна быть больше или равна высота армопояса;
- Объем отлива вычисляется перемножением значений b, p и h;
- Теперь нужно проделать расчет площади опалубки. площадь боковой стенки ленты нужно умножить на периметр фундамента, ранее умноженный на высоту траншеи. Также определяется площадь одной доски для опалубки;
- Количество досок вычисляется так: нужно разделить на сумму боковых площадей бетонной основы на площадь всей опалубки.
Требуемая ширина подошвы определяется отношением расчетного сопротивления основания к линейно распределенной нагрузке.
Ранее мы определили погонную нагрузку, действующую в уровне подошвы фундамента – 7925кг/м. Принятое сопротивление грунта у нас составило 2,15кг/см2. Приведём нагрузку в те же единицы измерения (метры в сантиметры): 7925кг/м=79,25кг/см.
Ширина подошвы ленточного фундамента составит: (79,25кг/см) / (2,15 кг/см2)=36,86см.
Ширину фундамента обычно принимают кратной 10см, то есть округляем в большую сторону до 40см. Полученная ширина фундамента характерна для легких домов, возводимых на достаточно плотных суглинистых грунтах. Однако по конструктивным соображениям в некоторых случаях фундамент делают шире. Например, стена будет облицовываться фасадным кирпичом с утеплением толщиной 50мм.
Схема с размерами ленточного основания
Теперь можно приступать к расчету необходимого для заливки фундамента бетона. Количество арматуры чаще всего не считают, так как ее пойдет минимум, учитывая массу бани. Поэтому принимают за единственно верный показатель − объем бетона. Для бани площадью 100 м 2, ширина бетонной ленты 0,4 м и глубина 0,6 м, необходимое количество бетона будет составлять 100 х 0,4 х 0,6=24 м 3. Это тот объем бетона, который нужно изначально подготовить, чтобы одновременно залить ленточный фундамент для бани.
Можно также учесть арматурный пояс. Его делают с продольных металлических ребристых прутьев диаметром 12 мм и вертикальных прутьев сечением 10 или 8 мм. Горизонтальные пояса устанавливают с интервалом 20−30 см от глубины до поверхности, но обязательно края должны быть спрятаны в фундаменте на расстоянии до 5 см от поверхности.
Нередко используют несъемную опалубку, которая обеспечивает дополнительную несущую способность основанию и делает поверхность максимально гладкой. В этом случае, вертикальные прутья должны быть спрятаны в бетоне, интервал между поясами составляет 50−60 см. Все соединения следует делать только с помощью проволоки или зажимов, сварку лучше не использовать.
Рекомендуется делать расчеты ленточных оснований для любого здания, даже небольшого гаража или хозяйственной постройки. Так как только после правильного расчета нулевого уровня, выбора оптимальных строительных материалов и конструкций будет гарантия того, что сооружение прослужит максимально возможный срок.
Расчет материалов Вы так же можете произвести на нашем онлайн калькуляторе доступном в меню.
Недостатки ленточного фундамента с опорной подошвой:
— Нельзя строить на глубокопромерзающих и сильновспучивающихся грунтах;
— Фундамент из монолитного бетона потребует больших временных и трудовых затрат, по сравнению с другими видами фундаментов;
— Большой расход материалов (опалубки, арматуры или бетона);
— Для заглубленных типов ленточных фундаментов требуется использование специальной строительной техники;
— Высокая стоимость строительства фундамента.
Даже при всех имеющихся недостатках, ленточный фундамент с опорной подошвой является самым востребованным и распространённым в современном строительстве. Сделав выбор в пользу данного вида ленточного фундамента, вы гарантируете своей будущей постройке высокую надёжность и долговечность.
Цены на ленточные фундаменты
В стоимость строительства ленточного фундамента с опорной подошвой входит:
— Разметка местности, привязка;
— Рытьё траншеи под фундамент 10 см;
— Песчаная подушка 10-20 см, с утрамбованием;
— Установка арматурных каркасов;
— Установка опалубки;
— Заливка бетона марки М250.
| № | Тип фундамента | Единица измерения | Стоимость в рублях |
| 1 | Мелкозаглубленный ленточный фундамент | м/п | 4400 |
| 2 | Заглубленный ленточный фундамент | м/п | 7000 |
| 4 | Ленточный фундамент с опорной подошвой | м/п | 7600 |
Находим расчетное сопротивление грунта
Находим расчетное сопротивление грунта основания с учетом принятой глубины заложения и ширины подошвы фундамента по формуле (7) СНиП 2.02.01-83*:
R = (γc1 γc2 / k) (Mg kz b γII + Mq dl γII +( Mq -1) db γII +Mc cII) (кПа)
где:
γc1 γc2 — коэффициенты условий работы, принимаемые по таб.3 СНиП 2.02.01-83*;
k — коэффициент, принимаемый равным: к =1, если прочностные характеристики грунта (j , с) определены непосредственными испытаниями;
k =1,1, если они приняты по таб.1-3 приложения 1 СНиП 2.02.01-83*;
Mg, Mq , Mc — коэффициенты, принимаемые по таб.4 СНиП 2.02.01-83*;
kz — коэффициент, принимаемый равным:
при b < 10м kz = 1;
при b > 10м kz = (z0/ b) + 0,2;
b — ширина подошвы фундамента, м;
γII — осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии грунтовых вод определяется с учетом взвешивающего свойства воды), кН/м ;
γII — то же, залегающих выше подошвы;
cII — расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;
dl — глубина заложения фундамента, м;
db — глубина подвала.
Установка опалубки
Продолжаем разбираться, как устраивается ленточный фундамент на подошве.
Установка вешек завершена, остается соорудить опалубку. Для этого следует использовать пиломатериал, размеры сечения которого составляют 50 на 300 мм, соединяя его металлическими скобами в виде буквы «П», удерживающими опалубочные щиты снаружи и внутри конструкции. Оптимальный интервал их установки – около пятнадцати сантиметров.
Опалубка выставляется с таким расчетом, чтобы фундаментные стены распределились по центру подошвы. После этого под прямым углом соединяется пара досок, которая выносится от разметочного шнура на удаление в 17.5 см. Такие действия необходимы, чтобы сформировать наружные углы.
Выполнив указанное мероприятие, устанавливаем и фиксируем доски под внутреннюю опалубочную стену. Крепежные скобы выставляются с каждой стороны стыковочного участка щитов.
Если доски стыкуются не слишком плотно, разъемные участки заделываются накладными дощечками, набитыми снаружи. Длинные концы накладываются на соседний щит и прибиваются внахлест.
Опалубочные доски следует выравнивать и корректировать, так как данный фактор оказывает непосредственное влияние на показатель прочности обустраиваемого элемента и на способность выполнять предназначенные ему функции.
Закончив установку опалубки, наиболее слабые ее участки частично подсыпаются грунтовым составом. Как правило, данная мера предосторожности необходима на стыковочных участках или в местах, где отсутствуют крепежные элементы. Засыпание песка предотвратит протечку бетонного раствора под опалубочные доски.
Заключительный этап – установка верхнего уровня края фундаментной подошвы. Выполнять такую разметку необходимо с применением теодолита. Уточняя уровень, делаются фиксаторы маленькими гвоздиками, забитыми до половины длины с шагом в один метр. Эти ориентиры помогут ровно залить бетонный раствор.
Определение типа грунта
От типа грунта зависит не только глубина устройства основания, но и ширина несущей подошвы. Так как существует фактор пучения почвы в зимний период, а это свойство грунта может привести к непоправимым разрушениям фундамента и дома.
Определить тип грунта можно не только с помощью специалистов, но и кустарными способами. Для этого достаточно взять землю и смочить ее водой, а затем согнуть в кольцо. Глина сохранит свою структуру. Суглинок рассыпается на несколько частей, а песчаный грунт сразу рассыплется в порошок. Так можно определить структуру почвы. Песчаный грунт с фракцией 1,5 мм отлично выдерживает большие нагрузки, он оптимален для возведения ленточных фундаментов и не содержит много влаги.
Затем, нужно определить глубину залегания грунтовых вод. Для этого можно подойти к ближайшему колодцу и замерять глубину водного пласта, это должна быть максимальная высота залегания грунтового горизонта. С помощью небольших математических расчетов будет рассчитана глубина водоносного пласта.
Можно и не делать анализ состава почвы самостоятельно. Достаточно обратиться в геодезическую службу. Она даст полную карту состава почвы с учетом даже глубины промерзания почвы, а этот параметр для выбора глубины залегания подошвы будет считаться ключевым.
Исследуем геологию своими руками
Для проверки геологического строения грунтов своими руками вооружаемся лопатой. Во всех пяти точках — под углами будущего строения и в середине — придется копать глубокие ямы. Размер: метр на метр, глубина — не менее 2,5 м. Стенки делаем ровные (хотя бы относительно). Выкопав яму, берем рулетку и листок бумаги, замеряем и записываем слои.
Чтобы исследовать грунт под фудамент самостоятельно, нужно будет копать подобные шурфы на глубину порядка 2,5 метров
Что можно увидеть в разрезе:
- Сверху идет самый темный слой — плодородный. Его толщина от 10 см до 1,5 метров, иногда больше. Этот слой обязательно удаляется. Во-первых, он рыхлый, во-вторых, в нем живут разные животные/насекомые/бактерии/грибки. Потому сразу после разметки фундамента первым делом этот слой удаляют.
- Ниже расположен естественный грунт. Таким он был до «обработки» животными и микроорганизмами. Тут могут быть такие грунты; Плотный песок (крупный, средний, с гравием). Отличное основание для постройки дома: и вода уходит быстро и основание надежное. На таких грунтах можно ставить дом на мелкозаглубленный фундамент (глубина заложения от 50 см).
- Сыпучие пески (мелкие и пылеватые). Если подземные воды расположены глубоко, строится можно. Но эти грунты опасны тем, что плывут при насыщении водой.
- Глина, суглинок, супесь. Ведут себя точно также как и пылеватые пески: при намокании плывут, если воды мало, но их несущая способность высокая. Тут еще нужно смотреть на количество осадков врегионе.
- Торфяники. Самые ненадежные основания. На них можно строиться только с использованием столбчатых фундаментов. И то, только при условии, что не очень глубоко расположен слой грунта с хорошей несущей способностью.
Необходимо определить, что за грунты в каждом слое
Часто сложности возникают при попытках различить глиносодержащие грунты. Иногда достаточно только на них посмотреть: если преобладает песок и имеются вкрапления глины — перед вам супесь. Если преобладает глина, но есть и песок — это суглинок. Ну а глина не содержит никаких вкраплений, копается тяжело.
Есть еще один метод, который поможет вам удостоверится насколько правильно вы определили грунт. Для этого из увлаженного грунта скатывают руками валик (между ладонями, как когда-то в детском саду) и сгибают его в бублик. Если все рассыпалось — это малопластичный суглинок, если развалилось на куски — пластичный суглинок, если осталось целым — глина.
Определившись с тем, какие грунты у вас находятся на выбранном участке, можно приступать к выбору типа фундамента.
Необходимое количество арматуры для фундамента
Пример расчета будет неполным без вычислений количества арматуры, используемой в армопоясе ленты. Обычно в лентах используют два пояса из двух продольных стержней, периодически (через 0,5 м) соединенных горизонтальными, вертикальными перемычками. Все элементы, расположенные в силовой объемной конструкции горизонтально, используют арматуру периодического сечения (рифленка), вертикальные стойки делают из гладкой арматуры.
Расчет может производиться в специальной онлайн программе, при самостоятельных вычислениях придется учесть:
- нахлест горизонтальных стержней 10 см (+0,2 м в каждом стыке);
- специфику расположения прутков в углах (загибы заходят на сопряженную стену на 0,5 м, считая от угла внутренней опалубки);
- вертикальные стойки заходят за нижний/верхний горизонтальные пояса на 5 см.
Рекомендуемый специалистами запас составляет 5-10% в зависимости от конфигурации стен. При покупке следует учесть, что арматура продается на вес, а не метражом. В каждой торговой точке имеется таблица перевода метража в массу. Прутки связываются проволокой, на каждый стык уходит 25 см материала. При вязке пистолетом расход меньше, однако придется приобрести сам инструмент, чаще всего, для разовых работ.
Производим расчет
Расчет подошвы фундамента происходит в несколько основных этапов. Сперва надо найти вес будущего сооружения, включая массу стен, крыши, покрытий и т.д. Сюда же входит снеговая и полезная нагрузка, удельное давление. Рассмотрим этот процесс во всех подробностях.
Расчет веса
Чтобы выяснить максимально точный вес, нужно выяснить массу всех элементов будущего здания. Любой дом состоит из фундамента, цокольного этажа, перекрытий пола и потолка, стен, включая внутренние перегородки, окон, дверей, кровли (стропильная система, пирог) и т.д. Понятно, что для расчета массы каждого элемента необходимо представлять, каких он будет размеров и из каких материалов будет состоять. Стены, например, включают не только кирпич, дерево или бетон, но также теплоизоляционный слой, внутреннюю и внешнюю отделку. Именно поэтому так важно делать подробные эскизы и планы.
Если один из элементов здания имеет прямоугольную форму, его объем можно высчитать очень просто, перемножив длину на высоту и ширину. С более причудливыми формами дело обстоит не так легко, но тоже вполне понятно – их нужно «разобрать» на более простые формы (треугольники и прямоугольники), узнать объем каждой части, после чего суммировать результаты.
Удельная масса каждого элемента определяется материалом, из которого он сделан. Показатели традиционных стройматериалов указаны в СНиП II-3-79, но обращаясь к любому СНиП, следует брать во внимание, что эти нормативы были прописаны довольно давно. С тех пор строительная отрасль сделала несколько больших шагов вперед, поэтому данные руководств могут служить лишь дополнительными источниками информации. Сегодня на рынке присутствует много современных материалов, которые при высокой прочности обладают небольшим удельным весом. Они не указаны в СНиП, поэтому всю информацию следует узнавать у производителя.
Если вы будете строить дом из элементов стандартной формы, например, пеноблоков, брусьев и т.д., следует обратиться к нормативным документам, где указан вес каждого элемента. Зная количество блоков или брусьев и массу каждого из них, можно легко высчитать вес дома.
Поскольку при расчетах также следует учитывать вес фундамента, следует знать его первоначальные параметры. В дальнейшем они могут быть подкорректированы в соответствии с результатами расчетов. При этом следует установить примерные размеры и выбрать материал для изготовления будущего основания. Выбор материала зависит от характеристик грунта, глубины залегания вод, глубины точки промерзания.
Объем и массу фундамента можно высчитать по аналогии с объемом и массой других элементов здания. При этом следует помнить, что определяющим моментом расчета является ширина подошвы, ведь от нее зависит степень воздействия коробки дома на грунт.
Расчет нагрузки
Давление на грунт каждый год усиливается снеговой нагрузкой, которая особенно ощутима в северных регионах, где каждую зиму выпадает много снега. Чтобы определить снеговую нагрузку, необходимо умножить площадь кровли на характеристики массы снежного покрова (эти параметры прописаны в СНиП 2.01.07-85).
Полезно знать: При вычислении снеговой нагрузки надо брать во внимание угол наклона кровли. Так, если крыша будет плоская, снег на ней будет задерживаться и накапливаться, давая большую нагрузку. Если же угол наклона будет большим, снег не сможет задерживаться на поверхности, соответственно и снеговая нагрузка будет минимальной.
Сперва высчитывают снеговую нагрузку, а затем вносят поправочный коэффициент в зависимости от угла наклона кровли и числа скатов. Если угол наклона меньше 25°, поправочный коэффициент будет равен единице, если же угол больше 60°, коэффициент будет нулевым. В диапазоне от 25° до 60° он будет экстраполироваться между 1 и 0.
Существует также полезная нагрузка, включающая массу мебели, всех предметов быта и самих жильцов. Высчитать такую величину точно просто нереально, поэтому было предусмотрено усредненное значение в 180 кг/м².
Когда вы нашли вес всех составляющих будущего здания, можно определить общий вес дома и нагрузку на фундамент. В процессе распределения этой массы на площадь подошвы получится удельное давление на почву (рассчитывается в т/м²).
Расчет размера
Залог качества и долговечности любого фундамента – состояние, при котором удельное давление дома было ниже расчетного сопротивления почвы. Мы уже говорили, что расчетное сопротивление – это величина, при которой грунт не деформируется под нагрузкой. Соответствующие значения для всех регионов России можно найти в ДБН В.2.1-10-2009 “Основания и фундаменты сооружений”. Поскольку вы уже провели тесты и знаете характеристики грунта, можно определить расчетное сопротивление по нормативам.
Сопротивление для разных почв:
- крупнозернистый песок – 60-50 т/м²;
- среднезернистый песок – 50-40 т/м²;
- супеси – 30-20 т/м²;
- суглинки – 30-10 т/м²;
- глина – 60-10 т/м²;
- щебенка – 60-40 т/м²;
- гравий – 50-35 т/м².
Если в вашем случае расчеты показывают, что сопротивление больше нагрузки дома, значит все правильно. Рекомендуется задать некий запас прочности основания. Для этого нужно сделать так, чтобы сопротивление было больше нагрузки на 15-20%. Если итоги показали, что оно меньше либо равно нагрузке, значит подошву надо расширить, после чего заново все просчитать. И наоборот – если сопротивление больше нагрузки, подошву надо уменьшить. Это позволит сэкономить на стройматериалах и трудозатратах. Пересчитывая все по новому, помните, что из-за сокращения размеров подошвы, снизится ее объем и вес.
Усиление подошвы
В процессе эксплуатации дома зачастую требуется усиление его фундамента. Это может случиться из-за роста нагрузок, повреждений или недостаточной несущей способности грунта. Со временем характеристики почвы могут изменяться, соответственно меняется и их несущая способность. Одной из самых эффективных мер по усилению является уширение подошвы ленточного фундамента, то есть увеличение ее размеров. В результате часть нагрузки с имеющегося фундамента будет передаваться элементам усиления – железобетонным плитам, монолитно связанным с существующим фундаментом посредством арматурного каркаса.
Чтобы нарастить подошву фундамента, сначала в его теле проделывают отверстия в шахматном порядке, куда устанавливают металлические трубы. К этим трубам сваркой прикрепляют арматурный каркас, ставят опалубку и заливают бетон. Армирование подошвы ленточного фундамента должно производиться в любом случае вне зависимости от нагрузок и степени сопротивляемости грунта.
Рассчитать подошву и остальные параметры ленточного фундамента совершенно необходимо, однако работа эта требует обширных знаний строительства, включая разные сферы. Поэтому если вы не уверены в своих силах, можно самостоятельно выполнить подготовительные работы (определить тип почвы и снеговую нагрузку, например), а остальное поручить специалистам.
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
Заливка бетоном
Закончив подготовительные мероприятия, переходим к основному этапу – бетонированию. Кстати, предлагается рассмотреть второй способ армирования подошвы.
Залив в опалубку бетон, раскладываем двумя ровными рядами арматурные прутья, удаляя их от опалубочных стен на пятнадцать сантиметров. Арматуру просовываем под перегородочные элементы из крепежных скоб. Закончив раскладку, штыковой лопатой «топим» металл на двадцать сантиметров в бетонную смесь, аккуратно выполняем «штыкование», чтобы устранить оставшийся внутри бетона воздух.
Как только поверхность бетона поднимется до вбитых по верхней кромке будущей подошвы гвоздиков, П-образные скобы приподнимают на пять – семь сантиметров.
Остается две операции – сооружение подошвы и затирка ее поверхности. Первый этап считается важным и ответственным, шпоночную канавку необходимо прорезать с особым вниманием. Выполняется такая работа сверху, по центральной оси кромки. Шпоночная канавка поможет обеспечить прочность и качество сцепления подошвы и стены фундаментной основы.
Работы по устройству канавки начинаются, когда залитый бетонный раствор немного затвердеет.
Для работы потребуется маленький брусок, который вдавливается равномерно по прямолинейному участку фундаментной подошвы.
Опалубочная система аккуратно демонтируется, все отметки, выполненные на ее щитах, переносятся, чтобы удобней было возводить фундаментные стены.
Теперь предельно ясно, что понимается под названием «подошва фундамента». Остается рассмотреть достоинства и недостатки конструкции.
Считается, что ленточную фундаментную основу на подошве возводят при любых погодных условиях, в том числе – в зимнее время. Такое основание считают универсальным, пригодным для строительства несущих стен из кирпичного или каменного материалов, бетона, древесины.
В качестве недостатка многие отмечают сложный технологический процесс обустройства фундаментной подошвы.
Следует отметить, что подошва заливается под блоки фбс, а при установке свайного фундамента опорные подошвы устраиваются в десяти – пятнадцать местах (по количеству опорных элементов).
