Ширина как основной парметр прочности фундамента

  • Информация, необходимая для расчета прочности
  • О физических свойствах грунтов
  • Виды фундамента
  • Расчет ширины ленточного фундамента
  • Пример расчета площади ленточного фундамента

При строительстве здания всегда актуален вопрос: какие параметры и факторы влияют на прочность его основания. Немаловажно знать, какова должна быть ширина фундамента, его высота и уровень заглубления.

Для большого дома с подвалом, крышей из натуральной черепицы и кирпичными стенами, фундамент должен залегать на 20-30 см ниже уровня его промерзания.

В частности, следует разобраться, что такое прочность грунта, установить влияние грунтовых вод и глубины промерзания грунта, определиться с работами, которые необходимо выполнить, прежде чем закладывать фундамент .

Для владельца дома было бы надежнее привлечь специалистов, и на месте будущей стройки провести геологические исследования.

Информация, необходимая для расчета прочности

Если говорить о расчетах ширины основания, то это может быть только параметр ленточного фундамента. Другие виды (свайный, винтовой, плитный) такой характеристики, как ширина, просто не имеют.

По результатам предварительного исследования грунта будет определен подходящий для данных условий тип основания и рекомендуемая глубина его заложения. Основным параметром грунта, который необходимо узнать перед строительством дома, является несущая способность.


Схема расположения пластов грунта.

Этот показатель напрямую зависит от пористости грунта. Определять же значения пористости и несущей способности “на глазок” весьма рискованно, ибо от размеров и прочности фундамента зависит долговечность всего строения. Это дополнительно свидетельствует о целесообразности привлечения специалистов.

Основным препятствием для проведения квалифицированного исследования является его высокая стоимость. В этом случае следует заняться исследованием самостоятельно. Полезную информацию можно получить от тех, кто до вас уже сталкивался с подобными проблемами, когда строил дом на соседних участках.

Для определения физических особенностей грунта необходимо вырыть колодец на глубину 2-2,5 м и исследовать расположение и состав пластов и насыщение их водой. Заодно можно будет убедиться, что на такой глубине нет грунтовых вод. О глубине промерзания грунта в зимний период можно будет узнать по среднестатистическим данным для района строительства.

Вернуться к оглавлению

О физических свойствах грунтов

Схема видов деформации фундаментов.

По количеству содержащейся глины грунты делят на три вида: супеси, суглинок, глина. По процентному содержанию глины, можно судить о возможном содержании влаги и, следовательно, о том насколько грунт будет пучиться при промерзании в зимних условиях. Для ориентировочного определения количества глины можно воспользоваться субъективным восприятием в процессе исследования образцов грунта руками.

Если при растирании комочка грунта на пальцах ощущается присутствие отдельных песчинок, а между ладонями комочек невозможно раскатать так, чтобы образовалась удлиненная форма (шнурок), если при малейшем сжимающем усилии скатанный в шарик комочек грунта рассыпается, то это свидетельствует, что это супесь. Супесь содержит не более 10 % глины и, соответственно, небольшое количество влаги. Значит и пучность такого грунта будет незначительной. Несущая способность хорошо уплотненной супеси (коэффициент уплотнения, С=0,5) составляет 3кг/см 2 .

Если небольшой объем грунта скатать между ладоней в шар, а затем, сжав его ладонями, придать ему форму чечевицы, то образовавшиеся трещины по краям такой лепешки будут свидетельствовать о том, что этот слой грунта следует отнести к суглинкам. Суглинок содержит до 30 % глины, содержание влаги в нем значительно больше, чем в супеси и, соответственно, больше и пучность такого грунта. А вот несущая способность суглинка такая же, как и у супеси. Следовательно, для расчета ширины не имеет значения супесь это или суглинок.

Чечевичная форма грунта, не имеющая по краям трещин, является первым признаком глины. Если удается раскатать образец в достаточно длинный шнурок, то это убедительное подтверждение, что в грунте содержится более 30 % глины. Такой хорошо уплотненный слой (С=0,5) имеет несущую способность равную 6 кг/см 2. О существенном влиянии уплотнения на несущую способность свидетельствует то, что при С=0,8 несущая способность глины оказывается такой же, как и у суглинка, то есть, 3кг/см 2 .

Ленточный фундамент можно представить в виде равномерно нагруженной балки. Но особенность такой балки состоит в том, что у нее нет четко обозначенных точек опора. На первый взгляд может показаться, что такое размещение балки будет способствовать равномерной передаче веса сооружения на грунт и, соответственно, равномерному воздействию грунта по всей длине балки. Но этого не происходит.

Схема видов фундамента.

Со стороны грунта, кроме сил реакции, могут воздействовать силы, возникающие в результате пучения грунта в период его замерзания. Пучение возникает из-за того, что образовавшийся лед, имеет больший объем, чем содержавшаяся в грунте вода. При этом силы воздействия могут быть направлены не только вертикально, но и под различными углами относительно фундамента. В результате он может испытывать не только равномерно распределенную сжимающую нагрузку от веса сооружения, но и сосредоточенные силы, создающие изгибающие и вращающие моменты.

Исключить побочные силы практически невозможно, но определенными мерами уменьшить их влияние реально. Так, огромный частный дом с крышей из натуральной черепицы и массивными кирпичными стенами, с подвалом должен иметь надежный фундамент, глубина заложения которого должна быть больше на 20-30 см, чем глубина промерзания грунта. Надежности такого основания будет способствовать и его утепление, и отведение излишней воды с помощью дренажа.

Отметим, что ленточные конструкции основания дома обычно применяют для строительства малоэтажного частного дома, возможно, с подвалом. На таком виде основания можно возводить стены из кирпича или камня, из дерева или газобетона, а также стены, возводимые по каркасной технологии.

Вернуться к оглавлению

Виды фундамента

  1. Фундамент с песчаным основанием.

Для небольших дачных домиков и хозяйственных построек подойдет простейший вид ленточного фундамента из песка. Ширина траншеи для него должна быть на 10 см больше толщины стены, а глубина зависит от глубины залегания плотного грунта. Траншею заполняют песком, засыпая ее слоями толщиной 15-20 см. Очередной слой песка смачивают водой и утрамбовывают. Верх траншеи заполняют слоем (15-20 см) щебня, который заливают цементно-известковым или цементно-глиняным раствором.

  1. Бутовой ленточный тип фундамента.

Схема ленточного бутового фундамента.

Если имеется возможность воспользоваться таким местным материалом, как булыжник, то дешевле бутового ленточного варианта придумать что-либо трудно. Его целесообразно возводить для кирпичных стен или стен из других штучных материалов, газобетонных блоков, например. Такая бутовая лента будет надежной опорой для любых стен. В верхней части толщина ленты должна быть не менее 35 см.

Бутовый материал можно использовать и для уменьшения расхода цемента, чередуя его со слоями бетона.

В грунте с большим содержанием влаги (глина) глубина траншеи должна быть ниже глубины промерзания. Бутовый камень закладывают на всю глубину траншеи. При этом, если глубина траншеи превышает 70 см, то в ее нижней части создают песчаную подушку, сверху которой укладывают слой щебня.

Бутовый камень укладывают от слоя щебня до верха, слоями толщиной 15?20 см, и заливают его цементным раствором.

Схема монолитного ленточного фундамента/

Замешивать бетон вручную или даже с помощью бетономешалок небольшого объема нецелесообразно только из-за того, что получит качественный бетон таким способом проблематично. Поэтому, чтобы получить прочную надежную конструкцию, следует воспользоваться услугами растворных узлов. Раствор должен быть не жидким, а таким, чтобы даже при легкой трамбовке он проходил сквозь арматуру.

Для армирования используют металлические стержни, сваренные или связанные между собой. Можно использовать и старые трубы небольшого диаметра.

Для надежного затвердевания такой конструкции необходимо дать хотя бы один месяц, укрыв его рубероидом.

Как вариант, можно заложить бутобетонный фундамент, который позволит существенно уменьшить расход цемента. Ширина закладки должна быть не менее 40 см.

Вернуться к оглавлению

Расчет ширины ленточного фундамента

Ранее указывали толщину такого остова, основываясь на том, что напряжение на сжатие внутри него не будет превышать допустимых значений. Для частных строений, даже больших и имеющих значительный вес, если основание имеет толщину, превышающую толщину стены, такое условие практически всегда выполняется.

Однако предназначение основания не в том, чтобы самому не разрушиться, а в том, чтобы создать условие, при котором сила воздействия на грунт не превышала бы его несущей способности. Это условие выглядит так:

Схема фундамента на песчаной подушке в слабом грунте.

Рдом /Sопор н.сп (1)

где Рдом – общий вес сооружения (с учетом всего оборудования и мебели), кг;

Sопор – нижняя опорная площадь, см;

Зная общий вес строения, и в предположении, что вес будет распределен равномерно по всему периметру сооружения, из условия (1) получим формулу для определения общей площади нижней части ленточного варианта:

Sопор ? Рдом / Qн.сп (см 2 ) (2).

В результате получаем, что расчет сводится к определению веса сооружения и распределению его по отдельным частям фундамента. На изображении 1 показан вариант достаточно сложного основания. Ширина верхней площади его определяется толщиной стен.

Видно, что под несущими стенами ширина больше, чем для внутренних перегородок, которые тоже опираются на основание, но, не будучи несущими, эти стены создают значительно меньшую нагрузку на грунт. Поэтому расчет следует вести только по несущим частям основания. Расчет сделан на конкретном примере.

Пример расчета площади ленточного фундамента

Для внутреннего периметра а’=а-2h= 15-2?0,4=14,2; в’=в-2?h=10-0,4=9,2;

Sвнутр =а’?в’=150 м 2 130,65=1306500 см 2 .

То есть общая площадь верхней части составит:

Разделив полученный результат на h, получим среднее значение периметра:

L= Sфун /h= 193600/40=4840 см.

Этот параметр нам, возможно, пригодится.

Теперь необходимо знать общий вес дома, (Рдом ) и по формуле (1), подставив вместо Sопор значение Sфун. определить выполнение этого условия. Если оно выполняется, то ширину h=0,4 м можно делать одинаковой по всей высоте. Если же условие не выполняется, то необходимо по формуле

определить значение Sопор. при котором условие (2) выполняется, а затем найти требуемую опорную ширину фундамента по формуле:

hопор = Sопор /L. (4)

Для гарантии полученный результат следует увеличить на 2-3 см.

По материалам сайта: http://moifundament.ru