Виды фундаментов глубокого заложения: особенности расчета

Осадка фундамента

Неравномерное проседание опорных конструкций зданий и сооружений является следствием допущенных дефектов в строении фундаментов различных видов. Осадка фундамента происходит в течение некоторого времени после окончания строительства объекта. Важно, чтобы осадка основания здания была равномерной и в пределах допустимой нормы.

Существует многочисленные причины, вызывающие неравномерное опускание фундамента вследствие сжатия грунтового основания под подошвой здания. Таковыми являются:

• несанкционированная экономия материалов на возведении основания здания;
• использование низкоквалифицированного труда;
• в результате произведённого самостоятельного расчёта неверно определены глубина заложения фундамента, уровень грунтовых вод толщина промерзания почвы;
• отсутствие дренажной системы;
• неправильное определение сопротивления грунтового основания приведёт к чрезмерному проседанию основания здания.

На строительстве любого крупного объекта необходимо правильно рассчитать осадку фундамента.

В данной статье основное внимание уделено тому, как правильно сделать расчёт осадки свайного фундамента и ленточного основания здания.

Глубина заложения и ее влияние на постройку

Перед тем как определить глубину заложения фундамента, нужно понять, зачем вообще это делается.

А делать это надо из-за чрезвычайно серьезного влияния и особенностей фундаментных конструкций, которое они оказывают на будущее здание.

Как мы все знаем, именно от фундамента зависит, что станет с постройкой в дальнейшем. Под постройку фундамент подбирают отдельно, и он должен отвечать ее особенностям.

Легкий дом, например, деревянный, состоящий из обычного бруса, клееного бруса и т.д. устоит и на легком фундаменте. Однако установи мы тяжелый двухэтажный кирпичный дом на тот же легкий фундамент, и нас ждет масса проблем в будущем. Причем проблем серьезных, вплоть до разрушения.

Глубина же фундамента определяется очень тщательно. На ее расчет пускают массу усилий, а все потому, что от нее зависит, каким должно быть будущее строение, сколько оно простоит и т.д.

Плохо осуществленный расчет глубины – большой риск. Неправильное заглубление рано или поздно даст о себе знать. Образовавшиеся проблемы могут быть незначительными, но только поначалу.

Со временем здание рискует просесть, из-за неравномерной просадки фундамент рано или поздно треснет. Что делать в такой ситуации? Только ремонтироваться и надеяться на лучшее.

Впрочем, еще более неудачный расчет иногда приводит к серьезной просадке дома по всему периметру, выдавливанию углов, смещению центральных осей и т.д. Вот почему очень важно рассчитать этот параметр правильно.

к оглавлению ↑

Факторы, влияющие на глубину заложения ленточных фундаментов

Наверное, стоит начать с того, что сами ленточные фундаменты делятся на три основных типа:

1. Незаглубленные
2. Мелкозаглубленные
3. Заглубленные

Каждый из этих типов закладывается на определенную глубину, которая зависит от нескольких основных факторов:

• Глубина промерзания грунта
• Тип грунта
• Уровень грунтовых вод

Стоит отметить, что глубина заложения ленточного фундамента — это расстояние от поверхности грунта до подошвы фундамента, а не та глубина, на которую копается траншея. В траншее, помимо фундамента может присутствовать подушка.

Теперь давайте разберемся, как эти факторы влияют на каждый тип ленточного фундамента в отдельности.

Опускные и кессонные глубинные колодцы

Схема глубоко заложенного основания здания

По технологии строительства свайные основания подразделяются на виды, одними из которых являются опускные колодцы, они еще называются массивными.

Такой фундамент состоит из колец, которые заглубляются в грунт под силой собственной тяжести. Постепенно грунт в кольцах выбирают и наращивают сверху еще кольца. После того как вся конструкция будет опущена на расчетную отметку, полость бетонируют.

Если полость не будет заполняться бетоном, а будет использоваться в качестве резервуара или подвального помещения, то такую конструкцию называют «колодец-оболочка». Данные опоры могут быть выполнены не только в виде круглых колец, профиль погружаемой секции может иметь любую конфигурацию.

При устройстве такого фундамента важно правильно произвести расчет стенок конструкции, чтобы они выдержали вес бетонной смеси и не лопнули под ее давлением. Чтобы не делать стенки слишком толстыми, можно использовать сборную конструкцию из нескольких секций.

Особенности расчета параметров колодца опоры происходит в несколько этапов:

Еще одним видом свайных оснований являются кессонные колодцы. Работы по кессонному типу фундаментов одни из сложных и дорогостоящих. Поэтому его применяют только в случае крайней необходимости, к примеру, если нужно возвести массивное здание на рыхлом основании, а перенести его в другое место застраиваемого участка нет возможности. Также подобный метод применяют при высоком уровне расположения грунтовых вод.

Способ производства работ похож на погружение колодца с тем различием, что рабочая зона погружаемого фундамента накрыта кессонной прокладкой, через которую проходит шахта. Воздух поступает в рабочую область по шахте через верхний шлюз, давая рабочим необходимое количество кислорода. Максимальная глубина такого фундамента ограничивается 40 метрами, так как на большей глубине рабочие уже не смогут работать без специальных средств защиты. Строители в рабочей камере производят работу по удалению грунта небольшими группами, смена происходит каждые 3—6 часов.

Методика математического расчета глубины фундамента

Как известно, глубина заложения фундамента зависит от глубины промерзания грунта и уровня грунтовых вод. Причем первый показатель можно определить на основе математических расчетов, а второй – измерить визуально, заглянув в ближайший колодец.

Впрочем, уровень грунтовых вод влияет скорее на степень гидрозащиты строения, чем на глубину залегания основания. Ну а в особо сложных случаях влияние уровня грунтовых вод можно скорректировать за счет увеличения ширины основания. Например, на топких болотах строения возводят на монолитной плите. Поэтому в качестве основного критерия, определяющего уровень погружения фундамента в грунт, используют глубину промерзания грунта.

Для математического расчета глубины промерзания используют следующую формулу:

Где D1 – это вычисляемая нами глубина промерзания, а D0 – это коэффициент, определяемый типом почвы (он изменяется в пределах от 0,23 до 0,34). Под М понимают среднемесячную температуру в вашей климатической зоне, вычисляемую по температурным наблюдениям, проводимым в зимнее время, в течение трех-четырех лет.

В итоге, глубина промерзания песчаного грунта, расположенного в климатической зоне со среднемесячной температурой в – 20 градусов по Цельсию, вычисляется следующим образом:

Ну а минимальная глубина заложения фундамента в таких условиях будет равна D1+300 мм или 1,55 метра.

Максимальная глубина залегания фундамента определяется по высоте стен в помещениях, расположенных в цокольной (или подземной) части дома. Если такого помещения нет, то фундамент можно строить и с минимальной глубины залегания.

Последствия ошибки при определении глубины фундамента

При определении глубины залегания фундамента очень важно не отмахнуться от результатов вычислений или геологических изысканий. Причем, в данном случае, следует принять во внимание не только минимальный уровень заглубления, но и прислушаться к рекомендациям относительно максимальной глубины залегания фундамента в грунте.

Проигнорировав минимальную глубину погружения фундамента в грунт можно столкнуться со всеми прелестями сезонной деформации пучения почвы, которая может вытолкнуть часть основания из грунта. В итоге, монолитный каркас, необходимый для поддержания стабильности конструкции дома, превратится в неустойчивую площадку. И стены строения просто растрескаются.

Не вняв советам по поводу максимальной глубины погружения, можно столкнуться с нестойкими слоями грунта, которые попросту не вынесут веса строения. В этом случае дом буквально провалится под землю.

Впрочем, на максимальный предел заглубления следует обращать внимание только владельцам многоэтажных строений с габаритным подвалом или полноценным подземным этажом. Легкая, одноэтажная застройка ориентируется скорее на минимальное погружение.

Поэтому, просчитывая глубину фундамента, необходимо помнить еще и о весе самого строения и соизмерять этот показатель с массой будущего основания. Только в таком случае можно избежать ошибок при определении глубины фундамента. Причем правильное определение уровня заложения основания позволит сократить расходы на обустройство фундамента в два-три раза, тем самым, уменьшив общую смету на 20-30 процентов.

Сбор нагрузок

Сбор нагрузок осуществляется суммированием их каждого вида (постоянные, длительные, кратковременные) с умножением на грузовую площадь. При этом учитываются коэффициенты надежности по нагрузке.

Значения коэффициентов надежности по нагрузке согласно СП

Нормативные значения полезных нагрузок в зависимости от назначения помещения согласно СП

К постоянным нагрузкам относят собственный вес конструкций. К длительным – вес не несущих перегородок (применительно к частному строительству). Кратковременными нагрузками является мебель, люди, снег. Ветровыми нагрузками можно пренебречь, если речь не идет о строительстве высокого дома с узкими габаритами в плане. Разделение нагрузок на постоянные/временные необходимо для работы с сочетаниями, которыми для простых частных строений можно пренебречь, суммируя все нагрузки без понижающих коэффициентов сочетания.

По своей сути сбор нагрузок представляет собой ряд арифметических действий. Габариты конструкций умножаются на объемный вес (плотность), коэффициент надежности по нагрузке. Равномерно распределенные нагрузки (полезная, снеговая, вес горизонтальных конструкций) формируют опорные реакции на нижележащих конструкциях пропорционально грузовой площади.

Сбор нагрузок разберем на примере частного дома 10х10, один этаж с мансардой, стены из газоблока D400 толщиной 400мм, кровля симметричная двускатная, перекрытие из сборных железобетонных плит.

Схема грузовых площадей для несущих стен в уровне перекрытия первого этажа (в плане.

Схема грузовых площадей для несущих стен в уровне кровли (в разрезе.

Некоторую сложность представляет собой сбор снеговой нагрузки. Даже для простой кровли согласно СП следует рассматривать три варианта загружения:

Схема снеговых нагрузок на кровлю.

Вариант 1 рассматривает равномерное выпадение снега, вариант 2 – не симметричное, вариант 3 – образование снегового мешка. Для упрощения расчёта и для формирования некоторого запаса несущей способности фундаментов (особенно он необходим для примерного расчёта) можно принять максимальный коэффициент 1,4 для всей кровли.

Конечным результатом для сбора нагрузок на ленточный фундамент должна быть линейно распределенная (погонная вдоль стен) нагрузка, действующая в уровне подошвы фундамента на грунт.

Таблица сбора равномерно распределенных нагрузок

Всего: 1076 кг/м2

Нормативное значение снеговой нагрузки зависит от региона строительства. Его можно определить по приложению «Ж» СП Собственные веса кровли, стропил, напольного перекрытия и перегородок взяты ориентировочно, для примера. Эти значения должны определяться непосредственным вычислением веса того или иного конструктива, или приближенным определением по справочной литературе (или в любой поисковой системе по запросу «собственный вес ххх», где ххх – наименование материала/конструкции).

Рассмотрим стену по оси «Б». Ширина грузовой площади составляет 5200мм, то есть 5,2м. Умножаем 1076кг/м2*5,2м=5595кг/м.

Но это ещё не вся нагрузка. Нужно добавить собственный вес стены (надземной и подземной части), подошвы фундамента (ориентировочно можно принять её ширину 60см) и вес грунта на обрезах фундамента.

Для примера возьмем высоту подземной части стены из бетона в 1м, толщина 0,4м. Объемный вес неармированного бетона 2400кг/м3, коэффициент надежности по нагрузке 1,1: 0,4м*2400кг/м3*1м*1,1=1056кг/м.

Верхнюю часть стены примем в примере равной 2,7м из газобетона D400 (400кг/м3) той же толщины: 0,4м*400кг/м3*2,7м*1,1=475кг/м.

Ширина подошвы условно принята 600мм, за вычетом стены в 400мм получаем свесы общей суммой 200мм. Плотность грунта обратной засыпки принимается равной 1650кг/м3 при коэффициенте 1,15 (высота толща определится как 1м подземной части стены минус толщина конструкции пола первого этажа, пусть будет в итоге 0,8м): 0,2м**1650кг/м3*0,8м*1,15=304кг/м.

Осталось определить вес самой подошвы при её обычной высоте (толщине) в 300мм и весе армированного бетона 2500кг/м3: 0,3м*0,6м*2500кг/м3*1,1=495кг/м.

Суммируем все эти нагрузки: 5595+1056+475+304+495=7925кг/м.

Более подробная информация о нагрузках, коэффициентах и других тонкостях изложена в СП

Расчёт ширины опорной части фундамента

Так как грунт сильнопучинистый, без устройства уплотнённой песчаной противопучинной подушки не обойтись. Необходимо определить расчётное сопротивление (R) песчаной подушки.

Для этого воспользуемся данными таблицы 5 (Приложение З, СНиП — 83*, Основания зданий и сооружений}.

Согласно им при степени влажности грунта Sr ≥ 0,8 Ro = 2,0 кгс/см2 (с запасом надёжности).

Значение Ro относится к фундаментам с шириной опорной части bо = 1,0 м и глубиной их заложения do = 2,0 м. Для определения расчётного сопротивления грунта на глубине заложения фундаментов 0,5 м воспользуемся формулой (1) того же Приложения СНиПа:

R = Ro (1+k(b-bo)/bo) x (dф+do)/2do     (1),

В формулу входит ширина подошвы фундамента, которая пока не известна. Поэтому расчёт произведём при предварительной величине b = 0,5 м. Коэффициент к для песков равен 0,125. Подставляем значения и получаем:

R=2,0 x (1+0,125 х (0,5-1,0) / 1,0) x (0,5+2) / 2х2=1,17 кгс / см2.

Необходимую ширину опорной части ленточного фундамента найдём из выражения:

b = Qд / R = 2,5/11,7 = 0,21 м.

Так как ширина цоколя равна 0,3 м, ширина опорной части фундамента не может быть меньше. Принимаем b = 0,3 м.

Уточняем расчётное сопротивление песчаной подушки при b = 0,3 м:

R = 2,0 x (1 +0,125 х (0,3-1,0) / 1,0) х 2,5 / 4=1,14 кгс / см2.

Уточняем величину b:

b = 2,5 / 11,4 = 0,22м

Оставляем величину b = 0,3 м.

Пучинистый грунт под песчаной подушкой весной при оттаивании какое-то время находится в распученном состоянии с физико-механическими характеристиками, ухудшенными по сравнению с теми, которые были получены при выполнении инженерно-геологических изысканий. Осадки рассчитываемого фундамента останутся в пределах допустимых величин, если давление на распученный грунт не будет превышать его расчётного сопротивления. Поэтому необходимо определить расчётное сопротивление распученного грунта.

Так как толщина противопучинной подушки на этой стадии расчётов пока не известна, расчётное сопротивление распученного грунта в запас надёжности определяем в уровне подошвы фундамента — 0,5 м.

Коэффициент пористости грунта в распученном состоянии определяем по формуле:

ер = е+f(1+е)(1- dф / df )      (2).

Подставляем значения и получаем:

ер = 0,7 + 0,12(1 +0,7)(1 — 0,5/1,6) = 0,84.

Расчётное значение Ro для распученного суглинка определяем по таблице 3 того же Приложения СНиПа (при е = 0,84 и JL= 1,0}. По интерполяции получаем: Ro= 1,5 кгс/см2.

Так как полученное сопротивление относится к ширине опорной части 1,0 м и заглублению 2,0 м, то пересчитываем по формуле (1) для b = 0,3 м и dф = 0,5 м. Коэффициент k для суглинков равен 0,05.

R = 1,5х[1 + 0,05х(0,3 -1,0)/1,0]х2,5/4 = 0,9 кгс/см2.

Из этого следует, что расчётное сопротивление распученного суглинка меньше расчётного сопротивления песчаной подушки. Поэтому ширину ленточного фундамента определяем по расчётному сопротивлению распученного суглинка.

Получаем:

b=2,5/9,0 = 0,28м.

Оставляем ширину подошвы фундамента без изменения — 0,3 м.

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.

Глубина заложения фундамента СНИП

Требования и правила по определению глубины заложения железобетонных фундаментов приведены в нормативном справочнике СНиП № 20201-83 «Фундаменты зданий и сооружений».

В пункте данного документа приведены формулы и таблицы, с помощью которых на практике можно рассчитать глубину заложения ЖБ фундаментов. Для этого потребуются такие исходные данные:

• Тип почвы;
• Ежемесячная и среднегодовая температура в регионе;
• Технический проект постройки;
• Глубина размещения грунтовых вод.

Рис. Глубина заложения ленточного фундамента исходя из глубины промерзания

Как и чем определить глубину заложения фундамента

Основное влияние на ГЗФ оказывает глубина промерзания почвы, так что расчеты по выявлению ГЗФ требуют предварительного определения данной величины и сопоставления полученного результата с нормативной таблицей.Рис. 1.5: Схема ленточного фундамента под дом из сруба Для примера произведем расчет глубины заложения основания под дом из сруба, место строительства — Москва.

Рассчитываем нормативный показатель глубины промерзания почвы

Делается это по формуле:

• Dfn = d0√Mt

Где d0 — коэффициент, величина которого отличается для разных видов почвы:

• Глинистый и суглинистый грунт — 0,23;
• Супесь, мелкий песчаный грунт — 0,28;
• Средняя и крупная песчаная почва — 0,30;
• Скальной грунт — 0,34;

√Mt — это квадратный корень всех минусовых месячных температур в регионе за один календарный год. Узнать среднемесячные температуры в конкретных регионах России можно в приложении 5.1 к СниП №23-01-99 «Строительная климатология».

Для Москвы среднемесячные температуры будут следующими:

На основании таблицы определяем√Mt (суммируем только минусовые температуры): √5,6+1,1+1,3+7,1+7,8 = 4,78. Теперь мы можем рассчитать основную формулу нормативного промерзания:

• Dfn = d0√Mt = 0,23*4,78 — 1,1 м.

Коэффициент 0,23 взяли для глинистой почвы и суглинка, которые преобладают в столице России.

Определяем расчетную глубину промерзания почвы под конкретным зданием

Расчетная ГПП, на основании которой будет определятся глубина заложения фундамента, высчитывается по формуле:

• Df = Kh*Dfn

В которой, Dfn — уже рассчитанная нами величина нормативного промерзания, а Kh — коэффициент, который отличается для отапливаемых и неотапливаемых зданий.

Для неотапливаемых помещений, если они расположены в регионах с плюсовой среднегодовой температурой (в Москве — +5,4) он всегда равен 1.1.

Коэффициент Kh для отапливаемых помещений вы можете узнать из нижеприведенной таблицы.

Таблица 1.2: Коэффициенты Kh при разных температурах внутри помещения Теперь мы можем определить расчетную глубину промерзания почвы в Москве под разными сооружениями:

• Отапливаемая постройка с неотапливаемым подвалом: Df = 1×1.1 = 1.1 м;
• Отапливаемая постройка с утепленным цоколем, без подвала: Df = 0.7×1.1 = 0.8 м;
• Неотапливаемая постройка, без подавала: Df = 1.1×1.1 = м.

Определяем глубину заложения основания

Пользуясь данными таблицы соотношения уровня грунтовых вод и ГПГ мы можем определить оптимальную глубину заложения ЖБ основания, которая позволит свести к минимуму воздействующие на фундамент в холодное время года силы пучения.

Таблица 1.2: Глубина заложения фундамента в разных условиях

Столбчатые фундаменты

Фундаменты такого рода устанавливаются под лёгкими каркасно-щитовыми сооружениями из дерева, не имеющими подвальных помещений.

Используются следующие виды таких опор:

• ж/б столбы;
• асбестоцементные или металлические трубы;
• кирпич или строительный камень;
• брёвна.

Для большей прочности трубы заливают изнутри бетоном, а столбы из брёвен для гидроизоляции обмазывают битумом или обёртывают рубероидом. Кирпичные столбы укладывают на бетонную стяжку, после её высыхания, и засыпают грунтом, уплотняя его.

Для защиты столбов от воздействия бокового вспучивания и завалов используют ростверк — железобетонный монолит (бревенчатую или брусовую обвязку) для распределения нагрузки между сваями и как основу для возводимых стен.

Определение глубины заложения фундамента

Общая оценка грунтовых условий площадки строительства.

По инженерно-геологическому разрезу площадка имеет спокойный рельеф с абсолютными отметками 140,25-141,5 м. Грунты имеют слоистое напластование с согласным залеганием пластов. Все они могут служить естественным основанием для фундаментов зданий.

Для рассматриваемого промышленного здания при устройстве фундаментов мелкого заложения несущим слоем может быть песок мелкий средней плотности, малой степени водонасыщения (слой 1).

При использовании свайных фундаментов в качестве несущего слоя рекомендуется использовать глину, пылеватую, полутвердую (слой 5). В этом случае свая будет работать по схеме свая висячая.

При инженерно-геологических изысканиях были обнаружены подземные воды. Они залегают на отметках 135,8 – 137,0 м (глубина залегания 4,5 – 4,8 м от поверхности) и не будут существенно влиять на устройство оснований и фундаментов здания.

Таблица 1

Основные сочетание нагрузок действующие на фундаменты здания

Проектирование фундамента мелкого заложения.

Расчет и конструирование фундамента мелкого заложения под колонну крайнего ряда.

Определение глубины заложения фундамента

Глубина заложения фундаментов d должна назначаться в зависимости от конструктивных решений подземной части здания (наличия подвалов, технического подполья, подземных коммуникаций и др.), инженерно-геологических условий строительной площадки, величины и характера нагрузок на основание, а также возможного пучения грунтов при промерзании и других факторов. Глубина заложения d исчисляется от поверхности планировки основания, а в некоторых случаях (для зданий с подвалом) от поверхности пола подвала или подполья.

В пучинистых грунтах для наружных и внутренних стен глубина заложения d обычно назначается не менее расчетной глубины промерзания df. К пучинистым грунтам относятся мелкие и пылеватые пески, супеси независимо от показателя текучести, а также суглинки и глины с показателем текучести Il≥0,25.

К непучинистым грунтам относятся крупнообломочные грунты с заполнителем (песок, гравий и д.р.) до 10%, пески гравелистые, крупные и средней крупности; пески мелкие и пылеватые при Sr≤0,6, а также пески мелкие и пылеватые, содержащие менее 15% по массе частиц мельче 0,05 мм. Глубина заложения фундаментов в таких грунтах не зависит от глубины промерзания в любых условиях. Минимальная глубина заложения d при этом приминается обычно не менее 0,5 м от спланированной поверхности.

Грунт, ИГЭ1-песок мелкий, средней плотности, малой степени водонасыщения, площадки строительства относится к непучинистым при промерзании, т.к. Sr = 0,43 < 0,6. Руководствуясь картой, приведенной на рис. [3], определяем нормативную глубину сезонного промерзания dfn для г. Иркутск dfn = 2,2 м, тогда расчетная глубина промерзания составит (рис. 2).

где kh = 0,7 – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания, принимаемый по [2, табл. 1].

Рис. 2. Схема к назначению глубины заложения подошвы фундамента:

DL – отметка планировки; FL – отметка заложения фундамента; 1 – насыпной грунт; 2 – расчетная глубина промерзания грунта; 3 – песок мелкий.

Принимаем глубину заложения фундамента d = 1,8 м по конструктивным требованиям; высота фундамента должна быть кратной 0,3 м [3].

Полный расчет несущей способности грунта

Имея все полученные выше данные, можно, наконец, произвести расчет его способности нести весовую нагрузку R по известной «чистой» несущей способности R0. Почему одно не равно другому? Потому, что грунт поддерживает фундамент и с боков за счет трения. А это, простите, не кружечка пивка с устатку. Длина фундаментной ленты под достаточно комфортным 3-комнатным домом с подсобными помещениями ок. 100 м. Заглубление основания в 1 м допустимо только на непучинистых непромерзающих вполне устойчивых грунтах; на прочих будет больше. Но и в таком редчайшем случае 10 см ширины ленты это ни много, ни мало 10 кубов бетона. Который нужно купить, завезти, замесить и своими рученьками залить. Плюс рытье траншеи, опалубка, арматура, обезводушивание, увлажнение на время застывания, анкеры, гидроизоляция, и др. «мелочи». Поэтому считаем точно и, если надо будет, вернемся к результатам исследований грунта, и пройдем опять досюда. А ниже, поскольку мы не строим всю жизнь, не поленимся просчитать грунт 2-мя способами: табличным и по физическим характеристикам. В работу, если строиться будем капитально, возьмем меньшее из полученных значений, т.е. дадим дому некоторый запас надежности, на чем в данном случае экономить не следует. Если же постройка предполагается временная, легкая, хорошо «отыгрывающая» деформации (напр. загородный домик-каркасник), то большее – экономия затрат на строительство получится очень и очень существенной.

Расчет по таблицам

Расчет несущей способности грунта под жилыми зданиями 3 уровня ответственности (см. выше) по таблицам производится для бесподвальных домов в благоприятных для строительства условиях. Способность грунта нести нагрузку под зданиями и сооружениями 1-2 уровней ответственности по таблицам не рассчитывается. Благоприятным для строительства считается совпадение след. факторов:

1. уклон слоев грунта под основанием здания/сооружения не превышает 0,1 (10 см на 1 м длины, горизонтальная стратификация);
2. сжимаемость грунта не увеличивается до глубины, равной двойной ширине самого большого блока (модуля) отдельного фундамента (сваи, столба) или четырехкратной ширине ленты ленточного фундамента;
3. контрольная глубина при определении сжимаемости (до которой берутся пробы, см. выше) отсчитывается вниз от уровня подошвы фундамента.

Нормативные формулы СНиП для табличного расчета несущей способности грунта таковы:

R = R0 [1 +k1(b – b0)/b0] (d + d0)/2d0 при d<2 м;

R = R0 [1 +k1(b – b0)/b0] + k2γ'(d – d0) при d>2м,

где:

b – ширина фундамента, м;

d – глубина заложения подошвы, м;

γ’ – расчетное значение удельного веса грунта, залегающего выше подошвы фундамента, кН/кв. м;

k1 – поправочный коэффициент на пористость грунта;

k2 – поправочный коэффициент на текучесть грунта.

Значения k1 для грунтов крупнообломочных (щебнистых, гравелистых, дресвяных) и песчаных k1=0,125; для пылеватых грунтов (с объемной долей алеврита более 50%) k1=0,05.

k2 = 0,25 для крупнообломочных грунтов и песков; для супесей и суглинков k2 = 0,20; для глин k2 = 0,15.

Расчетные значения R0 для грунтов различных типов даны в таблицах ниже:

Расчет по характеристикам

Несущую способность грунта по его характеристикам рассчитывают для зданий 2-го уровня ответственности; основания зданий 1-го уровня ответственности рассчитываются по результатам тщательных геологических изысканий по индивидуальным методикам. По характеристикам весьма желательно рассчитывать и грунт под фундаменты капитальных жилых зданий 3-го уровня ответственности. Нередко это дает, кроме повышенной надежности строения, и существенную экономию труда и денег, т.к. расчет несущей способности грунта по его физическим параметрам точнее, чем по таблицам. Нормативная формула для расчета способности грунта нести нагрузку такова:

R = (m1m2/k)[M1kzbγ + M2d1γ’ + (M2 – 1) dbγ’ + M3с], где:

k – «коэффициент осведомленности», k = 1, если характеристики свойств грунтов определены опытным путем, k = 1,1, если характеристики приняты по справочным таблицам (вот для чего нужно было таскать домой землю);

M1, M2, M3 – коэффициенты, учитывающие связность грунта;

b – ширина подошвы фундамента, м;

kz – коэффициент, при b<10 м kz =1; при b>10 м kz = z/b + 0,2 (для зданий 2-го уровня ответственности z = 8 м);

γ – усредненное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³;

γ’ – то же для грунтов, залегающих выше подошвы;

с – расчетная величина удельного сцепления грунта, залегающего ннепосредственно под подошвой фундамента, кПа;

db – глубина подвала, т.е. расстояние от уровня планировки до пола подвала, м;

d1 – глубина заложения фундамента бесподвальных сооружений от уровня планировки (м) или приведенная глубина заложения фундамента от уровня пола подвала.

db принимается таким:

• Для подвалов шириной до 20 м и глубиной более 2 м db = 2 м.
• Для подвалов шириной более 20 м db = 0.

Приведенная глубина заложения фундамента рассчитывается по формуле d1 = hs + hcfγcf/γ’, где:

hs – толщина слоя грунта выше уровня подошвы фундамента под подвалом;

hcf – толщина пола подвала;

γcf – расчетное значение удельного веса материала пола подвала, кН/куб. м.

Примечание: если дом бесподвальный, db считается равным 0.

Коэффициенты m1 и m2 определяются по табл:

А коэффициенты M1, M2, M3 по табл:

Минимальная глубина в зависимости от типа и глубины промерзания грунта

Заложение фундамента на определенную глубину выполняется с учетом многих факторов. Придется оттолкнуться и от минимальных норм заглубления основания. Наименьшие показатели определяются уровнем промерзания почвы, расположением грунтовых вод, коэффициента пористости.

Минимальная глубина заложения фундамента согласно СНиП:

1. При глубине промерзания пучинистой почвы 1 м и непучинистой 2 м глубина заложения фундамента составляет 50 см;
2. При глубине промерзания 1,5 и 3 м для непучинистой и пучинистой земли соответственно – 75 см;
3. Для больших показателей используют минимальную глубину заложения 100 см.

Большая глубина промерзание и близкое расположение подземных вод увеличивают нагрузку при сезонном пучении. Именно поэтому потребуется оборудовать фундамент глубже. Но если правильно утеплить основание и обустроить дренажную систему, то показатель глубины может быть и небольшим.

Глубина фундамента для двухэтажного дома

Если говорить о том, как рассчитать глубину заложения фундамента в данной ситуации, то следует отметить, что на расчеты будут оказывать непосредственное влияние все указанные выше факторы. Такие здания относятся к малоэтажному строительству. В связи с этим при благоприятном климате и устойчивом типе грунта для них может подойти и базис мелкого заглубления.

Для ленточных оснований, расположенных на пучинистых грунтах, основание заглубляют обычно из расчета 0,8м на этаж.

Грубо глубина фундамента для двухэтажного дома рассчитывается следующим образом: N*0,8, где N – этажность постройки. Таким образом, фундамент следует заглубить на 160см.

Как и чем определить глубину заложения фундамента

Основное влияние на ГЗФ оказывает глубина промерзания почвы, так что расчеты по выявлению ГЗФ требуют предварительного определения данной величины и сопоставления полученного результата с нормативной таблицей.

Рис. 1.5:  Схема ленточного фундамента под дом из сруба

Для примера произведем расчет глубины заложения основания под дом из сруба, место строительства – Москва.

Рассчитываем нормативный показатель глубины промерзания почвы

Делается это по формуле:

Где d0- коэффициент, величина которого отличается для разных видов почвы:

Глинистый и суглинистый грунт – 0,23;Супесь, мелкий песчаный грунт – 0,28;Средняя и крупная песчаная посва – 0,30;Скальной грунт – 0,34;

√Mt- это квадратный корень всех минусовых месячных температур в регионе за один календарный год. Узнать среднемесячные температуры в конкретных регионах России можно в приложении 5.1 к СниП №23-01-99 “Строительная климатология”.

Для Москвы среднемесячные температуры будут следующими:

На основании таблицы определяем √Mt(суммируем только минусовые температуры):√5,6+1,1+1,3+7,1+7,8 = 4,78.

Теперь мы можем рассчитать основную формулу нормативного промерзания:

Dfn = d0√Mt = 0,23*4,78 – 1,1 м.

Коэффициент 0,23 взяли для глинистой почвы и суглинка, которые преобладают в столице России.

Особенности устройства мелкозаглубленного фундамента

Специалисты советуют не устраивать мелкозаглубленный высокий фундамент, так как это делает его слишком жестким.

К тому же, это ведет к перерасходу арматуры и бетона. Более низкий фундамент вполне справится с возложенными на него нагрузками и будет достаточно экономичным и надежным.

Любой фундамент, независимо от типа и устройства, характеризуется такими параметрами, как глубина заложения и ширина несущих конструкций. Многие застройщики принимают за ширину фундамента толщину несущих стен дома, но не всегда этот расчет бывает правильным. Также на глаз вычисляют глубину залегания подошвы, учитывая личный опыт и минимальные знания в этой области, но делать этого не стоит.

На самом деле, размеры ленточного основания зависят от многих факторов, тут длина ленты не принимается во внимание, ведь это размеры будущего дома. А вот ширина ленточного фундамента и глубина залегания рассчитывается отдельно, и делать это нужно для каждого здания индивидуально.