Расчет ленточного фундамента

Описание методики расчета ленточного фундамента. Необходимые СНИПы И ГОСТы для строительства ленточного фундамента.
Расчет ленточного фундамента


Строительство ленточного фундамента начинается с расчета его геометрических размеров – ширины и высоты. К этому необходимо подойти со всей ответственностью, ведь основа – это самая главная часть здания. Если в закладке фундамента будут допущены промахи, то в стенах дома могут образовываться трещины, а также это может привести к разрушению.

Ленточный фундамент бывает монолитным (из железобетона) или сборным (из отдельных железобетонных блоков ФБС, кирпича или бутовых блоков). Выбор материала для строительства происходит после инженерно-геологического обследования земельного участка и определения размеров ленточного основания.

Для определения размеров фундамента потребуется инженерный расчет. Главные этапы расчета ленточного фундамента:

  1. Определение расчетных нагрузок на фундаменты
  2. Определение расчетного сопротивления грунта
  3. Определение глубины заложения фундамента
  4. Определение размеров подошвы фундамента

Такой расчет просто необходим для обеспечения устойчивости и прочности всей конструкции. Рассчитать ленточный фундамент сможет опытный специалист строительной компании. Доверять онлайн-калькуляторам для вычисления размеров фундамента очень сомнительное занятие, т.к. остается неучтенной специфика данного строительства. А самостоятельный расчет, основывающийся только на поверхностной информации, может привести к ошибкам.

Специалист в своей работе использует методику, которая частично описывается в строительных нормах и правилах, например, с помощью СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия» собираются нагрузки на фундамент, а в СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений» приводятся формулы для определения несущей способности грунта.

Чтобы попытаться немного разобраться в расчете необходимо рассмотреть каждый этап отдельно.

Определение нагрузок

Нагрузки подразделяют на постоянные и временные. К постоянным относятся давление грунта и собственный вес конструкции. Временные в свою очередь подразделяются на длительные (вес оборудования, складируемые материалы и т.д.) и кратковременные (от транспортных средств, людей, снега и т.д.)

Расчетное значение нагрузок определяют, как произведение ее нормативного значения на коэффициент надежности по нагрузке, который соответствует рассматриваемому предельному состоянию.

Ниже приведены некоторые табличные значения коэффициентов по нагрузке. (СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений»)

Табличные значения коэффициентов по нагрузке

Табличные значения коэффициентов по нагрузке2.jpg

Определение расчетного сопротивления грунта

На данном этапе проводят инженерно-геологическую и гидрогеологическую оценку площадки для застройки для выявления слоя грунта, на который возможно «опереть» фундамент здания.

Получив информацию по скважинам, строится геометрия инженерно-геологического разреза (рис. 1.1), а также в лабораторных условиях классифицируют слои грунта в соответствии с ГОСТ 25100-95 рассчитывают сопротивления грунта R0.

Геометрия инженерно-геологического разреза

Определение глубины заложения фундамента

Глубина заложения фундамента d должна быть минимально возможной исходя из экономических соображений. Она определяется с учетом ряда факторов:

  • особенности конструкции сооружения (с подвалом или без);
  • инженерно-геологические условия основания;
  • гидрогеологические условия (уровень грунтовых вод);
  • климатическая зона (глубина промерзания).

Из-за приведенных факторов, d – глубина заложения, может получаться разной. Принимается наибольшая из полученных минимально возможных ее значений.

Глубина заложения фундамента определяется из конструктивных особенностей здания, а также учитывается климатическая зона строительства. Ниже представлена структура расчета, учитывающая данные факторы.

а) Глубина заложения фундамента (d) может определяться по конструктивным особенностям здания, которые обозначены в задании на проектирование. Это данные об относительных отметках пола первого этажа (±0,00), пола подвала и поверхности планировки. К этим значениям прибавляется толщина пола подвала hcf (обычно 0,2…0,15 м) и данные по заглублению подошвы фундамента от низа пола подвала hs.

Схема ленточного фундамента в разрезе:

Схема ленточного фундамента в разрезе

Обозначения: DL – отметка планировки; FL –подошва фундамента; hcf – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента (до низа пола подвала); hs -толщина пола подвала; d1 - приведенная глубина заложения фундамента со стороны подвала; db – расстояние от планировочной отметки DL до пола подвала; hп – разность отметок пола 1-ого этажа (+0.000) и пола подвала; h – высота; 1 – надподвальное перекрытие (пол первого этажа); 2 – пол подвала; 3 – стена подвала (стеновая часть ленточного фундамента).

Исходя из конструкции опорных элементов здания, глубину заложения ленточного фундамента (d) можно выразить в виде:

d = hп − hц + hcf + hs ,

где,

hn - разность отметок пола первого этажа (±0.00) и пола подвала(высота подвала);

hц - высота цоколя – разность отметок ±0.00 и поверхности планировки DL.

б) Зависимость глубины заложения фундамента от глубины промерзания почвы назначается в соответствии с СНиП 2.02.01–83 «Основания зданий и сооружений». Подошва фундамента закладывается ниже расчетной глубины сезонного промерзания почвы, если речь идет о глинистых грунтах, мелких и пылеватых песках. Благодаря этому исключаются дальнейшие деформации здания, связанные с морозным пучением грунта под подошвой фундамента. Величина пучения зависит не только от климатической зоны строительства, вида и разновидности грунтов, но и расстояния от уровня подземных вод до глубины промерзания.

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта df, определяется по формуле:

d f = kh ⋅ d fn ,

где d fn - нормативная глубина промерзания;

kh - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания.

Для домов с подвалом или техническим подпольем kh = 0,6. Нормативная глубина промерзания d fn для районов, где глубина промерзания не превышает 2,5 м, определяется по формуле:

d fn = d0√ Mt

где Mt - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном климатическом районе, принимаемый по СНиП по строительной климатологии и геофизике;

d0 - величина, принимаемая для суглинков и глин – 0,23;

супесей, песков мелких и пылеватых – 0,28;

песков гравелистых, крупных и средней крупности – 0,30;

крупнообломочных грунтов – 0,34.

Рассмотрев оба фактора, влияющие на глубину заложения ленточного фундамента, получим значение d, которое далее уточняется исходя из инженерно-геологических и гидрогеологических условий, если основание естественное.

в) Цель уточнения по гидрогеологическим и инженерно-геологическим условиям – обеспечение опирания на рабочий грунтовой слой с высоким сопротивлением R0 подошвы фундамента. Если у грунта будет высокое расчетное сопротивление, то потребуется меньшая площадь подошвы фундамента, требуемая для надежного опирания. Данная площадь подбирается исходя из условия

рII≤R,

где pII – среднее давление под подошвой фундамента. Заглубление подошвы фундамента происходит минимум на 10-15 см ниже кровли рабочего слоя.

Определение размеров подошвы фундамента

Когда выбран рабочий слой грунта для опирания фундамента, можно переходить к расчету его подошвы.

Расчетное сопротивление грунта R0 в этом случае должно получится не менее 150-200 кПа. Толщина такого слоя грунта должна быть 1-1,5 м и больше. Если условия соблюдаются, то грунт потенциально пригоден для фундамента. Если же слой грунта слабый, то его частично заменяют искусственной насыпью из песка.

В начале делают прикидочный расчет для вычисления необходимой площади подошвы фундамента. При этом должно выполняться следующее условие:

Формула 1.jpg

Среднее давление по подошве фундамента рII , определяется по формуле:

Формула2.jpg

где NII – расчетная вертикальная нагрузка для расчетов по второму предельному

состоянию от сооружения, собранная до уровня верхнего обреза фундамента

(низа пола 1ого этажа);

QII и GII – расчетные значения веса фундамента и грунтовой пригрузки на нем

соответственно, принимаемые равными их нормативным значениям (γf=1);

А – площадь подошвы фундамента.

Площадь подошвы ленточного фундамента вычисляют по формуле: А=b·1пог.м, так как нагрузка на него собирается с 1 погонного метра длины стены. Поэтому ширина ленточного фундамента b численно равна площади А.

С этим учетом, для предварительного определения необходимой (требуемой) ширины b ленточного фундамента, используется формула:

Формула3.jpg

При расчете фундамента важно учитывать глубину залегания грунтовых вод, чтобы спрогнозировать возможность подтопления подвальных помещений и выбрать тип гидроизоляции для защиты подземной части здания (безнапорная, напорная), а также выбрать тип водоотлива для осушения котлована на время выполнения работ нулевого цикла (глубинный, поверхностный).

Безнапорная гидроизоляция предназначена для устранения фильтрационной влаги, обычно устанавливается в перекрытия, где проходят технологические процессы с повышенной влажностью.

Напорная гидроизоляция выдерживает давление грунтовых вод под напором. Обычно это наружная защита фундамента, которая располагается по всей его площади, так называемая, оклеечная гидроизоляция. Она изготавливается на основе битумных материалов и обладает ползучестью, поэтому такая гидроизоляция должна быть хорошо прижата к защищаемой поверхности.