Конструктивная высота фундамента как определить

5.5.3. Определение основных размеров фундаментов (ч. 1)

Основные размеры фундаментов мелкого заложения (глубина и размеры подошвы) в большинстве случаев определяются исходя из расчета оснований по деформациям, который включает:

• – подсчет нагрузок на фундамент;
• – оценку инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства; определение нормативных и расчетных значений характеристик грунтов;
• – выбор глубины заложения фундамента;
• – назначение предварительных размеров подошвы по конструктивным соображениям или исходя из условия, чтобы среднее давление на основание равнялось расчетному сопротивлению грунта, приведенному в табл. 5.13;
• – вычисление расчетного сопротивления грунта основания R по формуле (5.29), изменение в случае необходимости размеров фундамента с тем, чтобы обеспечивалось условие p ≤ R ; в случае внецентренной нагрузки на фундамент, кроме того, проверку краевых давлений;
• – при наличии слабого подстилающего слоя проверку соблюдения условия (5.35);
• – вычисление осадок основания и проверку соблюдения неравенства (5.28); при необходимости корректировку размеров фундаментов.

В случаях, оговоренных в п. 5.1, выполняется расчет основания по несущей способности. После этого производятся расчет и конструирование самого фундамента.

А. ЦЕНТРАЛЬНО НАГРУЖЕННЫЕ ФУНДАМЕНТЫ

Определение размеров подошвы фундамента по заданному значению расчетного сопротивления грунта основания. Обычно вертикальная нагрузка на фундамент N₀ задается на уровне его обреза, который чаще всего практически совпадает с отметкой планировки. Тогда суммарное давление на основание на уровне подошвы фундамента будет:

где — среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его обрезах, принимаемое обычно равным 20 кН/м 3 ; d и А — глубина заложения и площадь подошвы фундамента.

Если принять p = R , получим следующую формулу для определения необходимой площади подошвы фундамента:

Задавшись соотношением сторон подошвы фундамента η = l/b , получим:

Зная размеры фундамента, вычисляют его объем и вес N_f , а также вес грунта на его обрезах N_g и проверяют давление по подошве:

Определение размеров подошвы фундамента при неизвестном значении расчетного сопротивления грунта основания. Как видно из формулы (5.29), расчетное сопротивление грунта основания зависит от неизвестных при проектировании размеров фундамента (глубины его заложения d и размеров в плане b×l ), поэтому обычно эти размеры определяются методом последовательных приближений. В качестве первого приближения принимают размеры фундамента по конструктивным соображениям или из условия (5.41), т.е. принимая R = R₀ .

Однако необходимые размеры подошвы фундамента можно определить за один прием. Из формулы (5.41)

ηb 2 (R – d) – N₀ = 0 ,

а с учетом формулы (5.29) при b k_z = 1)

Уравнение (5.43) приводится к виду:

для ленточного фундамента

для прямоугольного фундамента

;

;

Решение квадратного уравнения (5.44) производится обычным способом, а уравнения (5.45) — методом последовательного приближения или по стандартной программе.

После вычисления значения b с учетом модульности и унификации конструкций принимают размеры фундамента и проверяют давление по его подошве по формуле (5.42).

Пример 5.7. Определить ширину ленточного фундамента здания жесткой конструктивной схемы без подвала ( d_b = 0). Отношение L/H = 1,5. Глубина заложения фундамента d = 2 м. Нагрузка на фундамент на уровне планировки n₀ = 900 кН/м. Грунт — глина с характеристиками, полученными при непосредственных испытаниях: φ_II = 18°, c_II = 40 кПа, γ_II = γ´_II = 18 кН/м 3 , I_L = 0,45.

Решение. по табл. 5.10 имеем: γ_с1 = 1,2 и γ_с2 = 1,1; по табл. 5.11 при φ_II = 18°; М_γ = 0,43; М_q = 2,73; М_c = 5,31. Поскольку характеристики грунта приняты по испытаниям, k = 1.

Для определения ширины фундамента b предварительно вычисляем:

;

a₁ = 1,2·1,1(2,73 · 2 · 18 + 5,31 · 40) – 20 · 2 = 370,1.

Подставляя эти значения в формулу (5.44), получаем 10,22 b 2 + 370,1 b – 900 = 0, откуда

м.

Принимаем b = 2,4 м.

Пример 5.8. Определить размеры столбчатого фундамента здания гибкой конструктивной схемы ( γ_с2 = 1). Соотношение сторон фундамента η = l/b = 1,5, нагрузка на него составляет: N₀ = 4 МН = 4000 кН. Грунтовые условия и глубина заложения те же, что и в предыдущем примере.

a₀η = 1,2 · 1 · 0,43 · 18 · 1,5 = 13,93;

a₁η = [1,2 · 1(2,73 · 2 · 18 + 5,31 · 40) – 20 · 2] 1,5 = 499,22.

Затем, подставляя в уравнение (5.45) полученные величины (13,93 b 3 + 499,22 b 2 – 4000 = 0) и решая его по стандартной программе, находим b = 2,46 м, тогда l = 1,5 b = 3,7 м.

Принимаем фундамент с размерами подошвы 2,5×3,7 м.

Определение размеров подошвы фундамента при наличии слабого подстилающего слоя. При наличии в пределах сжимаемой толщи основания (на глубине z от подошвы фундамента) слоя грунта с худшими прочностными свойствами, чем у лежащего выше грунта, размеры фундамента необходимо назначать такими, чтобы обеспечивалось условие (5.35). Это условие сводится к определению суммарного вертикального напряжения от внешней нагрузки и от собственного веса лежащих выше слоев грунта ( σ_z = σ_zp + σ_zg ) и сравнению этого напряжения с расчетным сопротивлением слабого подстилающего грунта R применительно к условному фундаменту, подошва которого расположена на кровле слабого грунта.

Пример 5.9. Определить размеры столбчатого фундамента при следующих инженерно-геологических условиях (см. рис. 5.24). На площадке от поверхности до глубины 3,8 м залегают песни крупные средней плотности маловлажные, подстилаемые суглинками. Характеристики грунтов по данным испытаний: для песка φ_II = 38°, с_II = 0, γ_II = γ´_II = 18 кН/м 3 , E = 40 МПа; для суглинков φ_II = 19°, с_II = 11 кПа, γ_II = 17 кН/м 3 , E = 17 МПа. Здание — с гибкой конструктивной схемой без подвала ( d_b = 0). Вертикальная нагрузка на фундамент на уровне поверхности грунта N₀ = 4,7 MH. Глубина заложения фундамента d = 2 м. Предварительные размеры подошвы фундамента примяты исходя из R = 300 кПа (табл. 5.13) равными 3×3 м.

Решение. по формуле (5.29) с учетом табл. 5.11 и 5.12 получаем;

кПа.

Для определения дополнительного вертикального напряжения от внешней нагрузки на кровле слабого грунта предварительно находим:

среднее давление под подошвой

p = N₀/b 2 + d = 4,7 · 10 3 /3 2 + 20 · 2 = 520 + 40 = 560 кПа;

дополнительное давление на уровне подошвы

По табл. 5.4 при ζ = 2z/b = 2 · 1,8/3 = 1,2 коэффициент α = 0,606. Тогда дополнительное вертикальное напряжение па кровле слабого слоя от нагрузки на фундамент будет:

Ширина условного фундамента составит:

м.

Для условного фундамента на глубине z = 1,8 м при γ_c1 = γ_c2 = k = 1 расчетное сопротивление суглинков по формуле (5.29) будет:

R_z = 0,47 · 4 · 17 + 2,88 · 3,8 · 18 + 5,48 · 11 = 30 + 196 + 60 = 286 кПа.

Вертикальное нормальное напряжение от собственного веса грунта на глубине z = 3,8 м

Проверяем условие (5.35):

315 + 62 = 377 > R_z = 286 кПа,

т.е. условие (5.35) не удовлетворяется и требуется увеличить размеры фундамента. Расчет показал, что в данном случае необходимо принять b = 3,9 м.

Сорочан Е.А. Основания, фундаменты и подземные сооружения

Источник

Какой высоты должен быть фундамент от земли

Высота фундамента над уровнем земли – величина ненормируемая, она проектируется индивидуально, с учётом климатических условий местности. Имеют значение и некоторые другие нюансы: наличие или отсутствие цокольного этажа, рельеф участка и разновидность фундамента. Что нужно учитывать в первую очередь, мы и расскажем в этой статье.

Как определить необходимую высоту фундамента

Цоколем именуется часть фундамента, которая выступает на поверхность земли выше планировочной отметки. Существует ещё такое понятие, как цокольный этаж – у него стены заглублены меньше чем на половину высоты, а остальная часть возвышается над землёй.

• В этой части приходится устанавливать окна, и именно она диктует высоту фундамента над землёй. Расчёт весьма прост: если высота цокольного этажа составляет, к примеру, 2,6 м, а в грунт заложено 1,5 м – значит, над землёй будет возвышаться 1,1 м.
• Если помещений ниже 1-го этажа не предусмотрено, определять, какой высоты должен быть фундамент от земли, следует исходя из климатических условий. Чем выше толщина снежного покрова, тем больше в нём запас воды, а она не должна попадать в точку примыкания стены с цоколем.
• В стыке хоть и есть гидроизоляция, но она защищает стены только от капиллярного поднятия влаги. Из сугроба большей высоты влага будет проникать сбоку, поэтому цоколь и надо поднять хотя бы на 10 см выше предполагаемой высоты сугроба. Допустим, в вашем регионе высота зимнего снежного покрова составляет 200 мм – в таком случае высоту цоколя можно сделать 300 мм.

Вместе с уровнем обреза цоколя приподнимается и отметка порога ведущей в дом входной двери, поэтому расчёт должен быть ещё и таким, чтобы удобно было сделать лестницу крыльца. Комфортная для человека высота ступени составляет 15-17 см, поэтому высота фундамента над землей должна быть кратна этому числу. Минимальное количество ступеней в лестнице 3, поэтому идеальной высотой цоколя будет 45 см.

Если дом располагается на участке с существенными перепадами, определять какой высоты должен быть фундамент для дома, следует исходя из разницы отметок. С той стороны, где нулевая отметка выше, цоколь получится более низким – и наоборот.

Высота разных типов фундамента

Конструктив фундамента тоже имеет значение. Рассмотрим, какой может быть минимальная высота фундамента над землей с точки зрения его конструктива.

Ленточного

Применительно к ленточному фундаменту, цоколь является его продолжением. Формируется он по-разному, что может повлиять и на высоту надземной части:

1. Если фундамент устраивается в траншее с откосами, ширина которой превышает ширину ленты, опалубка устанавливается от подошвы сразу на всю высоту монолита. Таким способом можно вывести ленту на любую минимальную высоту на пример, всего на 15-20 см. Для южных регионов это нормальная высота фундамента – во всяком случае, когда дом стоит не на склоне, а на ровной местности.
2. На плотных грунтах ленточные фундаменты могут заливаться без опалубки, прямо в нарезанные грунте траншеи-щели, стенки которых и служат опалубкой. В этом случае, формировать по деревянной опалубке приходится только цокольную часть ленты. Чтобы не тратить время на ожидание набора бетоном прочности, многие возводят цоколь из кирпича, и тогда его высота должна быть кратна высоте ряда кладки. Высота кирпича составляет 6,5 см + высота шва 1,2 см = 7,7 см. Стандартная высота кирпичного цоколя, обеспечивающая надёжную перевязку – 7 рядов. 7*7,7 = 54 см.
3. Существуют ещё так называемые, плавающие ленты: с мелким заложением или поверхностные. Такой фундамент представляет собой балочное железобетонное кольцо, разделённое вдоль и поперёк по принципу решётки. Заглублённой части у него нет, а есть только цокольная. Во избежание действия опрокидывающих нагрузок, высота таких лент не должна превышать ширину больше чем в 1,5 раза — то есть, если ширина 40 см, то высота максимум 60 см.

Плитного

Плитный фундамент тоже чаще всего плавающий. Глубже, чем на 1/3 высоты плиты, его закладывают только в тех случаях, когда строится цокольный этаж. Но тогда именно он и диктует необходимую высоту наземной части здания. Если же плита формируется для бесподвального дома, она может располагаться даже выше планировочной отметки грунта, и никакой цоколь может не возводиться вообще.

При наземном расположении фундамента стены строения получаются приподнятыми над уровнем земли на величину толщины плиты, а это минимум 20-30 см. В тех регионах, где из-за высоких снегов или вероятности подтопления в период весеннего половодья этого мало, плиту формируют с цоколем (ростверком). Как и в случае с лентой, цоколь здесь может быть кирпичным или монолитным. Однако второй вариант надёжнее: арматура монолитного цоколя связана с арматурой самой плиты, что обеспечивает для стен отменную пространственную жёсткость.

Принцип определения высоты цокольной части такой же, как и для любой, незаглубляемой в грунт конструкции – высота не должна превышать ширину больше чем на 25% (например: 400 мм ширина*600 мм высота). Как вариант, сечение делают квадратным, ориентируясь на толщину стены, в среднем оно составляет 400*400 мм. Если цоколь нужно поднять выше, его можно нарастить за счёт кирпичной кладки.

Свайного и столбчатого

Эти два вида фундаментов можно объединить в одну категорию, так как наземная часть у них формируется одинаково. Под каменные стены требуется надёжная опора, для чего между головами столбов или свай заливается ростверк. Именно он и выполняет функции цоколя. От плит с направленными вверх рёбрами свайный ростверк отличается только тем, что на плите балка всей нижней плоскостью опирается на фундамент, а на сваях имеет только точечные опоры. Расчёт сечения ростверка так же ориентирован на толщину стен, но сечение у него чаще прямоугольное и высота немного больше толщины.

Точный размер сечения определяется расчётом, в соответствии с воздействующими нагрузками, но в малоэтажных домах он редко составляет больше чем 400*600 мм. Если дом нужно поднимать выше, делается это не за счёт высоты ростверка, а за счёт свай, головы которых могут отстоять от земли и на 2 м. В данном случае, высота фундамента над уровнем земли будет складываться из двух величин: выступа оголовков свай и высоты ростверка. Бывает, что ростверк и не поднимается высоко, а опирается на грунт или даже в него заглубляется. Так что, для каждого объекта высота цоколя определяется индивидуально.

Фундамент для забора

Заборы монтируются на столбчатых фундаментах, где размер столба в сечении зависит от сечения наземных несущих элементов. Наибольший вес и геометрические параметры имеют кирпичные или блочные столбы. Для устойчивости между ними заливают ещё и горизонтальную балку, ведь забору приходится выдерживать немалые ветровые нагрузки.

Эта балка — она же лента или ригель, и обеспечивает высоту цоколя, так как чаще всего лежит на поверхности, опираясь на уплотнённую песчаную подушку. Её сечение тоже составляет в среднем 400*400 см, потому что приходится ориентироваться на размер столба (если он из кирпича, то в поперечном разрезе его размер 380*380 мм).

Иногда ригель заглубляют в грунт наполовину высоты — в таком случае над землёй остаётся всего 200 мм.

Фундамент для беседки

Беседка является вариантом малых архитектурных форм, и далеко не всегда ставится на фундаменте. Например, если она собирается из элементов заводской готовности и имеет щитовой пол, устраиваемый по лагам, для неё может быть достаточно хорошо выровненной площадки со щебневым или плиточным покрытием.

Но беседка беседке рознь, и материалы для их строительства могут использоваться самые разные. У такого строения может быть одна или две глухих стены, они могут вовсе отсутствовать или заменяться декоративными ограждениями. Нужен ли фундамент, и если да, то какой – всё это решается исходя из материала строительства, рельефа, на котором беседка ставится и степени её капитальности.

Высота надземной части фундамента, как и у дома, зависит от толщины снежного покрова зимой, количества выпадающих осадков летом. Если беседку планируется поставить на возвышенности, поднимать уровень её пола и вовсе ни к чему. В остальном, выбор осуществляется в зависимости от конфигурации фундамента. Например, если это плита, цоколя у беседки не будет вовсе.

Однако беседки гораздо чаще стоят на столбчатых опорах. Обычно столбы структурируют из высокоплотных бетонных блоков размером 400*200*200 мм. Их укладывают в два ряда по высоте, что позволяет сделать для прочности перевязку швов. Нижний ряд обычно заглубляется до половины, поэтому между грунтом и балками нижней обвязки остаётся 300 мм.

Заключение

Не только жилой дом, но и любая постройка – будь то теплица, баня или беседка, в капитальном варианте возводятся на фундаменте. На то, чтобы поднять пол повыше, в каждом случае могут быть свои резоны, но в первую очередь, ориентироваться нужно на условия строительства. Зачем увеличивать себестоимость строения, наращивая высоту фундамента, если в том нет необходимости?

Источник