Ленточный фундамент ширина под наружную стену

Расчет ширины ленточного фундамента

Монолитные и сборные фундаменты ленточного типа являются наиболее распространенными в малоэтажном строительстве. Это объясняется оптимальным соотношением надежности, несущей способности и финансовых затрат на строительство.

От чего зависит оптимальная ширина ленты

Размеры поперечного сечения ленточного фундамента определяются проектным расчетом и зависят от таких факторов как:

• тип грунта на участке застройки;
• глубина промерзания почвы;
• уровень залегания грунтовых вод;
• расчетный вес здания с учетом снегового покрова;
• ветровые нагрузки на стены и кровлю;
• материал, из которого будет возводиться основание.

Для сбора исходных данных приходится использовать справочную литературу, проводить гидрогеологические изыскания на участке.

Нормативные документы

Ширина ленточного фундамента, прежде всего, привязана к несущей способности грунта. Для плотной устойчивой почвы достаточно добавить по 70-100 мм с каждой стороны от толщины стены для получения оптимальной ширины ленты. А вот при неплотном и рыхлом грунте ее необходимо значительно увеличивать — в некоторых случаях она может достигать 900 мм.

Чтобы избежать большого расхода бетона или каменных материалов, применяют составные конструкции из широкой бетонной опоры внизу и верхней части ленты, ширина которой зависит от толщины стен. Основная проблема широких ленточных фундаментов заключается в невозможности их применения на подвижных пучинистых почвах и при высоком уровне грунтовых вод.

Нормативных документов, которые следует использовать при выполнении расчетов, три:

• СНиП 2.01.07-85 – Нагрузки и воздействия;
• СНиП 2.02.01-83 – Основания зданий и сооружений;
• СП 131.13330.2012 – Строительная климатология.

В первом изложена методика расчета фундамента. Во втором приведены стандартные требования к фундаментным конструкциям. В третьем указана глубина промерзания грунта по климатическим зонам для большинства крупных населенных пунктов.

Минимальная ширина

Методика расчета размеров сечения ленты определяет не конкретное числовое значение ширины, а величину, меньше которой она быть не должна. Реальное основание обычно на 10-20% больше, а минимальная ширина ленточного фундамента нужна для определения оптимального значения ширины и снижения расходов на строительство.

Иногда, при плотном устойчивом грунте и получении в расчетах минимальной ширины фундамента 200-250 мм, применяют компромиссный вариант. Строят нижнюю часть узкой, а верхние 300-400 мм определяют толщиной стен. Такой способ можно часто увидеть при строительстве легких бань, веранд и хозяйственных построек.

Максимальная ширина

В указанных выше нормативных документах понятие максимальной ширины фундаментной ленты отсутствует. Проектный расчет ширины ленточного фундамента должен быть направлен на обратное – определение оптимальных размеров с целью снижения финансовых затрат.

Однако, есть один важный нюанс, который следует учесть при строительстве зданий с обустройством подвала. В этих случаях ограничение максимальной ширины фундамента существует. Оно связано с весовым давлением на грунт и зависит от длины каждой отдельной стены, а также материала, из которого она сделана.

Для стен длиной до 3 метров фундаментная подошва должна быть не более:

• бетонный монолит – 400 мм;
• бетонные фундаментные блоки – 500 мм;
• бутобетон – 600 мм;
• кирпич полнотелый – 750 мм;
• бутовый камень – 800 мм.

Если стены длиной более 3 метра, то максимально допустимая ширина составляет:

• железобетонный монолит – 500 мм;
• бетонные фундаментные блоки – 600 мм;
• бутобетон – 800 мм;
• кирпич полнотелый – 900 мм;
• бутовый камень – 1000 мм.

Эти данные не являются нормативным требованием и взяты из практических наблюдений строителей. Поэтому их следует учитывать при расчетах, но не принимать за безусловные.

Какие данные потребуются для расчета

Кроме климатологических показателей региона, гидрогеологической структуры грунта и определения материала фундаментных стен, для разработки проекта требуется определить полный вес постройки, несущую способность грунта и длину стен.

Определение нагрузки от здания

Весовая нагрузка на ленточный фундамент определяется по простой формуле:

М+П+С+В, где:

• М – мертвая масса здания, включающая вес всех строительных конструкций и элементов, в том числе фундамента;
• П – полезная нагрузка или вес всего, что будет находиться внутри постройки и создавать давление на перекрытия;
• С – максимально возможная масса снегового покрова зимой и в начале таяния;
• В – ветровое давление на стены и кровлю.

Полученный расчетный результат следует умножить на коэффициент 1,2-1,25, обеспечивая 20-25% запаса прочности конструкции ленточного фундамента.

Несущая способность или сопротивление грунта

Этот показатель приводится в нормативной литературе и определяется ГОСТ 25100-95 «Классификация грунтов». Для наиболее распространенных типов почвы он составляет (в кг/см 2 ):

• суглинок – 1,5-2,8;
• глина сухая плотная – 1,6-3,0;
• песок мелкозернистый – 2,2-3,4;
• среднезернистый – 2,5-3,6;
• супесь – 2,6-3,6;
• песок крупных фракций – 3,6-4,6;
• гравий, щебень, галька – 5,1-6,5.

На показатель сопротивления весовым нагрузкам также влияет влажность, текучесть и пористость почвы, которые приходится учитывать при подготовке расчетных данных.

Пример расчета ширины подошвы под ленточный фундамент

Определение размера опорной фундаментной подошвы производится по формуле:

Ширина = масса здания : длина стен : сопротивление грунта

Предположим, что первоначальные расчеты при сборе данных показали:

• здание из газобетонных блоков с учетом полезной, снеговой и ветровой нагрузки создает весовое давление 165800 кгс;
• общая длина фундаментной ленты в доме 10 х 8 метров с одной поперечной перемычкой составляет 44 метра или 4400 см;
• грунт – сухая плотная глина с несущей способностью 1,9 кг/см 2 .

На основании этих показателей выполняем расчет ширины ленты для дома из газобетона:

165800 : 4400 : 2,1 = 19,83 см, округляем до 20 см

Получается, минимальная ширина ленты может быть равна 20 см. Однако, толщина газобетонных блоков 300 мм и фундамент должен выступать за края стены как минимум на 5 см. Следовательно, оптимальная ширина подошвы будет равна 400 мм, что обеспечит двойной запас прочности конструкции. К слову, полный просчет ленточного основания представлен тут, а вопрос оптимальной глубины заложения ленты рассмотрен здесь.

Усредненные значения ширины ленты для различных типов построек

Как показывают результаты эксплуатации здания, средняя ширина монолитного ленточного фундамента, в зависимости от типа грунта и размеров постройки, составляет:

Бани, веранды, гаражи, сараи и другие легкие хозяйственные постройки:

• на плотном грунте и глине – 250 мм;
• суглинки – 300 мм;
• песок и супеси – 350 мм;
• рыхлый песок, насыпные грунты – 450 мм.

Ширина ленты фундамента для одноэтажного дома из газобетона и легких каркасных зданий:

• плотный грунт и сухая глина – 300 мм;
• суглинки – 350 мм;
• крупно- и среднезернистый песок и супеси – 400 мм;
• рыхлый песок, плохо уплотненный насыпной грунт – 450 мм.

Под кирпичный дом высотой до двух этажей:

• плотные типы грунта – 500 мм;
• супеси и слежавшиеся пески – 600 мм.

Для строительства тяжелых домов на рыхлых, пучинистых и неустойчивых грунтах от ленточного основания лучше отказаться и подобрать другой тип основания. Однако, сначала обратитесь за консультацией к опытному специалисту. Не исключается, что в ваших расчетах есть ошибка.

Источник

Расчет ленточного фундамента под наружную стену в доме без подвала

Чаще всего частные дома строят на ленточном фундаменте. В этой статье изложен пример расчета ленточного фундамента по второму предельному состоянию, точнее первая его часть – с определением ширины подошвы ленточного фундамента в зависимости от расчетного сопротивления грунта.

В одном расчете всех нюансов не охватить, поэтому тем, кто хочет разобраться с расчетом фундаментов и не упустить ни одной детали, стоит обратиться к «Пособию по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83)», стр. 93 – 199.

До того, как приступать к расчету, нужно выяснить, что же нам нужно сделать. Расчеты фундаментов выполняются по первому и по второму предельному состоянию. И в отличие от других конструкций здесь важнее выполнить расчет по второму предельному состоянию (по деформациям основания), а по первому предельному состоянию (по прочности основания) расчет выполнять нужно в редких случаях (см. п. 2.259 пособия). Объясняется такая особенность тем, что возникновение деформаций основания возникнет быстрее, чем нарушение прочности, и эти деформации сразу вызовут разрушение здания. Вообще в расчете ленточного фундамента мы, по сути, выполняем расчет грунтового основания, а не фундамента, и по итогам этого расчета подбираем такую ширину ленты, чтобы основание не деформировалось и не разрушилось.

Расчет выполнен в программе Exel для удобства и возможности повторного использования единожды подготовленного файла. В статье выложены скрины всего расчета и даны пояснения к ним. Скачать файл с расчетом без пояснений в формате pdf можно здесь.

Исходные данные для расчета ленточного фундамента.

Для расчета принят стандартный ленточный фундамент под наружную стену дома. Уровень природного рельефа не совпадает с уровнем будущей планировки срезкой, в расчет можно было не вводить понятие уровня природного рельефа вообще, но т.к. в инженерно-геологическом разрезе все значения завязаны именно на уровне природного рельефа, то намного легче не пересчитывать все данные по грунтам и не плодить возможные ошибки, а просто внести в расчет это значение.

Обратите внимание, что значение А3 должно быть не меньше глубины промерзания грунта. А уровень пола этажа всегда желательно делать выше уровня планировки срезкой (это обусловлено вопросами гидроизоляции и теплотехники).

Классическое начало расчета – это исходные данные. Коэффициентов в нашем расчете не много, точнее он один и равен единице, поэтому в формулах мы его упустим. Геометрия стены была показана выше на рисунке.

Важным моментом является уровень грунтовых вод. Дело в том, что любые грунты в замоченном состоянии, как правило, имеют худшие показатели, чем в нормальном. И это обязательно нужно учитывать в расчете.

Последнее значение L = 1 м означает, что мы делаем расчет не всей стены (сколько бы метров она не была), а лишь одного ее погонного метра – это удобное допущение, позволяющее проще оперировать с данными нагрузок, площадей и т.п.

Характеристики грунта в данном расчете взяты из инженерно-геологического отчета – и взяты именно расчетные значения характеристик для расчета оснований по деформациям.

Имеется три слоя грунта, и в третьем, самом глубоком на уровне 5 метров от поверхности залегают грунтовые воды.

Номер слоя грунтов

Показатели грунтов

Удельный вес, т/м 3

Модуль деформации, т/м 2

Сцепле- ние, т/м 2

Угол внутр. трения

Коэфф. Пористо- сти

Ограничение давления, т/м 2

Природное состояние

Водонасыщен- ное состояние

Природное состояние

Водонасыщен- ное состояние

Для данного расчета нам не понадобятся коэффициент пористости и модуль деформации, но они будут нужны при расчете осадок фундамента.

Для чего нужны две характеристики – природное и водонасыщенное состояние. Как видно из таблицы, иногда грунт в водонасыщенном состоянии имеет иные характеристики (больший удельный вес и меньший модуль деформации). А в водонасыщенном состоянии грунт оказывается в двух ситуациях – при наличии грунтовых вод и при прорыве коммуникаций (верхние 1-2 метра грунта). Так как в нашем случае грунтовые воды находятся в ИГЭ-3 (ИГЭ – это инженерно-геологический элемент, по-простому – слой грунта), то для расчета мы разделили его на два слоя – третий и четвертый, для третьего мы потом выберем характеристики в природном состоянии, для четвертого – в водонасыщенном.

Еще следует обратить внимание на ограничение давления. Если какой-то слой грунта имеет неблагоприятные характеристики (чаще всего это просадочные свойства, но бывает, что новый фундамент строится вблизи существующего – это тоже повод поразмыслить), то мы можем ограничить давление на этот слой. В нашем случае ИГЭ-2 – просадочный суглинок с начальным просадочным давлением 16,5 т/м 2 , т.е. при таком давлении под подошвой грунт резко начинает деформироваться, чего мы допустить не должны. Поэтому мы задаем начальное просадочное давление для этого слоя несколько меньшим, чем 16,5 т/м 2 , чтобы иметь запас. Слой ИГЭ-2 является основанием для фундамента, но если бы он был где-то глубже, то согласно п. 2.177 пособия, расчетное сопротивление следует определять по наиболее слабому грунту – об этом забывать не следует.

Итак, исходные данные по грунтам сведены ниже в расчетную таблицу.

Последней частью исходных данных являются данные о грунте обратной засыпки и нагрузках.

Нагрузки в нашем примере следующие:

— нагрузка на грунте обычно задается в расчетах 1,0 т/м 2 , если нет каких-то других данных. Эта величина может показаться завышенной, но ситуации всякие могут быть – либо гору песка насыпете, либо крыльцо бетонное сделаете, либо машина груженая подъедет – лучше подстраховаться;

— нагрузка на стену подвала в уровне пола этажа – это нормативная полная нагрузка от веса конструкций здания, от временных нагрузок на перекрытии и снеговой нагрузки на крыше – в общем, от всех возможных нагрузок, которые будут воздействовать на наш фундамент. Нагрузка в нашем случае взята из примера сбора нагрузок для фундамента по оси «1», т.е. для фундамента под крайнюю стену, и равна она сумме постоянных и временных нагрузок из шестой таблицы примера 7391 кг/м + 724 кг/м = 8115 кг/м = 8,115 т/м (так как расчет у нас ведется на 1 погонный метр фундамента, то нагрузка Nс берется уже не в тоннах на метр, а в тоннах);

— нагрузка на пол этажа 0,2 т/м2 подбирается в зависимости от типа помещения на первом этаже и берется из таблицы 6.2 ДБН «Нагрузки и воздействия».

Для дальнейшего расчета нам нужно определить предварительную ширину подошвы. Для этого из таблиц 45-50 пособия мы предварительно подбираем значение расчетного сопротивления грунта, а затем находим предварительную ширину подошвы, разделив нагрузку от конструкций дома на это расчетное сопротивление. Округляем всегда в большую сторону!

Определение расчетного сопротивления грунта основания и ширины подошвы фундамента (расчет основания по деформациям – по 2 предельному состоянию).

Прежде всего, необходимо определить, какой слой грунта является основанием для нашего фундамента и выбрать для него угол внутреннего трения и удельное сцепление из исходных данных.

Удельный вес грунта берется в осредненном расчетном значении с учетом удельного веса всех слоев грунта и их толщин. Расчет этого осредненного удельного веса ведется по формуле , где Х_i – это удельное сцепление i-го слоя грунта, а h_i – толщина этого слоя. Посчитав осредненное значение для четырех слоев, мы получаем значение 1,873 т/м 3 .

Обратите внимание, что удельный вес грунта нужно брать с учетом водонасыщенного состояния. В нашем случае водонасыщен 4 слой (т.к. он находится ниже уровня грунтовых вод).

Если в инженерно-геологическом отчете вы не найдете значения удельного веса грунта в водонасыщенном состоянии, можно воспользоваться формулой (36) пособия.

Далее приступаем к определению расчетного сопротивления грунта.

Значения коэффициентов выбираем из таблицы 43 пособия, при этом нужно учитывать данные пункта 2.178 о том, какие здания относятся к жесткой конструктивной схеме.

Следующим шагом будет окончательное определение ширины подошвы фундамента.

Происходит оно в несколько этапов. Сначала мы определяем ширину подошвы без учета нагрузок от грунта на срезах фундамента и собственного веса фундамента – получаем ширину 0,4 м. Затем с учетом этой ширины определяем нагрузки, которые обязательно нужно учесть в расчете:

— нагрузку от собственного веса конструкций фундамента (стена ниже пола этажа и подошва, здесь 2,5 т/м 3 – собственный вес железобетона; b*t – площадь подошвы; a*(A1-t) – площадь стены);

— нагрузку от собственного веса грунта, лежащего на обрезах фундамента;

— нагрузку от временной нагрузки на грунте и на полу.

Все эти нагрузки зависят от ширины подошвы, и раньше мы их определить не могли.

Затем мы находим общую нагрузку N, действующую на основание, и уточняем ширину подошвы, которая у нас снова получается 0,4 м. На этом подбор ширины можно было бы закончить, если бы не ограничение давления под подошвой фундамента – а у нас оно равно 15 т/м 2 .

Определив среднее давление под подошвой фундамента, мы видим, что оно больше заданного нами ограничения. Это значит, что при ширине подошвы 0,4 м давление под ней будет больше допустимого. Нужно увеличивать ширину подошвы.

Уточняя площадь подошвы с учетом ограничения давления, мы получаем ширину подошвы 0,7 м. Обратите внимание на разницу между шириной подошвы почти в два раза – если бы суглинок не был просадочным, экономия была бы значительной. Но если бы мы не учли эту просадочность в расчете, то при малейшем замокании, дом дал бы неравномерную осадку, которая обязательно привела бы к трещинам.

В конце расчета нам необходимо проверить несколько условий.

Во-первых, нам нужно уточнить все нагрузки, которые увеличились с увеличением ширины подошвы от 0,4 до 0,7 м. Затем мы находим среднее давление под подошвой и убеждаемся, что оно не превышает ограничения давления. Если бы это было не так, пришлось бы еще увеличивать подошву.

Затем нам следует определить максимальное давление под подошвой (или убедиться, что его определять не надо). Дело в том, что помимо условия p_ср 2 , которое у нас выполняется, нужно проверить еще условие p_max b/6, значит эпюра уже треугольная и нужно проверить следующее условие, отвечающее за отрыв фундамента;

2) е b/30, то следовало бы определить максимальное давление по формулам п. 2.208 пособия.

На этом расчет ширины подошвы ленточного фундамента окончен.

Источник