- Определение ширины ленточного фундамента
- Очень часто строители-непрофессионалы делают подошву ленточного фундамента под все стены одной ширины, а иногда и просто льют фундамент без подошвы. При достаточно прочных грунтах и небольших нагрузках на основание такое может быть допустимо, но вообще это очень большая ошибка.
- А теперь собственно сам расчет
- Ширина подошвы ленточного фундамента
Определение ширины ленточного фундамента
Определение ширины подошвы ленточного фундамента, много времени не занимает, если нагрузки на основание от стен и расчетные характеристики основания уже известны. Например, планируется такой себе домик на пару этажей со стенами из газосиликатных блоков. Для такого дома предполагался фундамент — монолитная плита. Однако расчеты показали, что одни только материалы для такой плиты будут стоить немало. А потому возникает стойкое желание узнать не будет ли ленточный фундамент дешевле по деньгам пусть даже и в ущерб надежности?
Предварительный план дома, использовавшийся при сборе нагрузок на основание при расчете фундаментной плиты, выглядел так:
Рисунок 345.1. Примерный план 1 этажа для расчета фундаментной плиты.
При этом нагрузка на стены в сечении 3-3 составляла (для погонного метра стены):
А3 = 750 + 1872 + 3240 +364.5 = 6226.5 кг
С3 = 750 + 1872 + 3240 = 5862 кг
В3 = 750 + 1872 + 6480 +364.5 = 9466.5 кг
А1 = В1 = 750 + 1872 + 243 = 2865 кг
А2 = С2 = 750 + 1872 + 243 = 2865 кг
В2 = 750 + 1872 + 729 = 3351 кг
Примечание: данные нагрузки рассчитывались с учетом относительно небольшой высоты фундаментных стен — 0.5 м (их вес составлял 750 кг). И если фундамент будет заглубляться на 1 м и более, то значение нагрузок следует пересчитать. Например, при высоте фундамента 1 м расчетная нагрузка на основание под стенами составит:
А3 = 750 + 6226.5 = 6976.5 кг
С3 = 750 + 5862 = 6612 кг
В3 = 750 + 9466.5 = 10216.5 кг
А1 = В1 = 750 + 2865 = 3615 кг
А2 = С2 = 750 + 2865 = 3615 кг
В2 = 750 + 3351 = 4101 кг
Очень часто строители-непрофессионалы делают подошву ленточного фундамента под все стены одной ширины, а иногда и просто льют фундамент без подошвы. При достаточно прочных грунтах и небольших нагрузках на основание такое может быть допустимо, но вообще это очень большая ошибка.
Дело в том, что грунты под действием нагрузки от дома деформируются, проще говоря оседают. При этом чем меньше прочность грунтов под фундаментом, тем больше будет осадка, впрочем расчет осадки фундамента не является предметом рассмотрения данной статьи. Так вот, если делать подошву фундамента одинаковой ширины для всех стен, то осадка основания, например под внутренней стеной в сечении 3-3 будет почти в 3 раза больше, чем под наружными стенами в сечении 1-1. Более того, при неравномерной осадке фундамента в фундаменте возникают неучтенные ранее напряжения, при этом ленту фундамента под каждой из стен следует рассматривать как балку, лежащую на упругом основании, на которую действуют сосредоточенные нагрузки по концам (в углах дома) и(или) в пролете (пересечения наружных и внутренних стен).
Объективности ради добавлю, что подобную ошибку допускают не только строители-любители. Моя теща живет в сталинке — небольшом двухэтажном доме на 8 квартир, построенном после войны пленными немцами. Так вот когда я взялся выравнивать полы, то перепад отметок между одной из внутренних несущих стен и наружной стеной составлял около 10 см при расстоянии между стенами около 6 м, т.е. отметка пола возле внутренней стены была ниже отметки пола возле наружной стены. Полагаю, что виноваты в этом не кривые руки немцев или их нежелание хорошо работать, а наплевательское отношение инженера-конструктора к своим обязанностям. Впрочем, могу ошибаться.
Мы подобных ошибок допускать не будем и потому рассчитаем ширину подошвы фундамента для как минимум трех стен: 1 — наружных А3 и С3, 2 — внутренней В3 в сечении 3-3 и 3 — для наружных и внутренних в сечениях 1-1 и 2-2. А на разницу значений нагрузок на основание меньше 15% обращать внимания не будем.
А теперь собственно сам расчет
При рассмотрении 1 погонного метра длины ленточного фундамента (l = 1 м) формула вида
N/F = N/(lb) ≤ Ro
где N — нагрузка, действующая на 1 погонный метр основания.
При принятом расчетном сопротивлении грунта Ro = 1 кг/см 2 или 10000 кг/м 2 ширина b подошвы под стены должна составлять не менее:
1(B3): 10216.5/10000 = 1.02 м
Ну а чтобы не работать на пределе несущей способности грунта, с учетом возможной передачи нагрузки от наружных несущих стен со смещением от центра тяжести рассматриваемого сечения и с учетом расчетной ширины стены фундамента 0.5 м, увеличим ширину подошвы примерно в 1.25 раза (для большей надежности можно увеличить и в 1.5 раза, это кому как нравится). Тогда даже при очень низкой несущей способности грунта
1(B3): 10216.5/10000 = 1.25 м
2(А3, С3): 6976.5/10000 = 0.8 м
Вот собственно и весь расчет ширины подошвы фундамента. Как видим, для большинства стен фундамент можно действительно делать сплошным, а не ступенчатым и только под стены в сечении 3-3 требуется увеличение ширины фундамента. Причем при высоте подошвы 0.15 м и ширине фундаментной стены 0.5 м выступы подошвы под наружными стенами составят 0.15 м при высоте 0.2 м и с учетом перераспределения напряжений в теле фундамента армировать эти выступы не обязательно. А вот под внутренней стеной В3 выступы подошвы составят (1.25 — 0.5)/2 = 0.375 м и если высоту выступов принять такой же 0.2 м, то необходимость армирования следует проверять расчетом.
Примечание: как правило без армирования можно обойтись, если высота подошвы в 1.1-1.3 раза больше выступа.
Чтобы сравнение с вариантом фундамента — монолитной плиты было корректным для расчетов будем использовать все тот же бетон класса В20. Выступы подошвы мы можем рассматривать как консольные балки длиной 0.375 м и высотой 0.15 м, на которые действует равномерно распределенная нагрузка q = 10000/1.25 = 8000 кг/м. Тогда максимальный момент составит
М = ql 2 /2 = 8000·0.375 2 /2 = 562.5 кгс·м или 56250 кгс·см
Теперь по вспомогательной таблице 170.1 методом интерполяции значений:
Таблица 170.1. Данные для расчета изгибаемых элементов прямоугольного сечения, армированных одиночной арматурой
η = 0.943 и ξ = 0.034. Далее ограничимся простой проверкой, согласно таблице 220.1 граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона при арматуре А400 составляет ξR = 0.531 > ξ = 0.034, т.е. расчет можно продолжать, требование по относительной высоте сжатой зоны бетона нами не превышено. И тогда требуемая площадь сечения арматуры:
Если принять армирование 1 погонного метра консолей 5 стержнями Ø6 мм, то площадь сечения составит 1.42 см 2 .
Чтобы максимально упростить и ускорить работы по установке арматуры, можно использовать готовые сварные сетки, например из проволоки класса В500 (Вр1) с расчетным сопротивлением растяжению Rs = 415 МПа или 4230 кг/см 2 . Тогда
Тогда при ячейке 100х100 мм можно использовать сетки из проволоки Ø 4 мм, площадь сечения при этом составит 1.26 см 2 .
Примечание: конструктивное армирование стен ленточного фундамента мы здесь не рассматриваем, хотя оно никогда не помешает (мало ли чего может произойти с основанием: подмачивание, пучение, неравномерная осадка основания и др.). Тем не менее люди, строя свой первый в жизни дом и начитавшись форумов, стараются заложить такой арматуры как можно больше. Однако монолитный бетонный фундамент — достаточно прочное сооружение, намного более прочный, чем ленточный фундамент из бутового камня или сборный из блоков (в таких фундаментах продольного армирования по всей длине нет по умолчанию) при условии его заливки без технологических швов.
На всякий случай примем продольное армирование стен фундаментной стены 6 стержнями Ø 12 мм с обвязкой хомутами из арматуры Ø 6 мм через каждые 0.5 м (общая длина хомутов примерно 3 м. Тогда для армирования фундамента потребуется примерно 6х(27 + 26 + 7) = 360 м арматуры Ø 12 мм общим весом 320 кг и 3х60х2 = 360 м арматуры Ø 6 мм общим весом 80 кг. Ориентировочно арматура обойдется в 300$.
Впрочем, если рассчитывать армирование фундамента на самое неблагоприятное стечение обстоятельств, в частности на неравномерную осадку основания под лентой фундамента, то потребуется арматура большего сечения.
Кроме того нам потребуется около 4 сварных сеток длиной 2 м и приблизительной стоимостью 10-20$. Примерный расход бетона составит 56х0.5х0.5 + 8(0.75 +0.3)0.2 = 14 + 1.68 = 15.7 м 3 . Это в 2.7 раза меньше бетона, чем при выполнении фундаментной монолитной плиты, ну а по расходу арматуры и говорить не приходится. Ориентировочно бетон обойдется в 800$, напомню мы сравниваем только подземные части фундаментов. Общая цена составит около 1100$.
Разница у нас получилась почти в 4 раза, правда и нагрузка на основание при фундаментной плите почти в 3 раза меньше. Впрочем расчет по прочности не считается обязательным при расчете фундаментов, а обязательным считается расчет по деформациям, в частности расчет осадки фундамента, но это отдельная тема.
На этом пока все.
Доступ к полной версии этой статьи и всех остальных статей на данном сайте стоит всего 30 рублей. После успешного завершения перевода откроется страница с благодарностью, адресом электронной почты и продолжением статьи. Если вы хотите задать вопрос по расчету конструкций, пожалуйста, воспользуйтесь этим адресом. Зараннее большое спасибо.)). Если страница не открылась, то скорее всего вы осуществили перевод с другого Яндекс-кошелька, но в любом случае волноваться не надо. Главное, при оформлении перевода точно указать свой e-mail и я обязательно с вами свяжусь. К тому же вы всегда можете добавить свой комментарий. Больше подробностей в статье «Записаться на прием к доктору»
Для терминалов номер Яндекс Кошелька 410012390761783
Номер карты Ymoney 4048 4150 0452 9638 SERGEI GUTOV
Для Украины — номер гривневой карты (Приватбанк) 5168 7422 4128 9630
- Расчет конструкций . Фундамент
Док, по вопросу армирования подошвы фундамента:Выступы подошвы мы можем рассматривать . на которые действует равномерно распределенная нагрузка q = 10000/1.25 = 8000 кг/м. Как я понял,здесь нагрузка равна принятому расчетному сопротивлению грунта Ro = 1 кг/см2 или 10000 кг/м2.
В статье «расчет жб балки» Вы приводили: «Перевести квадратные метры в погонные не сложно. распределенная нагрузка вполне логично умножается на расстояние между осями балок перекрытия».Почему q = 10000/1.25? Ведь изменятся единицы измерения,у меня получилось 12500, с последующим перерасчетом арматуры?
Вообще-то я уже много раз помогал вам решить ваши проблемы, было бы не плохо, если бы и вы чем-нибудь помогли проекту. Но не будем о грустном.
В данном случае 1.25 — это не принятая ширина подошвы фундамента, а коэффициент увеличения ширины фундамента. Соответственно, чем больше этот коэффициент, тем расчетная нагрузка меньше. Конечно же более коректно было бы использовать точное значение коэффициента 1.25/1.02 = 1.225, но это уже детали. А для определения линейной распределенной нагрузки мы по-прежнему умножаем плоскую нагрузку 10000 кг/м2 на рассматриваемый 1 погонный метр длины фундамента и получаем 10000 кг/м. Мне это кажется столь очевидным, что я даже не стал об этом упоминать.
Док, там дочка Вам немного закинула. Умная, блин, в школе учится. С уважением.
Спасибо! Я отправил вам письмо по поводу exel расчетов.
Доктор я не понял вот что все таки.Мы рассчитываем выступ подошвы как консольную балку.Откуда мы берем нагрузку?Нагрузку от давления грунта снизу на выступ подошвы?как мы ее получаем я этого не понял
Эмин, я ответил на ваш вопрос в письме.
Здравствуйте,
Подскажите как проверить необходимость армирования выступов? Нужно ли при этому учитывать минимально рекомендуемый процент армирования 0.05%?
Также есть интересный вопрос про подбетонку для ленты. Существует мнение, что подбетонка не расчитывается и нужна только для удобства. Однако поскольку подбетонка выступает за край ленты, то получается эти выступы тоже можно рассматривать как консольные балки. При этом подбетонка не армируется и сам бетон тощий B7.5. В результате осадки подбетонка может треснуть и нарушить гидроизоляцию. В виду этого возникает вопрос какую толщину и какой выступ подбетонки выбрать, чтобы гарантировать отсутствие разрушений при расчетных нагрузках. Толщина как я понимаю должна лежать в диапазоне 70-100мм. А выступ соотв. 50-100мм. Хочется подтвердить это расчетом.
Вообще-то в статье это достаточно подробно расписано. Если геометрия выступов позволяет, то можно ограничиться конструктивным армированием 0.05%.
Подбетонка действительно не рассчитывается. Она перераспределяет напряжения и служит дополнительной защитой для арматуры в подошве. Таким образом подбетонка обеспечивает дополнительный запас по прочности. А в остальном вы все правильно понимаете.
Очепятка, η = 0.943 вместо 0.983. Впрочем, в дальнейших вычислениях значение используется верное.
Примечание: Возможно ваш вопрос, особенно если он касается расчета конструкций, так и не появится в общем списке или останется без ответа, даже если вы задатите его 20 раз подряд. Почему, достаточно подробно объясняется в статье «Записаться на прием к доктору» (ссылка в шапке сайта).
Источник
Ширина подошвы ленточного фундамента
Очень захотелось вынести это в отдельную тему. Уже не первый раз меня спрашивают о необходимой ширине ленточного фундамента для дома, а в виде исходных данных дают вес дома в тоннах (250 тонн, например). К тому же, многие строители, имея длительный опыт работы без проектов, подливают масла в огонь. Берут вес дома (500 т), суммарную длину несущих стен (допустим, дом 10х10м с одной стеной в центре – длина его стен 50 м). А еще они знают, что давление под подошвой фундамента (т.е. нагрузка, передаваемая от дома на 1 квадратный метр грунта) для нормальных грунтов не должно превышать 30 кг/м 2 . И вот по нехитрой формуле они определяют ширину подошвы ленточного фундамента для дома 500/(30∙50) = 0,35 м и со спокойной душой принимают ширину фундамента по ширине стены 0,4 м.
Рассмотрим на примере, что ошибочного в такой математике, и как правильно собирать нагрузку для расчета ленточного фундамента дома.
Возьмем дом 7х10 м, а нагрузки на него, собранные по всем правилам, возьмем из вот этой темы «Собираем нагрузки на ленточный фундамент дома».
Нагрузки на фундамент собираются для каждой стены, т.к. есть стены несущие, с максимальной нагрузкой, есть самонесущие (несут только свой вес, на них не опираются перекрытия), да и несущие стены сильно разнятся по нагрузке (средняя стена нагружена намного больше, чем крайние).
Стена по оси
Длина стены, м
Постоянная расчетная нагрузка на 1 метр стены (вес всех конструкций) кг/м
Временная расчетная нагрузка на 1 метр стены (вес мебели, людей, снега и т.п.) кг/м
1 (несущая)
2 (несущая)
3 (несущая)
А (самонесущая)
Б (самонесущая)
Пользуясь таблицей, можно посчитать вес конструкций дома.
Без учета временной нагрузки:
8147∙10 + 11559∙10 + 8147∙10 + 8688∙7 + 8688∙7 = 400162 кг = 400,2 т.
С учетом временной нагрузки:
925∙10 + 1850∙10 + 925∙ 10 + 400162 = 437162 кг = 437,2 т.
Заметьте, строитель никогда не будет учитывать временную нагрузку (хотя это делать обязательно нужно), а значит 400,2-437,2=37 т не будут учтены при расчете фундамента, а это не маленькая нагрузка.
Сейчас грубо прикинем ширину подошвы фундамента «по методу строителя»:
489,3/(30∙44) = 0,4 м (т.е. если ширина стен 0,4 м, то по этой математике фундамент уширять вовсе не нужно). В этой формуле 44 м – это суммарная длина стен дома, 30 т/м 2 – предполагаемая несущая способность грунта.
Теперь же прикинем ширину подошвы с учетом разных нагрузок на стены по разным осям (сведем результаты в таблицу), предполагая, что грунт выдержит давление под подошвой 30 т/м 2