Что понимается под подошвой фундамента

Обновлено: 18.05.2024

Ленточный фундамент на подошве не представляет конструктивной сложности. У основания стен заглубленная опора из железобетона, проходящая под всеми наружными и внутренними простенками. При этом поперечное сечение основания везде одинаковое. Такая лента позволяет распределять нагрузку от строения на почву равномерно, не допуская перекосов и проседаний. Армирование ленточного фундамента при этом обязательно.

Обычно глубина фундамента с подошвой достигает 30 см в почве от уровня промерзания. В качестве материала можно применять: бутовую или кирпичную кладку, бетонный монолит, железобетонный блок.

Что такое подошва фундамента

Опорная подошва – основа фундамента в виде ступенчатого расширения, на которое опираются стены здания. Применяют при сооружении тяжелых строений на неоднородной и сыпучей почве. Такое устройство основания дает возможность равномерного распределения всего веса здания, уменьшая точечное воздействие на грунт.

С этим также связано армирование ленточного фундамента. Подошва может быть трех типов: одноступенчатая, двухступенчатая, трехступенчатая. Выбор типа связан с величиной нагрузки, размера строения, особенностей грунта.

Ленточный фундамент с опорной подошвой делают любым по форме: круг, квадрат, прямоугольник, сложной формы. Обычно он в точности повторяет форму здания.

Глубина заложения определяется уровнем промерзания, чтобы избежать воздействий сил морозного пучения на дом. То есть, снизу вверх давление не оказывается, что обеспечивает надежность конструкции и увеличивает срок эксплуатации.

Особенности устройства

Строители всего мира признают, что от габаритов железобетонной подошвы зависит прочность основы здания. Важно, чтобы была соблюдена технология заложения, чтобы со временем не допустить повреждений всей конструкции из-за подвижки грунта.

Обустраивая ленточные фундаменты с опорной подошвой важно максимально точно определить необходимые габариты конструкции, на которые влияет:

особенности состава грунта;
нагрузки, заложенные в проекте здания;
качество бетона;
количество применяемой арматуры.

Ширина подошвы ленточного фундамента в первую очередь влияет на способность распределения давления по поверхности грунта. Армирование ленточного фундамента для обеспечения долговечности конструкции обязательно.

Важно: кроме того, на обустройство подошвы влияет тип предполагаемого фундамента. В зависимости от этого выбирается технология ее заложения.

Ленточный фундамент

Подошва для ленточного основания проходит по периметру всех стен (внешних и внутренних), образуя единое железобетонное полотно в виде ленты. При этом может использоваться два вида подошвы:

Естественная – нагрузка распределяется по всему грунту равномерно;
Свайная – давление здания распределяется между опорными сваями, а затем передается грунту.

В качестве защиты подошвы от грунтовых вод необходимо для нее обустроить песчано-гравийную подушку. Если грунтовые воды залегают близко к поверхности земли или почва слабоустойчивая, то допускается уменьшение глубины заложения основы. Но при этом ширина подошвы ленточного фундамента увеличивается, чтобы обеспечить надежность опоры.

Столбчатый фундамент

Для фундамента столбчатого типа подошва монтируется в виде бетонной плиты небольшого габарита с уширением к низу. При этом необходимо завести от столбов в подошву стержни из арматуры, которые прочно и надежно соединят части конструкции.

Также может быть применима в двух вариантах:

Естественный – подошва закладывается на утрамбованную, залитую бетонной стяжкой площадку;
Свайный- монтаж выполнен как верхний сегмент, распределяющий давление конструкции на объединенные ростверком балки.

Свайный фундамент

Подошвой уходящим в землю сваям может стать монолит или кольцевое основание. Если применяют монолит, то он является плитной конструкцией, которая также опирается на углубленные сваи.

Подошва в виде кольцевого сооружения по сути является ленточным основанием высотой до 30 см. Оно может быть расположено в уровень с почвой, уходить в глубь грунта или даже возвышаться над поверхностью. Приемлем вариант малозаглубленного основания с уширением подошвы.

Плитный фундамент

Если предполагается плитная основа фундамента, то плиту подошвы можно залить одновременно с плитой основания, соблюдая конструктивные особенности. Но чаще всего под подошву выставляют отдельную опалубку, и только после ее заливки и затвердевания создается остальная конструкция.

В любом случае подошву под плитный фундамент нужно закладывать на родном грунте, не допуская подсыпок. Габариты такого основания высчитываются на основании характеристик грунта.

Преимущества и недостатки

При обустройстве фундамента с опорной подошвой выделяют ряд преимуществ такого конструктивного решения:

Усиливается прочность здания и гарантируется его долговечность;
Основная нагрузка строения распределяется по подошве, повышая несущие характеристики фундамента;
Подходит практически к каждому типу строения;
Возведение по такой технологии возможно круглый год;
Можно применять основу из подошвы на любом грунте, даже слабом.

Несмотря на все преимущества такого строения, есть ряд недостатков:

Подошва ленточного фундамента не применима при глубоком уровне промерзания или сильном морозном вспучивании;
Если выполняется подошва под бетонный монолит, то это процесс трудо- и времязатратный, увеличивает сроки и стоимость строительных работ;
На создание подошвы идет дополнительный расход материалов: арматуры, опалубки, бетона;
Чтобы сделать глубоко заложенную подошву нужно воспользоваться услугами строительной техники и специальным оборудованием.

Несмотря на всю сложность выполнения и финансовые затраты, застройщики отдают предпочтение фундаменту с подошвой, так как он гарантирует надежность возводимых сооружений.

Расчет

При составлении проекта дома, расчет подошвы первостепенен. Необходимо точно определить ширину, площадь основания, точную сопротивляемость подошвы. Так как именно подошва способна уравновесить удельное давление, оказываемое зданием и сопротивление грунта под основанием.

В расчетах это выражается в формуле: PII ≤ R (РII – давление под подошвой ленточного фундамента; R – показатель сопротивления грунта соответствующий СНиП). Перед выполнением расчетов нужно также определиться с размерами: глубина заложения фундамента, вес всей конструкции здания.

В первую очередь для определения габаритов подошвы нужно точно знать характеристики грунта, которые зависят от типа почвенного слоя. Для дальнейших расчетов нужно воспользоваться нормативными таблицами, где указана максимальное сопротивление для грунта (Pr).
Далее нужно вычислить вес здания (Мд). Для этого определяют основной строительный материал и вариант облицовки. На основании этих данных в нормативной таблице находят средний коэффициент нагрузки (Pср), показывающий сколько тонн в 1м2 такого строения.
Теперь вычисляем: Мд= Pсрх Sд , где Sд – площадь всего строения.
Затем переходят к определению площади подошвы. Для этого применима формула: Sф =1,2 х (Мд : Рг) , где Sф – площадь подошвы, Мд- масса постройки, Pr – сопротивление почвы по СНиП, 1,2 – коэффициент степени надежности.
Как рассчитать ширину? На основании данных площади делаем расчет ширины подошвы. Как известно из школьного курса геометрии: S=а*b , то есть длина на ширину. Отсюда: b=S:a .
Определение длины фундамента (а). Она вычисляется на основании суммирования всех периметров ленты, включая простенки. Подставив данные в формулу, у нас получится минимальная ширина подошвы (b).
После того, как получили ширину подошвы ленточного фундамента, можно узнать точную сопротивляемость. Как рассчитать ее?

Для вычислений параметров ленточного фундамента онлайн калькулятор применяется чаще всего. В соответствующих графах указываются размеры: ширина, высота подошвы и глубина заложения.

На основании данных будет выведен показатель РII (т.е. давление под подошвой). Как мы уже знаем его нужно сравнить с нормативными данными R. Если пропорция покажет, что РII> R, то минимальная ширина увеличивается методом последовательного приближения до достижения соответствия требованиям СНиП.

Важно: если разница РII и R минимальна, то расходы на проект значительно сокращаются.

Монтаж опорной подошвы

Подошва фундамента представляет собой монолит, усиливающий основание из любого материала. Для обеспечения функциональных требований, нужно, чтобы ширина основания была больше ширины фундамента в два и более раз (высчитывается для каждого здания). При этом классическая подошва должна выполняться с применением каркаса из стальной арматуры.

Чтобы сделать качественный ленточный фундамент с опорной подошвой, нужно выполнить ряд шагов. Рассмотрим их ниже.

Подготовка

Когда уточнены все размеры монолитного ленточного фундамента, можно переходить к земляным работам. На строительной площадке роется котлован под здание. Затем на основании котлована делается разметка при помощи вешек (куски арматуры) шнура, и отвеса.

По углам будущего фундамента забивают вешки, которые не вынимаются из грунта при бетонировании. Расстояние между ними должно равняться длине стены. Все вешки нужно установить в соответствии с проектом. Затем по вешкам натягивается шнур, обрисовывающий контур будущего здания.

Установка опалубки

Когда все метки выставлены, нужно соорудить опалубку для заливки подошвы фундамента. Для ее изготовления используют пиломатериал габаритами 50х300 мм. Полотна соединяются между собой металлическими скобами «П»-образной формы. Они удерживают полученный щитовой материал снаружи и изнутри. Установка скоб должна быть не реже 15 см.

Опалубка под подошву выставляется так, чтобы стены фундамента были равноудалены от края основания (по центру монолита).

Выставлять опалубку начинают с углов. Для начала две доски соединяют между собой углом в 90⁰ и относят от разметки на расстояние, учитывая определение ширины подошвы ленточного фундамента. В сумме ширина финишной конструкции должна соответствовать расчетному показателю. Когда все наружные углы сформированы, опалубкой выставляют стены конструкции. По окончании работ по внешней стороне, переходим к установке внутренней опалубки. Порядок работы аналогичен.

Для стыкования деревянных щитов скобы устанавливаются по обе стороны. Если между полотнами образуются щели, то нужно заделать их, наложив и пробив накладные дощечки по внешней стороне.

Важно: в процессе работы щиты опалубки нужно подгонять по размеру и выравнивать всю конструкцию. Это нужно для обеспечения всех характеристик по прочности и долговечности полученного основания.

После выставления всей деревянной конструкции выявляют ослабленные участки и подсыпают их почвой для обеспечения устойчивости. Обычно это стыковочные участки с изгибами или длинные полотна без крепежных элементов. По периметру опалубки снаружи подсыпают песок. Эта мера не позволит бетонному раствору подтекать из-под досок.

Заключительным этапом в установке опалубки под ленточный монолитный слой является разметка высоты заливаемого раствора. Для ее выполнения нужно использовать теодолит. Отбивая нужный уровень на деревянном полотне в качестве маячков, забивают маленькие гвоздики до половины их длины. Шаг разметки 1м. Они помогут при заливке смеси отрегулировать уровень подушки.

Армирование

Армирование подошвы ленточного фундамента делается с учетом необходимости заложения рабочих стальных прутьев в горизонтальном положении до 4 штук. Они крепятся на поперечные (вертикальные стержни), обеспечивая равномерное распределение по рабочей площади.

Армирование ленточного фундамента под двух или трёхэтажный дом в соответствии с требованиями нормативов выполняют из арматуры сечением 1,2 см. Схема армирования: шаг вертикальных основ 20 см. Чтобы связать каркас используется катаная проволока сечением 6 мм.

Обязательно: выполнение всех соединений только при помощи проволоки. Применять сварку запрещено!

Связанная арматурная конструкция укладывается внутрь опалубки на подложенные под прутья кирпичные осколки или крупный гравий. Это обеспечивает нахождение всех металлических элементов внутри заливаемого раствора.

Заливка бетоном

Когда все подготовительные работы выполнены, можно заливать бетонный раствор. Ленточный фундамент с опорной подошвой после заливки нужно «штыковать» — пробивать вглубь лопатой или куском арматуры, чтобы выгнать пузырьки воздуха и уплотнить полотно. При достижении бетонной смеси ориентировочных гвоздиков, скобы в виде «П» необходимо приподнять на 5-7 см.

Когда раствор начинает затвердевать, следует на поверхности по центру ленты прорезать шпоночную канавку. Она нужна для обеспечения прочности и качества соединения подошвы со стенами фундамента. Для этого при помощи маленького деревянного бруска, равномерно вдавливая его, ведется полоса по прямой линии.

После снятия опалубки для закрытия пор и раковин выполняется затирка поверхности. Для этого используют жидкий цементный раствор. Продолжать строительные работы можно после полного высыхания подошвы.

Таким образом, ленточный фундамент с опорной подошвой является самым распространенным типом основания, применяемого практически под любое строение. Для обеспечения прочности и долговечности конструкции необходимо проводить работы в соответствии с технологическими нормами.

Перед началом работ стоит правильно рассчитать все габариты. При этом определение ширины подошвы ленточного фундамента первостепенный показатель, от которого зависит эффективность возводимого монолитного основания. Выполняя подготовительные работы, учитывается схема армирования, которая обеспечивает прочность конструкции.

Форма подошвы фундамента во многом определяется конфигурацией в плане возводимой надземной конструкции. Она может быть круглой, кольцевой, многоугольной (под дымовые трубы, водонапорные и силовые башни), квадратной, прямоугольной, ленточной (под колонны, столбы, стены), тавровой, крестообразной (под стены с пилястрами, отдельные опоры), а в стесненных условиях и более сложного очертания. В сборных фундаментах ее определяет и форма составных элементов и блоков.

При расчетах фундаментов мелкого заложения по второму предельному состоянию (по деформациям) площадь подошвы предварительно может быть определена из условия.

где Рп – среднее давление по подошве фундамента от основного сочетания расчетных нагрузок при расчете по деформациям; R – расчетное сопротивление грунта основания, определяемое по формуле СНиП 2.02.01 – 83*.

Выполнение условия (1.2.) осложняется тем, что обе части неравенства содержат искомые геометрические размеры фундамента. В результате расчет приходится вести методом последовательных приближений, хотя для некоторых расчетных случаев предложены различные приемы, графики и таблицы, упрощающие эти расчеты.

Ц е н т р а л ь н о н а г р у ж е н н ы й ф у н д а м е н т. Центрально нагруженным считают фундамент, у которого равнодействующая внешних нагрузок проходит через центр площади его подошвы. Реактивное давление грунта по подошве жесткого центрально нагруженного фундамента принимается равномерно распределенным интенсивностью

Рп = (Noп + Gfп + Ggп)/A (1.3.)

где Noп – расчетная вертикальная нагрузка на уровне обреза фундамента; Gfп и Ggп - расчетные значения веса фундамента и грунта на его уступах (рис. 1.13); А – площадь подошвы фундамента.

Рис. 1.13. Расчетная схема центрально нагруженного фундамента

В предварительных расчетах вес грунта и фундамента в объеме· параллелепипеда ABCD. в основании которого лежит неизвестная площадь подошвы А, определяется приближенно из выражения

Gfп + Ggп = γm Ad (1.4.)

где γm – среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его уступах, принимаемое обычно равным 20 кН/м³; d – глубина заложения фундамента, м.

Приняв Рп = R и учтя (1.4.), из уравнения (1.3.) получим формулу для определения необходимой площади подошвы фундамента

A= Noп / (R - γm d) (1.5.)

Рассчитав площадь подошвы фундамента, находят его ширину b. Ширину ленточного фундамента, для которого нагрузки определяют на 1 м длины, находят как b=А/1. У фундаментов с прямоугольной подошвой задаются отношением сторон n=l/b, тогда ширина подошвы b= , для фундаментов с круглой подошвой D=2

Поскольку значение R в формуле (1.5.) также неизвестно, искомую величину А находят из совместного решения уравнений (8) и (1.3.) аналитическим или графическим методом. При решении графическим методом формулу (1.3) записывают в виде зависимости Рп =ƒ1(b), которая в общем случае является гиперболой:

Рп = Noп /A+ γm d (1.6.)

Формула (8) является уравнением прямой R = ƒ2(b).

Если построить графики по этим формулам, то пересечение полученной кривой и прямой даст искомое значение b, соответствующее расчетному давлению.

После вычисления значения b принимают размеры фундамента с учетом модульности и унификации конструкций и проверяют давление по его подошве по формуле (1.3.). Найденная величина Рп должна не только удовлетворять условию (1.2.), но и быть по возможности близка к значению расчетного сопротивления грунта R. Наиболее экономичное решение будет в случае их равенства.

В н е ц е н т р е н н о н а г р у ж е н н ы й ф у н д а м е н т. Внецентренно нагруженный считают фундамент, у которого равнодействующая внешних нагрузок не проходит через центр тяжести площади его подошвы. Такое нагружение фундамента является следствием передачи на него момента или горизонтальной составляющей нагрузки, либо результатом одностороннего давления грунта на его боковую поверхность, как, например, у фундамента под наружную стену заглубленного помещения.

При расчете давление по подошве внецентренно нагруженного фундамента принимают изменяющимся по линейному закону, а его краевые значения при действии момента сил относительно одной из главных осей определяют по формуле как для случая внецентренного сжатия. Подстановкой значений А=lb,W=b²l/6 и M= Nп e формула приводится к следующему более удобному для расчета виду:

где Nп – суммарная вертикальная нагрузка на основание, включая вес фундамента и грунта на его уступах; А – площадь подошвы фундамента; e – эксцентриситет равнодействующей относительно центра тяжести подошвы; b – размер подошвы фундамента в плоскости действия момента.

Эпюра давления грунта, рассчитанная по формуле (1.7.), может быть однозначной и двузначной, как это показано на рис. 1.14. Как правило, размеры подошвы фундамента стараются подобрать таким образом, чтобы эпюра была однозначной, т.е. чтобы не было отрыва подошвы фундамента от основания. В противном случае в зазор между подошвой и грунтом может проникнуть вода, что нежелательно, поскольку это может привести к ухудшению свойств грунтов основания. Исключение допускается для фундаментов в стесненных условиях, когда отсутствует возможность развить их в нужном направлении, и для фундаментов, нагруженных знакопеременными моментами, когда нельзя подобрать размеры и форму подошвы, по которой действовали бы только сжимающие напряжения.

Поскольку при внецентренном нагружении относительно одной из центральных осей максимальное давление на основание действует только под

краем фундамента, при подборе размеров подошвы фундамента его допускается принимать на 20% больше расчетного сопротивления грунта, т.е.

Pmax ≤ 1,2 R (1.8.)

Рис. 1.14. Эпюры давлений под подошвой фундамента при действии внецентренной нагрузки

Одновременно среднее давление по подошве фундамента, определяемое как

Рп = Nп /А должно удовлетворять условию (1.2.).

В тех случаях, когда точка приложения равнодействующей внешних сил смещена относительно обеих осей инерции прямоугольной подошвы фундамента, как это показано на рис. 1.15 а, давление под ее угловыми точками находят по формуле

Поскольку в этом случае максимальное давление действует только в одной точке подошвы фундамента, допускается, чтобы его значение, найденное по формуле (1.9.), удовлетворяло условию

P с max ≤ 1,5R (1.10)

Рис. 1.15. Внецентренное загружение фундамента относительно двух главных осей инерции:

а – смещение равнодействующих внешних сил; б – устройство несимметричногофундамента.

Одновременно проверяются и условия (1.2.) и (1.8.).

На практике задачу подбора размеров подошвы внецентренно нагруженного фундамента решают следующим образом. Сначала принимают, что действующая нагрузка приложена центрально, подбирают соответствующие размеры подошвы из условия (1.2.), а затем уточняют их расчетом на внецентренную нагрузку, соблюдая изложенные выше требования и добиваясь удовлетворения условий (1.8.) и (1.10.). При этом иногда смещают подошву фундамента в сторону эксцентриситета так, чтобы точка приложения равнодействующей всех сил совпадала с центром тяжести подошвы фундамента (рис. 1.15 б).

Важным и неотъемлемым конструктивным элементом любого объекта капитального строительства является фундамент. От его надежности напрямую зависит безопасность и продолжительность эксплуатационного срока сооружения. Чтобы нагрузочное воздействие конструкции равномерно распределялось на почву устраивается подошва под фундамент, особенно важно создание ее при возведении здания на слабом почвенном составе.

Что такое подошва фундамента

Основание или подошва фундамента – это горизонтальная плоскость, которой конструкция опирается на грунтовую основу. Подошва принимает на себя не только нагрузку от возведенного объекта, но также от бокового давления грунта, защищая при этом здание от разрушения. В зависимости от типа фундамента и особенностей грунтовой породы подошва обустраивается по-разному, но в любом случае ширина подошвы фундамента должна быть вдвое больше от самой фундаментальной конструкции, а высота как правило не превышает 30 сантиметров.

Особенности устройства подошв фундамента

Строительство любого объекта всегда начинают с закладки фундамента. Чтобы повысить прочность и надежность фундаментальной основы выполняют устройство подошвы фундамента.

По классификации фундаментных конструкций выделяют разные виды подошв фундаментов, которые отличаются между собой конструктивными особенностями и обустраиваются по определенным технологиям.

Ленточные фундаменты

Подошва ленточного фундамента укладывается вдоль периметра стен здания в виде замкнутой железобетонной полосы. Такое основание равномерно распределяет нагрузку, предотвращает перекосы и просадку строения, отлично справляется с силами пучения.

Для ленточных фундаментов подошвы могут быть:

естественными, когда непосредственно на грунтовую породу передается нагрузка;
свайными – первоначально нагрузка оказывается на сваи, а потом на грунт.

Чтобы подошва не разрушалась от воздействия грунтовых вод, для защиты ее обустраивают гравийно-песчаную подушку.

Монолитные ленточные фундаменты отличаются расположенной максимально близко к поверхности широким основанием, образующим надежную опору. Как правило такие конструкции выполняют в условиях высоко залегающих подземных вод или при слабом грунте.

Столбчатые фундаменты

Подошва столбчатого фундамента являет собой плитную поверхность с небольшими размерами. Для более прочного и надежного соединения от фундамента в тело подошвы заводятся арматурные стержни.

При использовании естественной основы подошва устраивается на утрамбованной и залитой бетонной смесью площадке. Если основание свайное, то подошва монтируется в виде верхнего сегмента, который распределяет нагрузку на созданную из объединенных ростверком балок поверхность.

Свайные фундаменты

Подошва выполняемого на уходящих в землю сваях фундамента монтируется из бетона и может быть монолитной или кольцевой. Основание подошвы фундамента монолитного типа выступает разновидностью опирающейся на заглубленные сваи плитной фундаментной конструкции.

Кольцевая подошва по конструктивным особенностям напоминает ленточный фундамент, который может находиться на уровне почвы, быть заглубленным в землю на определенную глубину или приподнятым вверх. При этом высота подошвы фундамента составляет 20-30 сантиметров.

Плитные фундаменты

При устройстве плитного фундамента лента подошвы может заливаться одновременно с плитой или же для нее делается отдельная опалубка и заливка бетонной смеси осуществляется перед созданием фундаментной конструкции. В обеих случаях подошва должна создаваться только на материнском твердом грунте и ни в коем случае не на насыпном. Глубина и структура подошвенного основания определяется по характеристикам грунтовой породы.

Плюсы и минусы подошв под фундаменты

Устройство фундамента на опорной подошве сопровождается рядом преимуществ:

усиление прочности и долговечности строительного объекта;
нагрузка на подошву в разы повышает несущие возможности фундамента;
минимум ограничений по типу возводимого здания;
возможность проводить строительные работы в любое время года;
возможность выполнять строительство в местах с разными видами грунтовых пород, учитывая и слабые грунты.

В числе минусов создания фундаментов на подошвах отмечают:

для грунтов с сильным вспучиванием или с глубоким уровнем промерзания подошвы не подходят;
в случае с бетонным монолитом устройство подошв требует значительных трудозатрат и сам процесс занимает много времени, что в свою очередь увеличивает сроки строительства объекта;
создание подошвенного основания существенно повышает расход материалов, в частности арматурных прутьев, опалубных досок и бетонного раствора;
при возведении фундаментов заглубленных разновидностей устройство подошв требует наличия специализированной строительной техники и оборудования;
фундаменты с опорной подошвой обходятся дороже в сравнении с обычными.

Наряду с относительно большим перечнем недостатков выполненный на опорном основании фундамент гарантирует сооружению надежность и долговечность, и пользуется высокой популярностью среди большинства застройщиков.

Расчет подошвы фундамента

При проектировании фундамента с опорным основанием обязательным этапом является расчет подошвы фундамента. Основная цель такого расчета состоит в точном определении ширины, глубины и площади основания, при которых оказываемое весом здания удельное давление будет меньше нежели сопротивление грунта подошве фундамента.

Предварительно площадь подошвы фундамента можно установить по условию:

PII ≤ R, в котором

РII – это среднее давление под подошвой фундамента в отношении к основному сочетанию нагрузок при вычислениях по деформациям;
R – это расчетное сопротивление грунта основания. Показатель вычисляется по формуле СНиП.

На рисунке ниже подробно представлена расчетная схема центрально нагруженной фундаментальной подошвы.

При расчете фундаментов с повышенной жесткостью реактивная эпюра грунта принимается прямоугольной. Уравнение равновесия в этом случае выглядит так:

В данном уравнении есть определенная сложность. Дело в том, что в обеих его частях содержатся искомые геометрические размеры фундамента. Но при выполнении предварительных вычислений вес грунта и самого фундамента в АВСD заменяют на:

Ɣm – средний показатель удельного веса фундаментальной конструкции и грунтовой породы на ее уступах. Как правило Ɣm составляет 20кН/м³;
d – это глубина заложения подошвы фундамента, вычисляется в метрах.

По указанной ниже формуле определяется необходимая площадь фундаментальной подошвы:

При этом расчет ширины подошвы фундамента (b) выполняется:

Когда завершено предварительное определение ширины подошвы b = f(Ro) нужно уточнить расчетную сопротивляемость грунтового основания: R = f (b, φ, c, d, γ).

Рассчитав точную сопротивляемость опять нужно вычислить ширину. Повторять действия необходимо до тех пор, пока оба показателя не будут одинаковыми.

Когда с учетом унификации и модульности конструкций размер фундамента подобран, то необходимо проверить фактическое давление на грунт и напряжение под подошвой фундамента.

Чем меньшая разница будет между величинами РII и R, тем экономичнее получится проектное решение.

Данным способом поверяется достоверность расчета по линейной теории деформации грунта. Когда же условие не соблюдается, то для вычислений применять следует нелинейную теорию, а это существенно осложняет расчетные мероприятия.

В зависимости от жесткости и схемы нагружения фундаментов, типа сопряжения их со зданиями возможны пространственные перемещения из-за перераспределения усилий в бетоне и арматуре. Поэтому при выполнении расчетов следует учитывать допустимый отрыв подошвы фундамента, который не окажет негативного воздействия на строительный объект.

Используемые при устройстве подошвы материалы

При обустройстве фундаментальной подошвы потребуются следующие материалы и инструменты:

совковые и штыковые лопаты, необходимы для выполнения земляных работ ручным методом;
вязальная проволока и арматурные стержни, с помощью которых осуществляется армирование подошвы фундамента дома;
гвозди и молоток;
крючок, которым выполняется вязка металлического каркаса;
шнур для разметки;
доски для монтажа опалубки;
скобы монтажные;
материалы для подошвы: песок, гравий, бетонный раствор.

Для проведения съемки местности потребуется также нивелир, который поможет с точностью установить уровень подошвы фундамента.

Технология устройства фундаментальной подошвы

Вне зависимости от того, устраиваются подошвы фундаментов мелкого заложения, ленточных, столбчатых или других типов конструкций, работы по их монтажу проводятся поэтапно:

подготовительный этап состоит в рытье котлована. На его дне выполняется разметка, с точностью определяющая расположение будущей конструкции;
устройство опалубки. Здесь обязательно учитывается толщина подошвы фундамента. Выставляется опалубка таким образом, чтобы по центру подошвы распределялись фундаментальные стенки. для формирования наружных углов пара досок соединяется между собой под прямым углом и выносится на расстояние 17,5 см от разметочного шнура. При наличии слабых участков опалубки их нужно подсыпать снаружи грунтовой смесью для предотвращения протечки бетона. Если строительство предстоит на участке в повышенным уровнем грунтовых вод, то в целях безопасности выполняется гидроизоляция подошвы фундамента;
следующий этап – армирование. Металлические прутья обеспечивают усиление подошвы фундамента и соответственно повышают прочностные свойства всей строительной конструкции;
заливка бетона. После расположения арматуры выполняется бетонирование подошвы. При этом должна контролироваться расчетная отметка основания. Для более прочного сцепления фундамента с подошвой на ней прорезается шпоночная канавка по центральной оси кромки. После застывания бетона выполняется затирка поверхности.

Если несущая способность грунтов в месте строительства недостаточная, то для достижения нужных эксплуатационных показателей выполняется уширение подошвы фундамента путем устройства двусторонних или односторонних банкет.

Заключение

В любом капитальном объекте, вне зависимости от его назначения, основой является фундамент. Именно он испытывает все оказываемые зданием нагрузки и передает их на грунт. Правильно выполненная подошва фундамента перераспределяет нагрузки на грунт, предотвращает его проседание, придает фундаментальному основанию надежности и выносливости. Бесспорно, устройство подошвы сопровождается дополнительными затратами, но они полностью окупаются долговечностью и безопасностью эксплуатации строительных объектов.

2.Разностью давлений воздуха с одной и другой стороны ограждения.

10.2. Вследствие чего возникает разность давлений воздуха с одной и другой стороны ограждения в здании?

1. Разности температур внутреннего и наружного воздуха и воздействия ветра на здание.

10.3. За счёт чего создаётся тепловой напор?

1. Разницы температур на внутренней и наружной поверхностях ограждения.

10.8. Какие факторы определяют значение сопротивления воздухопроницаниюR_и для окон и фонарей производственных зданий?

1. Конструктивное решение оконных заполнений.

Какие отрицательные последствия вызывает повышенная влажность материала ограждения?

3.Снижение термического сопротивления ограждения, снижение долговечности ограждения, сырость в помещениях.

10.10. Где располагается плоскость возможной конденсации в однородных ограждающих конструкциях?.

2.На расстоянии, равном 2/3 толщины конструкции от её внутренней поверхности.

Что понимается под точкой росы?

2.Температура на внутренней поверхности ограждения, при которой происходит выпадение на ней конденсата.

Где располагается плоскость возможной конденсации в многослойной ограждающей конструкции с утеплителем?

2.Совпадает наружной поверхностью утеплителя.

Тема 16. Конструкции зданий. Общие положения проектирования конструкций. Требования. Типизация и унификация конструкций.
Конструкции фундаментов зданий

Из каких основных видов конструкций состоит здание?

2.Из несущих и ограждающих.

Какие конструктивные системы используются в строительстве?.

2.Связевые, рамные, рамно-связевые.

Каким требованиям должны отвечать конструкции зданий, возводимые индустриальными методами?

3.Конструкции должны быть унифицированы, изготовлены на заводах с возможностью сборки их на строительной площадке.

Какие конструкции называются унифицированными?

3.Конструкции, приведенные к ограниченному числу типоразмеров и применяемые в зданиях различного назначения.

Что такое каталог индустриальных изделий?

4.Это сборник унифицированных по материалу элементов зданий с указанием их основных размеров и технических характеристик.

Что называется основанием здания?

2.Толща грунтов залегающих под подошвой фундамента.

Какие основания называются искусственными?

3.Грунты, полученные путём обработки различными методами с целью повышения их несущей способности.

Подошва фундамента – конструктивный элемент основания. Строится независимо от технологии (ленточная, плитная, свайная, столбчатая). Она выполняет функции распределения весовой нагрузки бетонного массива на грунт. Чем «слабее» почвы на объекте, тем важнее провести расчеты, учесть особенности эксплуатации фундаментой подошвы. Например, если участок систематически подтапливается или, наоборот, владелец сделал хороший дренаж.

Плюсы такой опорной конструкции:

Заметно увеличивает долговечность здания, сооружения.
Повышается нагрузочная способность фундаментного основания.
Снижаются требования к грунту, его характеристикам.

Из минусов отмечают более дорогое строительство за счет роста объема расходуемых материалов, необходимости привлечения к работе спецтехники. Плюс несколько увеличиваются сроки, которые требуются на завершение проекта, особенно, если здание планируется строить на рыхлых песчаных и илистых грунтах. Зато при строительстве в соответствии с расчетами прочность основания будет в разы выше, чем при заливке фундамента без подушки.

Устройство подошвы фундамента

В строительстве принято отталкиваться от определенных сводов правил как при проектировании, так и во время проведения работ. Так, применительно к основаниям специалисты ссылаются на СП 50-101-2004, СП 45.13330.2017. В частных случаях, например, при строительстве индивидуальных жилых домов при планировании учитывается ТТК (типовая технологическая карта) «Устройство бетонной подошвы фундамента индивидуального жилого строения».

Расчеты ведутся с учетом:

Тип возводимой конструкции.
Подземные воды, их уровень.
Характеристики грунта.
Риски деформаций.

Важно учитывать расположение здания – на ровной поверхности, недалеко от откоса, на скальном или пучинистом грунте. В зависимости от этого возможны различные виды деформаций. Например, просадка, оседание, осадка, провалы, горизонтальное смещение. На инциденты влияет нагрузочная способность фундамента, реальный вес здания или сооружения. Например, при замене материалов для строительства стен нужно проверять расчеты, чтобы не превысить заданные проектом лимиты.

К чему приводит несоблюдение технологии при изготовлении подошвы фундамента

Хорошо просчитанный проект и правильно закупленные материалы иногда не помогают создать прочное основание. Все дело в том, что подошва той же фундаментной плиты должна строиться по технологии. Любые «нововведения» в ней приводят к непредсказуемому изменению характеристик конструкции. Например, если попытаться сэкономить и вместо песчано-гравийной смеси на слабом грунте засыпать только песок. Или плохо утрамбовать «подушку».

Типовые проблемы:

Трещины на фундаменте, стенах здания.
Перекос оконных, дверных проемов, иных элементов.
Проседание конструкции, разрушение фасадов.
Отказ в выдаче разрешения на ввод в эксплуатацию.

Как подобрать и рассчитать подошву фундамента для строительства

Цель расчета – подобрать ширину подошвы фундамента и толщину песчаной подушки между ним и грунтом. Габариты конструкции должны обеспечивать равномерное распределение давления от веса здания во избежание любых типов деформаций (перечислены выше). Рассчитывать значения лучше специальным калькулятором, чтобы исключить ошибки. Плюс понадобится проект, откуда специалист берет цифры по весовой нагрузке и пр.

Общая методика:

Выбрать размеры фундамента исходя из проектной документации.
Определить вес здания, приходящийся на каждый погонный метр стены.
Выяснить расчетное сопротивление грунта по специальным таблицам.
Рассчитать ширину подошвы фундамента на один погонный метр.

Остается скорректировать объем стройматериала, необходимый для закупки вместе с «подушкой» из песка и/или гравия, щебня. Средним значением по толщине считается 60 см, но в зависимости от особенностей грунта оно меняется в обе стороны. Например, на сильно пучинистых оно возрастает до 80 см и более. По ширине подушка обычно выступает на 15-20 см в обе стороны. Если под домом планируется строительство подвала, ее организуют по всей площади будущего помещения.

Подошва столбчатого фундамента

Глубина заложения столбчатого фундамента обычно не превышает уровня промерзания грунта, поэтому он оказывает сдавливающее воздействие на него (плюс обратное при замерзании зимой). При расчете конструкции, включая подошву, нужно учитывать особенности распределения весовой нагрузки от здания. Вариант основания лучше подходит для каркасных, брусовых, бревенчатых домов или сооружений другого типа.

Особенности:

Рекомендуется избегать установки столбчатого фундамента на склонах, водонасыщенных и пучинистых грунтах.
Конструктивно он не предполагает устройства заглубленных помещений вроде подвала или цокольных этажей.
Минимальная глубина каждого столба должна составлять 40-50 см, чтобы оно качественно цеплялось за грунт.

Плюсом к высоте столбов обычно добавляют минимум 30-50 см, чтобы перекрытие поднималось над поверхностью для монтажа гидро-, теплоизоляции. Это в итоге сказывается на общем давлении под подошвой фундамента. Частично оно компенсируется тем, что нижняя платформа выполняется на 20-25 см шире самой стойки. Точный расчет ведется исходя из весовой нагрузки, характеристики грунта и количества столбов.

Последовательность расчета подошвы фундамента:

Высчитать опорную площадь столба
- квадратная стойка – перемножение сторон сечения;
- круглая конструкция – применение формулы 3,14 * радиус в квадрате.
Выяснить несущую способность грунта по таблице. Например, суглинки средней твердости (пластичности) выдерживают нагрузку в 2,5 кг/кв. см.

Получается, что один столб квадратного сечения 40 см в суглинках можно нагружать не более 4 000 кг. Зная общий вес строительных конструкций здания, легко рассчитать общее количество стержней и их расположение (этот расчет обычно проводится на этапе проектирования). Плюс стоит учесть, например, вес снежного покрова, эксплуатационные нагрузки вроде предметов интерьера, людей, промышленного оборудования, ветровую нагрузку.

Диаметр самого столба допускается меньше подошвы. Это экономит стройматериалы и позволяет добиться расчетной нагрузочной способности фундамента. Отчасти на габариты подошвы влияют правила расстановки столбов – под всеми углами, в местах примыкания и пересечения перегородок между собой и с несущей стеной, на прямых участках ростверка не далее двух метров друг от друга. Поэтому расчет ведется обязательно с учетом проекта будущего здания.

Ленточный фундамент с подошвой

Подошва фундамента мелкого заложения ленточного типа рассчитывается аналогичным образом. Работа условно разбивается на несколько этапов – определить общую весовую нагрузку здания, выбрать характеристики основания (глубину залегания, ширину ленты), скорректировать цифры с учетом параметров грунта на участке. Выгоднее отталкиваться от проекта и типового назначения здания, чтобы точно определить совокупный вес стройматериалов.

Суммируется масса стен, перекрытий, стропильной системы, кровли, отделочных материалов на фасаде, внутри помещения. Существуют таблицы усредненных нагрузок от различных типов узлов, например, деревянные перекрытия по балкам из древесины плотностью 300 кг/куб. м давит на грунт с силой 150 кгс/кв. м. Плюс желательно закладывать запас на вес людей, предметов интерьера или промышленное оборудование (зависит от назначения здания).

Пример расчета подушки фундамента:

Определить глубину заложения с учетом высоты цоколя и ширину ленты. Общая длина уже известна, она составляет сумму длин стен, под которыми будет закладываться основание).
Глубина зависит от вида грунта и геологии. Например, на супеси не менее 3/4 от расчетного уровня промерзания, но не менее 0,7 м.
Ширину лучше выбирать исходя из вида стенового материала, расстояния между стенами. Например, бутобетон обычно заливается шириной 40-60 см, монолитный бетон – 20-50 см. При наличии линз слабого грунта желательно увеличивать этот показатель.
Отметку подошвы под фундамент выбрать ниже на 20-30 см уровня подвала или цокольного этажа, если таковые предполагается строить. Рассчитать ширину по формуле:

При отсутствии проектной документации рекомендуется ориентироваться на свод правил СП 131.13330.2012 «Строительная климатология». Там указаны средние значения уровня промерзания грунта по регионам. По другим характеристикам отталкиваются от СП 22.13330.2016. Рассчитывать же вес придется самостоятельно исходя из типа стройматериалов, объема, весовых характеристик, переменной составляющей вроде средней толщины снежного покрова зимой.

Плитный фундамент

Заметно отличается от других типов оснований – монолитный железобетонный, армированный как ЖБ-плита, но залитый по месту. Такие фундаменты имеют самый низкий показатель давления на грунт из-за большой площади. Обычно она соответствует размерам здания, которое будет строиться поверх основания. Единственный недостаток монолита заключается в сложности строительства подвала (цоколя), отчасти проблема решается подъемом первого этажа над поверхностью.

Особенности:

Расположение внутренних стен, перегородок размечается уже по готовой плите, изначально достаточно установить внешние границы фундамента.
Крыльцо, террасу, другие помещения, вынесенные за пределы периметра также желательно размещать на едином основании.
Глубина котлована по монолитный фундамент зависит от типа грунта, так, в плотных слоях достаточно убрать почву на 50 см.

Если на участке доминируют слабые грунты вроде супеси, рекомендуется делать котлован метр или даже глубже, вплоть до прочного слоя. Перед армированием подошвы фундамента дно обязательно выравнивается по горизонтали. Это исключает в дальнейшем перекос по давлению, риски смещения основания под собственным весом. Все ямы и неровности желательно засыпать песком, который не дает усадку, послужит дополнительным дренажом.

Песок же используется в качестве «подушки», необходимой для компенсации пучения грунта при замерзании-оттаивании во время смены времен года. Если котлован получился глубоким, засыпать его следует послойно и качественно трамбовать каждый слой. Водопроводные и канализационные трубы обычно укладываются в песок заранее, чтобы впоследствии не рыть траншеи. Последним из слоев перед заливкой фундаментного бетона становится геотекстиль.

Толщина плиты под основание:

Двухэтажные дома из кирпича и бетона с тяжелыми перекрытиями – 30 см с обязательным двухрядным армированием, формированием объемного каркаса.
Двухэтажные легкие дома, каркасные, из пено-, газобетона – 25 см, армирование в два ряда в виде объемной конструкции.
Легкие постройки вроде веранды, гаража – 15 см, допускается армирование сеткой всего в один ряд, по центру плиты.

При расчете давления на грунт, помимо веса конструкций зданий, важно учитывать увеличенную массу самого основания. Это большой объем бетонной массы, арматурная сетка из металлических стержней. Нагрузка на почву от такого фундамента значительно превышает любые другие варианты оснований. Зато монолитная плита равномерно распределяет общий вес на площадь, занимаемую зданием и позволяет строиться рядом с прудом, на речном берегу и т.д.

Подошва свайного фундамента

При выборе в качестве фундаментного основания свай придется разбираться в массе особенностей. Например, подошва здесь будет располагаться поверх стержней, наподобие ленточного фундамента вокруг каждой точки заглубления. Бетонная масса армирующим каркасом соединяется с металлом сваи и представляет собой монолитный узел, который удерживается за счет нижней части стержня, ввинченного в плотные слои грунта.

Особенности:

Свайный фундамент подходит для строительных участков со сложными геологическими условиями. Например, когда на нем просадочные, насыпные или пучинистые грунты.
Такой тип основания практически не дает осадки, крена даже при неравномерных нагрузках со стороны здания, главное, заранее правильно рассчитать диаметр и количество свай.
Строители часто комбинируют ленточный и свайный фундаменты, это позволяет снизить затраты на бетон по сравнению с плитным и заодно обеспечить прочность, долговечность.

Компоновка основания из свай зависит от строящегося объекта. Так, под многоэтажные здания или тяжелые сооружения принято ставить «свайные поля», когда стержни монтируются по сплошной линии с повторением контура постройки. Если речь идет об индивидуальном строительстве, будет достаточно организовать «свайные ленты», расположенные под несущими стенами. В любом случае они объединяются в единую конструкцию ростверками из швеллеров.

При небольшом заглублении такого основания появляется возможность заливки поверх «обычной» ленты. Осадка такого фундамента будет незначительной даже при небольшом превышении весовой нагрузки, рассчитанной для ленточной конструкции. То же относится к заливке ростверка бетоном над поверхностью грунта, при помощи заранее установленной опалубки. Такие приемы позволяют организовать мелко заглубленный цокольный этаж, подвал даже на подтапливаемых участках.

Высота подошвы свайного фундамента независимо от выбора конструкции обычно составляет 20-30 см. Этого достаточно, чтобы равномерно распределить вес от несущих стен, столбов, строящихся поверх установленных свай. По диаметру отталкиваются от размера стержней. Так, 76 мм свая легко выдержит массу до 1000 кг, 89 мм – до 2000 кг, 108 мм – до 2500 кг. Выбор зависит от расположения свай под периметром будущего здания, расчетной весовой нагрузки.

В каких случаях производятся работы с подошвой фундамента

Подушка под фундамент – это искусственное основание. Оно требует затрат на закупку материала, аренду спецтехники, оплату дополнительной работы по изъятию части грунта. Поэтому «просто так» ее никто не строит, проект всегда содержит обоснование, которое объясняет необходимость организации подошвы. Например, предусматривается утепление, гидроизоляция или утепление за счет конкретных материалов.

Усиление

Заливка подошвы фундамента увеличивает площадь соприкосновения основания с грунтом на 30-60 см в ширину. Это повышает его нагрузочную способность, снижает риски осадки, уменьшает вероятность потери несущей способности, если произошло подтопление участка, промывание «русла» под зданием из-за талой, дождевой воды. Также уменьшается склонность фундаментного основания к крену по причине ветровых нагрузок, оползней и других горизонтальных нагрузок.

Утепление

Если в доме будет сделано теплое подвальное помещение основание закладывается значительно выше глубины промерзания, по всей площади подошвы фундаменты закладывается теплоизолятор. Например, керамзит или иные стройматериалы с подобными свойствами. Это обеспечивает более качественную энергоэффективность здания, исключает промерзание фундаментных блоков в мороз (также будет полезным утепление по внешней стороне основания).

Гидроизоляция

Подушка из песка или песчано-гравийной смеси отчасти выполняет функции дренажа – отводит грунтовые, дождевые воды немного в сторону от основания. В результате при промерзании земля будет меньше выдавливать конструкцию из-за расширения при образовании льда. Глинистый грунт иногда увеличивается в объеме до 9%, поэтому засыпка песком и/или щебнем, гравием спасает от деформации фундамента, остальных элементов здания.

Независимо от типа основания, свайного, столбчатого, ленточного или плитного, подошва заметно увеличивает прочность конструкции. Если не экономить и сделать достаточно толстую песчаную или песчано-гравийную подушку, она будет хорошо отводить воду, выполнять роль амортизатора при пучении. Главное, придерживаться расчетов, приведенных в проектной документации, чтобы подушка «работала» в соответствии с заданными функциями.

Читайте также: