Глубина заложения фундамента стаканного типа

Обновлено: 19.04.2024

Информацию про глубина заложения фундамента, вычисление глубины заложения, СНИП, Вы узнаете как определить глубину заложения фундамента, мелкозаглубленного и ленточного фундамента и глубины их заложения. Вопрос от клиента:

Мы решили развернуто ответить на вопрос клиента, и предлагаем ему целую информационную статью по данной тематике.

Определение глубины заложения фундамента - первоочередной этап проектирования всех видов железобетонных оснований.

Совет эксперта! Величина ГЗФ измеряется как расстояние между уровнем почвы на строительной площадке и отметкой нижней точки подошвы основания.

Из данной статьи вы узнаете, что необходимо учитывать при определении глубины заложения фундамента, на какую глубину принято заглублять ленточные основания разных типов и как самостоятельно рассчитать ГЗФ согласно требованиям действующих "Строительных норм и правил".

Рис. 1.1: Классификация фундаментов согласно уровню заглубления

Что нужно учесть при вычислении глубины заложения фундамента

В строительной практике глубина заложения ЖБ оснований - ленточных, плитных и столбчатых, рассчитывается на основании трех определяющих факторов:

Геологических условий на строительном участке;
Конструктивных особенностей возводимой постройки; .

Расчет глубины заложения производится по каждому из 3-ех вышеперечисленных факторов, и в качестве проектной глубины принимается наибольшая из полученных величин ГЗФ.

Геологические условия на строительном участке

Анализ геологический условий стройплощадки необходим для определения глубины размещения несущего слоя почвы, на который должна опираться подошва основания.

Совет эксперта! В качестве несущего слоя выступает прослойка грунта, величина расчетного сопротивления которой превышает 150 кПа.

В несущий слой почвы подошва основания должна быть заглублена как минимум на 20 сантиметров;
Общая глубина заложения основания, при любых условиях, не должна быть меньше 50-ти сантиметров;

Также выполняется определение уровня грунтовых вод . В идеале, основание должно закладываться выше этого уровня, однако нередко встречаются ситуации, когда глубина промерзания грунта и УГВ одинаковы, либо грунтовые воды вообще поднимаются выше уровня промерзания.

Рис. 1.2: Дренажная система для отвода грунтовых вод

Если заложение фундамента выше УГВ невозможно, вокруг основания обустраивается дренажная система из труб, опоясывающих периметр фундамента. Наличие дренажной системы позволяет отвести воду от расположенного рядом с фундаментом грунта, благодаря чему уменьшаются силы морозного пучения почвы, возникающие в холодное время года.

Глубина промерзания почвы

Ключевым фактором, влияющим на величину ГЗФ, является глубина промерзания почвы. Особенно важным данный фактор становится в условиях строительства на склонной к пучению почве, к которой относится:

Влагонасыщенный песчаный грунт;
Пылистая и мелкая песчаная почва;
Высокопластичная глинистая почва;
Глинистый суглинок.

Совет эксперта! Сила пучения - это выталкивающее воздействие, оказываемое грунтом на расположенное в нем основание здания.

Рис. 1.3: Воздействие сил пучения на фундаменты разной глубины заложения

В холодное время года, при промерзании почвы, влага, которой она пропитана, превращается в лед, увеличивая свой объем на 3-9%.

Из-за огромной плотности нижних пластов грунта, увеличившаяся в объеме почва не может расширятся вниз, и она начинает давить вверх, оказывая на основание выталкивающие нагрузки вертикального и касательного воздействия.

Следствием пучения являются деформации оснований - ленточные и плитные фундаменты перекашиваются, стены покрываются трещинами, выпирают оконные и дверные рамы.

Совет эксперта! Глубина заложения основания в пучинистой почве всегда должна быть большей глубины промерзания грунта - на фундамент, расположенный ниже ГПГ, не действуют силы вертикального пучения.

Конструктивные особенности возводимой постройки

Глубина заложения фундамента определяется с учетом следующих конструктивных особенностей возводимого строения:

Наличие цокольного этажа либо подвального помещения;
Наличие оснований под отдельно стоящее оборудование;
Характер и сила нагрузок, которые здание будет оказывать на несущий фундамент (ветровые, снеговые и от массы сооружения);

Рис. 1.4: Ленточный фундамент подвального помещения и воздействие на него грунтовых вод

Совет эксперта! Ленточные фундаменты, если будет возводится подвальное помещение, заглубляются на 50 сантиметров ниже крайней точки его пола, столбчатые фундамента - ниже на 150 см.

Глубина заложения фундамента СНИП

Требования и правила по определению глубины заложения железобетонных фундаментов приведены в нормативном справочнике СНиП № 20201-83 "Фундаменты зданий и сооружений".

В пункте 2.25 данного документа приведены формулы и таблицы, с помощью которых на практике можно рассчитать глубину заложения ЖБ фундаментов. Для этого потребуются такие исходные данные:

Тип почвы;
Ежемесячная и среднегодовая температура в регионе;
Технический проект постройки;
Глубина размещения грунтовых вод.

Рис. Глубина заложения ленточного фундамента исходя из глубины промерзания

Как и чем определить глубину заложения фундамента

Основное влияние на ГЗФ оказывает глубина промерзания почвы, так что расчеты по выявлению ГЗФ требуют предварительного определения данной величины и сопоставления полученного результата с нормативной таблицей.

Рис. 1.5: Схема ленточного фундамента под дом из сруба

Для примера произведем расчет глубины заложения основания под дом из сруба, место строительства - Москва.

Рассчитываем нормативный показатель глубины промерзания почвы

Делается это по формуле:

Где d0 - коэффициент, величина которого отличается для разных видов почвы:

Глинистый и суглинистый грунт - 0,23;
Супесь, мелкий песчаный грунт - 0,28;
Средняя и крупная песчаная почва - 0,30;
Скальной грунт - 0,34;

√Mt - это квадратный корень всех минусовых месячных температур в регионе за один календарный год. Узнать среднемесячные температуры в конкретных регионах России можно в приложении 5.1 к СниП №23-01-99 "Строительная климатология".

Для Москвы среднемесячные температуры будут следующими:

Теперь мы можем рассчитать основную формулу нормативного промерзания:

Коэффициент 0,23 взяли для глинистой почвы и суглинка, которые преобладают в столице России.

Определяем расчетную глубину промерзания почвы под конкретным зданием

Расчетная ГПП, на основании которой будет определятся глубина заложения фундамента, высчитывается по формуле:

В которой, Dfn - уже рассчитанная нами величина нормативного промерзания, а Kh - коэффициент, который отличается для отапливаемых и неотапливаемых зданий.

Для неотапливаемых помещений, если они расположены в регионах с плюсовой среднегодовой температурой (в Москве - +5,4) он всегда равен 1.1.

Коэффициент Kh для отапливаемых помещений вы можете узнать из нижеприведенной таблицы.

Таблица 1.2: Коэффициенты Kh при разных температурах внутри помещения

Теперь мы можем определить расчетную глубину промерзания почвы в Москве под разными сооружениями:

Отапливаемая постройка с неотапливаемым подвалом: Df = 1×1.1 = 1.1 м;
Отапливаемая постройка с утепленным цоколем, без подвала: Df = 0.7×1.1 = 0.8 м;
Неотапливаемая постройка, без подавала: Df = 1.1×1.1 = 1.21 м.

Определяем глубину заложения основания

Пользуясь данными таблицы соотношения уровня грунтовых вод и ГПГ мы можем определить оптимальную глубину заложения ЖБ основания, которая позволит свести к минимуму воздействующие на фундамент в холодное время года силы пучения.

Таблица 1.2: Глубина заложения фундамента в разных условиях

Совет эксперта! Точную глубину грунтовых вод и показатель текучести почвы можно узнать только в результате геологических изысканий на строительном участке. Если у вас нет возможности провести такие работы, рекомендуется брать глубину фундамента с запасом - "не менее величины Df".

Ленточный фундамент глубина заложения

В зависимости от глубины заложения классифицируют два вида ленточных фундаментов - глубокого и мелкого заложения.

Ленточный фундамент глубокого заложения обустраивается на склонной к морозному пучению почве, из-за выталкивающих нагрузок которой любой другой фундамент бы деформировался. На таком фундаменте могут возводится тяжелые кирпичные дома, здания из сруба либо многоэтажные газобетонные постройки.

Рис. 1.6: Ленточный фундамент глубокого заложения с цокольным этажом

Совет эксперта! Нижняя точка опорной подошвы фундаментов глубокого заложения всегда размещается на 20-25 сантиметров ниже глубины промерзания грунта.

Существует два вида сил пучения:

Вертикальные - наиболее мощные воздействия, которые исходят от слоев почвы, расположенных под опорной подошвой фундамента;
Касательное - выталкивающие воздействия, оказываемые в результате трения расширяющейся почвы и боковых стенок основания.

Благодаря такому размещению опорная подошва, расположенная в непромерзающем грунте, не подвергается вертикальным выталкивающим силам пучения. Остаются лишь касательные воздействия, которые нивелируются давлением, оказываемым на основание массой постройки, и никакого серьезного вреда не приносят.

Рис. 1.7: Схема ленточного фундамента глубокого заложения

Наибольшая экономически обоснованная глубина размещения в грунте ленточных оснований - два с половиной метра. При необходимости превышения этой глубины рационально отказаться от ленточного фундамента и отдать предпочтение основаниям из забивных либо буронабивных свай.

Мелкозаглубленный фундамент глубина заложения

Мелкозаглубленное основание - подвид ленточного фундамента, при обустройстве которого не учитывается величина ГПГ.

Такой фундамент применяется для возведения легких домов из дерева, каркасных панелей, пенобетона либо небольших кирпичных зданий на непучинистой почве с низким уровнем расположения грунтовых вод.

Рис. 1.8: Схема мелкозаглубленного ленточного фундамента

Мелкозаглубленное ленточное основание противопоказано строить на:

торфяных и иловых грунтах;
неоднородной почве;
на любых видах сильнопучинистой почвы;
на подтапливаемой местности.

Совет эксперта! Минимально допустимой глубиной заложения мелкозаглубленного ленточного основания принято считать 50 сантиметров.

В регионах со скальным грунтом, где делать углубления в почве экономически не выгодно, такое основание может размещаться прямо на поверхности грунта.

Рис. 1.9: Мелкозаглубленный ленточный фундамент

Для глинистой и суглинистой почвы оптимальная глубина заложения мелкозаглубленного основания составляет 80-90 сантиметров.

При строительных работах в условиях низкоплотного верхнего слоя почвы, мелкозаглубленный фундамент нужно заглублять до уровня пластов плотного грунта со стабильными несущими характеристиками.

Наши услуги

Компания "Богатырь" занимается забивкой свай и лидерным бурением. В нашем распоряжении собственный автопарк бурильно-сваебойной техники и мы готовы поставлять сваи на объект с дальнейшим их погружением. Для заказа работ по забивке железобетонных свай, оставьте заявочку.

При строительных работах не обойтись без закладки фундаментов. Они принимают на себя вес всей конструкции и распределяют равномерно по поверхности земли.

Фундаментная основа создает защиту от проникания влаги в жилище, гарантирует теплоизоляцию, надежность и износостойкость постройке.

При разработке проекта следует подбирать наиболее подходящий фундамент, который зависит от глубины закладки. Что такое ГЗФ, от чего зависит и как рассчитать этот показатель для одно-, двухэтажного дома — читайте далее.

Глубина заложения фундамента — что это такое?

Одним из первейших показателей при разработке проекта любого дома является глубина заложения фундамента (ГЗФ). Это показатель, который определяет нижнюю опорную плоскость в отношении к 0-му уровню почвы на строительном участке. Данная величина зависит от многих составляющих моментов:

материалов и типа фундамента;
габаритов здания, его типа и веса;
этажности;
рельефа, геологических причин (состава грунта на разных глубинах) и промерзаний земель;
климатических нюансов (среднее количество осадков и температурный диапазон).

На заметку. От правильных вычислений ГЗФ в дальнейшем будет зависеть не только срок эксплуатации конкретного дома, но и его устойчивость, полноценность стен, комфортный «климат».

При строительстве больших домов ГЗФ рассчитывают только профессионалы, но при возведении небольшого сооружения можно данное значение вычислить самостоятельно.

Минимальная и максимальная ГЗФ под дом

До начала подсчетов выясняют:

тип, составы почв на месте строительных работ;
характер грунта на разных глубинах;
параметры глубины вымерзания;
место нахождения возможных вод под землей.

Выбирают тип фундамента и ГЗФ, учитывая особенности дома, его веса, подземных коммуникаций и возможные цокольные этажи.

Важно! Заглубление основания в землю не может быть менее 0,5 м на любой почве, кроме скалистого грунта. Эта величина считается стандартной.

Правильная ГЗФ должна быть ниже глубины промерзания земли на 25-35 см и на 45-60 см выше, прохождения подземных вод. Обязательно определяют, какой грунт на участке строительных работ, чтобы установить, на какую глубину он может промерзать. В одном и том же климатическом районе разные грунты способны промерзать на разную глубину.

Например, в Московской области:

суглинок и глина – до 1,35 м;
мелкие пески – на 1,65 м;
гравий, крупные пески – до 1,75-1,77 м;
плотные почвы – на 2 м.

Все они дают различную степень пучения грунта, а это необходимо учитывать при установлении глубины фундамента.

Важно! Промерзание опасно так, как воды в грунте начинают обращаться в лед и расширяться. Возникающие «шевеления» могут разрушительно сказаться на основании и всей конструкции, серьезно деформируя их.

Глубина промерзания учитывается при закладке ленточного или столбчатого оснований. Плитный вариант укладывают выше точки промерзаний, а сваи – применяют с более глубоким погружением (их расчет ведут от несущей возможности).

Чтобы установить тип грунта, вызывают геодезистов, или уточняют у живущих рядом, собственников домов, или самостоятельно выкапывают ямы точечно (по намеченным размерам дома в углах и в середине) на глубину до 2 м, и делают «скрин» почв.

По способу заглубления выделяют три фундаментных типа:

Без заглубления в землю

Этот вариант практически исключает земельные работы (глубина залегания не более 20-30 см), прост в монтаже и наименее затратен. Незаглубленный фундамент (НФ) в виде плиты или ленты подойдет для легких маленьких и средних домов из дерева (бань, хозяйственных строений), бруса, ячеистых бетонов (без подвалов).

Без расчетов возводить НФ можно на крепком скальном или крупнообломочном грунте, другие варианты требуют технологию расчета.

Обратите внимание! НФ не подходит для кирпичных домов, так как кирпич чувствителен к деформациям, при небольших смещениях основания дает трещины. Этот тип не используют для многоэтажных зданий – несущая способность НФ ограничена.

Из видео узнаете, что такое проект на плитный фундамент мелкого заложения:

Мелкозаглубленный

Этот вариант целесообразно использовать при стройке на малопучинистых, прочных грунтах, при высоком уровне подземных вод, но не более 1 м до поверхности. Он актуален при возведении домов без подвалов и цоколей. Мелкозаглубленный фундамент (МФ) не требует рытья глубокий ям, это существенно сокращает время работ. Наименьшее заглубление укладки ленточного МФ на непучинистых землях при глубине промерзания:

менее 3-х метров – 0,5 м;
до 3-х метров – 0,75 м;
больше 3-х метров – 1 м.

Чтобы максимально сократить возможные деформации от морозного пучения следует позаботиться о дренажной системе. Затем в траншеи необходимо предварительно заложить и утрамбовать «подушку» из песка (30-50 см), а на заключительном моменте сборки фундамента, положить гидроизоляцию и утепление.

МФ из плит в современном и популярном шведском способе (с утеплением) уже совмещает утепление полов и наличие некоторых коммуникаций. При возведении основания используют пенополистироловую опалубку, которая далее будет выполнять утепляющую роль.

Что такое мелкозаглубленный ленточный фундамент и как его сделать своими руками, узнайте из видео ниже:

Вариант с глубоким залеганием

Фундамент глубокого заложения (ФГЗ) производит максимальное давление на грунт, на большой глубине он не промерзает и не подвержен пучению. Более углубленные слои почвы обладают повышенной плотностью и стойкостью, что дает возможность данному фундаменту легко держать очень тяжелые конструкции – из кирпича или железобетона.

ФГЗ дорогостоящий, требует много времени для возведения. Его применяют:

на пучинистых землях;
при стройке на сложных рельефах и смешанных грунтах;
при устройстве в домах подвалов – ленточный фундамент одновременно становится и стенками цокольного этажа, или служебных отделений.

Данный ленточный вариант желательно возводить на почвах, где глубина промерзания достигает 2,5 м (не более), а граница грунтовых вод меньше. Он менее затратный в сравнении с плитным видом (по материалам и времени возведения), и отличается хорошими несущими способностями.

Фундаментная основа из монолитной плиты с толщиной не менее 0,5 м заглубляется в землю обязательно ниже глубины вымерзания. Она незаменима при стройке громоздких зданий на грунтах слабой плотности или насыпных, при максимальном уровне подземных вод. Этот вариант с прекрасными несущими способностями.

При закладке ФГЗ более 2,5 м выбирают сваи – у них несущая способность максимальна, а стоимость и расход материалов выгодно сокращаются.

Видео о том, что такое ленточный фундамент заглубленного типа и как его заложить:

Определение по СНиП

Согласно СНиП 2.02.01-83, ГЗФ принимается с учетом:

рельефа и геологии почвы;
глубины (зимнего) промерзания;
предназначения и габаритов постройки.

Значение глубины промерзания по нормативам для зон, где промерзание не более 2,5 м, высчитывают по формуле (п.2.26-2.27). Для расчетной глубины сезонного вымерзания так же есть формула (п.2.28). ГЗФ зданий с отоплением находят по таблице (п.2.29) – для наружных и внутренних фундаментов.

На заметку. Если по каким-либо причинам нельзя провести геологическое оценивание участка, то строители применяют СНИП.

Расчет величины залегания

Зная, какая почва на строительной точке, руководствуются таблицей промерзания грунта в РФ, находят нужный населенный пункт и тип почвы – на пересечении будет соответствующий результат промерзания. Если в таблице нужного населенного пункта нет, то расчет делают сами.

Пример по Московской обл.:

Определяют по нормативу глубину промерзания (м):

По таблице находят d0 в зависимости от типа почвы – чем она плотнее, тем больше показатель. Например, мелкие пески – 0,28.
Второй показатель Мt – средняя отрицательная температура за зимний сезон. В Москве он равен 22,9.

dfn = 0,28 x √ 22,9 = 1,34 м

Затем, находят расчетную глубину промерзания:

d_f=k_hd_fn, где первый показатель коэффициент берется из таб. 1 (п. 2.28 СНИП), он зависит от типа дома и его средней температуры за сутки внутри. Например, если среднесуточная температура будет не выше 5-6 0 С, а пол уложен на грунт, то кофф. кh равен 0,8.

df = 0,8 х 1,34 = 1,072 м

Влияющие факторы

Глубина вымерзания грунта, от которого зависит ГЗФ, в свою очередь зависит от климатических особенностей региона и состава почв. Чем больше почва насыщена влагой и суровее морозы, тем ниже глубина вымерзания, а значит, углублять подошву основания фундамента нужно на большую глубину.

Этажность

В зависимости от типа здания (дом, баня, гараж или подсобное помещение, одно- или многоэтажная конструкция) для расчета ГЗФ используют специальные формулы, таблицы (№ 6) СНИП с учетом всех необходимых (выше перечисленных) показателей.

По статистике погонный метр малоэтажных домов дает нагрузку 4-10 тонн (1-но этажные) и до 15-20 тонн (2х этажные коттеджи). Возможное вспучивание дает «ощутимое» движение, которое вызывает деформации строений. Для расчетов деформации используют нормативные таблицы СНИП, неровный подъем фундаментной ленты допускается, но он должен быть меньше предельных показателей.

Материал постройки

Используемый материал при строительстве зданий это важный показатель. Не для кого, не секрет, что деревянный дом будет передавать нагрузки на фундамент значительно меньшие, по сравнению с кирпичными или железобетонными конструкциями.

для сооружений из бруса, лесоматериала – на глубину до 3-5 м;
для каменных и кирпичных домов – до 7-10 м.

Можно использовать типовой проект, при условии привязки к конкретному грунту, месту и климату. Но это всегда определенные риски.

На заметку. Строительные эксперты говорят о том, что не целесообразно возводить утяжеленное основание при строительстве дома из пеноблоков – этот материал легче кирпича, камня и железобетонных конструкций.

Если грунтовые воды находятся на достаточной глубине (до 3 м), для строения из пеноблоков следует выбирать мелкозаглубленный фундамент, например, ленточный. Глубины траншеи для данного варианта будет достаточно в 0,5 м – работы сможет выполнить один человек.

Уместна для пеноблоков монолитная плита на всех почвах, кроме глины – его закладку проводят на глубине от 0,6 м. А столбчатый вариант выбирают на слабых грунтах или пучинистых почвах с большим промерзанием грунта от 1,5 м. Железобетонные столбы нужно ставить по углам и под несущими стенами. Глубина установки столбов не может быть менее 1 м.
Подробнее о заглублении фундамента под дом из пеноблока, читайте здесь.

Заключение

ГЗФ важный показатель при строительстве долговечного фундамента и постройки целиком. При грамотных расчетах фундаментное основание гарантирует максимальную устойчивость зданию, сведя к минимуму возможные деформации, это обеспечит долгий срок эксплуатации на десятилетия.

В курсовом проекте в качестве фундаментов под колонны предлагается запроектировать центрально-нагруженные столбчатые фундаменты стаканного типа. Фундаменты предлагается запроектировать монолитные из бетона класса В15, в качестве основной несущей арматуры необходимо применять арматуру А300 или А400 в зависимости от указанной в задании.

Так как фундаменты центрально-нагруженные, то их обычно изготавливают семеричными (подошва имеет квадратную в плане форму).

Рисунок 2.5.1 – Фундаменты стаканного типа а) двухступенчатый, б) трехступенчатый

Глубину заложения фундамента в курсовом проекте условно назначена 1500мм. Вообще глубина заложения для Новосибирска назначается обычно ниже глубины промерзания грунта, равного 2,2м, но так как в проекте необходимо запроектировать фундамент под среднею колонну, то его глубину заложения можно назначать меньше. Расчетное сопротивление грунта R₀ – задано в задании.

Глубина стакана h_gl принимается равной , где b – размер сечения колонны. Толщина дна стакана принимается не менее 200мм во избежание ее продавливания в процессе монтажа колонны.

Минимальную площадь подошвы фундамента можно определить по формуле:

где N_n – нормативное значение усилия действующего от колонны на фундамент (приблизительно можно принять равным N_n=N/1,15) N – продольное усилие в колонне первого этажа;

– усредненный удельный вес фундамента и грунта на уступах фундамента равный 20кН/м 3 ;

Н₀ – глубина заложения фундамента (в курсовом проекте условно принято 1,5м).

Так как для центрально-нагруженных фундаментов предполагается квадратная подошва, тогда минимально допустимый размер фундамента b_ф можно определить как:

При этом размер подошвы фундамента назначают кратно 300мм. Площадь фундамента будет равняться

Минимальная высота всего фундамента под сборную колонну по конструктивным соображениям определяется как:

Минимальная высота фундамента из условия среза определяется как:

где N – расчетное усилие, действующее на фундамент от колонны;

- интенсивность давления грунта на подошву фундамента определяемая как ;

а – расстояние от грунта до равнодействующей в растянутой арматуре, принимается равной 30…60мм если выполняется подготовка под подошву фундамента и не менее 70мм в случае ее отсутствия.

Высоту фундамента h назначают как большую из и при этом она должна быть кратна 150мм.

Рабочая высота нижней ступени фундамента h_1,0 определяется из условия равновесия, где , - внешнее усилие в наиболее опасном сечении, - минимальное усилие воспринимаемое бетонным сечением без поперечного армирования. Разрешив это неравенство относительно , получим, что минимальная рабочая высота первой ступени должна быть:

Для определения площади сечения арматуры в нормальных сечениях I-I, II-II, III-III определяют расчетные моменты в этих сечениях как для консольной балки, от интенсивность давления грунта на подошву фундамента . Величина этих моментов равняется:

Требуемая площадь сечения арматуры определяется по приближенной формуле:

- для любого фундамента /2.5.10/

- для трехступенчатого фундамента /2.5.11/

- для двухступенчатого фундамента /2.5.12/

- для трехступенчатого фундамента /2.5.13/

Так как внутренние момент возникающий в подошве фундаменте определялся на всю ширину фундамента, то и требуемая площадь арматуры определяется на всю ширину фундамента. Требуемую площадь сечения одного стержня можно определить по формуле:

где s – шаг стержней в подошве фундамента, можно применять 100, 125, 150, 175 или 200мм.

По требуемому значению площади сечения одного стержня определяется необходимый диаметр рабочих стержней при назначенном шаге. При этом в связи с тем, что фундамент центрально нагружен стержни в продольном и поперечном направлении одинаковы.

На крупномасштабных стройках часто прибегают к использованию колонн, которые берут на себя несущую 100%-ую нагрузку. Эти модули выполняют «роль» главного каркаса.

Важно при проектировании производить по максимуму точные вычисления (с минимальными расхождениями от расчетных единиц) по устройству и сборке фундаментов под колонны.

Что представляют собой фундаменты под колонну, каковы их виды и размеры, строительные расчеты и поэтапное устройство – далее подробно.

Особенности фундаментов под колонны

Фундамент под колонну — это первый и наиважнейший этап в начале любой масштабной стройки. От исполнения монтажных работ по его построению, зависит долговечность и прочность всего (в будущем построенного) сооружения.

На практике для обустраивания основания под колонны профессионалы выбирают фундаментные блоки «стаканного типа», маркированные:

1Ф – с сечением 30х30 (см);
2Ф – с сечением 40х40 (см).

Эти «модули» обеспечивают кроме полноценной поддержки сооружения, еще и заданную вертикальную постановку конструкции (по плану, проекту, чертежам).

Допустимы и другие блочные варианты, но их углубление, размеры должны определяться в каждом индивидуальном случае. Следует помнить, что блочные габариты возрастают с интервалом в 100 мм, полнота стенки башмака внизу должна быть не менее 200 мм.

С учетом порядка постановки колонн, блоки из железобетона могут иметь смещенный или центральный тип нагрузок. Во втором случае блоки имеют в основании плиту в виде квадрата, а в первом – прямоугольную (стороны с отношением 0,6).

Бетон, из которого создаются блоки для фундамента стаканного типа, имеет максимальную устойчивость к появлению трещин, это позволяет использовать конструкции в регионах с резко континентальным, холодным климатом.

Прочность и крепость материала выдерживает даже землетрясения до 9 баллов. В соответствии с ГОСТ 26633 в бетонную массу добавляется определенные присадки, повышающие качества прочности и стойкости конечного модуля.

В зависимости от гидрогеологических факторов, на точке монтажных работ выбирается класс влагонепроницаемости и морозостойкости – их показатели не должны быть менее W4 и F100 соответственно. Допускается минимальное водопоглощение бетоном, но не более 5% от всей массы конструкции.

Все здания и постройки разделяют на каркасные и бескаркасные, при этом объекты промышленного типа строят по первому варианту, а жилые дома по второму. Несущими модулями в каркасных домах/сооружениях считаются колонны, они бывают железобетонными или металлическими. На них во время строительных действий выкладывают плиты, перекрытия и другие необходимые модули.

В зависимости от колонного вида подбирают и тип фундаментной основы.

Размеры по ГОСТу

Маркирование железобетонных изделий, следуя ГОСТу 24476-80, должно иметь 2 или 3 группы (из букв или цифр). В них закодированы:

предназначение, функции;
габариты;
серия;
свойства.

Первая часть кодировки – тип/размер, к примеру, 1Ф это фундаментная основа для колонн с определенным сечением. Показатели из цифр (следующие) сообщают о длине/высоте модулей в дециметрах.

Часть вторая в маркировочном коде является показателем индекса несущей способности – от 1 до 3. Третья часть маркирования сообщает о гидрофобности бетона. Например, если бетонный модуль имеет класс водонепроницаемости (В2), у него не будет добавочных знаков, если нет, то появляется индекс П.

Фундамент под колонны ГК изготавливают строго в соответствии с регламентирующей документацией, по ГОСТу – Серией 1.020-1/83. Основание получается морозоустойчивым, износостойким (из утяжеленного бетона класса не ниже B 15 и арматурных прутков из стали).

Виды оснований для ж/б и металлических опор

В настоящее время пользуют два ведущих варианта обустройства фундамента для колонн из металла или железа/бетона – сборные и монолитные. Их структуры идентичны – из армированного железа/бетона. Данная модификация дает возможность фиксации нижней опорной части в требуемой постановке (в конкретном месте).

Различия между этими видами в использовании:

фундамент сборный выбирают для бетонированных колонн;
монолитный тип считается универсальным, подходит для монтажа железобетонных колонн (любой конструкции) и из металла.

В сфере строительства железобетонную форму под фундамент обозначают «стаканом». Он гарантирует ровное, одинаковое перераспределение нагрузок на всей плоскости опоры на почве.

Устройство основания

Для обустройства фундамента под железобетонные (ЖБ) колонны можно выбирать еще и следующие варианты:

сборный из ребер;
пустотелый;
пеньковый с подколонником.

Все вышеперечисленные типы подходят для промышленных комплексов, объектов. Подробнее про особенности проектирования и установки фундамента под колонны промышленного здания читайте здесь.

Основной составляющей всей системы фундамента для колонны из железобетона будет плита в виде прямоугольника. На ней «сидят» другие плиты малого размера. Плитные модули составляют «пирамидку» из ступенек, верхняя ее часть оканчивается стаканообразной формой под опору. В монолитном варианте данный «механизм» предстает в виде цельного, одного блока. В сборном – в виде составляющих отдельных модульных плит (внизу большая, далее по уменьшению).

Чтобы смонтировать металлические колонны отдают предпочтение «цельным» фундаментным основаниям из железобетона. Такой каркас «собран» в виде армированной крепкой конструкции. В верхней его части расположены анкерные болты в строгой последовательности (по размерам).

Особенность этого типа в том, что нужна максимальная точность в разметке мест стыковки – постановке болтов. Технология сборки фундамента для колонн из металла аналогична с заливкой монолитной основы, но взамен «стакана», постановка и фиксация ведется на анкерные болты. После монтажа крепежные элементы заливают бетонной смесью.

Кроме закрепления на анкеры из металла, колонны можно еще соединять с фундаментным стаканом методом сварки арматуры подколонника.

Расчеты для проекта

Чтобы конструкция у фундамента была долговечной и прочной, следует провести верные расчеты, создать проект, где будут предусмотрены состав почв, климатические особенности, высота и тяжесть здания, все нагрузки, идущие на фундамент от колонн.

Инженерно-геологические проверки устанавливают:

уровень расположения подземных вод;
глубину промерзаний (сезонных);
состав грунтов, их твердость, качества.

Используют нормативы-таблицы. Например, для состава грунта (песчаного со средн./крупн.) будут соответствовать величины:

e=0.65, ρ=1,8 т/м 3 ;
Е=30 MПа, ϕ=35°;
С=1 кПа.

Глубину фундаментного размещения находят с учетом самой большой глубины вымерзания по формуле (5.4 CП 22.13330.2016):

kh это коэфф. для построек с возможностью отопления;
dfn – глубина промерзаний.

Предварительные размеры фундаментного основания находят по формуле:

N – нагрузка по вертикали, она получается при вычислении каркаса строения;
R0 – сопротивление грунтов — выбирают в справочных данных СНиП 2.02.01-83;
ȳ –средний вес удельный фундаментной основы;
d – величина глубины.

Все расчеты ведутся с применением показателей таблиц, использованием нужных формул (по тех. литературе, ГОСТ, СП). Для зданий с высотой более чем три этажа совершают усложненные расчеты, учитывая краевую нагрузку.

Для расчета необходимы данные по нагрузке, которую будет оказывать колонна:

вертикальная вместе с массой стен и перекрытий всего здания и крыши;
ветровая и осадковая – по региональным данным (в табл.);
при крутящихся моментах (2-х плоскостная);
поперечная, напирающая на фундамент от колонн.

По полученным данным исчисляют значения опорных столбов для колонн.

Правила крепления

Для прочного и надежного крепления колонны к фундаменту используют два популярных, удобных типа фиксации. Первый – при помощи болтов, для стальных деталей.

Здесь уже в фундаментном блоке предусмотрены и поставлены болты из крепкого металла для прорезей (крепежа) у основания колонны, это очень практично. Второй тип в виде технологии вставки колонной основы в предназначенное углубление, с дальнейшей обязательной фиксирующей заливкой смесью из бетона.

Этапы монтажа

Цена стаканных готовых блоков приемлема, но доставка и монтаж (тяжелой системы) имеет высокую стоимость. Специалисты рекомендуют делать все работы на строительном объекте непосредственно, заказав бетономешалки с готовой смесью.

Обустройство монолитного фундамента (из железобетона) лучше доверить специалистам. Работы выполняют по этапам:

Подготавливают котлованы необходимого размера и глубины.
На выровненное дно насыпают подушку из гравия с песком, трамбуют.
Заливают узкую прослойку «подбетонку» цементную, которая исключит потерю бетонных составляющих.
Собирают армирующий каркас для стакана. Арматуру, которая подлежит сварке – сваривают, если нет пометок «для сварки», то пруты прочно связывают.
По периметру армирования монтируют опалубку.
Затем совершают заливку бетонной смесью, профи рекомендует обязательно использовать вибратор для полного освобождения массы от образующихся пузырей воздуха. Если этот нюанс упустить, то возможно (со временем) появление трещин (на фундаменте) из-за давления здания, перекрытий и стен.
Период для застывания бетонной смеси 3-4 дня. Затем разбирают опалубку.

100%-ную прочность фундамент наберет через 30 дней. После этого приступают к обратной засыпке и монтажу колонн.

Стальных

При возведении стальных колонн, вместо пустой ниши во внутренней части башмака создают сразу монолитный стакан, куда уже «замурованы» анкеры из стойкой, крепкой стали. Обращают внимание на рихтовку, ее проводят в процессе работ или после.

Работы выполняют, после совершения расчетов, пошагово:

колонны поднимают специальными техустройствами;
«подносят» к стыковочным точкам с анкерами;
выверяют и проводят фиксацию.

Работы относятся к повышенной сложности, их следует доверять опытным специалистам-строителям.

Армирование подколонников

Армирование помогает избежать досрочного разрушения конструкций, гарантирует дополнительную прочность. Фундаментный подколонник это традиционный модуль основания столбчатого типа, который называют «стаканом». Он фиксируется к нижней (подошвенной) части фундамента, и считается его верхней частью.

Армирование подколонника фундамента под колонну из металла дает возможность сооружению:

держать максимальные нагрузки;
повышать (значительно) прочность, надежность;
увеличивать долговечность, износостойкость.

Армирование данного типа проводится для построек различного назначения. Сборку выполняют двумя способами – сварными сетками или моностержнями. Последние располагают с одинаковым промежутком в поперечном или продольном направлении.

Стержни из арматуры должны быть одной длины, а диаметр соответствовать 10 мм. Если сторона подошвы имеет длину более 3 м, то диаметр должен быть 12 мм. Правильный шаг прутков до 10 см, но не более 20 см.

Толщина слоя бетона для плитной зоны варьирует от 40 мм (в том числе наличие подготовки из бетона под «подошвой») до 70 мм (без нее).

Порядок армирования подколонников схож с армированием колонн (с квадратным/прямоугольным сечением). Арматура в вертикальном положении устанавливается по углам, и собирается между собой. Затем она в виде каркаса объединяется с перпендикулярными стержнями, создавая прочную конструкцию («в клеточку»).

Неверно созданные расчеты и монтаж своими руками (без опыта) могут отрицательно сказаться на прочности всего здания.

Заключение

Колонны здания должны иметь прочное и жесткое основание для максимального надежного «упора». Это гарантирует стойкость не только самим колоннам, но и строению целиком. Сложные вычисления, подсчеты, чертежи и времязатратный монтаж фундамента под колонны лучше поручить профессионалам со стажем, во избежание ошибок и погрешностей.

Тогда нормативная глубина промерзания для Москвы, где преобладают глины и суглинки, составит:

d_fn=0,23 √22,9 = 1,1м -нормативная глубина промерзания

2. Определение расчетной глубины промерзания (d_f).

Для этого используется формула:

В нашем случае годовая температура +5,4 о .

k_hдля отапливаемых зданий определяется по таблице: смотрим свой вариант

Коэффициент k_h при расчетной среднесуточной температуре воздуха в помещении, примыкающем к наружным фундаментам, о С

1. К помещениям, примыкающим к наружным фундаментам, относятся подвалы и технические подполья, а при их отсутствии — помещения 1-го этажа, как в данном случае -

2. При промежуточных значениях температуры воздуха коэффициент k_h принимается с округлением до ближайшего меньшего значения, указанного в таблице.

Считаем расчетную глубину промерзания:

- отапливаемое здание без подвала, с полами по утепленному цокольному перекрытию:

d_f = 0,7*1,1= 0,77м. Принимаем d_f=0,8м

Коэффициент k_h= 0,7 при температуре более 20 ° С в помещении на первом этаже для отапливаемого здания без подвала по утеплённому цокольному перекрытию (см. табл)

3. Определяем глубину заложения фундамента по условиям недопущения морозного пучения по таблице ниже, в зависимости от расположения уровня грунтовых вод (УВГ).

Грунты под подошвой фундамента

Глубина заложения фундаментов

в зависимости от глубины

расположения подземных вод

d_w , м, при

I_L- показатель текучести, показывает состояние пластичного грунта при природной влажности – текучее, твёрдое или какое-нибудь промежуточное:

I_L= 0-0,25 – полутвёрдые.

I_L= 0,25-0,5 – тугопластичные.

I_L= 0,5-0,75 – мягкопластичные.

I_L= 0,75-1 – текучепластичные.

Применять в качестве оснований текучие и текучепластичные суглинки и глины не рекомендуется.

В соответствии с табл. 2. СП 22.13330.2016 Основания зданий и сооружений по климатическим условиям суглинки при глубине расположения уровня грунтовых вод в пределах 2м ниже расчётной глубины промерзания являются пучинистыми, и фундамент необходимо заглублять не менее чем на расчётную глубину промерзания d_f .

Так как без инженерно-геологических изысканий мы не можем знать глубину расположения грунтовых вод, то принимаем наихудший вариант: не менее d_f

Соответственно, для отапливаемого здания без подвала с полами по утепленному цокольному перекрытию d=0,8м

Чертеж приводим в соответствии с вашим

НА ЧЕРТЕЖЕ ДОЛЖНО БЫТЬ ПО ЭТОМУ ПРИМЕРУ НЕ 1,1 , А ПО РАСЧЁТУ - 0,7

* Без инженерно-геологических изысканий и точной глубины расположения грунтовых вод принимаем вариант: не менее d_f=0,8 м

* По заключению инженерных изысканий подземные воды на период изысканий встречены на глубине 6,3-7,9 м (не надо эти цифры писать, любую другую глубину) и они не опасны для фундаментов, так как 6,3-7,9 м (снова эта цифра₎> 0,8+2.

* Грунтовые воды не встречены.

* - означает вариативность – принимаем только один вариант.

Глубина заложения фундаментов с учетом высоты подвала -

0,8 + 2,5 + 0,3 - 0,6 = 2,9 м

0,8 – глубина заложения фундамента (ваша – по расчёту)

1,0 – высота от отметки 0,8 до низа перекрытия (по вашему проекту)

0,3 – толщина конструкции пола 1 этажа (своя)

0,6 – расстояние от уровня пола чистого этажа до уровня земли.

Скорее всего, у вас получившееся число - глубина заложения фундамента 2,9 м (у вас своё число) не совпадёт с числом в проекте.

Но у нас в итогах расчёта так и написано было не менее d_f = 0,7, значит, больше может быть и в проекте точный размер, полученный с учётом инженерно-геологических испытаний и размера конструкций.

Читайте также: