Ленточный фундамент трапециевидной формы

Обновлено: 18.04.2024

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Худяков Александр Владимирович, Яковлев Дмитрий Алексеевич

В данной статье рассмотрен вопрос поиска оптимальных фундаментов одноэтажных промышленных зданий . Выдвинута теория о возможности применения фундаментов с трапециевидной формой подошвы . Проведены теоретические исследования распределения напряжений под подошвой данных фундаментов . Выполнено сравнение их эффективности с традиционными фундаментами прямоугольной формы. Рассмотрен вопрос определения величины крена для трапециевидных фундаментов . Подготовлена теоретическая основа для проведения экспериментальных исследований.

SEARCHING FOR OPTIMAL FOUNDATIONS BASE SHAPES OF SINGLE-FLOOR INDUSTRIAL BUILDINGS

The problem of searching for optimal foundations of single-floor industrial buildings is reviewed in this article. The theory of trapezoidal foundations application possibility is suggested. Theoretical research of pressure distribution under foundations base is undertaken. Comparison of trapezoidal and square foundations use effectiveness is made. The problem of tilt degree finding for trapezoidal foundations is reviewed. Theoretical base for experiments is prepared.

Текст научной работы на тему «Поиск оптимальных форм подошвы фундаментов одноэтажных производственных зданий»

ПОИСК ОПТИМАЛЬНЫХ ФОРМ ПОДОШВЫ ФУНДАМЕНТОВ ОДНОЭТАЖНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ

А.В. Худяков, Д. А. Яковлев

SEARCHING FOR OPTIMAL FOUNDATIONS BASE SHAPES OF SINGLE-FLOOR

A.V. Khudyakov, D.A. Yakovlev

Аннотация. В данной статье рассмотрен вопрос поиска оптимальных фундаментов одноэтажных промышленных зданий. Выдвинута теория о возможности применения фундаментов с трапециевидной формой подошвы. Проведены теоретические исследования распределения напряжений под подошвой данных фундаментов. Выполнено сравнение их эффективности с традиционными фундаментами прямоугольной формы. Рассмотрен вопрос определения величины крена для трапециевидных фундаментов. Подготовлена теоретическая основа для проведения экспериментальных исследований.

Ключевые слова: промышленные здания; фундаменты; оптимизация; моментные нагрузки; форма подошвы.

Abstract: The problem of searching for optimal foundations of single-floor industrial buildings is reviewed in this article. The theory of trapezoidal foundations application possibility is suggested. Theoretical research of pressure distribution under foundations base is undertaken. Comparison of trapezoidal and square foundations use effectiveness is made. The problem of tilt degree finding for trapezoidal foundations is reviewed. Theoretical base for experiments is prepared.

Key words: industrial buildings; foundations; optimization; moment loads; foundation base

Тема снижения стоимости строительных конструкций зданий и сооружений, в том числе и фундаментов, всегда является актуальной. Одним из путей достижения данной цели может быть совершенствование методики расчета на основе всесторонних экспериментальных и теоретических исследований [1], применение новых конструкций фундаментов, изменение формы подошвы [2], применение армированного основания [3] и т.д. Установлено, что, задавая фундаментам определенные размеры в плане и конфигурацию, можно влиять на образование и развитие локальных зон предельного равновесия в основании. В результате этого лучше используется несущая способность грунтового основания, уменьшается расход материалов на изготовление фундаментов.

В одноэтажных производственных зданиях, где действует моментная нагрузка, традиционно применяются фундаменты с подошвой прямоугольной формы с большей стороной в направлении действия момента. Согласно [4], определяющим в выборе размеров подошвы являются, прежде всего, требования расчета основания по предельным состояниям. Расчет по деформациям считается обеспеченным при выполнении следующих условий:

где R - расчетное сопротивление грунта основания, определенное по формуле (5.7) [4], где учитывается ширина подошвы фундамента; P = N11 / A - среднее давление под подошвой

Вестник науки и образования Северо-Запада России, 2019, Т.5, №4

фундамента; Ртах/тт = Ы11 / А ± М11 / Ж - максимальное и минимальное давления, А, Ж -

соответственно площадь и момент сопротивления подошвы фундамента, Ы11, М11 -нормативные нагрузки с учетом веса фундамента и грунта на его уступах и момент.

Из формул (1), (2), (3) следует, что величины краевых давлений под подошвой фундамента зависят от ее геометрических характеристик.

В прямоугольных фундаментах (рис.) момент сопротивления для противоположных граней одинаков и определяется по (4):

где I - момент инерции сечения, у - расстояние от центра тяжести до грани. В фундаментах, имеющих форму трапеции, момент сопротивления для каждого из оснований трапеции имеет различные значения (Ж1 = I /у1 > Ж2 = I /у2, у < у2), т.к. расстояние от центра тяжести подошвы до крайних граней разное.

Рисунок - Схема подошвы а) прямоугольного, б) трапециевидного фундаментов

Все это позволяет для второго типа фундаментов несколько уменьшить Ртах и увеличить Ртт, что приводит к выравниванию эпюры давлений и, соответственно, уменьшению эксцентриситета приложения силы. Анализ работы трапециевидных фундаментов показал, что их применение рекомендуется для зданий, имеющих преобладающую моментную нагрузку в сторону большего основания трапеции Ь1.

Было рассмотрено несколько вариантов конструктивного решения одноэтажного производственного здания пролетом 24м, в котором менялась грузоподъёмность мостового крана от 5 до 30 т, тип колонны (двухветвевая с высотой сечения Ин = 1 м и прямоугольного сечения с Ин =0,8м). Для каждого варианта был выполнен статический расчет рамы, составлены сочетания усилий М, Ы, Q в нижнем сечении колонны по обрезу фундамента. При 5т < Q < 15т, нулевой привязке продольных осей, Ин = 1 м, результирующим будет момент, действующий в сторону наружной грани колонны (сторону большего основания трапециевидного фундамента). Момент противоположного направления незначителен. Условия проверки краевых давлений выполняются с запасом. При данных условиях оптимальным будет выбор второго типа фундамента. Причем расчетное сопротивление Я для прямоугольного и трапециевидного фундаментов будет различаться из-за разной ширины

подошвы bi. Для прямоугольного фундамента оно (Кп) будет постоянным , а для трапециевидного, из-за меняющейся ширины подошвы R1 > R2, причём R1 > Rп.

При действии на фундамент внецентренной нагрузки необходимо учитывать, что может возникнуть крен, определяемый по формуле (5.24) [4]:

. 1 -V2 , N■ e (5) 1 =--k--

где E, V - соответственно модуль деформации и коэффициент поперечной деформации грунта; N - вертикальная составляющая равнодействующей всех нагрузок; e -эксцентриситет силы; a - сторона прямоугольного фундамента; ке - коэффициент,

принимаемый по таблице 5.9 [4] в зависимости от отношения длины подошвы фундамента к ширине.

После математических преобразований, учитывая, что

где A - считается постоянной для фундамента, а С зависит от его геометрических параметров, из чего можно сделать вывод, что величина крена зависит от коэффициента ке и

ширины подошвы фундамента.

В [5] приведены результаты экспериментальных исследований перемещений круглого и кольцевых фундаментов с равной площадью подошвы. Нами были просчитаны два фундамента: прямоугольный и трапециевидный с одинаковыми площадью и длиной подошвы, параметры которых и результаты расчета приведены в таблице. Геометрические размеры фундаментов соответствуют обозначениям, указанным на рисунке.

Таблица - Расчет параметров фундаментов

Схема фундамента(по рисунку) а, м Ь, м Ьь м Ь2, м К С

а 3 1,8 - - 0,736 1,001

б 3 - 2,1 1,5 0,64 0,55

По параметру C можно сделать вывод, что крен трапециевидного фундамента почти в два раза меньше прямоугольного, при равной площади подошвы.

Крен фундамента типа б) определялся по методике расчета для прямоугольных фундаментов с принятой шириной подошвы Ь2 = 2,1 м, что требует дальнейшего уточнения на основе экспериментальных данных. С этой целью в лаборатории механики грунтов

Тамбовского ГТУ началось проведение серии экспериментов с моделями фундаментов различной формы - прямоугольной, трапециевидной, круглой, имеющих одинаковую площадь подошвы или момент сопротивления, которые должны подтвердить или опровергнуть данные предположения.

1. Леденев В.В. Несущая способность и деформативность оснований и фундаментов при сложных силовых воздействиях: монография. Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2015. 324с.

2. Рыбин В.С. Проектирование фундаментов реконструируемых зданий. Москва: Стройиздат, 1990. 296 с.

3. Антонов В.М. Экспериментальные исследования армированных оснований: монография. Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2011. 78 с.

4. СП 22.13330.2016. Основания зданий и сооружений. Москва: Минстрой России, 2016. 225 c.

5. Тугаенко Ю.Ф., Кущак С.И. Деформации оснований кольцевых фундаментов // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1985. №4. С. 22-23.

1. Ledenev V.V. Nesushaya sposobnost' i deformativnost' osnovaniy i fundamentov pri slozhnih silovih vozdeystviyah: monografiya [Bearing capacity and deformability of bases and foundations under complex force effects: monograph]. Tambov: TSTU Publ., 2015. 324 p.

2. Rybin V.S. Proyektirovaniye fundamentov rekonstruiruemih zdaniy [Design of foundations of reconstructed buildings]. Moscow: Stroizdat, 1990. 296 p.

3. Antonov V.M. Eksperimentel'niye issledovaniya armirovannih osnovaniy: monografiya [Experimental studies of reinforced bases: monograph]. Tambov: TSTU Publ., 2011. 78 p.

4. SP 22.13330.2016. Osnovaniya zdaniy i sooruzheniy [Foundations of buildings and structures]. Moscow: Russia Ministry of Construction, 2016. 225 p.

5. Tugaenko Y.F., Kushak S.I. Deformaziya osnovaniy kolzevih fundamentov [Deformation bases of circular foundations]. Osnovaniya, fundamenty i mehanikagruntov. 1985. No. 4, pp. 22-23.

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ

Худяков Александр Владимирович

Тамбовский государственный технический университет, г. Тамбов, Россия, кандидат технических наук, доцент, кафедра «Конструкции зданий и сооружений»,

Яковлев Дмитрий Алексеевич

Тамбовский государственный технический университет, г. Тамбов, Россия, магистр, кафедра «Конструкции зданий и сооружений»,

Khudyakov Aleksandr Vladimirovich

Tambov State Technical University, Tambov, Russia, Candidate of Technical Science, Associate professor, Buildings and structures constructions Department,

Корреспондентский почтовый адрес и телефон для контактов с авторами статьи: 392032, Тамбов, ул. Мичуринская, 112 корп. Д, Худяков А.В.

Ленточные фундаменты применяют как несущие и самонесущие стены зданий с подвалами и без них. Ленточные фундаменты чаще всего применяют в жилищном строительстве. Конструкция этих фундаментов позволяет наиболее равномерно передавать и распределять нагрузку на грунт основания. Такие фундаменты состоят из нижней части в виде монолитной прямоугольной или ступенчатой ленты и стенки, которая передает нагрузку от надземных стен или колонн на грунт через расширенную нижнюю часть — песчаную подушку или щебеночную подсыпку толщиной 50 … 100 мм.

В зданиях с подвалом,ленточный фундамент одновременно является и стеной подвала.

По поперечному сечению ленточные фундаменты могут быть следующих типов:

— Прямоугольные фундаменты (рис. 1. а). Ширину фундамента принимают по толщине стен с отступлением с каждой стороны на 50 — 150 мм. Прямоугольное сечение фундамента допустимо только при небольших нагрузках на фундамент и высокой несущей способности грунта;

— Трапециевидные фундаменты (рис. 1. б). Устройство трапециевидных фундаментов требует больших трудовых затрат, поэтому на практике такие фундаменты, в зависимости от расчетной ширины подошвы, выполняют прямоугольными или ступенчатой формы;

— Ступенчатые фундаменты (рис. 1. в, г). Переход к расширенной подошве выполняется уступами. Уступы принимают шириной не более 20 — 30 см, а в высоту -соответственно не менее 20 — 30 см.

Рис. 1. Разновидность фундаментов по геометрической форме: а -прямоугольный, б — трапециевидный; в – ступенчатый

По способу устройства ленточные фундаменты бывают монолитные и сборные.

Рис. 2. Ленточные монолитные фундаменты под кирпичную стену: а – бутовый фундамент; б – бутобетонный фундамент

Бутовый фундамент — выполняют из бутового камня на цементном растворе и с перевязкой вертикальных швов. Ширина бутовых фундаментов принимается не менее 0,6 м для кладки из рваного бута и 0,5 м -из бутовой плиты. Высота должна быть не менее двух рядов кладки.
Сборные ленточные фундаменты под стены – из железобетонных плит трапециевидного сечения и прямоугольных сплошных бетонных стеновых блоков. При уровне грунтовых вод ниже подошвы фундамента, могут применяться блоки с пустотами. Бетонные блоки для стен фундамента укладывают на растворе с обязательной перевязкой вертикальных швов. Связь между блоками продольных и поперечных стен обеспечивается перевязкой блоков и закладкой в горизонтальные швы арматурных сеток из стали диаметром 6 — 10 мм.
Бутобетонные фундаменты — из бетона класса В 7,5 (и выше) и бутового камня в щитовой опалубке. Размеры камней должны быть не более 1/3 ширины фундамента.Уширения фундаментов ведут уступами шириной 150 — 250 мм и высотой 300 мм. Наименьшая ширина — 350 мм.
Бетонные фундаменты — в опалубке из монолитного бетона класса прочности на сжатие В 7,5 — В 30
Прерывистые фундаменты – фундаментные плиты укладывают на расстоянии 0,3 — 0,5 м друг от друга. Промежутки между ними заполняют песком, песчано-гравийной смесью или местным утрамбованным грунтом.

Рис. 3. Элементы сборных бетонных и железобетонных фундаментов:а -бетонный блок сплошной; б — то же, полый; в — фундаментная плита; г -то же, ребристая; 1 — монтажные петли

Рис. 4. Сборный блочный ленточный фундамент из сборных плит и стеновых блоков: а — сплошной фундамент; б — прерывистый фундамент; 1 — фундаментные плиты; 2 — стеновые блоки

Известны фундаменты нескольких типов: ленточные, столбчатые, сплошные (плиты) и свайные с ростверком, фундамент на винтовых сваях.

В зависимости от ФОРМЫ и СПОСОБА ОПИРАНИЯ НА ГРУНТ выделяют фундаменты следующих типов:
1. Столбчатые
2. Ленточные
3. Плитные

В зависимости от ПРИМЕНЯЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ фундаменты бывают: бутовые, бутобетонные, бетонные и кирпичные.

Ленточный фундамент

Ленточные фундаменты могут быть прямоугольной, трапециевидной, ступенчатой формы. В некоторых случаях они имеют расширенную нижнюю часть (так называемую подушку). Фундаменты трапециевидной формы лучше остальных справляются с нагрузкой и не деформируются. Такого типа фундаменты возводят из бутобетона, железобетона, сборных бетонных и железобетонных блоков и плит. Опасных растягивающих и скалывающих напряжений на боковых гранях фундамента не возникнет, если их углы наклона при бутовой и кирпичной кладке не превышают 30 (а для бетона — 45) градусов.

Ленточные фундаменты бывают МОНОЛИТНЫМИ и СБОРНЫМИ.

ДОСТОИНСТВА ленточных монолитных фундаментов:
- прочность;
- надежность;
- для зданий любой формы;

ДОСТОИНСТВА ленточных фундаментов из железобетонных блоков:
- сильное сокращение сроков возведения;
- простота

НЕДОСТАТКИ всех ленточных:
- увеличение срока строительства за счет земляных работ, заполнения бетоном опалубки;
- массивны;
- не экономичны;
- трудоемки;

НЕДОСТАТКИ ленточных из железобетонных блоков:
- менее практичны (потому что они пропускают воду в местах своего соединения);
- пригодны для зданий простых форм (а вот при сложных архитектурных формах блоки, выпускаемые стандартных размеров, приходится обрезать и тп, что не всегда возможно сделать).

Бутовые фундаменты

Бутовые фундаменты при кладке из рваного бута имеют ширину 0,6 м, из бутовой плиты — 0,5 м. Высота ступеней в таких фундаментах около 0,5 м, ширина достигает 0,25 м. Фундаменты из бутового камня должны возводить квалифицированные каменщики, механизация таких работ затруднена в отличие от укладки бутобетонных и бетонных фундаментов. Использовать технику в последнем случае можно без ограничений.

Сборные фундаменты

Сборные фундаменты состоят из подушки — железобетонных блоков (плит) прямоугольной или трапециевидной формы, укладываемых на утрамбованную песчаную подготовленную площадку толщиной 0,15 м, и вертикальных стенок из бетонных блоков. Блоки-подушки имеют толщину 300 и 500 мм, ширину 0,6-3,2 м, а блоки-стенки по ширине составляют 0,3 0,6 м, по высоте 580 и 280 мм, по длине 2,38, 1,18 и 0,78 м.

При слабых грунтах в сборных фундаментах устраивают железобетонные пояса толщиной 100-150 мм или армированные швы толщиной 30-50 мм. Столбчатые фундаменты, как правило, устанавливают под отдельные опоры зданий —железобетонные колонны, кирпичные столбы и прочее.

Сборные фундаменты применяются как правило для постройки небольших компактных зданий с подвалом или цокольным этажом. Необходимо предварительно заложить так называемую подушку из железобетонных блоков, имеющих форму трапеции или прямоугольника, которые укладываются на слой песка толщиной около 15 см. На блоки-подушки устанавливаются блоки-стенки, и после этого вся конструкция связывается вместе цементным раствором. Снаружи весь фундамент ОБЯЗАТЕЛЬНО! нужно покрыть гидроизоляцией. Габариты блоков выбираются исходя из характеристик грунта и массы стен здания.

На особенно слабых почвах применяют железобетонные пояса толщиной 10 – 15 см или армируют швы на 3 – 5 см. Блочный фундамент используют на песчаном грунте, и абсолютно противопоказано его применение при глиняных, суглинистых почвах. При весеннем половодье на таких почвах грунт вспучивается и начинает шевелить и расшатывать стены дома, что приводит к перекосу дверей и окон, расхождению швов стен.

Для проведения канализации, водопровода, силового электрического кабеля в теле фундамента заранее проделывают отверстия соответствующего диаметра, в которые устанавливают керамические, стальные, асбестоцементные, пластмассовые или деревянные трубы. После прокладки коммуникаций, для полной герметизации, щели между стенками фундамента и трубами устраняют при помощи просмоленной пакли.

Сплошные фундаменты

Сплошные фундаменты делают в виде монолитных ребристых железобетонных плит, что целесообразно для защиты подвала от проникновения грунтовой воды.

Необходимость возведения сплошного фундамента возникает при строительстве на так называемых «плавающих» грунтах, а также на почвах с высоким залеганием грунтовых вод. Например, на песчаных подушках, слежавшихся свалках, вспучивающихся грунтах и тп условиях. Можно делать плитный фундамент. Он целесообразен для строительства небольших сооружений, не требующих высокого цоколя, например, гаражи, бани, мастерские. Для возведения более массивных зданий прибегают к использованию ребристых плит или армированных перекрестных лент. Фундаменты плитные и из перекрестных лент возводят из монолитного железобетона с целью придания фундаменту пространственной жесткости. Необходимость в этом возникает при строительстве на неравномерно и сильно сжимаемых грунтах, например, на насыпных (песчаных подушках, слежавшихся свалках, сильно пучинистых грунтах и т. п.). Иногда к таким фундаментам применяют термин "плавающий".

К плюсам относятся: его способность выравнивать вертикальные и горизонтальные перемещения грунтов, исключать проникновение в подвальные помещения грунтовой воды даже под большим гидростатическим давлением, а также простота сооружения. Наиболее часто используют для придания фундаменту качества пространственной жесткости. Ввиду большого расхода материалов на его возведение, он дорого стоит для обычного потребителя со средним уровнем дохода.

Свайные фундаменты - фундаменты, состоящие из отдельных свай, перекрытых сверху бетонной или железобетонной плитой или балкой (ростверком)

Свайные фундаменты дают возможность полностью исключить земляные работы в бесподвальных зданиях или сократить их объем при наличии технического подполья. Они являются очень дорогими и трудоемкими в выполнении, поэтому в индивидуальном строительстве встречаются крайне редко. По типу материала сваи могут быть деревянными, бетонными, железобетонными, стальными и комбинированными.

Сваи подразделяются на забивные (опускаемые в грунт в готовом виде) и набивные (изготовляемые непосредственно в грунте, в пробуренных каналах). По типу поведения в грунте выделяют сваи-стойки, имеющие под собой прочный грунт и передающие на него давление, и висячие сваи, используемые в случаях, когда глубина залегания прочного грунта достаточно велика (несущая способность таких свай определяется суммой сопротивления сил трения по боковой поверхности и грунта под острием сваи). Деревянные сваи наиболее экономичны и дёшевы, но если они находятся во влажном грунте, тогда они быстро гниют и подвергают опасности всё строение. Сваи из железобетона стоят дороже, зато конечно же они более долговечны и способны выдерживать большие нагрузки.

Фундаменты на песчаных подушках

Они могут быть самых разных типов. Чаще всего они применяются для экономии строительных материалов, для полной или частичной замены непригодных грунтов в основании, для подъема отметки пола над уровнем грунтовых вод и т. п. В котлованы засыпают среднеили крупнозернистые пески слоями 150–200 мм, тщательно трамбуя их и проливая водой. В обводненных грунтах, особенно пучиноопасных при промерзании, устройство песчаных подушек не рекомендуется без устройства дренажа. Иначе возможно заиливание подушек и, как следствие, потеря ими первоначальных свойств.

Срок службы различных фундаментов составляет:

– ленточных бетонных и бутовых на цементном растворе – 150 лет;
– бутовых или бетонных столбов – 30–50 лет;
– деревянных стульев – 10 лет.

Схема Т-образного основания

Основание ленточного типа довольно часто применяется индивидуальными застройщиками для возведения домов, бань, хозяйственных построек, коттеджей и прочих сооружений. Распространенность его связана с достаточной прочностью, надежностью, доступностью технологии для самостоятельного проведения работ. Среди разновидностей ленточных оснований т-образному фундаменту отводится особое место. Его используют под различные сооружения. Он характеризуется повышенной жесткостью, из-за того что имеет форму буквы «Т». Данный вариант опорной конструкции делают заглубленным или мелкозаглубленным. Это определяется нагрузкой на нее, а также гидрогеологическими особенностями грунта стройплощадки.

Разновидности ленточных фундаментов

Фундамент ленточного типа представляет собой замкнутую конструкцию, которую возводят из разных материалов по выбору: из железобетона, сборных элементов, камня либо кирпича. Параметры ее зависят от следующих факторов:

Вес построенного сооружения распределяется по всему периметру опорной конструкции.

На ленточных основаниях возводят одноэтажные и более строения из следующих материалов:

шлакоблока;
дерева;
кирпича;
пенобетона и прочих.

Разновидности ленточного фундамента по разным классификационным критериям представлены в таблице ниже.

№	Разделение по критериям
1	по устройству	по форме	по глубине	по материалу фундамента
2	сборный или монолитный	в виде ленты или буквы «Т»	незаглубленный, малозаглубленный, заглубленный	кирпичный, каменный, железобетонный, бутобетонный

Главная задача во время строительства – это выбрать подходящий экономически и по эксплуатационным характеристикам вариант.

Основания ленточного типа имеют ресурс примерно от 70 лет (при соблюдении технологии), их достаточно просто ремонтировать. Область применения различных вариантов следующая:

незаглубленный фундамент подходит для возведения щитовых, панельных, каркасных сооружений и срубов на ровных местностях с суглинистыми либо супесчаными почвами, по которым допускается стелить полы;
мелкозаглубленное основание глубиной от 0, до 1 м подходит для строительства зданий из разных материалов на непучинистых грунтах;
т-образное основание расширено снизу и применяется под любые строения на разных почвах, если участок располагается не на склонах или в болотистой местности, а также подземные воды находятся глубоко;
заглубленные опорные конструкции предназначены для строительства зданий с подвальным помещением на различных типах грунта, даже при высокой его влажности;
пояс из монолита представляет собой ленту, ширина которой больше ее высоты, а используется он только, если почва имеет хорошие несущие показатели, для строительства каркасных либо дворовых сооружений, срубов.

Среди различных типов ленточного фундамента можно подобрать подходящий вариант для разных грунтов. Основная проблема – это действие сил пучения. Если расчетная глубина заглубления составляет более 3 м, то рекомендуется отдать предпочтение свайной либо в виде плиты опорной конструкции, что снизит трудоемкость работ.

Технология строительства т-образного монолитного основания своими руками

Технология возведения монолитного ленточного т-образного фундамента аналогична сооружению ленты. Отличие заключается только в устройстве расширенной нижней части. Также опалубка имеет своеобразную конструкцию, чтобы раствор не вытекал. Для укрепления основания тоже проводят армирование.

Т-образный фундамент с коммуникациями

Достоинства у т-образного основания такие:

простота возведения;
достаточная прочность;
можно провести все работы без использования спецтехники;
требует меньших финансовых и трудовых затрат по сравнению с заглубленным и плитным фундаментами, а также меньшее время строительства;
для возведения применяют бетон, которым заливают арматурный каркас, либо готовые блоки, что ускоряет процесс.

Строят опорную конструкцию под сараи, заборы, дома из разных материалов. Из-за уменьшенной толщины надземной части можно сэкономить на бетоне. При этом площадь распределения нагрузки от постройки превышает более чем в два раза, соответствующий параметр ленточного основания.

Строительство ленточного фундамента происходит 2-мя способами:

с установкой опалубки в выкопанной выемке, по своей ширине превышающей аналогичный параметр основы;
заливкой непосредственно траншеи, выкопанной по форме буквы «Т».

Последний вариант специалистами использовать не рекомендуется, потому что заглубленная часть остается без гидроизоляционного покрытия, а это снижает время эксплуатации почти на треть (примерно на 20-40 %).

Технология работ предусматривает их выполнение за 1 или 2 этапа. В последнем случае происходит в начале строительство нижней части (подошвы), а затем возведение ленты.

Общий алгоритм действий при работе в 1 этап следующий:

определяют конструкцию фундамента;
рассчитывают размеры подошвы и ленты по несущим характеристикам грунта стройплощадки, а также в зависимости от глубины промерзания и действующих нагрузок;
проводят разметку участка под застройку;
выполняют земляные работы;
засыпают дно траншей песчаной подушкой;
устанавливают опалубку;
проводят армирование;
заливают бетон;
наносят гидроизоляционное покрытие, а при необходимости утепляют, монтируют дренажную систему.

Расчеты параметров основания выполняют, опираясь на СНиП 2.02.01-83, регламентирующий строительство оснований зданий, и используя справочники (например, В. С. Сажина). В них приводятся снеговые и ветровые нагрузки по региону.

Устройство подошвы

Работы начинаются с проведения разметки. Последовательность действий при этом такая:

делают обноску, которая представляет собой перпендикулярные брусья, зафиксированные на стойках, высотой превышающей аналогичный параметр основания;
расставляют их по углам согласно разработанному плану;
для обозначения наружных плоскостей стен по верхним брусьям натягивают шнуры (веревки) по периметру;
проверяют равенство внутренних диагоналей, чтобы получился квадрат или прямоугольник.

После разметки территории приступают к выполнению земляных работ:

копают траншеи с учетом запаса ширины для монтажа опалубки и подошвы;
делают откосы;
по уровню выравнивают дно выемки;
засыпают траншею песчаной подушкой.

Проведение земельных работ должно проводиться с учетом следующих рекомендаций:

ширина траншеи при наличии цокольного этажа или подвала должна учитывать место для монтажа опалубки и обеспечивать свободный доступ строителям: запас внутрь составляет от 0,5 до 0,8 м, а наружу – 1,2 м;
чтобы избежать осыпания при глубине выемки равной 1,5 м крутизну откосов делают 1/1, а при 3 м она составит уже 1/0,67;
вокруг фундаментной траншеи необходимо выкопать углубление 40х40 под дренажную систему;
глубину выемок нужно делать с учетом толщины подушки, которая составляет от 40 до 60 см.

Когда траншеи готовы, тогда переходят к монтажу опалубки и выполняют армирование:

через каждые 70 см вбивают в землю вертикальные стойки по линиям, обозначенным шнурами обноски;
к кольям саморезами или гвоздями закрепляют доски до достижения полной высоты подошвы;
укрепляют конструкцию планками, прибивая их к верхнему ряду;
монтируют вертикальные арматурные прутья, высота которых берется с запасом для связки с вышележащей лентой;
фиксируют с помощью сварки или проволоки горизонтальные стержни;
заливают подошву бетоном;
утрамбовывают его вибратором или вручную;
ожидают несколько дней, чтобы бетон частично затвердел.

Фундаментная лента на подошве
Пруты арматуры укладывают минимум двумя слоями. Нахлесты должны составлять примерно 60 см, а располагаться при этом со смещением друг относительно друга в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Сечение применяемых прутьев в зависимости от проектной нагрузки составляет от 8 до 16 мм. Для соединения стержней подходит вязальная проволока диаметром 1,2-1,6 мм.

Возведение ленточной части основания

После того как подошва была залита, а бетон частично затвердел, устанавливают опалубку под верхнюю часть. Первоначально по высоте ленты изготавливают щиты из досок либо фанеры (или других материалов). Их длина определяется из удобства обращения с ними при выполнении работы, а толщина – уровнем будущей нагрузки, создаваемой бетоном.

Последующие действия по возведению фундамента проводят в следующей последовательности:

монтируют щиты, опираясь нижними их досками на опалубочную конструкцию нижней части и объединяя их с помощью длинных брусьев (по верху и низу);
с помощью натянутых веревок обноски, а также уровня, происходит выставление опалубки в нужных плоскостях;
расположенные друг против друга щиты соединяют горизонтальными стяжками;
с помощью наклонных распорок фиксируют опалубку с боков;
внутрь смонтированной конструкции укладывают арматурный каркас несколькими рядами, при этом его соединяют с прутьями подошвы;
смачивают щиты водой;
равномерными слоями заливают форму бетоном, через каждые 40-60 см утрамбовывая его;
для равномерного протекания процесса застывания основание накрывают рубероидом либо полиэтиленовой пленкой;
периодически верхнюю часть монолита увлажнят водой (примерно в течение недели или двух, в зависимости от климатических условий).

При монтаже опалубки особое внимание необходимо уделять углам, соединяя там щиты надежно, чтобы не разошлись.

Бетон набирает более половины своей прочности в течение примерно 7 дней. Полное застывание занимает около месяца, что определяется температурным режимом и влажностью.

Снятие опалубки допустимо делать минимум через 3 дня после заливки бетона. Когда он застынет цоколь и подземную часть рекомендуется защитить гидроизоляционным покрытием. Для этих целей используют мастики, рубероид и другие материалы. Надежная защита от разрушительного действия воды продлит срок службы возводимой постройки.

Можно установить опалубку и арматурный каркас всего т-образного основания сразу. Заливать понадобится все равно по частям: вначале подошву, а только затем ленту. Это связано с тем, что бетон нижней части, если достаточно не застынет, будет вытесняться. Трамбовку залитых слоев ленты по этой же причине необходимо будет проводить осторожно.

Монтаж сборного фундамента

Строительство т-образного ленточного фундамента можно выполнить, используя блоки из железобетона. Технология работ по их монтажу следующая:

роют траншеи ниже глубины промерзания почвы по региону;
их дно покрывают подушкой из песка, которую затем трамбуют;
укладывают блоки;
связывают их между собой арматурой;
стыки заливают бетоном, установив предварительно в этих местах опалубку;
штукатурят поверхность основания, а после высыхания нанесенного покрытия – гидроизолируют и утепляют.

Первый ряд фундамента выкладывают более широкими блоками (или трапециевидными) по сравнению с располагаемыми выше.

Использование блоков значительно ускоряет процесс строительства, но требует использования грузоподъемной техники. Из-за наличия большого числа стыков уменьшается время эксплуатации фундамента, примерно в 3 раза по сравнению с монолитными аналогами. Стандартные габариты блоков определяют выбор параметров ленты.

Процесс строительства ленточного фундамента т образного вида показан в видеоролике ниже.

При довольно частых обильных осадках, возможности паводков либо подъема грунтовых вод обязательно устраивают дренажную систему. Ее вид определяется обилием влаги, а также ее источником. Чтобы уменьшить тепловые потери, цокольный этаж или т-образное основание утепляют различными способами.

Т-образный фундамент – это надежное основание, которое можно возвести самостоятельно. Выбор марки бетона определяется будущей нагрузкой на основание: для постройки легких конструкций подходит материал с маркировкой М100 и М150, а для более тяжелых – от М200 до М400. Продлить срок эксплуатации всей постройки поможет гидроизоляция подошвы и ленты.

Ленточный фундамент устраивают по периметру всего дома, включая внутренние несущие стены. Это наиболее распространенный вид фундамента, однако сопровождается относительно большим объемом земляных работ, высоким расходом основного материала, и в большинстве случаев необходимостью применения опалубки. Обычно такой фундамент используется при строительстве домов из тяжелых материалов (кирпич, бетон, камень), с железобетонными перекрытиями, в случаях обустройства подвальных помещений. Но из-за простоты технологии этот фундамент очень часто применяется в малоэтажном частном строительстве как жилых домов, так и подсобных хозяйственных построек.

Кроме того, ленточный фундамент отлично справляется со своей задачей и в случаях угрозы неравномерной усадки. Обычно такие ситуации возникают на участках, состав грунта которых неоднороден по площади, например, часть площади суглинок, а часть — песчаный грунт.

Ленточный фундамент позволяет обустроить подвальные помещения. В таких случаях стены фундаменты будут выполнять роль стен подвала. Однако, возможность строительства подземных помещений обуславливается свойствами грунта земельного участка, а также уровнем грунтовых вод. Кроме того, ленточные фундаменты отлично подходят для домов со сложной конфигурацией.

Срок службы ленточного фундамента зависит от используемого материала: кирпичные — 30-55 лет, сборные бетонные — 50-80 лет, монолитные бетонные и бутовые — до пары сотни лет. Однако цифры эти условные и очень многое зависит от качества самого материала (бутовые и кирпичные фундаменты) и качества используемого при кладке раствора.

Типы ленточного фундамента, материалы и особенности

По конструкции ленточные фундаменты подразделяют на монолитные, сборные и комбинированные. По виду используемого материала — бутовые, бутобетонные, кирпичные и бетонные. Также различают сплошные (непрерывные) и прерывистые ленточные фундаменты. Отметим, что по форме продольного сечения ленточные фундаменты бывают прямоугольные и трапециевидные. Ширина ленты фундамента не должна быть меньше толщины стены, которая на него опирается. Как правило, ширина фундамента больше на 10-15 см. Рассмотрим по порядку каждый из этих типов ленточных фундаментов.

Монолитный ленточный фундамент (его иногда называют заливным) монтируется непосредственно на строительной площадке. Он представляет собой однородное по составу полотно (ленту). После затвердевания бетонного раствора образуется жесткая неразрывная конструкция. Такой тип ленточного фундамента дополнительно армируется для придания еще большей прочности. Особенностью такого фундамента является необходимость возведения опалубки, которая и задает форму всей конструкции. Опалубка изготавливается из материалов, способных удержать бетонный раствор от растекания (дерево, металл и др.). Кроме того, опалубка может быть съемной (демонтируется после затвердевания фундамента) и несъемной (остается на месте в качестве утеплителя и гидроизоляции). Иногда опалубкой служат сами земляные стены выемки.

Особенности монолитного ленточного фундамента:

основной материал — бетонный раствор;
необходимость в жестком соблюдении технологии (температурный режим, технология укладки, последующий уход);
необходимость обустройства опалубки;
необходимость дополнительного уплотнения слоя бетонной массы;
высокая прочность, надежность и долговечность.

Сборный ленточный фундамент собирается из отдельных железобетонных блоков, соединяемых между собой с помощью бетонного раствора и арматуры. На подготовленное основание, выровненное и утрамбованное, укладывают железобетонные плиты — блоки-подушки прямоугольной или трапециевидной формы, поверх которых на раствор устанавливаются бетонные фундаментные блоки с перевязкой швов (смещением). В местах стыков блоки дополнительно армируются.

Часто в случаях малоэтажного строительства фундаментные блоки кладут на песчаное основание без использования блоков-подушек. Это допустимо, если расчетные нагрузки на грунт не велики.

По сути сборный ленточный фундамент представляет собой тот же монолитный, но разрезанный на составные элементы, которые надежно соединены между собой. Пожалуй единственным существенным недостатком такой конструкции является сложность подгона отдельных элементов под требуемый размер фундамента в силу того, что изготавливаемые на заводах изделия стандартизированы по габаритам. В результате может возникнуть ситуация, когда в некоторых местах невозможно разместить готовый блок целиком и его приходится дробить. Часто такие места заполняют кирпичной кладкой или просто заливают бетоном.

Особенности сборного ленточного фундамента:

значительное сокращение сроков возведения фундамента и трудозатрат на его обустройство;
необходимость использования спецтехники (кран);
возможность осуществления работ в зимние периоды;
необходимость тщательной подгонки блоков между собой;
удобство монтажа фундамента для домов с подвальными и цокольными этажами.

Комбинированный ленточный фундамент представляет собой сочетание форм и свойств разных типов фундаментов. Существует несколько его разновидностей: ленточный с использованием буронабивных свай, стоблчато-ленточный, сборный ленточный с монолитной подушкой, сборный ленточный с монолитный верхним поясом.

Такой тип фундамента целесообразно использовать только в конкретных ситуациях (сложные грунты, необходимость поднятия уровня первого этажа, склоны и др.). Технология комбинированного ленточного фундамента обоснована только в случаях, когда существует угроза преждевременного разрушения здания на обычном ленточном фундаменте.

Особенности комбинированного ленточного фундамента:

сложность, а следовательно, и стоимость работ;
снижение теплопотерь всего дома;
возможность ведения строительства на сложных рельефах (склоны, холмы и др.);
сохранение эксплуатационных характеристик на подвижных и глубокопромерзающих грунтах.

Бутовый ленточный фундамент кладется из крупного бутового камня (известняк, доломит, песчаник и др.). Камни в процессе кладки необходимо подбирать по размеру и форме так, чтобы максимально заполнить цементным раствором пустоты между ними, а также обеспечить перекрытие. Оптимальными считаются камни постелистой формы (с двумя примерно параллельными плоскостями).

Это самый трудоемкий и «медленный» тип фундамента, но в силу использования прочных природных материалов самый надежный и долговечный. Основными преимуществами бутового фундамента являются устойчивость к промерзанию и действию грунтовых вод. Несущая способность такой каменной кладки обусловлена правильным подбором камней и их взаимного расположения, раствора и соблюдением технологии укладки.

Бутобетонный ленточный фундамент отличается от бутового технологией и размером используемых камней — потребуются средние и мелкие бутовые камни, крупный щебень или гравий. Возможно использование битого пережженного кирпича. В качестве вяжущего используются цементные растворы. Состав бутобетонного фундамента примерно 50/50: половина — камни, половина — раствор. Технология укладки отличается тем, что нет необходимости тщательно подбирать размеры и форму камней, слои укладываются один за другим проливая раствором. Для домов из тяжелых материалов рекомендуется применять расширенное основание под бутобетонный ленточный фундамент.

Кирпичный ленточный фундамент по сути является обычной кирпичной кладкой на цементных растворах. Для этого типа фундамента используется полнотелый, влагоупорный, хорошо обожженный кирпич, иногда специальный кислотоупорный для агрессивных сред. Целесообразно применять такой фундамент в сухих грунтах. Для увеличения срока службы кирпичного фундамента необходимо особое внимание уделить качеству гидроизоляции, чтобы уменьшить разрушительное воздействие влаги на кирпич. Также неприменим кирпичный ленточный фундамент при высоком уровне грунтовых вод и большой глубине заложения фундамента. Крайне не желательно использовать для кладки силикатные виды кирпича, поскольку в любом грунте он более других подвержен быстрому разрушению.

Бетонный ленточный фундамент обустраивается из бетонной смеси и является разновидностью монолитного. В этом случае прочность и надежность фундамента будет определяться не только его размерами, но и качеством самой бетонной смеси — чем выше расчетные нагрузки на фундамент, тем выше должна быть марка бетона. Смесь или привозят готовую или приготавливают на месте строительства. В последнем случае необходимо использовать качественные (чистый) песок, мелкий гравий и воду. Для бетонного ленточного фундамента обязательно использование опалубки. Дополнительное армирование желательно, но не критично.

Сплошной ленточный фундамент является самым распространенным и обустраивается в большинстве случаев возведения ленточного фундамента независимо от вида используемого материала. Сплошным он называется потому, что фундаментная лента непрерывна и образует замкнутый контур по всему периметру дома.

Прерывистый ленточный фундамент обустраивается в случаях, если фундамент собирается из отдельных элементов (сборный). На подготовленное основание укладываются блоки-подушки, поверх которых устанавливаются сами фундаментные блоки. Эти блоки-подушки могут располагаться как встык друг к другу, образуя сплошную фундаментную подушку, так и через определенные промежутки. В последнем случае фундамент и будет называться прерывистым. Такая конструкция целесообразна, когда ширина типовых блоков-подушек превышает расчетную ширину подошвы фундамента.

Различают также мелкозаглубленный и заглубленный ленточные фундаменты. Отличаются они и технологией и глубиной заложения (отсюда и название). Также существует еще незаглубленный фундамент, который устраивают на скальных основаниях.

Мелкозаглубленный ленточный фундамент является промежуточным между заглубленным и незаглубленным. Обычно глубина заложения такого фундамента составляет около 50-70 см. Обустраивается он, как правило, из бетонной смеси и армируется лентой или отдельным металлическими прутьями без жесткой связки их между собой. Также возможно использование готовых бетонных блоков, но с выпущенной арматурой для надежного соединения их между собой.

Мелкозаглубленный ленточный фундамент подходит для каркасных, деревянных и одноэтажных домов и хозяйственных построек из кирпича и камня. Целесообразно использовать этот тип фундамента на непучинистых и слабопучинистых грунтах. На других видах грунтов необходимы будут дополнительные меры повышения его прочности, например, большие песчаные подушки для уменьшения степени пучинистости грунта.

Технология (этапы монтажа)

Технология устройства ленточного фундамента довольно проста, однако, требует соблюдения определенного порядка действий. Знание этапов строительства ленточного фундамента пригодится также и для того, чтобы было возможным осуществлять контроль за строительными работами если используется наемная сила. Рассмотрим обобщенные основные этапы обустройства ленточного фундамента без частных случаев.

Этапы возведения ленточного фундамента:

1. Подготовительные работы

Включает в себя расчистку участка, завоз строительных материалов в нужном количестве, разметка осей дома. Здесь важно уделить особое внимание правильности и точности разметки. Необходимость соблюдения геометрических размеров, прямых углов является залогом успешных и быстрых последующих работ. Для разметки используются деревянные колья и веревка или проволока.

2. Земляные работы

Включают в себя рытье траншеи (выемки) и ее обустройство. В зависимости от размеров и удобства последующего возведения самого фундамента определяют ширину выемки. В случаях, когда ленточный фундамент строится без опалубки, т. е. бетон укладывается прямо в земляной ров, ширина траншеи соответствует расчетной ширине фундамента. Способ осуществления земляных работ ручной или механизированный и определяется объемом работ. Дно вырытой траншеи необходимо обязательно подчистить и выровнять вручную. После этого следует подготовить основание. Для этого на дно укладывают слой (100 -200 мм) песка или мелкого гравия и тщательно утрамбовывают. Далее поверх получившейся подушки укладывают гидроизоляцию или заливают цементным раствором. Это необходимо для того, чтобы вода из заливаемого бетона не уходила в грунт. В случаях обустройства бутового и кирпичного ленточного фундамента также необходимо уплотнение подушки цементным раствором. Мы уже писали об этом.

3. Установка опалубки

Этот этап включает в себя подготовку в размер и монтаж опалубки внутри траншеи. Чаще всего опалубку изготавливают из деревянных досок, струганных с одной стороны, реже она бывает разборная металлическая. Неструганная сторона располагается к земляным стенкам, толщина доски 40-50 мм. Для жесткой фиксации стен опалубки применяют распорки и клинья подходящего размера. На этом этапе крайне важно надежно зафиксировать опалубку, чтобы избежать «раздувания» стен фундамента — это может негативно повлиять на качество самого фундамента. Также важно соблюдать вертикальность стен и зафиксировать верх планками. Обычно опалубку выводят на 30-40 см выше плоскости земли — эта часть станет цоколем будущего строения. Важно проследить, чтобы доски опалубки плотно прилегали друг к другу для избежания потерь жидкого бетона через эти щели. Иногда на внутренние поверхности установленной опалубки дополнительно кладут слой гидроизоляции (пленка, рубероид). Перед укладкой бетона крайне желательно заложить места входа и выхода будущих коммуникаций. Непосредственно перед укладкой желательно обильно смочить деревянную опалубку водой, чтобы дерево меньше впитывало влаги из бетона.

В случаях обустройства бутового и кирпичного ленточного фундамента опалубка не применяется и на подготовленное и пролитое цементным раствором основание начинают укладывать слои камня или кирпича, строго соблюдая вертикальность и геометрические размеры фундаментных стен.

4. Монтаж арматуры

Этот этап заключается в правильном монтаже армирующих прутьев внутри опалубки. Диаметр прутьев, их количество и расположение определяется проектом. Обычно арматуру собирают в специальные каркасы, скрепленные между собой. Горизонтальные и вертикальные армирующие слои соединяются между собой сваркой или проволокой с определенным шагом (обычно 10, 15, 20 см). Глубина заложения арматуры соответствует высоте фундамента. Таким образом получается железобетонный монолитный ленточный фундамент.

5. Укладка бетонной смеси

После окончательной подготовки опалубки и армирующих слоев производится укладка бетона в получившуюся форму. Технология укладки (ее также называют заливкой) бетона проста: слой за слоем, толщиной около 15 см, бетон заливают в опалубку, трамбуя каждый слой. Процесс трамбовки необходим, чтобы удалить из бетонной смеси возможные воздушные пузыри и помочь ей равномерно распределиться по форме. Здесь очень важна однородность бетонной смеси и ее густота. Конечно, жидкий бетон гораздо легче перемещать и он легко заполняется пустоты, однако, в таком случае высока вероятность, что наполнитель (гравий, песок) будет оседать на дне фундамента, тем самым снижая его общую прочность. Важно проводить укладку бетонной смеси целиком, т. е. не делать длительных перерывов между заливкой, чтобы бетон не успел схватиться полностью.

В случае обустройства бутобетонного фундамента технология монтажа несколько отличается. Необходимо чередовать операции заливки бетона и укладки бутового камня с одновременным подгоном камней друг к другу и уплотнением бетонной смеси.

6. Гидроизоляция фундамента

Спустя 1-1.5 недели после укладки бетона снимают опалубку. Обычно к этому моменту бетон набирает около 70% своей расчетной прочности. На наружные стены фундамента монтируется гидроизоляция (битумная мастика, рубероид). На этом этапе важно проконтролировать, чтобы гидроизоляция не отслаивалась от стен фундамента. Особое внимание следует уделить гидроизоляции кирпичного ленточного фундамента.

7. Обратная засыпка

Этот этап включает засыпку оставшихся пустот вокруг фундамента песком, глиной или земляными остатками. Не рекомендуется использовать для этих целей плодородные слои почвы. Обратную засыпку необходимо проводить последовательно и аккуратно, чтобы не повредить гидроизоляционный слой. Каждый уложенный в пазухи вокруг фундамента слой необходимо тщательно утрамбовать.

На этом монтаж ленточного фундамента окончен. Фундамент желательно сооружать как можно скорее после рытья траншеи, чтобы избежать ее возможного обрушения и попадания дождевых вод. Рекомендуется до полного схватывания накрывать верхние поверхности изолирующими материалами, например, пленкой, для исключения попадания атмосферных осадков и мусора. Также рекомендуется обустроить отмостку вокруг фундамента, которая служит для отведения воды.

Технология строительства ленточного фундамента довольно проста, но трудозатратна и сопровождается большим объемом земляных работ. Такой фундамент подходит для большинства домов и хозяйственных построек не только по прочности, надежности и долговечности, но по доступности используемых материалов. Возведение ленточного фундамента возможно своими силами, однако, при самостоятельном его обустройстве и отсутствии практических навыков будьте готовы к длительности процесса и возможным ошибкам, которые часто возникают вследствие попытки сэкономить или просто по незнанию. Поэтому желательно доверить строительство фундамента будущего собственного дома профессионалам, предварительно убедившись в их квалификации. И уж экономить на этом важном этапе строительства никак не рекомендуется.

Читайте также: