Работа ступеней фундамента под воздействием давления грунта снизу

Обновлено: 17.05.2024

8.5 Три стадии работы грунта под нагрузкой

При возрастании давления под фундаментом грунт последовательно проходит три стадии работы (фазы уплотнения).

На первой стадии, когда давление небольшое, происходит уплотнение частиц грунта за счет уменьшения объема пор. Конец фазы уплотнения совпадает с началом образования зон сдвига , которые первоначально возникают у краев фундамента (рис. 8.5.1, б).

На второй стадии в уже уплотненном грунте при возрастании давления происходит боковой сдвиг частиц грунта. В конце второй стадии под подошвой фундамента образуется уплотненное ядро в виде клина (рис. 8.5.1, в), которое раздвигает грунтовое основание и приводит к резкому нарастанию осадки.

На третьей стадии работы происходит разрушение грунта и выпирание его из-под фундамента на поверхность, при этом фундамент получает значительные, долго не затухающие осадки.

При расчетах фундаментов условно принято, что допускается их работа при давлении на грунт, соответствующих началу второй стадии , когда области предельного равновесия (сдвига) грунта распространились на глубину 1/4 b, где b – ширина подошвы фундамента (рис. 8.5.1, б). Такую величину давления p считают предельной и обозначают R - расчетное сопротивление грунта (рис. 8.5.1, а).

Рис. 8.5.1 Деформация грунтового основания: 1 - график зависимости осадки s от давления p;

2 - уплотненное ядро; 3 - области предельного равновесия; 4 – линии скольжения; 5 – выпор грунта.

Если давление под подошвой центрально-сжатого фундамента меньше расчетного сопротивление грунта ( p ≤ R ), осадки обычно не превышают предельных значений, установленных нормами.

Максимальное давление под подошвой внецентренно нагруженных фундаментов ограничивается величиной 1,2 R.

Вертикальные осадки грунтов основания и сдвиги частиц грунта из-под фундамента в стороны (если они не сопровождаются выпиранием вверх) – допустимы, т.к. такие деформации приводят лишь к перемещению и более плотному расположению частиц грунта в основании. В таких основаниях (уплотненных) через некоторый промежуток времени наступают новые условия равновесия грунтов с большей несущей способностью, чем до деформации – до уплотнения. При этом следует иметь ввиду, что в сыпучих грунтах (песчаных) равновесие наступает по мере приложения нагрузки N (т.е. практически сразу после приложения нагрузки). В связанных грунтах (глинистых) – не сразу, а в течение продолжительного периода, в зависимости от влажности грунта (это связано с постепенным выдавливанием влаги из пор грунта). Принято считать, что осадки фундаментов на песчаных и глинистых грунтах в твердом состоянии - считаются законченными за период строительства; на глинистых грунтах в пластичном состоянии – за период строительства в половинном размере от полной осадки.

На практике к уплотнению грунтов с целью увеличения несущей способности прибегают часто.

Уплотнение грунтов под влиянием нагрузки и увеличение несущей способности основания (не ограниченного откосами) объясняется следующим. Сдвигу грунтов из-под фундамента в стороны пассивно сопротивляется грунт, расположенный вне зон сдвигов (с боков и снизу этих зон). Под его влиянием поверхности скольжения отклоняются вверх (рис. 8.7.1, в, поз. 4). Выпиранию грунтов вверх противодействует вес слоя грунта толщиной d (рис. 8.5.1, в), расположенного над зоной сдвигов.

В результате взаимодействия указанных сил грунт уплотняется, пористость уменьшается и несущая основания повышается.

Отметим, что с увеличением глубины заложения подошвы фундамента d увеличивается пригрузка q=γd , препятствующая выпиранию грунта вверх, а, следовательно, увеличивается предельное давление на грунт.

Значение осадок зданий и сооружений ограничены определенными пределами, установленными нормами. При этом следует отметить, что равномерная осадка основания не вызывает в несущей конструкции деформаций и что деформации – трещины и повреждения конструкций – имеют место главным образом в тех случаях, когда осадка неравномерна под зданием.

Общие положения. В общем случае размеры подошвы фундамента назначают согласно требованиям норм проектирования оснований зданий и сооружений, рассчитывая основания по несущей способности и по деформациям, что изложено в курсе оснований и фундаментов. Допускается предварительно определять размеры подошвы фундаментов зданий классов I и II, а также окончательно их назначать для фундаментов зданий и сооружений класса III при основаниях, сжимаемость которых не увеличивается с глубиной, из условия, что среднее давление на основание под подошвой фундамента не превышает значения, вычисляемого по расчетному давлению Rо, фиксированному для фундаментов шириной 1 м на глубине 2 м.

Расчетное давление Ro зависит от вида и состояния грунта; его принимают по результатам инженерно-геологических изысканий площадки строительства и по указаниям норм.

Для окончательного назначения размеров фундамента расчетное давление на грунт основания R определяют по формулам: при d ≤ 2 м

где b и d — соответственно ширина и глубина заложения проектируемого фундамента, м; b₀ = 1 м; d₀ = 2 м; γ — нагрузка от веса 1 м 3 грунта, расположенного выше подошвы фундамента, кН/м 3 ; k1 = 0,125 — коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными и песчаными грунтами; k1 = 0,05 — то же, пылеватыми песками, супесями, суглинками и глинами; k2 = 0,25 — коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными и песчаными грунтами; k2=0,2 — то же, супесями и суглинками; k2 =0,15 —то же, глинами.

Опыты показали, что давление на основание по подошве фундамента в общем случае распределяется неравномерно в зависимости от жесткости фундамента, свойств грунта, интенсивности среднего давления. При расчетах условно принимают, что оно распределено равномерно.

Давление на грунт у края фундамента, загруженного внецентренно в одном направлении, не должно превышать 1,2R, а в углу, при двухосном внецентренном загружении, — 1,5R.

Размеры сечения фундамента и его армирование определяют как из расчета прочности на воздействия, вычисленные при нагрузках и сопротивлении материалов по первой группе предельных состояний.

Центрально-нагруженные фундаменты. Необходимая площадь подошвы центрально-нагруженного фундамента (рис. 12.7) при предварительном расчете

где Nn — нормативная сила, передаваемая фундаменту; d —глубина заложения фундамента; γm = 20 кН/м 3 — усредненная нагрузка от веса 1 м 3 фундамента и грунта на его уступах.

Если нет особых требований, то центрально-нагруженные фундаменты делают квадратными в плане или близкими к этой форме.

Минимальную высоту фундамента с квадратной подошвой определяют условным расчетом его прочности на продавливание в предположении, что оно может происходить по поверхности пирамиды, боковые стороны которой начинаются у колонн и наклонены под углом 45°. Это условие выражается формулой (для тяжелых бетонов)

где Rbt — расчетное сопротивление бетона при растяжении; и_т = 2(hk + bk + 2ho)—среднее арифметическое между периметрами верхнего и нижнего оснований пирамиды продавливания в пределах полезной высоты фундамента h₀.

Продавливающую силу принимают согласно расчету по первой группе предельных состояний на уровне верха фундамента за вычетом давления грунта по площади основания пирамиды продавливания:

где ρ=N /A1; A1= (h_c + 2h₀) (b_c + 2h₀); N — расчетная сила.

В формуле (12.4) нагрузка от веса фундамента и грунта на нем не учитывается, так как он в работе фундамента на продавливание не участвует. Полезная высота фундамента может быть вычислена по приближенной формуле, выведенной на основании выражений (12.3) (12.4):

Фундаменты с прямоугольной подошвой рассчитывают на продавливание также по условию (12.3), принимая

где А₂ — площадь заштрихованной части подошвы на рис. 12.7; b1 и b₂ — соответственно верхняя и нижняя стороны одной грани пирамиды продавливания.

Полную высоту фундамента и размеры верхних ступеней назначают с учетом конструктивных требований, указанных выше.

Внешние части фундамента под действием реактивного давления грунта снизу работают подобно изгибаемым консолям, заделанным в массиве фундамента. Их расчитывают в сечениях: /—/ — по грани колонны, //—// — по грани верхней ступени, III—/// — по границе пирамиды продавливания.

Полезную высоту нижней ступени принимают такой, чтобы она отвечала условию прочности по поперечной силе без поперечного армирования в наклонном сечении, начинающемся в сечении ///—III (на основании формул гл. 3). Для единицы ширины этого сечения

где на основании рис. 12.7

Кроме того, полезная высота нижней ступени должна быть проверена по прочности на продавливание по условию (12.3).

Армирование фундамента по подошве определяют расчетом на изгиб по нормальным сечениям /—/ и II—II. Значение расчетных изгибающих моментов в этих сечениях

Сечение рабочей арматуры на всю ширину фундамента можно вычислить, принимая

Содержание арматуры в расчетном сечении должно обеспечивать минимально допустимый процент армирования в изгибаемых элементах.

При прямоугольной подошве сечение арматуры фундамента определяют расчетом в обоих направлениях.

7. Нормативные и расчётные нагрузки.

Нормативные нагрузки. Они устанавливаются нормами по заранее заданной вероятности превышения средних значений или по номинальным значениям. Нормативные постоянные нагрузки принимают по проектным значениям геометрических и конструктивных параметров и по средним значениям плотности. Нормативные временные технологические и монтажные нагрузки устанавливают по наибольшим значениям, предусмотренным для нормальной эксплуатации; снеговые и ветровые – по средним из ежегодных неблагоприятных значений или по неблагоприятным значениям, соответствующим определенному среднему периоду их повторений.

Расчетные нагрузки. Их значения при расчете конструкций на прочность и устойчивость определяют умножением нормативной нагрузки на коэффициент надежности по нагрузке .

Коэффициент надежности при действии веса бетонных и железобетонных конструкций = 1,1;

веса конструкций из бетонов на легких заполнителях и различных стяжек, засыпок, утеплителей, выполняемых в заводских условиях = 1,2 и на монтаже = 1,3;

различных временных нагрузок в зависимости от их значения — при полном нормативном значении менее 2,0 кПа = 1,3, при полном нормативном значении 2,0 кПа и более = 1,2. Коэффициент надежности при действии веса конструкций, применяемый в расчете на устойчивость положения против всплытия, опрокидывания и скольжения, а также в других случаях, когда уменьшение массы ухудшает условия работы конструкции, принят =0,9. При расчете конструкций на стадии возведения расчетные кратковременные нагрузки умножают на коэффициент 0,8. При расчете конструкций по деформациям и перемещениям (по 2 группе предельных состояний) расчетные нагрузки принимают равными нормативным значениям с коэффициентом =1

Сочетание нагрузок. Конструкций должны быть рассчитаны на различные сочетания нагрузок или соответствующие им усилия, если расчет ведут по схеме неупругого состояния. В зависимости от состава учитываемых нагрузок различают:

основные сочетания, включающие постоянные, длительные и кратковременные нагрузки или усилия от них;

особые сочетания, включающие постоянные, длительные, возможные кратковременные и одна из особых нагрузки или усилия от них.

В основных сочетаниях при учете не менее двух временных нагрузок их расчетные значения (или соответствующих им усилий) умножают на коэффициенты сочетания равные:

По имеющимся размерам фундамента в плане, глубине заложения, размеру сечения колонн в плане подбирается конструкция фундамента.

Отметка верхнего обреза фундамента назначается на 0,15 м ниже условной отметки пола первого этажа, принимаемой за - 0,0. Высота фундамента дополнительно корректируется условием заделки колонны в стакан.

Глубина заделки колонны в стакан h₃ принимается равной h_k для центрально нагруженных квадратных фундаментов, а также для прямоугольных внецентренно нагруженных фундаментов с эксцентриситетом , е≤2h_k. Для прямоугольных фундаментов с эксцентриситетом еk3≤1.4h_k

Глубина заделки колонны в стакан дополнительно должна удовлетворять требованию заделки рабочей арматуры колонны, которая принимается равной:

для колонн прямоугольного сечения с рабочей арматурой класса A-II для проектной марки бетона В15 для бетона класса В15

для колонн с рабочей аркатурой класса А-Ш для бетона класса В15 для класса марки бетона В15

Глубина заделки двухветвевых колонн определяется из условия:

где - расстояние между наружными гранями ветвей колонны (м).

При глубине заделки двухветвевых колонн в фундамент принимается равной 1,2 м.

Под сборные двухветвевые колонны с расстоянием между наружными гранями ветвей колонны рекомендуется выполнять устройство отдельных стаканов под каждую ветвь с заделкой каждой ветви на величину .

Толщина стенок неармированного стакана поверху принимается не менее 0,75 глубины стакана и не менее 200 мм.

Толщина армированной стаканной части принимается по расчету согласно СНиП 2.03.01.-84, но не менее 200 мм.

Зазоры между стенками стакана и колонны должна приниматься равными 75 мм поверху и 50 мм понизу. Бетон для замоноличивания колонны в стакане фундамента принимается класса не менее В15.

Толщина дна стакана принимается по расчету на раскалывание, но не менее 200 мм.

В тех случаях, когда высота фундамента с учетом всех факторов (глубины заложения, отметки верха стакана, глубины стакана, толщины дна стакана) получается большой, то высоту фундамента следует увеличивать за счет подколонника. При этом фундамент по высоте разделяется на плитную часть и подколонник. Если размеры фундамента в плане не превышают соответственно , то фундамент конструируется с повышенной стаканной частью (подколонником). В остальных случаях фундамент выполняется без повышенной стаканной части (рис.3.3).

Рис. 3.3. Схема конструирования фундамента с повышенной стаканной частью (подколонником).

а - жёсткий фундамент; б - фундамент с подколонником.

Требуемая высота отдельно стоящего фундамента или его плитной части для фундаментов с повышенной стаканной частью вычисляется из условия прочности на продавливание по формуле:

а) для прямоугольных фундаментов

б) для квадратных в плане фундаментов

в) для круглых в плане фундаментов

Необходимая высота Н₀ ленточных фундаментов устанавливается из условия прочности та срез:

В формулах (3.24) - (3.26) приняты обозначения:

- соответственно меньшая и большая сторона сечения колоны или подколонника ( );

- коэффициент, характеризующий отношение расчетного сопротивления бетона растяжению R_Р (по табл.13 СНиП 2.03.01.-84), к среднему давлению грунта под подошвой фундамента;

- коэффициент, характеризующий отношение ширины фундамента к меньшей стороне колонны (или подколонника );

- то же, площади фундамента F к площади сечения колонны F_К

(или подколонника F_n).

За расчетную высоту фундамента или его плитной части, принимают большее значение, из вычисленных, то формулам (3.24.) - (3.26.) и корректируют его с учетом модульных размеров, кратных 300 мм.

Высоту ступеней рекомендуемся назначать равной 300, 450 и при большей высоте плитной части 600 мм (табл.3.3.). Вынос ступеней фундамента назначается из расчета их прочности на срез ина продавливание, рекомендуемся принимать по табл.З.4.

где - окончательные размеры подошвы фундамента.

- размер колонны (сооружения) понизу, м;

- высота фундамента, м;

- угол распределения напряжений в материале фундамента (или угол жесткости), принимаемый равным 45 0 для железобетонных и неармированных фундаментов при бетоне марки 200 и выше.

Рис. 3.3. Схема работы жесткого и гибкого фундаментов.

Рис. 3.4. Схема расчета фундамента на продавливание.

Если условие (3.27) выполняется, то фундамент является жестким и его армирование выполняется по минимальному проценту армирования (иногда конструктивно). Когда условие (3.27.) не выполняется, то фундамент считается либо фундаментом конечной жесткости, либо гибким, и тогда расчет его конструкции необходимо производить согласно СНиП 2.03.01-84 "Железобетонные конструкции" или по соответствующим учебникам и справочной литературе.

Для ленточных фундаментов вместо условия (3.27) - (3.28.) устанавливают показатель гибкости в продольном и поперечном направлениях, по значениям которого определяют вид фундамента:жесткий, конечной длины или бесконечно длинная полоса.

где - модуль деформации грунта основания, кН/м 2 ;

- полудлина ленточного фундамента (балки), м;

- модуль деформации бетона, кН/м 2 ;

- высота плитной части фундамента или балки, м;

Если - полоса или балка считается абсолютно жесткой и относится к категории жестких полос; при полосу рассчитывают как имеющую конечную жесткость и длину и относят к категории коротких; при - полосу считают бесконечно длинной и относят к категории длинных полос.

Для ленточных фундаментов, загруженных равномерно распределенной нагрузкой (стена здания) пределы имеют другие значения: при фундаменты относятся к категорий жестких полос, а при - к категории длинных полос.

Усилия в конструкциях указанных видов балок (полос) определяется методами Горбунова-Посадова (см. И.И.Горбунов-Посадов., Расчет конструкций на упругом основании M-I953 г.; М-1973 г.). По найденным усилиям фундамент рассчитывается по требованиям СНиП 2.03.01-83.

Показатель гибкости в поперечном направлении определяется по формуле:

где - модуль деформации грунта основания, кН/м 2 ;

- полудлина ленточного фундамента (балки), м;

- модуль деформации бетона, кН/м 2 ;

- полуширина ленточного фундамента;

При балки относятся к абсолютно жестким, и расчитываются только в продольном направлении.

Высота фундамента проверяется из условия прочности его на продавливание по поверхности усеченной пирамиды, верхним основанием которой является нижнее сечение колонны (или сооружения), а грани наклонены под углом жесткости .

Расчет на продавливание центрально и внецентренно нагруженных стаканных фундаментов квадратных и прямоугольных в плане производится на действие расчетной нормальной силы N, действующей в сечении колонны у обреза фундамента.

Проверка фундамента по прочности на действие только нормальной силы N производится:

а) на продавливание фундамента колонной от дна стакана;

б) на раскалывание фундамента колонной.

Проверка фундамента по прочности на продавливание колонной производится от дна стакана (рис. 3.4.) только для монтажных нагрузок по формуле:

где - расчетная нормальная сила в сечении колонны у обреза фундамента;

- рабочая высота дна стакана, принимаемая от дна стакана до плоскости расположения растянутой арматуры;

- размеры меньшей и большей сторон дна стакана;

Проверка фундамента по прочности на раскалывание от действия нормальной силы N производится из условий

где - коэффициент трения бетона по бетону, принимаемый равным 0,75;

k - коэффициент условий работы фундамента в грунте, принимаемый и равным 1,3 ;

- площади вертикальных сечений фундамента в плоскостях, проходящих по осям сечения колонны, параллельно соответственно сторонам l и b подошвы фундамента за вычетом стакана фундамента (рис. 3.5).

Рис. 3.5. Схема расчета фундамента по прочности на раскалывание

При расчёт ведётся по формуле (3.33).

При по формуле (3.34).

При расчете по формуле (3.33) величина не должна приниматься менее 0,4, а по формуле (3.34) величина не должна быть более 2,5. По результатам расчетов на продавливание и раскалывание принимается большая величина несущей способности фундамента.

Проверка на продавливание и раскалывание не производится при высоте фундамента от подошвы до дна стакана (рис. 3.6), соответствующей

Рис. 3.6. Схема фундамента при проверке на продавливание и раскалывание.

Высота фундамента без стакана (рис.3.7) проверяется из условия прочности его на продавливание по поверхности усеченной пирамиды, верхним основанием которой является нижнее сечение колонны или сооружения, а грани наклонены под углом жесткости

Расчет на продавливание производится из условия

Отсюда необходимая высота

где F₀ - площадь многоугольника a, b, c, d, e, g (рис.3.7), определяемая по формуле:

Рис.3.7. Схема фундамента при определении его высоты без стакана из условия прочности на продавливание.

Высота ступеней (рис.3,8) назначаются в зависимости от полной высоты полной части фундамента в соответствии с табл. 3.3.

Высота ступеней плитной части фундамента

Высота плитной части фундамента h, см	Высота ступени, см
h₁	h₂	h₃
-	_
-
-
-

Вынос нижней ступени фундамента можно определять по табл.3.4. (из условия прочности ступени на срез).

Вынос нижней ступени фундамента С₁

P_г _кПа	Вынос ступени С₁ при классах бетона
В12,5	В15	В20
2,5 h₁	2,5 h₁	2,5 h₁
2,1 h₁	2,4 h₁	2,5 h₁
1,9 h₁	2,1 h₁	2,5 h₁
1,7 h₁	1,9 h₁	2,3 h₁
1,6 h₁	1,7 h₁	2,1 h₁
1,5 h₁	1,6 h₁	2.0 h₁
1,4 h₁	1,5 h₁	1,9 h₁

Минимальные размеры остальных ступеней в плане определяются после установления выноса нижней ступени С₁ пересечениями линии АВ (рис.3.8) с линиями, ограничивающими высоты ступеней.

Рис.3.8. Схема фундамента при определении размеров его ступеней.

3.2.5. Определение сечения арматуры по подошве фундамента

Сечение рабочей арматуры по подошве фундамента определяется, но расчета на изгиб консольного выступа фундамента в сечениях по грани колонны и по граням ступеней фундамента. Изгибающий момент возникает от реактивного давления грунта под подошвой фундамента.

Сечение арматуры параллельной стороне фундамента , в сечении по грани колонны 1-1 (рис.3.9) на 1 м ширины фундамента определяется по формуле

где h_о - рабочая высота фундамента;

R_а - расчетное сопротивление арматуры;

М_1-1 - изгибающий момент в сечении 1-1, определяется по формуле

По граням ступеней в сечениях 2-2 и 3-3 сечение арматуры на 1 м ширины фундамента и расчетные изгибающие моменты определяется по аналогичным формулам:

Давление на грунт P₂ вычисляется по формуле (3.17).

Давление на грунт P₃ определяется по формуле:

где К - коэффициент, вычисляемый для сечения 1-1 как для 2-2 а для сечения 3-3 -

Сечение арматуры, параллельной стороне b, в сечении по граням колоны 4-4 на 1 м длины фундамента определяется по формуле

По граням ступеней в сечениях 5-5 и 6-6 F_b и М определяется по формулам:

Давление на грунт Р₁ вычисляется по формуле (3.17).

Количество стержней и их диаметр определяется из условия принимаемого расстояния между стержнями.

Зачастую сооружения возводят на площадках со сложными рельефными условиями, и требуется тщательная геологическая разведка, чтобы подобрать надежное и устойчивое фундаментное основание. Ступенчатый фундамент особой сложности не вызывает, строительство его возможно собственными силами даже на проблемном участке.

Ступенчатый фундамент – что это

Такое основание представлено конструкцией с несколькими выступами, заглубленными в землю. Его устраивают, чтобы преодолеть высотные перепады на отведенной под строительство территории. Такое основание применяется исключительно на бугристой местности.

Заложение ступенчатого основания представляет обустройство обычной железобетонной ленты, имеющей определенные изменения в виде одинаковых по уровню высоты ступеней.

Основными отличиями между ступенчатым и ленточным фундаментом, заливаемых на склоне, являются:

котлован устраивается не горизонтально, а в виде ступеней. Данная мера дает возможность устраивать плавные переходы по высотам в любом месте;
при выставлении опалубочной конструкции поперечные стенки устанавливаются на торцевых участках ступеней;
металлический каркас из арматуры тоже готовят в аналогичной ступенькам форме;
бетонирование выполняется этапами – от нижней ступени.

Имеется еще одна особенность – расчетные данные на такое основание сможет выполнить только опытный строитель. Придется определять глубину протекания грунтовых вод, устанавливать тип почвенного состава и т. п.

Помимо правильно составленного проекта необходимо знать порядок проведения работ и их технологические особенности.

Преимущества и недостатки

Ленточный ступенчатый фундамент имеет определенные достоинства:

обладает хорошей прочностью, переносит разнонаправленные нагрузочные воздействия;
отличается высоким показателем несущей способности, устойчив к внешним воздействиям;
такое основание можно залить самостоятельно, не привлекая специальную технику;
на строительство потребуется оптимальное количество материалов.

К сожалению, застройщиками отмечены и определенные недостатки:

фундамент обладает прямой зависимостью от строения грунтового состава;
нагрузочные воздействия направляются под углами к ленточным осям, что приходится учитывать при выполнении предварительных расчетов;
строительство подразумевает тщательное геологическое обследование территории, результаты которого оказывают непосредственное влияние на все рабочие этапы.

Технология строительства

Итак, ступенчатый фундамент – как сделать его правильно? Составление проекта – половина успеха. Остается все работы выполнить правильно, для чего необходимо знать, что представляет собой схема монтажа ступенчатого фундамента на склоне.

Фундаментное основание должно быть стабильным и защищенным от возможных оползаний, не поддаваться воздействию воды.

В ходе работ придется отслеживать устойчивость стен котлована, очередность монтажных мероприятий и качество их проведения.

Земляные работы

От правильности подготовки котлована зависит стабильность фундаментного основания. Вариант его формирования определяют по состоянию и разновидности грунтового состава.

Угол наклонности откосов выбирается с таким расчетом, чтобы грунт не осыпался. Для песчаной почвы этот показатель составляет тридцать – сорок пять градусов, на глинистом составе значение его увеличивается до пятидесяти – шестидесяти градусов.

Если вы устраиваете фундамент в виде ступеней, котлован под всей площадью объекта можно не копать, так как каждая из ступеней должна в качестве опоры иметь материковый грунтовый состав. Выкапывается только траншея под формирование ступени.

Изначально снимают грунтовый слой на откосе по линии фундаментного основания, несколько выше уровня его закладки, выдерживая при этом наклонный угол. Если встретится грунтовый участок, не отвечающий требованиям по несущей способности, его следует удалить полностью, дойдя до более плотной почвы.

Оставшуюся часть котлована, предназначенного под ступенчатый фундамент, выкапывают вручную. Работы начинают вести с самой нижней разметочной точки, постепенно перемещаясь вверх, выдерживая размерные параметры очередной ступени. По ширине траншея должна быть несколько больше фундамента.

Установка опалубки

Чтобы грунт не осыпался, в местах уступов закладывается сплошная опалубочная конструкция. Частично такое укрепление представляет собой несъемный вариант, так как после выполнения бетонирования не все щиты можно демонтировать.

Закончив подготовку и защиту траншеи, на дно ее заливают тонкий слой тощего бетона, чтобы предотвратить проникновение в землю цементного молочка.

Если дно траншеи получилось ровным, тощий бетонный раствор можно залить в выставленную опалубку.

Опалубка выставляется сплошной системой в зависимости от состояния почвы. Ее необходимо соединить с крепежными элементами, установленными во время подготовки траншеи.

Как правило, ширина фундамента ступенчатого на склоне достигает пятидесяти – восьмидесяти сантиметров, а значение высоты составляет не менее тридцати сантиметров. Как и при устройстве традиционных фундаментных оснований, размеры его определяются с учетом несущих возможностей почвенного состава. Чем слабее основа, тем шире будет фундамент в виде ступеней.

Гидроизоляция

Выполняется вертикально и горизонтально, как в случаях с обычным ленточным или плоским фундаментным основанием. Если с этой целью используется рулонный рубероидный материал, то предусматривается десятисантиметровый нахлест верхней полосы на нижнюю.

Армирование

Так как общий уклонный угол ступенчатой фундаментной основы должен быть максимально идентичен рельефному рисунку площадки или несущим слоям почвы, то определяется необходимая высота уступа для фундамента.

Если проектным заданием определена закладка бетонной основы, уступ не должен превышать тридцать сантиметров, и армирование выполняется обычным способом. Ступени армируют дополнительно в случаях, когда грунты в этих местах отличаются неоднородностью состава или слабостью. Фундаментные ступени, превышающие по высоте шестьдесят сантиметров, устраиваются редко, проектируются из железобетонного материала и дополнительно усиливаются поперечными металлическими прутьями, расположенными горизонтально.

При рельефном уклоне, превышающем восемнадцать градусов, планируется уступ более 0.3 м, и его следует укреплять анкерами. В более широкое фундаментное основание закладываются стальные арматурные стержни, размещенные поперек и продольно в соответствии с проектными расчетами.

Бетонирование

Бетонный раствор, предназначенный для заливки ступенчатого основания, рекомендуется готовить на строительной площадке самостоятельно. Заливку следует осуществить в течение рабочего дня, чтобы вся масса схватывалась одновременно.

Раствор подается слоями, периодически уплотняется, чтобы удалить пустотные участки. Как правило, они образуются в точках пересечений арматурных каркасов.

Опалубочная конструкция заполняется раствором до нужной отметки, поверхность бетона разравнивается.

Монолитная бетонная конструкция набирает необходимую прочность в течение четырех недель, и за это время опалубка должна оставаться на месте. В некоторых случаях разрешается выполнять демонтаж щитов через две недели, когда бетон набирает до семидесяти процентов прочности, определенной проектом. Несъемные опалубочные элементы остаются в фундаментной конструкции. Как только бетон окончательно затвердеет, приступают к возведению стен.

Дренаж

Фундаментные основания ступенчатого типа, частично заглубленные по причине обустройства подвального помещения, периодически подвергаются негативному воздействию грунтовых вод. Следовательно, вдоль оснований необходимо предусматривать дренажную систему.

Дренаж оборудуется по отдельному проектному решению, после завершения работ принимается в эксплуатацию. Если строительство объекта ведется на уклонном участке, то изменяются гидрологические местные особенности, и обустройство дренажа становится важным мероприятием.

Стекающая вниз влага оседает на стенах фундамента, впитывается в них, под сооружением образуются водные потоки, вымывающие почвенный состав и приводящие к просадке грунта. Предотвратить подобное явление негативного характера можно дренажными трубами, собирающими воду и выводящими ее за территорию участка. Как правило, такие элементы дренажной системы укладываются до момента засыпки фундаментного основания.

Определенные проблемы возникают, когда дренаж устраивается на большой строительной площадке, потому что часть труб должна прокладываться непосредственно под объектом. Данная мера ограничивает численность колодцев, что усложняет их очистку и ослабляет несущие возможности почвенного состава. Линии дренажа, проходящие под фундаментами, закладываются в специальные муфты.

Не стоит упускать из виду влагу, стекающую с кровельного перекрытия. Необходимо исключить ее просачивание в почву возле стен сооружения, но и делать ее отвод в дренаж тоже не рекомендуется. Будет лучше, если под нее предусмотрите отдельную водоотводную линию.

Дренаж – мера необходимая, но порой недостаточная. Только тщательное изучение гидрогеологических особенностей места позволит вам принять решение на необходимость проектирования и устройства дополнительных средств, защищающих от воды.

Заключение

Вы теперь знаете, как сделать ступенчатый фундамент. Как видите, все работы вполне можно выполнить самостоятельно.

Сложный рельеф местности — не приговор для строителей. Любое сооружение можно возвести на склонах, неровностях. Выход — ступенчатое основание. Можно выполнить собственноручно. Необходимо следовать советам специалистов. Руководствоваться строительными нормами. Выполнять правила техники безопасности.

Ступенчатый цоколь

Конструкция с несколькими выступами. Погружается в полость земли. Назначение — преодоление высотных перепадов на строительной площадке. Цоколь используется на бугристой территории.

Заложение фундамента сводится к выполнению стандартной ленты из железобетона. Конструктивные элементы отличаются изменениями в форме идентичных по уровню высоты ступеней.

Различия между основаниями ленточного и ступенчатого типа, возводимыми на склоне:

обустройство котлована производится не по горизонтальной плоскости, а ступенями. Обеспечивается плавность перехода по высоте на самом сложном рельефе;
при создании опалубки, монтаж поперечных стенок реализуется с торцов ступеней;
металлический каркас армирования создается идентично конструкции ступеней;
заливка бетонного раствора производится поэтапно, начиная с нижней ступени.

Рассчитать проектную документацию фундамента сможет только мастер. Требуются знания, опыт. Выполняется определение глубины залегания подземных вод. Определяется тип грунта. Без геологического исследования выполнять ступенчатый цоколь не рекомендуется. Велика вероятность обрушения.

Кроме проекта строения, нужно соблюдать порядок выполнения строительных операций. Учитывать технологические особенности каждого этапа строительства.

Преимущества, недостатки

Положительные стороны ленточного ступенчатого типа основания:

высокая прочность. Фундамент выносит разнонаправленные нагрузки без деформации, разрушений;
конструкция имеет хорошую несущую способность. Проявляет устойчивость к внешнему влиянию;
залить фундамент можно собственноручно. Не требуется тяжеловесная строительная техника. Главное, соблюдать технологию работ;
для ступенчатой конструкции требуется минимум строительных ресурсов.

прямая зависимость строения от состава почвы. Требуется геологическая экспертиза грунта;
нагрузка направлена под углом к ленточным осям. Учитывается при выполнении расчетов.

Технология строительства фундамента

Грамотное выполнение проекта — только половина успешного завершения работ. Необходимо правильно выполнить работы на каждом этапе строительства ступенчатого цокольного сооружения. Следуют схеме монтажа фундамента.

Основание жилища должно отличаться стабильностью. Защищается от возможных оползней, вредного влияния влаги.

Постоянно контролируется устойчивость стен котлована. Работы выполняются по строгой очередности. Используются качественные стройматериалы.

Земляные работы

Выполнение земляных строительных операций заключается в снятии верхнего плодородного шара почвы. Если строительная площадка находится на склоне, нужно соблюдать угол наклона. Земельная прослойка снимается выше отметки залегания опорного фундамента.

Если предполагается строительство здания с подвальным помещением, траншеи готовятся под фундамент. Для строения без подвала достаточно подготовить узкую траншею по периметру будущей постройки. Ступенчатое основание под наклоном выполняется «ступенями».

Начинать земляные работы рекомендуется с самой нижней точки, плавно передвигаясь вверх по склону.

Специалисты советуют выполнить траншею под ступени несколько шире, чем цоколь.

Высота, длина ступеней должна выполняться по проектной документации. Монтаж опалубки производится сразу после создания ступеней. Технология позволяет исключить осыпание почвы на уступах. Щиты после заливки бетонного раствора в опалубку часто не демонтируются. Конструкция выполняется несъемной.

Выравнивание траншей производится понизу. Выполняется утрамбовка грунта на днище. Производится укладка гидроизоляционного материала для защиты опалубки.

Создание опалубки ступенчатого типа основания — работа, отличающаяся трудоемкостью, сложностью. Часто залегание фундамента выполняется на большой глубине. Может потребоваться строительная техника. Нужно обустроить надежный дренаж.

Монтаж опалубки

Процесс обустройства опалубки цоколя ступенчатого типа трудоемкий, сложный. Конструкция зависит от вида грунта. Опалубка выполняется сплошной. Упрощает процедуру выставления вертикальных частей в местах уступов. Соединяется с элементами укрепления. Монтаж последних производился на этапе выкапывания траншей.

Для обустройства опалубки на склоне требуются деревянные стройматериалы. Нужно контролировать, чтобы щиты не имели существенных зазоров.

Гидроизоляция

Гидроизоляция основания, выполненного по ступенчатому типу, предназначена для:

защиты конструкции от подземных вод, разрушения;

С приближением грунтовых вод к поверхности земли повышается концентрация токсических компонентов в почве. Качество гидроизоляционного материала должно быть лучше, чтобы противостоять агрессору.

Выбор гидроизоляционного стройматериала полностью зависит от сырья фундамента:

Монолитная бетонная плита изолируется обмазочными материалами: битумной, полимерно-битумной мастикой. Ступенчатое основание рекомендовано для сооружения на территории со сложным рельефом, высоким залеганием подземных вод. Покрытие фундамента гидроизоляционным составом нужно произвести в несколько слоев. Наложение мастики выполняется после высыхания предыдущего шара.
Конструкция фундамента из бетонных блоков позволяет использовать в качестве гидроизоляции жидкую мастику, рулонные изоляционные материалы. Распространен стеклорубероид, гидроизол. Выполнение защиты от влаги в сложных ситуациях предполагает нанесение нескольких шаров материала. Места стыковки отдельных листов обрабатываются герметиком. Можно применять строительный скотч.
Для кирпичного основания, характеризующегося пористой структурой, специалисты советуют использовать рулонную изоляцию. Дополнительно выполняется горизонтальная отсечка в структуре кирпичной кладки проникающими составами.

Армирование

Ступенчатое цокольное строение должно иметь уклон. Должно приближенно повторять изгибы рельефа строительного участка. Нужно правильно определить высоту уступа основания. При заливке бетонного цоколя — не должна превышать 0,3 м.

Ступени подвергаются армированию на слабой, неоднородной почве. Элементы основания дома, высотой 0,6 м производятся редко. Выполняют из железобетонного материала. Армирование выполняется поперечными, горизонтальными прутками.

Для местности с углом наклона территории более 18 градусов, уступ выполняется, высотой 0,3 м. Повышение прочностных характеристик обеспечивается путем армирования анкерами.

Реализация широкого основания нуждается в усилении закладки поперечными, продольными металлическими прутками. Укладка регламентируется детальными вычислениями.

Бетонирование

Выполнять заготовку бетонного раствора для заливки рекомендуется на стройплощадке. Местность со сложным рельефом не позволяет заехать тяжеловесной бетономешалке. Выполнить заливку смеси нужно в течение суток, иначе высока вероятность появления просохших прослоек бетона.

При заливке бетонного состава в опалубку нужно уплотнить материал, исключить появление пустот в конструкции. Часто карманы появляются там, где пересекаются металлические прутки при армировании.

Заполнение опалубки раствором выполняется до отметок. Поверхность бетона аккуратно разравнивается.

Фундамент монолитного типа сохнет, набирает нужный уровень мощности на протяжении 28 дней. Через две недели после заливки столбчатого основания цоколь наберет около 70 %.

Несъемная опалубка остается в теле столбцов фундамента.

После подсыхания бетонного раствора можно начинать создание стен.

Дренаж

Ступенчатое основание предполагает частично глубокое заложение. Конструкция подвергается влиянию грунтовых вод. Свести к минимуму воздействие влаги позволит пристенный дренаж. Производится по отдельному проекту. По окончании работ выполняется приемка.

Для сооружения фундамента на склоне характерна смена имеющихся гидрологических условий. Выполнение дренажа — вынужденная мера. Вода стекает по стенкам цокольной конструкции. Стенки намокают. Под основой образуются настоящие водные потоки.

Вымывание грунта часто становится основной причиной проседания почвы. Устраняется проблема сооружением дренажной системы. По специальному трубопроводу накопившаяся вода выводится за пределы сооружения. Закладка дренажных труб производится до начала выполнения основы.

В процессе работы можно столкнуться со сложностями. При строительстве на большой территории требуется сооружение дренажных труб. Элементы монтируются под конструкцию жилища. Количество колодцев сокращается. Усложняется очистка трубопроводов. Наблюдается ослабление несущей способности почвы.

Места пролегания дренов через фундамент выполняют муфтами.

Избавиться нужно от воды, стекающей с кровли дома. Просачивание в земляное полотно около конструкции дома нужно исключить. Но действовать аналогично дренажным трубопроводам не получится. Рекомендуется отдельная система выведения воды с крыши.

Дренаж — хороший вариант защиты от избытка воды, но не всегда достаточный. Рекомендуется организовать дополнительные средства защиты. Выбор зависит от гидрологических особенностей территории строительства.

Основание ступенчатого типа просто заложить. Но нужно строго следовать технологии работ. Любые погрешности могут привести к разрушению сооружения.

Читайте также: