Какое условие должно определять размеры подошвы центрально нагруженного монолитного фундамента

5.2. Определение размеров подошвы фундамента

,

где _Fm = 1,35 – усредненный коэффициент безопасности по нагрузке.

Размеры подошвы центрально нагруженного фундамента определяются из условия

,

где R – расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента;

m_m – средний удельный вес материала фундамента и грунта на его ступенях (допускается принимать m_m = 20 кН/м 3 );

H_f – глубина заложения фундамента.

Центрально нагруженные фундаменты принимают квадратными в плане

.

Размеры подошвы монолитного фундамента принимают кратными 300 мм.

Площадь подощвы фундамента принимают после установления конструктивного размера a_f

.

5.3. Определение высоты плитной части монолитного фундамента

Высота плитной части монолитного центрально нагруженного фундамента определяется исходя из обеспечения прочности по наклонному сечению и на продавливание подколонником плитной части фундамента.

Рис. 5.2. Схема армирования фундамента

Реактивное давление грунта на подошву фундамента

.

Предварительно рабочая высота плитной части фундамента может быть назначена из условия

;

где p – расчетное давление грунта на подошву фундамента, кН/м 2 ;

–вылет консоли фундаментной плиты, м;

a_f – размер подошвы фундамента, м;

Общая высота плитной части фундамента

h_pl = d + c

где c = c_nom + ,

c_nom – величина защитного слоя арматуры фундамента.

Ступени фундаментов выполняют высотой 300 или 450 мм. Рекомендуемая высота ступеней в зависимости от высоты плитной части фундамента приведена в табл. 5.1.

Общая высота плитной части фундамента, мм

Высота ступеней, мм

5.4. Подбор рабочей арматуры подошвы фундамента

Под действием реактивного давления грунта p ступени фундамента работают на изгиб как консоли, защемленные в теле фундамента.

Изгибающие моменты определяют в сечениях по граням уступов

,

где p – реактивное давление грунта под подошвой фундамента;

a_f – ширина фундамента;

l_i – расстояние от края фундамента до расчетного сечения.

Площадь сечения арматуры на 1 м.п. подошвы определяют по формуле:

,

где d_i – рабочая высота сечения.

Рис. 5.3. Расчетная схема фундамента при расчете его плитной части

По бóльшему из значений, полученных в каждом из расчетных сечений, принимается диаметр и шаг стержней.

Диаметр рабочих стержней арматуры подошвы фундамента – 12…18 мм. Шаг стержней принимается не менее 100 мм и не более 200 мм. Одинаковое количество стержней с одинаковым шагом принимается в обоих направлениях. Площадь принятых стержней в каждом направлении равна A_s.

Для значения коэффициента армирования нижней ступени плитной части фундамента, определенного ко всей ширине фундамента, должно выполняться условие

где – площадь всей арматуры плитной части в одном из направлений,

– ширина плитной части фундамента,

– рабочая высота плитной части фундамента.

Для значения коэффициента армирования плитной части фундамента, отнесенного к ширине фундамента, равной должно выполняться условие

где A_s,punch – площадь арматуры плитной части в пределах ширины фундамента, равной ;

b_w – ширина плитной части фундамента поверху, но не более ;

d₁ – рабочая высота плитной части фундамента.

Для значения коэффициента армирования плитной части фундамента в пределах его средней части его ширины фундамента, равной должно выполняться условие

,

где m_Sd,x – минимальный требуемый изгибающий момент, который должна воспринимать арматура, установленная на единицу ширины плиты;

N_Sd – расчетная нагрузка передаваемая от колонны на фундамент;

 – коэффициент, определяющий значения моментов, принимаемый согласно таблицы 7.7 [1] равным 0,125;

f_yd – расчетное сопротивление арматуры плитной части фундамента;

d₁ – рабочая высота плитной части фундамента, в пределах его средней части шириной, равной .

5. РАСЧЕТ ЦЕНТРАЛЬНО НАГРУЖЕННОГО МОНОЛИТНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО ФУНДАМЕНТА

5.1. Конструктивные особенности столбчатых фундаментов

Фундаментами являются подземные конструкции, предназначенные для передачи нагрузок от вышележащих частей здания или сооружения на грунтовое основание. Отдельный фундамент состоит из плитной части и подколонника (рис. 5.1). Плитную часть рекомендуется конструировать ступенчатой. Центрально нагруженный фундамент проектируют квадратным в плане. Рис. 5.1. Схема фундамента под колонну В фундаменте различают обрез – верхнюю поверхность, на которую опираются конструкции, расположенные выше, и подошву – нижнюю поверхность, которая передает нагрузку на грунтовое основание с меньшим удельным давлением. Расстояние между обрезом и подошвой составляет его высоту H f . Верх фундамента монолитных колонн рекомендуется принимать в уровне верха фундаментной балки, а при ее отсутствии – на отметке –0,050. Глубина заложения фундаментов должна приниматься с учетом назначения и конструктивных особенностей проектируемого сооружения и глубины сезонного промерзания грунтов. Размеры поперечного сечения подколонника в монолитном железобетонном фундаменте принимают увеличенными на 50 мм в каждую сторону по

сравнению с размерами поперечного сечения колонны, что необходимо для удобства установки опалубки колонны. Размеры подошвы фундамента назначают, рассчитывая основание по несущей способности и по деформациям. Расчет выполняют на действие усилия N Sd / , вычисленного при коэффициенте безопасности по нагрузке γ F = 1,0. Максимальное давление на грунт под подошвой центрально нагруженного фундамента не должно превышать его расчетного сопротивления R . Расчетное давление R зависит от вида и состояния грунта, его принимают по результатам инженерно-геологических изысканий площадки строительства и по указаниям норм. Давление на основание по подошве фундамента в общем случае распределяется неравномерно в зависимости от жесткости фундамента, свойств грунта, интенсивности среднего давления. При расчете условно принимают, что давление распределено равномерно под подошвой фундамента. Размеры сечения фундамента и его армирование определяют из расчета прочности по расчетному усилию N Sd , передаваемому колонной и вычисленному при γ F > 1,0. Высоту фундамента H f назначают также исходя из глубины его заложения и из условия заделки выпусков арматуры в фундаменте. Высота плитной части фундамента определяется из условия обеспечения прочности по наклонному сечению и на продавливание. Класс бетона для монолитного железобетонного фундамента принимается в соответствии с требованиями [1] и не менее C 16 / 20 . Монолитные фундаменты устраивают на бетонной подготовке из бетона классом не ниже C 8 / 10 и толщиной не менее 100 мм. Армирование плитной части фундамента осуществляется сварными или вязаными сетками из арматуры класса S400 или S500 диаметром стержней не менее 10 мм и не более 18 мм и шагом 100…200 мм. Минимальная толщина защитного слоя бетона в монолитном фундаменте при наличии бетонной подготовки – 45 мм, а при ее отсутствии – 80 мм. Связь фундамента с монолитной железобетонной колонной осуществляется с помощью выпусков арматуры, диаметры и расположение которых должны соответствовать арматуре колонны. Выпуски из фундамента следует назначать с таким расчетом, чтобы стержни бóльшей длины и бóльшего диаметра располагались по углам попе-

речного сечения подколонника. Выпуски арматуры должны быть заделаны в бетон фундамента не менее чем на величину анкеровки (см. п. 4.4). Выпуски доводятся до подошвы фундамента и являются продольной арматурой подколонника. Эта арматура должна быть объединена поперечными стержнями, причем первый стержень ставят на расстоянии 100 мм ниже обреза фундамента (рис. 5.2). Поперечное армирование подколонника принимается из арматуры классов S240, S400 или S500. Шаг стержней назначают: – при f yd ≤ 400 МПа (классы S240 и S400) – не более 500 мм и не более 15 и 20 в вязаных и сварных каркасах соответственно; – при f yd > 400 МПа (класс S500) – не более 400 мм и не более 12 и 15 в вязанных и сварных каркасах соответственно. В месте стыка выпусков из фундамента и продольной рабочей арматуры колонны без сварки шаг поперечных стержней принимают не более 10 (где– наименьший диаметр продольной арматуры колонны).

5.2. Определение размеров подошвы фундамента

При определении размеров подошвы фундамента расчетные усилия принимаются при γ F = 1,0

N Sd / =	N Sd	,
	γ Fm

где γ Fm = 1,35 – усредненный коэффициент безопасности по нагрузке. Размеры подошвы центрально нагруженного фундамента определяются из условия N / A = Sd , R − m m H f где R – расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента; m m – средний удельный вес материала фундамента и грунта на его ступенях (допускается принимать m m = 20 кН/м 3 ); H f – глубина заложения фундамента. Центрально нагруженные фундаменты принимают квадратными в плане a = b = A .

Размеры подошвы монолитного фундамента принимают кратными 300 мм. Площадь подощвы фундамента принимают после установления конструк- тивного размера a f A f = a 2 f .

5.3. Определение высоты плитной части монолитного фундамента

Высота плитной части монолитного центрально нагруженного фундамента определяется исходя из обеспечения прочности по наклонному сечению и на продавливание подколонником плитной части фундамента. Рис. 5.2. Схема армирования фундамента Реактивное давление грунта на подошву фундамента p = N Sd . A f Предварительно рабочая высота плитной части фундамента может быть назначена из условия

d ≥ 1,2	l	;
	1,5 + 0,5		f ctd
p

где p – расчетное давление грунта на подошву фундамента, кН/м 2 ; Вылет консоли фундаментной плиты, м

Расчет центрально-нагруженного железобетонного фундамента

1
5. РАСЧЕТ ЦЕНТРАЛЬНО НАГРУЖЕННОГО
ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО ФУНДАМЕНТА
5.1. Конструктивные особенности столбчатых фундаментов
стаканного типа
Фундаменты воспринимают нагрузки от колонн и передают их на грунты
основания. Проектируют их обычно столбчатыми под каждую колонну и лишь
при слабых или резко неоднородных грунтах применяют ленточные.
Отдельные фундаменты под сборные колонны состоят из ступенчатой
плитной части и подколонника со стаканом (рис. 5.1) либо только из плитной
части, в которой и располагается стакан.
Рис. 5.1. Схема фундамента под колонну
2
Плитную часть рекомендуется конструировать ступенчатой. Центрально
нагруженный фундамент проектируют квадратным в плане.
В фундаменте различают верхнюю поверхность (обрез) и подошву — ниж-
нюю поверхность, которая передает нагрузку на грунтовое основание с мень-
шим удельным давлением. Расстояние между обрезом и подошвой составляет
его высоту Hf.
Верх монолитных сборных фундаментов под сборные колонны много-
этажных зданий рекомендуется принимать на отметке —0,150 м.
Глубина заложения фундаментов должна приниматься с учетом назначе-
ния и конструктивных особенностей проектируемого сооружения и глубины
сезонного промерзания грунтов.
Основные размеры фундамента проверяются расчетам, а его полная высота
Hf, кроме того, зависит от глубины заложения подошвы, требуемой глубины
стакана для надежной заделки колонны и анкеровки ее продольной арматуры.
Количество ступеней фундамента принимают в зависимости от его высоты: при
Нf 900 мм
— три ступени; высота ступеней кратна 150 мм.
Размеры в плане подошвы и ступеней принимают кратно 300 мм. Полную
высоту фундамента и размеры в плане подколонника принимают кратными
100 мм.
Минимальная глубина заделки сборных центрально-нагруженных колонн
принимается <>
bd
col
d
l
;
h
max
h=
.
Глубина стакана hgl должна быть на 50 мм больше требуемой глубины за-
делки колонны, а толщина дна стакана — не менее 200 мм, тогда минимальная
конструктивная высота фундамента gод под сборную колонну — Hf,min = hgl +
200 мм. Стенки стакана можно не армировать, если их толщина поверху t >
200ммиt>0,75hd.
Размеры подошвы фундамента назначают, рассчитывая основание по не-
сущей способности и по деформациям. Расчет выполняют на действие усилия
/Sd
N , вычисленного при коэффициенте безопасности по нагрузке ?F = 1,0.
Максимальное давление на грунт под подошвой центрально нагруженного
фундамента не должно превышать его расчетного сопротивления R.
Расчетное давление p зависит от вида и состояния грунта, его принимают
по результатам инженерно-геологических изысканий площадки строительства и
по указаниям норм. Давление на основание по подошве фундамента в общем
3
случае распределяется неравномерно в зависимости от жесткости фундамента,
свойств грунта, интенсивности среднего давления. При расчете условно прини-
мают, что давление распределено равномерно под подошвой фундамента.
Размеры сечения фундамента и его армирование определяют из расчета
прочности по расчетному усилию NSd, передаваемому колонной и вычисленно-
мупри?F>1,0.
Класс бетона для сборного железобетонного фундамента принимается в
соответствии с требованиями [1] и не менее C16/20.
Сборные фундаменты устраивают на бетонной подготовке из бетона
классом не ниже C8/10 и толщиной не менее 100 мм.
Армирование плитной части фундамента осуществляется сварными или
вязаными сетками из арматуры класса S400 или S500 диаметром стержней не
менее 10 мм и не более 18 мм и шагом 100. 200 мм. Минимальная толщина
защитного слоя бетона в сборном фундаменте при наличии бетонной подготов-
ки—45мм,априееотсутствии—80мм.
Поперечное армирование подколонника принимается из арматуры классов
S240, S400 или S500. Шаг стержней назначают:
— при fyd ? 400 МПа (классы S240 и S400) — не более 500 мм и не более 15?
и 20? в вязаных и сварных каркасах соответственно;
— приfyd >400МПа(классS500)— неболее400мм и неболее12?и15?в
вязанных и сварных каркасах соответственно.
5.2. Определение размеров подошвы фундамента
При определении размеров подошвы фундамента расчетные усилия
принимаются при ?F = 1,0
Fm
Sd
SdN
N?
=
/
,
где ?Fm = 1,35 — усредненный коэффициент безопасности по нагрузке.
Размеры подошвы центрально нагруженного фундамента определяются из
условия
f
m
SdH
m
R
N
A
?
?
=
/
,
где R — расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента;
mm — средний удельный вес материала фундамента и грунта на его ступенях
4
(допускается принимать mm = 20 кН/м3);
Hf — глубина заложения фундамента.
Центрально нагруженные фундаменты принимают квадратными в плане
A
b
a=
=
.
Размеры подошвы монолитного сборного фундамента принимают кратными
300 мм.
Площадь подощвы фундамента принимают после установления конструк-
тивного размера af
2f
fa
A=
.
5.3. Определение высоты плитной части сборного фундамента
Высота плитной части сборного центрально нагруженного фундамента
определяется исходя из обеспечения прочности по наклонному сечению и на
продавливание подколонником плитной части фундамента.
Рис. 5.2. Схема армирования фундамента
Реактивное давление грунта на подошву фундамента
f
Sd
A
N
p=
.
Предварительно рабочая высота фундамента может быть назначена из ус-
ловия
p
f
,
,
l
,
d
ctd
?
+
?
?
5
0
5
1
2
1
3
где p — расчетное давление грунта на подошву фундамента, кН/м2;
5
Расстояние l3 (в м) от края колонны до края подошвы фундамента опреде-
ляется по формуле
2
3
col
fh
a
l
?
=
;
где af — размер подошвы фундамента, м;
Общая высота фундамента
Hf=d+c,
гдеc=cnom+?,
cnom — величина защитного слоя арматуры фундамента.
Предварительно рабочая высота плитной части фундамента может быть
назначена из условия
p
f
,
,
l
,
d
ctd
pl
?
+
?
?
5
0
5
1
2
1
2
;
где p — расчетное давление грунта на подошву фундамента, кН/м2;
Вылет консоли плитной части фундамента, м
2пк
2
h
a
lf?
=
;
где af — размер подошвы фундамента, м;
Общая высота плитной части фундамента
hpl=d+c
гдеc=cnom+?,
cnom — величина защитного слоя арматуры фундамента.
Ступени фундаментов выполняют высотой 300 или 450 мм. Рекомендуемая
высота ступеней в зависимости от высоты плитной части фундамента
приведена в табл. 5.1.
Таблица 5.1
Высота ступеней, мм
Общая высота плитной
части фундамента, мм
h1
h2
h3
300
300
—
—
450
450
—
—
600
300
300
—
750
300
450
—
900
300
300
300
1050
300
300
450
6
5.4. Подбор рабочей арматуры подошвы фундамента
Под действием реактивного давления грунта p ступени фундамента рабо-
тают на изгиб как консоли, защемленные в теле фундамента.
Изгибающие моменты определяют в сечениях по граням уступов
2
2
i
f
i
l
a
p
M
?
?
=
,
где p — реактивное давление грунта под подошвой фундамента;
af — ширина фундамента;
li — расстояние от края фундамента до расчетного сечения.
Площадь сечения арматуры подошвы определяют по формуле:
yd
i
i
si
f
d
,
M
A
?
?
=9
0
,
где di — рабочая высота сечения.
Рис. 5.3. Расчетная схема фундамента
при расчете его плитной части
По бoльшему из значений, полученных в каждом из расчетных сечений,
принимается диаметр и шаг стержней.
Диаметр рабочих стержней арматуры подошвы фундамента — 12. 18 мм.
Шаг стержней принимается не менее 100 мм и не более 200 мм. Одинаковое
количество стержней с одинаковым шагом принимается в обоих направлениях.
Площадь принятых стержней в каждом направлении равна As.
7
Для значения коэффициента армирования нижней ступени плитной части
фундамента, определенного ко всей ширине фундамента, должно выполняться
условие
;
,
d
b
A
min
f
all
,
s
0015
0
1
=
>
?
=
?
?
где all
s
A,
— площадь всей арматуры плитной части в одном из направлений,
bf = af — ширина плитной части фундамента,
1
d — рабочая высота плитной части фундамента.
Для значения коэффициента армирования плитной части фундамента, от-
несенного к ширине фундамента, равной
,
d
h3
пк + должно выполняться усло-
вие
;
,
d
b
A
w
punch
,
s
002
0
1
=
>
?
=
?
?
где As,punch — площадь арматуры плитной части в пределах ширины фундамента,
равной
d
h3
пк+ ;
bw — ширина верхней ступени фундамента, но не более
d
h3
пк+ ;
d1 — рабочая высота плитной части фундамента.
Для значения коэффициента армирования плитной части фундамента в
пределах средней части его ширины, равной f
a
3
,
0 должно выполняться условие
1
19
0
9
0
d
f
,
N
d
f
,
m
yd
Sd
yd
x
,
Sd
?
?
?
=
?
?
?
?
?
,
где mSd,x — минимальный требуемый изгибающий момент, который должна
воспринимать арматура, установленная на единицу ширины плиты;
NSd — расчетная нагрузка передаваемая от колонны на фундамент;
? — коэффициент, определяющий значения моментов, принимаемый со-
гласно таблицы 7.7 [1] равным 0,125;
fyd — расчетное сопротивление арматуры плитной части фундамента;
d1 — рабочая высота плитной части фундамента, в пределах его средней
части шириной, равной 0,3af.
5.5. Проверка прочности фундамента на продавливание
На продавливание проверяются фундаментная плита и ступени фундамен-
та. Расчет прочности фундамента на продавливание заключается в проверке
8
достаточности толщины бетона фундаментной плиты для восприятия попереч-
ной силы, вызванной локальной продавливающей нагрузкой.
vSd ? vRd,
где
u
VSd
Sd?
=
_
v ? — погонная поперечная сила, действующая по длине критиче-
ского периметра u;
u = 4•hпк + 2•?•1,5?d — длина критического периметра;
0
,
1
_
=
? — при центральном нагружении фундамента;
()p
A
a
V
crt
f
Sd
?
?
=2
— продавливающая сила, вызванная давлением грунта на
подошву фундамента вне расчетной (критической)
площади;
()2
пк
пк
26
5
,
1
h
d
h
d
Acrt
+
?
?
+
?
?
=?
— критическая площадь;
hпк — размер поперечного сечения подколонника (рис. 5.4).
Рис. 5.4. Расчетная схема фундамента при проверке на продавливание
9
d
f
k
,
ck
ct
,
Rd
?
?
?
?
=
3 100
15
0
v
?
, но не менее
d
f
,
ctd
min
,
ct
,
Rd
?
?
=5
0
v
— погон-
ное усилие, которое может воспринять сечение при продавливании;
2
200
1
?
+
=d
k
, где d в мм — коэффициент, учитывающий влияние мас-
штабного фактора;
Площадь продольной арматуры, расположенной в x — направлении в преде-
лах ширины (полосы) фундамента, равной
d
h
bx
3
пк+
=
.
1
s
b
A
A
x
sx
sx
?
=
Коэффициент продольного армирования в x — направлении
.
d
b
A
x
,
w
sx
ix
1
?
=
?
Площадь продольной арматуры, расположенной в y — направлении в преде-
лах ширины (полосы) фундамента, равной
d
h
by
3
пк+
=
.
1
s
b
A
A
y
sy
sy
?
=
Коэффициент продольного армирования в y — направлении
.
d
b
A
y
,
w
sy
iy
1
?
=
?
где As1 — площадь сечения одного стержня;
s — шаг стержней в сетке фундамента;
d — рабочая высота сечения фундамента, принимаемая d1,x; d1,y = d1 + ?/2;
? — диаметр рабочих стержней сетки подошвы фундамента;
fck — нормативное сопротивление бетона;
iy
ix?
?,—
коэффициенты продольного армирования в х — направлении и
y — направлении соответственно, рассчитанные для ширины плиты
d
h3
пк+ ;
iy
ix?
?
?
?
=
? 0,02 — расчетный коэффициент армирования.
Проверяется выполнение условия
<>
d
f
,
;
d
f
k
,
max
u
V
ctk
ck
ct
,
Rd
Sd
_
Rd
?
?
?
?
?
?
=
?
?
=
5
0
100
15
0
v
v
3?
?
.
Если условие не выполняется, то следует увеличить высоту плитной части
фундамента или повысить класс бетона фундамента.
10
Пример 5.1. Запроектировать фундамент под центрально нагруженную колонну
при следующих данных: сечение колонны 400?400 мм, продольная
арматура колонны 4?25 класса S400, расчетное усилие, переда-
ваемое колонной NSd = 2168 кН. Класс по условиям эк.

• Форумы «Проектант»
• Словарь терминов
• Англо-русский строительный словарь

Подошва для фундамента: что это, особенности устройства и расчетов конструкций

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

Что такое подошва фундамента

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

Особенности устройства подошв фундамента

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

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

Ленточные фундаменты

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

Для ленточных фундаментов подошвы могут быть:

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

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

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

Столбчатые фундаменты

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

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

Свайные фундаменты

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

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

Плитные фундаменты

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

Плюсы и минусы подошв под фундаменты

Устройство фундамента на опорной подошве сопровождается рядом преимуществ:

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

В числе минусов создания фундаментов на подошвах отмечают:

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

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

Расчет подошвы фундамента

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

Предварительно площадь подошвы фундамента можно установить по условию:

PII ≤ R, в котором

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

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

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

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

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

По указанной ниже формуле определяется необходимая площадь фундаментальной подошвы:

При этом расчет ширины подошвы фундамента (b) выполняется:

• для ленточного фундамента: А = b х 1п.м.:
• для квадратного столбчатого фундамента: А = b²
• для прямоугольного столбчатого фундамента:

  По этой формуле определение размеров подошвы фундамента выполняется исходя из соотношения длины (l) к ширине (b) проектируемого фундамента, поскольку он полностью повторяет конфигурацию конструкции, которая на него опирается. Из этого следует, что
  

• для круглого столбчатого фундамента – b = D, где D – это диаметр конструкции
  

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

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

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

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

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

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

Используемые при устройстве подошвы материалы

При обустройстве фундаментальной подошвы потребуются следующие материалы и инструменты:

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

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

Технология устройства фундаментальной подошвы

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

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

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

Заключение

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