Расчет мелкозаглубленного ленточного фундамента

Конструкция и расчет мелкозаглубленного ленточного фундамента для бани

При возведении небольших строений на загородном участке под постройку можно спроектировать фундамент мелкозаглубленного ленточного типа. Фундаменты малоэтажных зданий обычно закладываются высотой 0,6-1 м. Ниже уровня поверхности при этом сооружение заглубляется на расстояние около 0,5 м. Небольшие размеры мелкозаглубленного основания компенсируются прочностными свойствами применяемого бетона и конструкцией арматурного каркаса. При возведении небольших строений (бани, хозяйственных построек и т. д.) определить основные характеристики грунта участка и размеры мелкозаглубленного фундамента можно самостоятельно.

Таблица расчета нагрузки на 1 м² фундамента.

Принципы расчета фундамента мелкого заложения

Сложность проведения расчетов при проектировании ленточного фундамента, прежде всего, состоит в определении гидрогеологических свойств грунта на участке строительства. Если существует подозрение на близкое залегание грунтовых вод к поверхности строительной площадки, предпочтительней привлечь для проведения исследований и проектирования специалистов. На пучинистых грунтах уровень грунтовых вод может изменяться со временем и воздействовать на прочность основания.

Устраивать фундамент мелкозаглубленного типа для бани допустимо, если на участке песчаная или однородная твердая почва и при этом грунтовые воды расположены далеко от поверхности, не менее чем на 0,5 м ниже глубины промерзания грунта. Если на участке строительства сложный подвижный грунт, подошва фундамента бани должна быть увеличена.

Мелкозаглубленный ленточный фундамент проектируется с соотношением глубины закладки к ширине опорной части не более 4:1.

Виды ленточных фундаментов.

Фундамент из блоков ФБС и монолитный тип конструкции не имеют принципиального различия в принципах проектирования. В расчет ленточного фундамента мелкого заложения входят следующие этапы:

Малоэтажные здания, имеющие относительно небольшой вес, могут возводиться без проведения геологических изысканий на несложных типах грунтов. Исключением являются илистые, торфяные почвы, подвижные грунты.

Определение свойств грунта на участке

Любой грунт состоит из твердых частиц и микропустот, заполненных воздухом и влагой. Под действием нагрузки строения происходит сжатие слоев грунта, плотность его увеличивается. Здание при этом может дать неравномерную осадку. Свойства грунта исследуются для определения допустимого давления на него, которое не приведет к критической деформации основания под мелкозаглубленным фундаментом. Эта величина зависит от общего веса строения и площади подошвы ленточного фундамента.

Характеристики грунта под планируемым сооружением можно определить самостоятельно. Для этого следует выкопать колодец глубиной около 2 м и размерами 1х1 м. При выемке грунта с каждого слоя толщиной 0,5 м берутся образцы и затем тестируются.

Схема и стоимость ленточного мелкозаглубленного фундамента на слабопучинистых грунтах.

Пробный грунт увлажняется, из него скатывается отрезок длиной около 15 см, толщиной в 1 см и соединяется в кольцо. Если слой, откуда был взят образец, — суглинок, кольцо при сворачивании разрывается на отрезки. Образец из супеси при этом должен разваливаться. Образец из глинистого грунта сохраняет свою форму.

Для вычисления коэффициента пористости исследуемого грунта вырезается образец в форме куба 10х10х10 см и взвешивается. Полученное значение — объемная масса грунта. Затем кубик измельчают и формируют новый уплотненный образец без воздушных пор. Измерив грани куба, можно определить объемную массу сжатого грунта. Если вырезанный куб рассыпается, объем взятого образца можно определить мерной емкостью.

Формула вычисления коэффициента пористости — E= 1 — Y0/Y, где:

Коэффициент текучести вычислить сложно. Этот показатель можно приблизительно определить по следующим признакам. Если при копании лопата с трудом входит в грунт, показатель текучести равен нулю. При коэффициенте текучести, равном единице, грунт прочно пристает к лопате.

Другие типы грунтов и их несущая способность определяются с помощью таблиц СНиП. Если при тестировании грунта возникают сомнения, величину расчетного сопротивления грунта нагрузкам следует уменьшить. С целью перестраховки проектная площадь подошвы ленты увеличивается. Если тип грунта не ясен или относится к засоленным, набухающим, биогенным (илистые, торфяные и др.), исследования лучше поручить специалистам.

Расчет веса отдельных частей строения

Рассмотрим расчет размеров монолитного фундамента для небольшой бани с учетом обустройства дренажной системы для отвода сточных вод. Определить несущую способность грунта на площадке строительства и сделать расчет подошвы ленты или фундамента из блоков по силам практически любому владельцу участка.

Глубина заложения фундаментов зданий.

Необходимо определить нагрузку на площадку строительства от основных составляющих конструкций бани. Для этого следует выделить значимые по весу элементы сооружения и определить вес каждого. Чтобы вычислить объем отдельного учитываемого элемента, следует выполнить его эскиз. В точности нанесения размеров изображений нет необходимости, главное — отразить форму элементов. Элементы непрямоугольной формы придется разбить на более простые фрагменты.

Удельный вес материала, из которого изготовлен элемент здания Y (кг/м 3 ), определяется в СНиП II-3-79. В этом перечне может не оказаться некоторых современных видов строительных материалов. Величину их удельного веса можно выяснить на строительных сайтах интернета с описанием характеристик материалов.

В среднестатистическом здании бани в перечень учитываемых конструкций строения входят:

Расчет можно упростить, взяв значения общего веса некоторых стандартных конструкций здания из строительных нормативных документов.

Предварительное определение параметров фундамента

Рисунок 1. Карта нормативной глубины промерзания грунта.

Конечной целью вычислений является определение размеров мелкозаглубленного ленточного фундамента. При расчете они принимаются приблизительно с учетом следующих факторов:

Для предварительного задания размеров фундамента мелкого заложения обязательно создание эскиза конструкции. Глубина заложения проектируемого фундамента принимается в зависимости от глубины, на которую промерзает грунт в зимнее время. Соотношение первого и второго параметров при слабопучинистых грунтах следующее:

Глубину промерзания грунта можно определить по рис. 1. Используемая для расчета толщина рассчитываемого фундамента зависит от свойств грунта и принимается не менее 300 мм.

Используя данные проекта бани и табличные рекомендации СНиП, принимаем расчетные геометрические размеры ленты или фундамента из блоков: ширину Н, длину L и высоту В. Объем бетонной конструкции получаем умножением этих величин — V=L×H×B. Умножив полученное значение на удельный вес материала фундамента, получаем общий вес сооружения Р=V×Y.

Дальнейшее проектирование мелкозаглубленного фундамента будет сводиться к определению ширины подошвы ленты. От этого параметра будет зависеть удельное давление здания на грунт и, следственно, достаточность площади подошвы для работоспособности бетонного основания. Переменным значением параметра служит ширина подошвы ленты, которую определим, проведя окончательный расчет фундамента.

Удельное давление на грунт подошвы фундамента

Суммировав полученные составляющие нагрузки бани, делим общий вес строения на принятую площадь подошвы фундамента, определяем искомое удельное давление бетонного основания р (т/м 2 ). Различные типы грунта имеют свой показатель предельного сопротивления нагрузкам R (т/м 2 ). Эта величина указана в нормативной документации ДБН В.2.1-10-2009. Значение удельного давления здания на грунт р (т/м 2 ) должно быть меньше величины предельного сопротивления грунта R (т/м 2 ). Если это условие выполняется, значит, площадь подошвы фундамента достаточна для грунта с данными свойствами. Для придания запасной прочности сооружения величина р должна быть меньше значения R на 15-20%.

Если значение р равно или больше R, площадь подошвы следует увеличить. Откорректированные параметры конструкции необходимо проверить, повторно проведя приведенный расчет. При этом закладываются новые параметры бетонного основания. Фундамент из блоков ФБС рассчитывается по такому же принципу.

Расчет арматурного каркаса и выбор схемы армирования

Для ленточного мелкозаглубленного фундамента принимается условие, что арматурная составляющая (суммарная площадь сечения каркаса) должна быть не менее 0,1% от площади сечения фундамента. Кроме диаметра арматурных прутьев определяется их количество. При длине стороны ленточного фундамента более 3 м для устойчивого восприятия нагрузок используется арматура диаметром не менее 10 мм. Арматурный каркас вяжется в два пояса.

Минимальный диаметр стержней арматуры при высоте фундамента более 0,5 м принимается от 8 мм. При расчете мелкозаглубленного фундамента для бани можно использовать специальные программы определения проектных сечений арматуры. Вязку прутьев необходимо производить строго под прямым углом. Концы стержней каркаса не должны доходить до краев фундамента на 5 см.

Баня на мелкозаглубленном фундаменте прослужит долго при правильном устройстве арматурного каркаса и подготовки бетонной смеси. Бетон для ленточного фундамента готовится с расчетом, чтобы цемента в составе было на 1/3 больше чем воды, а песка в 1,5 раза меньше количества гравия.

В данном варианте расчета фундамента мелкого заложения по несущей способности грунта используются основные принципы проектирования конструкции. Он позволяет с достаточной точностью определить значимые параметры будущего бетонного основания загородного дома. Подробный расчет мелкозаглубленного фундамента (плюс расчет осадки) должны выполнять специалисты профильной организации.

Целью расчета мелкозаглубленного ленточного фундамента является определение размеров бетонного основания. Параметры ленты зависят от удельного сопротивления грунта нагрузкам.

Расчет мелкозаглубленного фундамента

После принятия решения о строительстве дома на участке самым сложным было определение, из чего же его возводить. Наиболее подходящим материалом считался и посему рассматривался в первую очередь пеногазосиликатный блок (далее ПГС). Этот материал производится на предприятии в нашем городе, а сама организация по многим линейкам выпускаемой продукции имеет хорошие отзывы. Однако были сомнения: дом планировалось возводить своими силами, практически все работы, включая расчет ленточного фундамента и его заливку, должны были осуществляться парой активистов. А тяжелый и капризный стеновой материал явно предполагал привлечение рабочей силы со стороны.

Самостоятельный расчет мелкозаглубленного ленточного фундамента

Статистический анализ вывел среднее число 25. Именно столько у.е. просили бригады за укладку одного куба блоков. Смета возведения одной стены с учетом таких расценок увеличилась бы в два раза. Пришлось присмотреться к другим технологиям. И вот после долгих раздумий и копаний на тематический форумах выбор был сделан в пользу каркасной технологии строительства.

Одно из достоинств этой технологии – это значительная экономия на фундаменте, что только подтверждает многолетний иностранный опыт строительства. Однако местные компании, предоставляющие услуги по возведению каркасных домов, с этим утверждением были не согласны. А потому цены за свои услуги назначали явно с потолка с разбежкой от четырех до пяти тысяч условных единиц. В эту сумму входили: расчет ленточного фундамента, земельные работы, возведение опалубки, арматурный каркас, бетонные работы и требуемые материалы. Моя же примерная калькуляция говорили, что всё необходимое из этой сметы потянет на 700-800 “вечно условных”, а остальное – это стоимость работы. Вот такая ситуация сложилась в кризисный 2015 год, когда все частное строительство практически встало и спрос на услуги значительно упал.

Принятое ранее решение все фундаментные работы выполнять самостоятельно было утверждено. Оформился и выбор конструкции. На следующем этапе необходимо было провести расчет мелкозаглубленного фундамента. После поиска литературы по мелкозаглубленным лентам было найдено пособие В.С. Сажина «Не зарывайте фундаменты вглубь». Все последующие вычисления основывались на его рекомендациях.

Пример расчета ленточного фундамента

Удельная нагрузка

Конструктивные схемы зданий

Для определения удельной нагрузки здания на погонный метр фундамента (q) необходимо знать конструктивные особенности здания. К этим особенностям относятся, в первую очередь, этажность сооружения, затем материал стен, перекрытий и цоколя, высота этажей и снеговая нагрузка на кровлю.

В нашем примере расчета ленточного фундамента здание имеет следующие характеристики:

Пол в последний момент решили сделать бетонный по грунту, поэтому в расчет мелкозаглубленного фундамента его не брали.

Все значения удельных нагрузок взяты из следующей таблицы:

Для вычисления полезных нагрузок от перекрытий и покрытий с учетом снега воспользовались значениями таблицы, стоящими в скобках.

Так как значения q1, q2, q3 будут иметь незначительные отличия, то для упрощения определяется нагрузка только под одной несущей стеной q1=q:

q=1,5*0,5+0,168*2,7+0,252*3,5/2+0,223*3,5/2=0,75+0,45+0,441+0,39=2,03 т/м 2

Ширина подошвы фундамента

Для определения ширины подошвы (B) применяется формула из пособия:

где q – нагрузка на фундамент, R – расчетное сопротивление грунта.

Для того, чтобы упростить вычисления, мы отказались от учета коэффициентов противопучинистой подушки и прочности подстилающего грунта, а использовали табличное сопротивление грунта при самых неблагоприятных условиях.

То есть при проектировании брали максимальное значение коэффициента пористости 0,75 нашего грунта под пятном застройки, который был определен как «супесь пластичная» из указаний пособия.

B = 2.03/0,75 = 0,27*1,3(коэффициент надежности) = 0,35м

В своих вычислениях я применял коэффициент надежности, указанный в СП 22.13330-2011 п.5.3.18 и продублированный в рекомендациях Сажина.

В случае, если нет четкой уверенности в типе грунта под пятном застройки, то лучше воспользоваться предложением Сажина о «подборе фундамента при ограниченных данных».

Расчет ленточного фундамента, пример которого приведен выше, был проверен по таблицам для подбора при неизвестных характеристиках грунта для отапливаемых домов, а также протестирован в специализированном калькуляторе. Требования для подошвы основания в 40 сантиметров полностью совпали с расчетными данными.

Расчет ленточного фундамента пример которого представлен в статье. был произведен для строительства дома по каркасной технологии. Как провести расчет мелкозаглубленного фундамента самостоятельно по пособию Сажина.

Как сделать мелкозаглубленный ленточный фундамент своими руками. Строительство и расчет фундаментов мелкого заложения для дома

Ленточный фундамент наиболее распространенный тип основания для возведения дома. Поэтому с ним все понятно, а вот чем от него отличается мелкозаглубленный (МЗЛФ) – фундамент мелкого заложения, как рассчитать и как сделать?

Мелкозаглубленный ленточный фундамент (мелкого заложения) МЗЛФ

Характеристики – конструктивный принцип действия

Мелкозаглубленный ленточный фундамент или просто МЗЛФ по способу укладки похож на своего собрата, однако имеет важные отличия:

Главная особенность мелкозаглубленного ленточного фундамента заключается в том, что он дает возможность нивелировать морозное пучение грунта. Это связано с тем, что несмотря на общую жесткость конструкции МЗЛФ, вместе с весом всего строения, движется вверх-вниз в зависимости от времени года. Поскольку фундамент углублен не сильно, а смещается равномерно, то, следовательно, он не разрушается от таких колебаний.

Схема устройства мелкозаглубленного ленточного фундамента

Мелкозаглубленный ленточный фундамент – схема

1. Песчано-гравийная подушка
2. Лента фундамента
3. Слой гидроизоляции
4. Вертикальная (или обмазочная) гидроизоляция
5. Арматура (диаметр 12)
6. Арматура (диаметр 8)
7. Цоколь
8. Стена

Где можно использовать – применение

Ленточный мелкозаглубленный фундамент подходит для строительства низкоэтажных жилых домов и других сооружений из тех материалов, которые не создадут значительного давления на подошву фундамента. К таким сооружениям и материалам относят:

При обустройстве фундамента большей ширины на нем можно возводить тяжелые дома из бруса или бревна. Но в этом случае грунт будет промерзать на меньшую глубину и есть вероятность деформирования фундамента. Таким образом, если планируется постройка монументального здания – лучше обустроить ленточный монолитный фундамент.

При этом следует знать, что увеличение ширины ленты мелкозаглубленного фундаменты делает возможным строительство более тяжелых домов с мансардой. Большая ширина фундаментной ленты (соответственно, и цоколя) способствует снижению глубины промерзания грунта в пространстве под полом.

Что следует учесть при устройстве фундамента мелкого заглубления

Устраиваются мелкозаглубленные фундаменты на пучинистых грунтах

Запрещена заливка МЗЛФ на биогенных органических грунтах, например, торфяных, сапропельных (отложения пресноводных водоемов), а также на глине. На фото видно, что уже их внешний вид не сулит ничего хорошего.

Тип грунта

Чем ближе вода находится к поверхности земли, тем более неустойчивым будет МЗЛФ

Мелкозаглубленный ленточный фундамент – таблица уровень подземных вод

Если рельеф местности характеризуется значительным перепадом высоты (дом на склоне), то устройство мелкозаглубленного ленточного фундамента на нем достаточно проблематично. В таком случае обустраивается обычный ленточный фундамент или выравнивается значительная площадь под МЗЛФ. С точки зрения затрат времени и денежных средства – оба варианта равноценны.

Она представляет собой высоту от нижней точки фундамента, так называемой подошвы – до нулевой отметки (поверхности земли).

Достаточно распространено среди строителей закладка мелкозаглубленного ленточного фундамента на высоте, которая рассчитывается по формуле – глубина промерзания минус 20%. Так можно быть уверенным, что фундамент будет подниматься вместе со строением.

Минимальная глубина мелкозаглубленного ленточного фундамента регламентируется СНиП II-Б.1-62.

Глубина мелкозаглубленного ленточного фундамента СНиП – таблица

Глубина промерзания грунта для некоторых городов России приведена в таблице.

Глубина промерзания грунта для городов России – таблица

Как рассчитать нагрузку на ленточный мелкозаглубленный фундамент

Прежде всего, следует учесть:

В целом, всю нагрузку можно поделить на постоянную (рассчитывается до начала строительства) и переменную. Последняя зависит от количества жителей, веса мебели и т.п.

Расчет мелкозаглубленного ленточного фундамента

1. Глубина обуславливается близостью грунтовых вод и глубиной промерзания.

2. Высота над поверхностью грунта = 4х ширину.

Полезно знать. Высота над землей меньше или равна глубине.

3. Ширина определяется по формуле:

Где, D – ширина подошвы фундамента;

q – расчетная нагрузка на фундамент, т/м;

R – расчетное сопротивление грунта, т/м.кв. Этот показатель, для глубины заложения в 300 мм, приведен в таблице.

Формула толщина подушки 4. Толщина подушки определяется из условий прочности грунта местности.

Для сильно пучинистых грунтов применяется формула:

Формула для сильно пучинистых грунтов Где, tn – толщина подушки;

А, С, W – коэффициенты;

А и С – определяются по таблицам ниже.

А W = 0,1 или 0,06 м.кв./т для отапливаемых и не отапливаемых сооружений.

Над чертой – для МЗЛФ глубиной заложения 300 мм, под чертой – для незаглубленных фундаментов.

Над чертой – для МЗЛФ глубиной заложения 300 мм, под чертой – для незаглубленных фундаментов.

Сделайте расчет МЗЛФ по обеим формулам и отдайте предпочтение большему значению.

Стоимость мелкозаглубленного ленточного фундамента

Варьируется в пределах 4-6 тыс. руб. за погонный метр. Цена зависит от ширины, высоты, количества перемычек и размеров, например, стоимость возведения фундамента дома 6х6 обойдется в 70-80.000 руб., а 10х10 = 120-150.000 руб.

Виды мелкозаглубленного ленточного фундамента (мелкого заложения)

В зависимости от вида МЗЛФ будет отличатся технология его устройства. Поэтому, следует коротко ознакомится с главными из них:

Ленточный монолитный мелкозаглубленный фундамент

Заливается непосредственно на строительной площадке, в результате получается бесшовная лента

Ленточный блочный мелкозаглубленный фундамент

Блоки покупаются в готовом виде, или изготавливаются отдельно, а на стройплощадке только собираются. В качестве крепежного материала используется раствор цемента.

Ленточный блочный мелкозаглубленный фундамент – схема

Каждый из них имеет свои достоинства и недостатки. Но, в целом, срок эксплуатации второго в три раза меньше, нежели первого. Поэтому, в этой статье мы остановимся подробно на таком виде, как монолитный МЗЛФ.

Технология МЗЛФ или как сделать мелкозаглубленный ленточный фундамент своими руками

Инструкция воспринимается проще, если вся работа разбита на четкие этапы. Не будем отступать от этой схемы. Итак, устройство ленточного мелкозаглубленного фундамента следующие:

Подготовительный этап

Будем считать, что до этого этапа вы сделали проект дома, определились с качеством грунта и видом фундамента, а также учли все изложенное выше.

1. Место, где планируется заливать фундамент, освобождается от всего лишнего.

2. На рабочее место доставляют весь необходимый материал и инструмент. Причем желательно сразу определить место дислокации всего этого добра, чтобы потом не тратить время на его поиски.

Разметка под ленточный фундамент

Важность этого этапа сложно переоценить. Поэтому нужно не только «прикинуть» где будете рыть траншею, но и сделать ориентиры при помощи веревки (если есть возможность, то лазерным нивелиром будет лучше).

Как сделать разметку под фундамент:

1. произвести замеры по периметру;
2. забить маячки по углам;
3. проверить диагональ между углами;
4. при необходимости переместить маячки;
5. сделать отмостку на расстоянии не менее метра от маячков;
6. на доски отмостки закрепить веревку, которая будет показывать края фундамента.

Более наглядно процесс разметки представлен на схеме

Разметка под ленточный фундамент – схема

Как выкопать траншею под фундамент

Траншея для фундамента Траншея для фундамента – это полоса вынутого грунта.

Глубина траншеи определяется глубиной мелкозаглубленного ленточного фундамента и подушки.

Откос траншеи для фундамента Например, наиболее распространенной глубиной является 300 мм, толщина подушки составляет в зависимости от качества почвы около 200 мм. Тогда глубина траншеи будет составлять 500 мм.

Чтобы края траншеи не осыпались делайте небольшие откосы.

Учитывая тип грунта лучше приступать к заливке фундамента немедленно. В противном случае он осыплется, и часть работы придется повторить.

Подушка под ленточный фундамент

Песчаная подушка под фундамент – это смесь из песка и щебенки. Их можно смешивать, но проще высыпать послойно. Каждый слой смачивать водой и хорошо утрамбовывать. Поскольку структура подушки получается достаточно пористой, её от основного фундамента отделяют гидроизоляционной пленкой.

В принципе, основанием для ленточного фундамента мелкозаглубленного может служить естественный грунт, но его несущая способность гораздо ниже предложенной песчано-гравийной подушки.

Подушка под ленточный фундамент

Опалубка под ленточный фундамент

Устанавливают всю конструкцию опалубки вертикально. Подпорки крепят с шагом 500-600 мм. Они нужны для того, чтобы под весом бетона опалубка не развалилась и не перекосилась.

Опалубка под ленточный фундамент Полезный совет.

Старайтесь, чтобы доски прилегали друг к другу плотно и без резких перепадов. Тогда вы избежите работ по выравниванию поверхности готового фундамента под облицовку.

Заливка ленточного фундамента

Получение бетона вопрос индивидуальный – можно купить (вернее, заказать) и бетон доставят миксером или изготовить самостоятельно, причем задействовав самодельную бетономешалку (и второй вариант, как сделать бетономешалку из стиральной машины).

Что касается заливки бетона, то процедура стандартная для таких работ – в готовую опалубку заливается бетон.

Заливая бетон старайтесь отбивать его через каждые 40-50 мм. высоты. Это позволит «выгнать» пузырьки воздуха, которые могут в будущем разрушить бетон.

Армирование мелкозаглубленного ленточного фундамента

Если на фундамент не предполагается сильная нагрузка – этот этап можно пропустить. Но все же, с арматурой МЗЛФ будет гораздо прочнее.

Правильное армирование ленточного фундамента мелкого заложения:

Заключение

В этой статье мы разобрались, как сделать мелкозаглубленный ленточный фундамент своими руками. Разобравшись детально с каждым из этапом, вы сможете не допустить досадных промахов и залить фундамент на котором ваш дом простоит не одно десятилетие. Самое главное, не забывайте, что прежде чем приступить к строительству закажите геологические исследования, в противном случае, есть риск, что грунт на вашем участке не предназначен для устройства МЗЛФ.

Устройство ленточного мелкозаглубленного фундамента своими руками. Что собой представляет МЗЛФ, какие виды бывают, что учесть при строительстве, как рассчитать, залить, сделать армирование и

Мелкозаглубленный ленточный фундамент: расчет глубины, подготовка основания, армирование своими руками и калькулятор расчетов

При устройстве фундаментов одной из основных проблем являются пучинистые грунты, которые имеют широкое распространение на территории России. Для того чтобы предотвратить негативное воздействие сил, возникающих при морозном пучении, в малоэтажном строительстве успешно применяются мелкозаглубленные ленточные фундаменты (МзЛФ).

Конструкция МзЛФ

Для условий России особую актуальность имеет определение наиболее надежной конструкции фундаментов в условиях, когда в основании залегают грунты, обладающие свойством морозного пучения.

При вспучивании грунта его объем может значительно увеличиться – на десятки сантиметров, причем усилия, с которыми силы морозного пучения будут воздействовать на конструкции фундаментов, могут достигать десятков тонн. От негативного действия пучинистых сил не спасает заглубление низа фундаментной подошвы на отметку, расположенную ниже глубины зимнего промерзания, так как воздействие происходит еще и по боковой поверхности.

Разрушение стен дома от сил морозного пучения

Для предотвращения негативных последствий воздействия пучинистых сил была разработана специальная конструкция – мелкозаглубленный ленточный фундамент, или МзЛФ, который можно соорудить своими руками.

Особенности МзЛФ, в отличие от обычного ленточного фундамента, состоят в следующем:

Приводим для демонстрации ленточный мелкозаглубленный фундамент по СНиПам в разрезе:

Устройство МзЛФ

Мелкозаглубленный ленточный фундамент на пучинистых грунтах можно соорудить своими руками, пользуясь указаниями типовой технологической карты ТТК «Устройство мелкозаглубленного ленточного железобетонного фундамента».

Технология МзЛФ почти полностью соответствует технологии сооружения ленточного монолитного фундамента, описанной нами в статье «Ленточный фундамент: от земляных работ и подушки до заливки бетона и снятия опалубки», и включает следующие операции:

Все эти операции подробно описаны в вышеуказанной статье, поэтому здесь более детально остановимся на пунктах, касающихся непосредственно МзЛФ.

Устройство подушки

Подушка, за счет которой устраняются пучинистые свойства грунта и компенсируются возможные неравномерные деформации основания, – главный элемент, отличающий МзЛФ от обычного ленточного фундамента. Толщина подушки определяется расчетом.

Материалом для устройства подушки могут служить следующие сыпучие материалы:

Перед устройством подушки дно траншеи зачищают, затем укладывают сыпучий материал послойно, с толщиной слоя, не превышающей 20 см. Каждый слой необходимо тщательно протрамбовать с помощью электротрамбовок, затем засыпается следующий слой и снова трамбуется. Плотность подушки после трамбовки должна составить не меньше 1,6 т/м³.

Если грунтовые воды находятся на высоком уровне и существует возможность замачивания верховодкой, предусматривают укладку подушки на слой геотекстиля, которым также укрывают конструкцию с обеих сторон и сверху. Это предотвращает заиливание сыпучего материала подушки.

Армирование фундамента

Армирование МзЛФ осуществляется пространственными каркасами, в которых рабочая арматура располагается в верхней и нижней частях сечения фундамента.

Покажем на примере, как производится армирование фундамента.

Условный фундамент сечением 400х400 мм заглубляется на 400 мм от поверхности грунта, при этом армируется пространственным каркасом КП-1. Защитный слой бетона от подошвы фундамента составляет 65 мм, от боковых поверхностей по 30 мм, от верхней плоскости – 30 мм.

Подушка из ПГС – смеси гравия и песка (40% крупного песка, 60% гравия), толщина подушки принимается по расчету, ширина подушки на 200 мм больше, чем ширина фундамента, то есть она выступает на 100 мм от боковых поверхностей МзЛФ.

Пространственный каркас собирается из шести продольных стержней рабочей арматуры диаметром 12 класса А3. В этом случае соединение каркасов по длине между собой следует производить внахлестку. Длина нахлестки не должна превышать 20 диаметров стержней, которые соединяются, и быть не менее 250 мм. Стержни следует соединять в разбежку, то есть в одно поперечное сечение не должно попадать более 50 % соединений.

Вместо арматуры класса А3 можно использовать арматуру класса А500С, которая стоит на 30% дешевле и позволяет производить соединения с помощью сварки, что упрощает арматурные работы. При соединении рабочих стержней при помощи сварки длина шва не должна превышать 10 диаметров, в данном случае – не меньше 120 мм.

Рабочие стержни соединяются в объемные каркасы посредством хомутов из гладкой арматуры класса А1, устанавливаемых с шагом 200 мм по длине.

В местах, где стены пересекаются или примыкают друг к другу и на углах во время эксплуатации здания происходит концентрация напряжений, поэтому эти места усиливают с помощью установки дополнительных стержней.

Усиление углового соединения каркасов

Усиление производят установкой дополнительных стержней того же рабочего диаметра 12 мм, что и рабочая арматура, в верхнем и нижнем уровнях каркаса. Дополнительные стержни, согнутые под прямым углом, прикрепляют к пересекающимся рабочим стержням каркасов с внешней стороны углового соединения с помощью вязальной проволоки. Дополнительные трапециевидные стержни устанавливают ближе к внутренней и приваривают к соединяемым стержням согласно ГОСТ 14098-91-С23-Рэ на сварочные работы.

Усиление Т-образного примыкания

Усиление Т-образного примыкания производится дополнительными трапециевидными стержнями, которые привариваются к основным стержням в двух уровнях соединяемых каркасов.

Усиление на пересечении стен

Усиление на пересечении стен осуществляется приваркой дополнительных трапециевидных стержней в двух уровнях пересекающихся каркасов.

В данном примере ширина стены равна ширине фундамента. Если ширина фундамента будет по расчету принята на 600 мм большей, чем ширина стены, то необходимо дополнительно армировать подошву плоскими сетками, рабочая арматура которых должна располагаться поперек подошвы. Диаметры рабочей арматуры принимаются в пределах 10-12 мм классом А3 или А500С, шаг 600 мм.

В качестве конструктивной арматуры для сеток используют гладкую арматуру класса А1 (А240) диаметром 6 мм, или из высокопрочной проволоки классом Вр-1 диаметром 4-5 мм, которую укладывают с шагом 300 мм по длине. Соединение рабочих и конструктивных стержней сетки производят с помощью вязальной проволоки на каждом пересечении.

Все работы по армированию следует выполнять с учетом требований нормативных документов: СП 52-101-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры», СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции».

Правила производства работ и специальные мероприятия

Помимо основного решения – устройства МзЛФ с компенсирующей подушкой, необходимо придерживаться определенных правил производства работ и предусмотреть дополнительные мероприятия, которые будут способствовать уменьшению негативного воздействия пучинистых сил.

Правила производства работ следующие:

Для того чтобы минимизировать возможное негативное воздействие пучинистых сил, предусматривают дополнительные мероприятия:

Расчет МзЛФ

Ширину малозаглубленного фундамента и толщину противопучинной подушки необходимо принимать по расчету.

Рассмотрим на примере, как производится расчет МзЛФ. Возьмем вариант для малоэтажного строительства – одноэтажный жилой дом из бруса с двумя крайними и одной средней несущей стеной с размерами в осях 8х8 м, средняя стена расположена посредине, то есть с шагом 4 м. Для деревянных легких домов проблема пучинистости грунтов особенно актуальна.

Вначале определяем нагрузку на 1 погонный метр фундамента для двух расчетных сечений: 1 – крайних стен, несущих покрытие, 2 – по средней стене, куда опираются балки покрытия с двух сторон. Для самонесущих стен расчет делать не будем, примем ширину фундамента конструктивно.

q1 – нагрузка на фундамент по крайним осям;

Pc – удельный вес цоколя на 1 м2 = 1,5 т/м² (по таблице А);

hc – высота цоколя, равная 0,6 м;

Pbr – удельный вес стен из бруса на 1 м² = 0,12 т/м² (по таблице А);

he – высота этажа (3 м);

Pper = вес деревянного покрытия 0,223 т/м² (с учетом веса снега по таблице А);

L – пролет несущих стен (4 м).

Получаем: q1 = 0,6 х 1,5 + 0,12 х 3 + 0,223 х 4/2 = 1,72 т/м

Для средней стены:

q2 – нагрузка на среднюю стену;

Pbr – удельный вес средней стены из бруса, принимаем по таблице А = 0,12 т/м²;

Pc – вес цоколя в средней части = 1,5 т/м².

q2 = 1,5 х 0,6 + 0,12 х 3 + 2 х 0,223 х 4/2 = 0,9 + 0,36 + 0,892 = 2,15 т/м.п.

Определяем ширину подушки фундамента по формуле:

b – ширина фундамента;

q – нагрузка на 1 м. п. ленточного фундамента;

R – расчетное сопротивление грунтового основания, которое принимаем по таблице Б, в нашем случае для суглинка полутвердого R = 22,8 т/м².

Получаем для двух сечений:

В результате принимаем ширину фундамента из конструктивных соображений для всех стен = 0,3 м.

Можно также рассчитывать ширину фундамента по расчетному сопротивлению противопучинной подушки, когда величина R будет меньше, чем величина Rп, где Rп – расчетное сопротивление грунта противопучинной подушки, которое зависит от вида сыпучего материала:

В нашем примере в любом случае из-за небольших нагрузок принимается ширина фундамента из конструктивных соображений.

Определяем толщину подушки, для чего используются две формулы:

Из условий сопротивления подстилающего грунта:

где: R – прочность подстилающего грунта (суглинок тугопластичный R = 22,8 т/м²), определяем по приведенной здесь таблице Б.

t = (A – C x D x q) / 1 – (0,4 х C x D x q/b)

А – коэффициент, определяем по таблице В, величина А для отапливаемых сооружений на сильнопучинистых грунтах = 0,5;

С – коэффициент, который равен 0,1 – для отапливаемых зданий, 0,06 – для неотапливаемых зданий;

D – коэффициент, который определяем по таблице Г, среднее значение для отапливаемых зданий между шириной 0,2 и 0,4 м = 1,70 + 1,29 / 2 = 1,49

Примечание: значения над чертой коэффициента А приведены для наиболее оптимальной глубины заложения подошвы фундамента 0,3 м, под наклонной чертой – для фундаментов, лежащих на поверхности, то есть незаглубленных.

Рассчитываем толщину подушки, исходя из условий сопротивления подстилающего слоя грунта для несущих стен:

t = 2,5 х 0,3 х [ 1 – (1,2 х 22,8 х 0,3) / 2,15) ] = 0,75 х (1 – 3,81) = – 2,10 м

Получилась отрицательная величина, в этом случае толщина подушки принимается равной нулю.

Производим расчет по второй формуле:

t = (A – CxDxq) / [ 1 – (0,4 х C xD xq/b)] = (0,5 – 0,1 х 1,49 х 2,15) / [ 1 – (0,5 х 0,1 х 1,49 х 2,15/0,3)] = (0,5 – 0,32) /( 1 – 0,53) = 0,17 / 0,47 = 0,36 м

Толщина подушки принимается по большему из значений, полученных при расчете по двум формулам.

В результате принимаем подушку из конструктивных соображений толщиной 400 мм.

Примечание: то же, что и для таблицы В.

Мнение эксперта

Проявление сил морозного пучения возможно только в условиях залегания на площадке строительства грунтов глинистых или песчаных, исключая скальные и крупнооблочные грунты, гравелистые и крупные пески при следующих условиях – достаточной глубине зимнего промерзания, которая должна составлять не менее 0,5 м, близком присутствии подземных вод от подошвы фундамента и других возможностей увлажнения или замачивания грунтов.

Принимая решение об использовании МзЛФ, следует внимательно проанализировать все условия. Конструкцию фундамента – ширину подушки, армирование, толщину противопучинной подушки необходимо точно рассчитать.

«Рекомендации по учету и предупреждению деформаций и сил морозного пучения грунтов», Москва, Стройиздат, 1986 г.

ВСН 29-85 «Проектирование мелкозаглубленных фундаментов малоэтажных сельских зданий на пучинистых грунтах», Минсельстрой, 1985 г.

ТТК «Устройство мелкозаглубленного ленточного железобетонного фундамента».

СП 52-101-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры».

СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений».

Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83).

СНиП 3.02.01-87 «Земляные сооружения, основания и фундаменты».

СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции»

Устройство мелкозаглубленного фундамента(МЗЛФ) и способ расчёта его глубины и ширины

Мелкозаглубленный ленточный фундамент — расчёт и устройство.

Мелкозаглубленный ленточный фундамент (далее МЗЛФ) — это один из видов ленточных фундаментов, который характеризуется небольшим заглублением, значительно меньшим глубины промерзания грунта, и относительно не большим расходом бетонной смеси. В данной статье рассмотрены основные преимущества и недостатки МЗЛФ, наиболее частые ошибки при их сооружении, упрощённая методика расчёта подходящая частным застройщикам (не профессионалам), рекомендации по устройству фундамента своими руками.

Основными достоинствами МЗЛФ являются:

— экономичность — расход бетона значительно ниже, чем при строительстве обычного ленточного фундамента. Именно этот фактор чаще всего определяет выбор данной технологии при малоэтажном строительстве;

— сниженные трудозатраты — меньший объём земляных работ, меньший объём приготавливаемого бетона (особенно это важно, когда нет возможности произвести заливку готовой смеси с миксера);

— меньшие касательные силы морозного пучения, обусловленные уменьшенной площадью боковой поверхности фундамента.

Однако при строительстве МЗЛФ необходимо строго соблюдать технологию, легкомысленное отношение к процессу может привести к появлению трещин, и тогда все вышеперечисленные достоинства, как говорится, вылетят в трубу.

Самые распространённые ошибки, совершаемые при устройстве МЗЛФ:

1) выбор основных рабочих размеров фундамента вообще без какого-либо (даже самого упрощённого) расчёта;

2) заливка фундамента непосредственно в землю без выполнения обсыпки непучинистым материалом (песком). По рис. 1 (справа) можно сказать, что в зимнее время года грунт будет примерзать к бетону и, поднимаясь, тащить ленту кверху, т.е. на фундамент будут действовать касательные силы морозного пучения. Особенно это опасно, если МЗЛФ не утеплён и не обустроена качественная отмостка;

3) неправильное армирование фундамента — выбор диаметра арматуры и числа стержней на своё усмотрение;

4) Оставление МЗЛФ не нагруженным на зиму — рекомендуется весь цикл работ (сооружение фундамента, возведение стен, утепление фундамента и обустройство отмостки) выполнять за один строительный сезон до наступления сильных морозов.

Расчёт мелкозаглубленного ленточного фундамента.

Расчёт МЗЛФ, как и любого другого фундамента, основывается, во-первых, на значении нагрузки от веса самого дома и, во-вторых, на расчётном сопротивлении грунта. Т.е. грунт должен выдерживать вес дома, передаваемый на него через фундамент. Обратите внимание, что именно грунт держит на себе массу дома, а не фундамент, как некоторые полагают.

Если рассчитать вес дома при желании обычный частный застройщик ещё сможет (например, при помощи нашего онлайн-калькулятора расположенного здесь… ), то определить расчётное сопротивление грунта на своём участке самостоятельно не представляется возможным. Данная характеристика рассчитывается профильными организациями в специализированных лабораториях после проведения геолого-геодезических изысканий. Всем известно, что процедура эта не бесплатная. В основном прибегают к ней архитекторы, делающие проект дома, они же потом на основании полученных данных рассчитывают фундамент.

В связи с этим приводить в рамках данной статьи формулы для расчёта размеров МЗЛФ смысла нет. Мы рассмотрим случай, когда застройщик ведёт строительство своими силами, когда он не проводит геолого-геодезические изыскания и не может точно знать расчётное сопротивление грунта на своём участке. В такой ситуации размеры и конструкцию МЗЛФ можно выбрать по приведённым ниже таблицам.

Характеристики фундамента определяются в зависимости от материала стен и перекрытий дома и его этажности, а также от степени пучинистости грунта.

I. МЗЛФ на средне- и сильнопучинистых грунтах.

Таблица 1: Отапливаемые здания со стенами из облегчённой кирпичной кладки или из газобетона (пенобетона) и с железобетонными перекрытиями.

— цифра в скобках указывает материал подушки: 1 — песок средней крупности, 2 — песок крупный, 3 — смесь песка (40%) с щебнем (60%);

— данную таблицу можно использовать и для домов с деревянными перекрытиями, запас прочности будет ещё больше;

— варианты конструкций фундаментов и варианты армирования смотрите ниже.

Таблица 2: Отапливаемые здания со стенами из утеплённых деревянных панелей (каркасные дома), брёвен и бруса с деревянными перекрытиями.

— цифры в скобках обозначают тоже, что и в таблице 1;

— над чертой значения для стен из утеплённых деревянных панелей, под чертой — для бревенчатых и брусовых стен.

Таблица 3: Незаглубленные фундаменты неотапливаемых бревенчатых и брусовых построек с деревянными перекрытиями.

— над чертой значения для бревенчатых стен, под чертой — для стен из бруса.

Варианты конструкции МЗЛФ на средне- и сильнопучинистых грунтах обозначенные в таблицах буквами показаны на рисунках ниже:

Вариант а. — верхняя плоскость фундамента совпадает с поверхностью земли, цоколь выложен из кирпича.

Вариант б. — фундамент выступает над поверхностью на 20-30 см., образуя низкий цоколь или являясь частью цоколя.

Вариант в. — фундамент возвышается над грунтом на 50-70 см., при этом он же является и цоколем.

Вариант г. — незаглубленный фундамент-цоколь; в таблице 3 видно, что такие фундаменты используются для неотапливаемых деревянных построек.

Вариант д. — применяется вместо вариантов б. или в. , когда ширина подошвы фундамента значительно превышает толщину стены (более чем на 15-20 см).

Вариант е. — мелкозаглубленный ленточный фундамент на песчаной подсыпке используется довольно редко на слабых (заторфованных, заиленных) грунтах при высоком уровне грунтовых вод для деревянных построек. В зависимости от размеров постройки подсыпка делается либо под каждой лентой, либо под всем фундаментом сразу.

Армирование мелкозаглубленного ленточного фундамента.

Армирование МЗЛФ производится сетками из рабочей арматуры и вспомогательной арматурной проволоки. Рабочая арматура располагается в нижней и в верхней части фундамента, при этом она должна быть погружена в толщу бетона примерно на 5 см. Нижняя сетка работает на прогиб фундаментной ленты вниз, а верхняя — на выгиб ленты вверх. Располагать рабочую арматуру посередине ленты (как иногда можно увидеть в интернете) нет никакого смысла.

Таблица 4: Варианты армирования фундаментов.

Схемы армирования МЗФЛ показаны на следующем рисунке:

а. — сетка с двумя стержнями рабочей арматуры; б. — сетка с тремя стержнями рабочей арматуры; в. — Т-образный стык; г. — Г-образный угловой стык; д. — дополнительное армирование МЗЛФ с большой шириной подошвы, когда подошва шире цоколя более чем на 60 см (дополнительная сетка располагается только в нижней части.

1 — рабочая арматура (А-III); 2 — вспомогательная арматурная проволока ∅ 4-5 мм (Вр-I); 3 — стержни вертикальной арматуры ∅ 10 мм (А-III), соединяющие верхнюю и нижнюю сетки; 4 — арматура для усиления угла ∅ 10 мм (А-III); 5 — соединение проволочными скрутками (длина скрутки не менее 30-ти диаметров рабочей арматуры); 6 — дополнительная рабочая арматура ∅ 10 мм (А-III).

II. МЗЛФ на непучинистых и слабопучинистых грунтах.

Мелкозаглубленные ленточные фундаменты на непучинистых и слабопучинистых грунтах не обязательно делать только из монолитного бетона. Можно использовать и другие местные материалы, например, бутовый камень, красный керамический кирпич. МЗЛФ закладывается на 0,3-0,4 метра без песчаной подушки. Причём для деревянных зданий и одноэтажных кирпичных (или газобетонных) фундаменты можно даже не армировать.

Для 2-х и 3-х этажных домов со стенами из каменных материалов МЗЛФ армируется. Фундаменты из бетона усиливаются по 1-му варианту армирования (см. таблицу 4 выше). Фундаменты сложенные из бута или кирпича усиливаются кладочными сетками из арматуры Вр-I ∅ 4-5 мм с размером ячеек 100х100 мм. Сетки кладут через каждые 15-20 см.

Конструкции МЗЛФ на непучинистых и слабопучинистых грунтах показаны на рисунке ниже:

Варианты а. и б. — для деревянных и одноэтажных кирпичных (газобетонных) зданий.

Варианты в. и г. — для двух- и трёхэтажных кирпичных (газобетонных) зданий.

Ширина подошвы b определяется в зависимости от этажности здания и материала стен и перекрытий.

Таблица 5: Значения ширины подошвы МЗЛФ на непучинистых и слабопучинистых грунтах.

Этапы строительства мелкозаглубленного ленточного фундамента и рекомендации.

1) Перед тем как приступать к строительству фундамента, при необходимости нужно обеспечить качественный отвод поверхностных дождевых вод с соседних участков от пятна застройки. Делается это путём отрывки водоотводных канав.

2) Размечается фундамент и отрываются траншеи. Рекомендуется приступать к земляным работам только после завоза на стройплощадку всех необходимых материалов. Процесс отрывки траншеи, заливки ленты, обратной засыпки пазух и сооружения отмостки желательно организовать непрерывным. Чем менее он растянут по времени, тем лучше.

3) Вырытые траншеи застилаются геотекстилем. Делается это для того, чтобы песчаная подушка и песчаная засыпка пазух со временем не заиливалась окружающим их грунтом. При этом геотекстиль свободно пропускает воду и не даёт возможности прорастать корням растений.

4) Послойно (слоями 10-15 см) засыпается песчаная (песчано-щебёночная) подушка с тщательной утрамбовкой. Пользуются либо ручными трамбовками, либо площадочными вибраторами. Не стоит относиться к трамбовке легкомысленно. Мелкозаглубленные фундаменты не такие мощные, как фундаменты залитые на всю глубину промерзания и поэтому халява здесь чревата появлением трещин.

5) Выставляется опалубка и вяжется арматурный каркас. Не забывайте сразу предусматривать подвод к дому воды и канализации. Если фундамент является и цоколем помните о продухах (не относится к постройкам с полами по грунту).

6) Заливается бетон. Заливка всей ленты должна производиться непрерывно, как говорится, в один заход.

7) После схватывания бетона (летом 3-5 дней) снимается опалубка и делается вертикальная гидроизоляция фундамента .

8) Производится обратная засыпка пазух крупным песком с послойным трамбованием.

9) Сооружается отмостка. Желательно (особенно при небольшой высоте фундаментной ленты) делать отмостку утеплённой. Эта мера дополнительно уменьшит силы морозного пучения, воздействующие на МЗЛФ зимой. Утепление производят экструдированным пенополистиролом.

Как уже говорилось в начале статьи, не допускается оставлять МЗЛФ незагруженным или недогруженным (здание построено не полностью) на зиму. Если всё же такое произошло, сам фундамент и грунт вокруг него нужно укрыть любым теплосберегающим материалом. Использовать можно опилки, шлак, керамзит, солому и т.п. Чистить снег на пятне застройке также при этом не нужно.

Возводить мелкозаглубленный ленточный фундамент в зимнее время года в промёрзшем грунте крайне не рекомендуется.

Как правильно рассчитать и построить мелкозаглубленный ленточный фундамент своими руками?