Расчет фундаментов мелкого заложения – Уникальная методика расчета!

Фундаменты мелкого заложения для дома: как сделать, утеплить, законсервировать на зиму – технология проведения работ, фото и видео, советы.

Основное понятие

Главная проблема сложных грунтов – пучнистость во время промерзания, что заставляет их значительно увеличиваться в объеме. Этот фактор приводит к постепенному разрушению фундамента и всей постройки. Этого можно избежать уравновешиванием выталкивающей силы повышением нагрузки на фундамент, то есть – весом здания, но частные дома и дачи относятся к легким постройкам, поэтому глубокие типы фундаментов, в том числе – и свайные, здесь не подходят. Решением проблемы является фундамент мелкого заложения.

Само название конструкции уже дает понять, что такое фундаменты мелкого заложения (ФМЗ). Глубина его заложения составляет от 40 до 50 см, что значительно уменьшает воздействие грунта во время пучения на боковую площадь стенок строения.

Минимальная глубина фундамента способствует снижению финансовых затрат и времени на его укладку минимум в 2 раза.

В данном случае требуется значительно меньше бетона, щебня или песка для выполнения подложки и материала для сооружения опалубки. Составляющими конструкции являются:

  • обрез – это верхняя часть, принимающая нагрузку от дома;
  • нижняя часть, передающая нагрузку;
  • боковые части, то есть стены.

Такие фундаменты не строятся непосредственно на грунте, их монтируют на подушке из песка, мелкозернистого щебня или шлака, предварительно качественно утрамбованного.

Примерная схема с заложением подушки из пескаПримерная схема с заложением подушки из песка

Преимущества и недостатки

Взвешенное решение базируется на здравом анализе плюсов и минусов конкретного развития событий. Такой подход должен касаться и фундамента мелкого заложения. Среди плюсов такого фундамента легко отметить:

  • сравнительно низкую цену;
  • относительная простота монтажа;
  • применение на большинстве видов почвы;
  • долговечность;
  • меньший расход материала;
  • устойчивость к изменениям в грунте.

209_2.jpg

Цена мелкозаглубленного ленточного фундамента получается в разы ниже, чем у аналогичной плитной конструкции. В сравнении с фундаментом глубокого заложения расходы на такую конструкцию могут быть снижены в несколько раз. Монтаж такой конструкции при должном терпении выполняются самостоятельно, что позволяет проводить работы в свободное время. Фундамент мелкого заложения применяется практически на всех видах почвы в отличие от фундамента глубокого заложения. Это связано с особым способом распределения нагрузки в конструкции фундамента. Срок службы такой конструкции с легкостью достигает нескольких десятков лет, если соблюсти все нюансы при выполнении монтажа. Расход материала уменьшается пропорционально стоимости мелкозаглубленного фундамента в сравнении с другими вариантами конструкции. Фундамент мелкого заложения в определенной степени способен нивелировать сезонные изменения, которые происходят в почве.

199_3.jpg

Конструкция такого вида основания имеет и свои недостатки. К ним относится возможность разрушения при сильном пучении грунта. Такое происходит при близком залегании грунтовых вод. Этот нюанс необходимо учитывать при выполнении монтажных работ. Качественный фундамент мелкого заложения требует дополнительного армирования для усиления всей конструкции.

Зачем вообще заглублять фундаменты?

В классическом случае глубина заложения фундаментов соответствует глубине промерзания грунта. По ссылке: https://rems-info.ru/dowloads/SP131.xlsb – можно бесплатно скачать калькулятор расчета глубины промерзания грунтов (города России и СНГ) с климатическими картами. В этом случае резко ограничено проникновение холода в подполье первого этажа, исключено пучинистое воздействие грунта на подошву фундамента. Напомним, что морозное пучение это свойство водонасыщенных мелкодисперсных (глинистых, суглинистых) грунтов набухать при замерзании.

Очевидно, что для устройства фундамента мелкого заложения необходимо решать два вопроса: нивелирование сил морозного пучения, утепление.

Расчет показателя гибкости конструкций здания

1. Показатель гибкостиконструкций здания l определяется по формуле

,(1)

гдеEJ — приведенная жесткость наизгиб поперечного сечения конструкций здания в системе фундамент-цоколь-поясусиления — стена, тс.м2, определяемая по формуле (4);

С — коэффициент жесткостиоснования при пучении грунта для оснований ленточных фундаментов;

L —длина стены здания (отсека), м;

,(2)

для основанийстолбчатых фундаментов

,(3)

Здесь pr, hfi, b1 — те же обозначения, что в пп. — ;

Af — площадь подошвы столбчатого фундамента, м2;

ni — число столбчатых фундаментов в пределах длины стены здания (отсека).

2. Приведенная жесткость наизгиб поперечного сечения конструкций здания в системе фундамент-цоколь-поясусиления-стена, тс/м2, определяется по формуле

[EJ] = [EJ]f + [EJ]z + [EJ]p + [EJ]s,(4)

где EJf,EJz, EJp,EJs — соответственно жесткостьна изгиб фундамента, цоколя, пояса усиления, стены здания.

3. Жесткость на изгиб, тс/м2,фундамента, цоколя и пояса уси­ления определяется по формулам

f= gfEf(Jf+ Ayc2);(5)

z = gzEz(Jz+ Azyz2);(6)

p = gpEp(Jp + Apyp2);(7)

где Ef, Ez, Ep — соответственно модули деформации тс/м2,материала фундамента, цоколя и пояса;

Jf, Jz, Jp— соответственно моментыинерции, м4, поперечного сечения фундамента, цоколя и пояса усиленияотносительно собственной главной центральной оси;

A, Az, Ap— площади поперечногосечения, м2, фундамента, цоколя и пояса усиления;

y, yz, yp — соответственно расстояния, м, от главнойцентральной оси поперечного сечения фундамента, цоколя и пояса усиления доусловной центральной оси сечения всей системы;

gf, gz, gp— соответственно коэффициенты условий работы фундамента, цоколя и поясаусиления, принимаемые равными 0,25.

Жесткость на изгибфундамента, состоящего из блоков, не связанных между собой, принимается равнойнулю. Если цоколь является продолжением фундамента или обеспечена их совместнаяработа, цоколь и фундамент следует рассматривать как единый конструктивныйэлемент. При отсутствии поясов усиления EJp= 0. При наличии нескольких поясов усиления жесткость на изгиб каждого из нихопределяется по формуле (7).

4. Жесткость на изгиб, тс/м2,стен из кирпича, блоков, моно­литного бетона (железобетона) определяется поформуле

s = gsEs(Js+ Asys2),(8)

где Es — модуль деформацииматериала стены, тс/м2;

gs— коэффициент условий работы стены, принимаемый равным: 0,15 — для стен изкирпича, 0,2 — для стен из блоков, 0,25 — для стен из монолитного бетона;

Js— момент инерции поперечногосечения стены, м4, определяется по формуле (9);

Аs— площадь поперечного сечения стены, м2;

уs—расстояние, м, от главной центральной оси поперечного сечения стены до условнойнейтральной оси сечения всей системы.

Момент инерции поперечного сечения стеныопределяется по формуле

,(9)

где J1 и J2 — соответственно момент инерции сечения стеныпо проемам и по простенкам, м4.

Площадь поперечного сечениястены определяется по формуле

,(10)

где bs — толщина стены, м.

Расстояние от центра тяжестиприведенного поперечного сечения стены до ее нижней грани определяется поформуле

,(11)

5. Состояние от главнойцентральной оси поперечного сечения фундамента до условной нейтральной осисистемы фундамент-цоколь-пояс усиления — стена определяется по формуле

,(12)

где Ei, Ai— соответственно модуль деформации и площадьпоперечного сечения i-го конструктивного элемента(цоколя, стены, пояса);

ji — коэффициент условий работы i-го конструктивногоэлемента;

yi — расстояние от главной центральной оси поперечного сечения i-гоконструктивного элемента до главной центральной оси поперечного сеченияфундамента.

6. Жесткость на изгиб, тс.м2,стен из панелей определяется по формуле

,(13)

где Ej, Aj— соответственно модуль деформации, тс/м2, и площадь поперечногосечения, м2, j-той связи;

m —число связей между панелями;

di— расстояние от j-той связи до главнойцентральной оси поперечного сечения фундамента, м;

y — расстояние от главнойцентральной оси поперечного сечения фундамента до условной нейтральной осисистемы фундамент-стена здания, определяемое по формуле

,(14)

в которой n —число конструктивных элементов в системе фундамент-стена.

Применение для малоэтажных зданий

Мелкозаглубленный фундамент полезен в строительстве малоэтажных строений из камня или блоков. Следующие параметры помогут понять, можно ли использовать МФ в конкретном случае:

  1. Грунт. Он должен обладать минимальным пучением, иначе в скором времени конструкция разрушится. Если наблюдается средняя пучинистость, то бетон дополнительно усиливается арматурой. Монтаж МФ запрещен на сильно пучинистом грунте.
  2. Глубина промерзания почвы. Глубина закладки фундамента составляет до 2 м. Промерзающая зона должна быть выше основания на 30-35 см. Песчано-щебневая подушка в данном случае не учитывается.
  3. Особенности грунта. Он должен обладать достаточно несущей способностью и не относится к зонам подтопления. Фундамент нуждается в нижней и боковой опоре. Если почва регулярно подвергается воздействию грунтовых вод, то основание быстро деформируется. Определить особенности грунта помогут специалисты из соответствующей области.

Если участок соответствует вышеизложенным критериям, то в качестве основы можно выбрать мелкозаглубленный фундамент.

В каких случаях используются фундаменты мелкого заложения

Данный вид строительной основы является достаточно универсальным, использовать его можно при сооружении следующих конструкций:

  • деревянных домов;
  • домов из легких материалов, например, пенобетона;
  • небольших кирпичных построек;
  • домов с небольшим количеством этажей;
  • подвалов.

ФМЗ используются при низком уровне грунтовых вод, не приводящих к вспучиванию грунта.

Расчёт малозаглубленных фундаментов

расчет фундамента мелкого заложенияТраншея под фундамент

Как уже было сказано, расчёт столбчатого или ленточного малозаглубленного фундамента ничем не отличается от такого же расчёта, но нормально заглубленного фундамента.

Для того чтобы рассчитать фундамент на его несущую способность нужно произвести:

  • Расчёт массы строения;
  • Расчёт площади опоры;
  • Расчёт несущей способности грунта

Нивелирование сил морозного пучения

В случае наличия на строительной площадке пучинистых свойств грунта для устройства фундамента мелкого заложения обычно рекомендуют устройство подсыпки не пучинистым материалом, изолирующей фундаменты. Данные рекомендации подробно описаны в ВСН 29-85 «Проектирование мелкозаглубленных фундаментов малоэтажных сельских зданий на пучинистых грунтах».

Схема устройства изоляции фундамента от пучинистых грунтов.

Схема устройства изоляции фундамента от пучинистых грунтов.

Изоляцию фундамента следует выполнять по всей его поверхности, то есть не только снизу, но и по вертикальным граням.
В качестве непучинистого грунта лучше всего применить песок крупной или средней зернистости. В условиях сезонного появления так называемой «верховодки» (грунтовой воды, выклинивающейся на поверхность) понадобится устройство дренажа вокруг здания во избежание заиливания противопучнистой подсыпки. В противном случае через несколько сезонов подсыпка может приобрести пучинистые свойства.

Виды ФМЗ

Разновидности фундаментов классифицируются пор способу заложения:

  • монолитные с арматурой, устанавливаемой лишь на плитной его части;
  • колонные;
  • сборные с использованием отдельных бетонных блоков;
  • сборно-монолитные: бетон заливается в промежутки между плитами.

Также их разделяют по виду материалов:

  • дерево;
  • камень;
  • бетон;
  • армированный бетон.

Как выглядит ФМЗ ленточного типаКак выглядит ФМЗ ленточного типа

Основные виды фундаментов мелкого заложения

Технологии современного строительства предусматривают применение различных типов фундаментов. В зависимости от глубины заложения (расстояния от подошвы до поверхности почвы) они бывают глубокого (ФГЗ) и мелкого заложения (ФМЗ)

Технологии современного строительства предусматривают применение различных типов фундаментов. В зависимости от глубины заложения (расстояния от подошвы до поверхности почвы) они бывают глубокого (ФГЗ) и мелкого заложения (ФМЗ).

ФМЗ имеют глубину заложения, не превышающую их учетверенной ширины. Они могут обеспечить прочную основу сооружения на достаточно сложных грунтах, включая пучинистые. При этом требуют существенно меньших затрат на строительство, чем ФГЗ.

Разновидности МЗФ

Существует определенная классификация фундаментов мелкого заложения. Она базируется на способе строительства конструкции. Одной из самых привычных является ленточная конструкция. Изделие представляет собой монолитную конструкцию прямоугольной или квадратной формы. В некоторых случаях сооружаются фундаменты сложных форм, например, пятиугольников или с полукругами. В центре такой фигуры присутствует пространство, которое обычно засыпается песком или грунтом. Поверх укладывается стяжка и чистовой пол. Хотя этот вид основания и является наиболее используемым, есть и другие решения:

  • мелкозаглубленный столбчатый фундамент;
  • плитный;
  • свайный;
  • столбчатый.

Каждый из них наилучшим образом подходит для конкретных условий и имеет нюансы, которые необходимо учитывать во время строительства.

Ленточный тип фундамента

Самыми видами конструкций мелкого заложения являются ленточные фундаменты. В качестве оптимальной основы для их строительства можно выделить материковый, то есть – естественный грунт. Такая основа станет актуальной для дальнейшего возведения сооружения из таких материалов, как саман, кирпич, небольшие бетонные блоки, шлакоблок.

Ленточный фундамент мелкого заложения отличается простотой сооружения и минимальным сроком работ. На «отдых» конструкции также требуется от нескольких дней до месяца.

В качестве материала для их возведения используется:

  • бетон;
  • кирпич;
  • бут;
  • бутобетон.

Наиболее трудоемким является вариант из бута, где небольшие камни соединяются между собой при помощи бетонного раствора. Для бутобетонной основы следует выстраивать опалубку, бут и колотый кирпич закладываются в нее и впоследствии заливаются бетоном.

При необходимости конструкция армируется изнутри для повышения прочности.

Выбор конструкции

При выборе конструкции фундамента мелкого заложения необходимо учитывать ряд факторов. Большое значение имеют геологические условия: рельеф, тип грунта, уровень грунтовых вод. Фундамент должен обладать достаточной прочностью, а также иметь хорошую устойчивость на опрокидывание и скольжение. Поэтому должны учитываться вес здания и его конструктивные особенности.

Грунты, лежащие в основании фундамента, рассчитываются по несущей способности и по деформациям. При этом необходимо учитывать воздействие таких факторов, как силы морозного пучения, а также присутствие грунтовых и поверхностных вод, от чего зависят физико-механические характеристики грунтов. Следует учесть местные условия строительства и опыт эксплуатации строений в инженерно-геологических условиях аналогичного типа.

Глубина заложения должна обеспечивать заглубление фундамента в несущий грунт как минимум на 10-15 см. Следует избегать такой ситуации, когда непосредственно под фундаментом расположен грунт, прочностные и деформационные качества которого значительно хуже, чем у подстилающего слоя. Рекомендуется, чтобы глубина заложения была меньше уровня грунтовых вод.

Различные типы фундаментов мелкого заложения существенно различаются по стоимости материалов и трудозатратам. Следует учитывать и эти факторы. Тогда выбранный вариант обеспечит необходимые эксплуатационные характеристики фундамента при оптимальных затратах на его возведение.

Консервация на зиму

Если вы не успеваете поставить стены в год постройки основания, на зиму оно останется без нагрузки и не сможет уравновесить собственной массой выталкивающие силы пучения. Поэтому его нужно законсервировать, используя следующие способы:

  • накрыть весь фундамент и грунт вокруг него на ширину в 1 метр двойным слоем ПВХ-пленки;
Законсервированная фундаментная лента

Законсервированная фундаментная лента Источник kitavtoprom.ru

  • засыпать по той же схеме соломой, опилками, керамзитом или другим теплоизолятором;
  • вспахать грунт вокруг фундамента, чтобы уменьшить его плотность, и установить по периметру щиты для снегозадержания.
lentochnyy-fundament-raznovidnosti-plyusy-i-minusy-etapy-montazha-foto-i-video-27684.png

Глубина заложения

Отдельно стоит рассмотреть требования к глубине заложения фундамента. Для всех типов оснований высота зависит от следующих факторов:

  1. Глубина промерзания грунта или климатические условия местности. Здесь подошва должна быть ниже слоя промерзающей почвы. Иногда предпринимаются специальные меры для исключения морозного пучения грунта.
  2. Наличие в доме подвала. Если решено обустроить подвальное помещение, то потребуется соорудить высокий цоколь. Он сможет обеспечить необходимую высоту МЗФ.
  3. Уровень грунтовых вод. Подземные воды располагаются на достаточно большой глубине. Основные проблемы могут возникнуть при проектировании системы. Важно, чтобы они находились на 50 см ниже подошвы основания.

Foto-7-8.jpg

Важно понимать, что невозможно расположить фундаменты неглубокого заложения с полным соблюдением требований по глубине опирания. Поэтому требуются дополнительные меры. Они указаны специалистами при проектировании основания.

В большинстве регионах допустима величина в 0.5 м. Но дополнительно требуется выполнить утепление, теплую отмостку и песчаную подушку.

Этапы возведения ленточного фундамента мелкого заложения

Несмотря на всю простоту строительства ФМЗ, он требует правильного выполнения всех работ. В противном случае вместо того, чтобы устранить недостатки мучнистого грунта, он попросту деформируется от веса здания. Процесс строительства предполагает следующие действия:

  1. Подготовительные работы, включающие в себя очистку и выравнивание территории.
  2. Разметка внутренних и внешних углов.
  3. Рытье котлована и выравнивание его дна. При необходимости стенки фундамента дополнительно укрепляются закладным или шпунтовым методом.
  4. Закладка подушки, назначение которой выравнивание дна. Для определения ее материала желательно сделать анализ почвы на наличие грунтовых вод.
  5. Утрамбовка подушки.
  6. Монтаж деревянной опалубки. На ее внутреннюю поверхность можно нанести слой смолы или уложить гидроизоляционный материал.
  7. Монтаж каркаса из арматуры. Он выполняется из прутьев сечением 1,2 см, их стыки соединяются при помощи хомутов или путем сварки. Углы стыков можно соединять металлическими стержнями для увеличения прочности конструкции. Для бутового или кирпичного фундамента применяется слой засыпки.
  8. Заливка опалубки бетоном.

При заливке опалубки используется бетон маркой не менее 200. Для увеличения прочности фундамента следует поэтапно делать слои толщиной 15-20 см. Перед заливкой опалубку необходимо смачивать.

ФМЗ ленточного типа на завершительной стадии работФМЗ ленточного типа на завершительной стадии работ

Что такое глубина заложения фундамента

Перед началом планирования дома, вы должны решить, в каком месту участка хотите поставить дом. Если геологические исследования уже есть, учитывайте их результаты: чтобы меньше было проблем с фундаментом, имел он минимальную стоимость, желательно выбрать самый «сухой» участок: там, где грунтовые воды находятся как можно ниже.

Первым делом вы должны определиться с местом для дома на участке

Далее в выбранном месте проводят геологические исследования почвы. Для этого бурят шурфы на глубину от 10 до 40 метров: зависит от строения пластов и планируемой массы здания. Скважин делают как минимум, пять: в тех, точках, где планируются углы и посередине.

Средняя стоимость такого исследования — порядка 1000 $. Если стройка планируется масштабная, сумма не сильно отразится на бюджете (средняя стоимость дома 80-100 тыс. долларов), а уберечь может от многих проблем. Так что в этом случае заказывайте исследование у профессионалов. Если же поставить хотите небольшую постройку — небольшой дом, дачу, баню, беседку или площадку с мангалом, то вполне можно сделать исследования самостоятельно.

Полезное видео

Что такое мелкозаглубленный фундамент (ленточный), расскажет видео:

Способ изготовления

Фундаменты мелкого заложения по способу изготовления подразделяются на:

Osnovnye-vidy-fundamenta-melkogo-zalozhenija10.jpg

Монолитные возводятся на месте.

Обычно используется жидкий бетон. Сборные конструкции составляются из отдельных элементов. Например, из бетонных блоков, изготовленных в производственных условиях.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...