Ширина як основний парметр міцності фундаменту

При будівництві будівлі завжди актуальним є питання: які параметри і фактори впливають на міцність його заснування. Важливо знати, яка повинна бути ширина фундаменту, його висота і рівень заглиблення.

Зокрема, слід розібратися, що таке міцність грунту, встановити вплив ґрунтових вод і глибини промерзання грунту, визначитися з роботами, які необхідно виконати, перш ніж закладати фундамент.

Для власника будинку було б надійніше залучити фахівців, і на місці майбутнього будівництва провести геологічні дослідження.

Інформація, необхідна для розрахунку міцності

Якщо говорити про розрахунки ширини підстави, то це може бути тільки параметр стрічкового фундаменту. Інші види (фундамент, гвинтовий, плитний) такої характеристики, як ширина, просто не мають.

За результатами попереднього дослідження грунту буде визначено відповідний для даних умов тип підстави і рекомендована глибина його закладення. Основним параметром грунту, який необхідно дізнатися перед будівництвом будинку, є несуча здатність.

Цей показник безпосередньо залежить від пористості грунту. Визначати ж значення пористості і несучої здатності "на око" дуже ризиковано, бо від розмірів і міцності фундаменту залежить довговічність всієї будови. Це додатково свідчить про доцільність залучення фахівців.

Основною перешкодою для проведення кваліфікованого дослідження є його висока вартість. В цьому випадку слід зайнятися дослідженням самостійно. Корисну інформацію можна отримати від тих, хто до вас вже стикався з подібними проблемами, коли будував будинок на сусідніх ділянках.

Для визначення фізичних особливостей грунту необхідно вирити колодязь на глибину 2-2,5 м і досліджувати розташування і склад пластів і насичення їх водою. Заодно можна буде переконатися, що на такій глибині немає грунтових вод. Про глибину промерзання грунту в зимовий період можна буде дізнатися за середньостатистичними даними для району будівництва.

Про фізичні властивості ґрунтів

За кількістю що міститься глини грунти ділять на три види: супеси, суглинок, глина. За процентним вмістом глини, можна судити про можливий зміст вологи і, отже, про те наскільки грунт буде пучіться при промерзанні в зимових умовах. Для орієнтовного визначення кількості глини можна скористатися субєктивним сприйняттям в процесі дослідження зразків грунту руками.

Якщо при розтирання грудочки грунту на пальцях відчувається присутність окремих піщинок, а між долонями грудочку неможливо розкачати так, щоб утворилася подовжена форма (шнурок), якщо при найменшому стискаючі зусилля скачаний в кульку грудочка грунту розсипається, то це свідчить, що це супесь. Супісок містить не більше 10% глини і, відповідно, невелику кількість вологи. Значить і пучность такого грунту буде незначною. Несуча здатність добре ущільненої супеси (коефіцієнт ущільнення, С = 0,5) становить 3 кг / см².

Якщо невеликий обсяг грунту скачати між долонь в кулю, а потім, стиснувши його долонями, надати йому форму сочевиці, то утворилися тріщини по краях такий коржі будуть свідчити про те, що цей шар грунту слід віднести до суглинках. Суглинок містить до 30% глини, вміст вологи в ньому значно більше, ніж в супеси і, відповідно, більше і пучность такого грунту. А ось несуча здатність суглинку така ж, як і у супеси. Отже, для розрахунку ширини не має значення супесь це або суглинок.

Сочевична форма грунту, яка не має по краях тріщин, є першою ознакою глини. Якщо вдається розкачати зразок в досить довгий шнурок, то це переконливе підтвердження, що в грунті міститься більше 30% глини. Такий добре ущільнений шар (С = 0,5) має несучу здатність рівну 6 кг / см². Про істотний вплив ущільнення на несучу здатність свідчить те, що при С = 0,8 несуча здатність глини виявляється такою ж, як і у суглинку, тобто, 3 кг / см².

Стрічковий фундамент можна представити у вигляді рівномірно навантаженої балки. Але особливість такої балки полягає в тому, що у неї немає чітко визначених точок опора. На перший погляд може здатися, що таке розміщення балки сприятиме рівномірному передачі ваги споруди на грунт і, відповідно, рівномірному впливу грунту по всій довжині балки. Але цього не відбувається.

З боку грунту, крім сил реакції, можуть впливати сили, що виникають в результаті здимання грунту в період його замерзання. Пученіє виникає через те, що утворився лід, має більший обсяг, ніж інформація, яка містилася в грунті вода. При цьому сили впливу можуть бути спрямовані не тільки вертикально, але й під різними кутами відносно фундаменту. В результаті він може мати не тільки рівномірно розподілене стискає навантаження від ваги споруди, а й зосереджені сили, що створюють згинальні і обертаючі моменти.

Виключити побічні сили практично неможливо, але певними заходами зменшити їх вплив реально. Так, величезний приватний будинок з дахом з натуральної черепиці та масивними цегляними стінами, з підвалом повинен мати надійний фундамент, глибина залягання якого повинна бути більше на 20-30 см, ніж глибина промерзання грунту. Надійності такої підстави сприятиме і його утеплення, і відведення зайвої води з допомогою дренажу.

Відзначимо, що стрічкові конструкції фундаменту зазвичай застосовують для будівництва малоповерхового приватного будинку, можливо, з підвалом. На такому вигляді підстави можна зводити стіни з цегли або каменю, з дерева або газобетону, а також стіни, зводяться за каркасною технологією.

види фундаменту

1. Фундамент з піщаним підставою.

Для невеликих дачних будиночків і господарських будівель підійде найпростіший вид стрічкового фундаменту з піску. Ширина траншеї для нього повинна бути на 10 см більше товщини стіни, а глибина залежить від глибини залягання щільного грунту. Траншею заповнюють піском, засипаючи її шарами товщиною 15-20 см. Черговий шар піску змочують водою і утрамбовують. Верх траншеї заповнюють шаром (15-20 см) щебеню, який заливають цементно-вапняним або цементно-глиняним розчином.

2. Бутовою стрічковий тип фундаменту.

Якщо є можливість скористатися таким місцевим матеріалом, як булижник, то дешевше бутового стрічкового варіанту придумати що-небудь важко. Його доцільно зводити для цегляних стін або стін з інших штучних матеріалів, газобетонних блоків, наприклад. Така Бутова стрічка буде надійною опорою для будь-яких стін. У верхній частині товщина стрічки повинна бути не менше 35 см.

Бутовий матеріал можна використовувати і для зменшення витрати цементу, чергуючи його з шарами бетону.

У грунті з великим вмістом вологи (глина) глибина траншеї повинна бути нижче глибини промерзання. Бутовий камінь закладають на всю глибину траншеї. При цьому, якщо глибина траншеї перевищує 70 см, то в її нижній частині створюють піщану подушку, зверху якої укладають шар щебеню.

Бутовий камінь укладають від шару щебеню до верху, шарами товщиною 15-20 см, і заливають його цементним розчином.

3. Бетонний стрічковий фундамент.

Замішувати бетон вручну або навіть за допомогою бетономішалок невеликого обсягу недоцільно тільки через те, що отримає якісний бетон таким способом проблематично. Тому, щоб отримати міцну надійну конструкцію, слід скористатися послугами розчинних вузлів. Розчин повинен бути не рідким, а таким, щоб навіть при легкій трамбування він проходив крізь арматуру.

Для армування використовують металеві стрижні, зварені або повязані між собою. Можна використовувати і старі труби невеликого діаметру.

Для надійного затвердіння такої конструкції необхідно дати хоча б один місяць, укривши його руберойдом.

Як варіант, можна закласти бутобетонний фундамент, який дозволить суттєво зменшити витрату цементу. Ширина закладки повинна бути не менше 40 см.

Розрахунок ширини стрічкового фундаменту

Раніше вказували товщину такого кістяка, грунтуючись на тому, що напруга на стиск всередині нього не буде перевищувати допустимих значень. Для приватних будівель, навіть великих і мають значну вагу, якщо основа має товщину, що перевищує товщину стіни, таку умову практично завжди виконується.

Однак призначення підстави не в тому, щоб самому не зруйнуватися, а в тому, щоб створити умови, при якому сила впливу на грунт не перевищувала б його несучої здатності. Ця умова виглядає так:

Р_хата/ S_{опорн.сп (1)}

де Р_хата - загальна вага споруди (з урахуванням всього обладнання і меблів), кг;

S_опор - нижня опорна площа, см;

Q_н.сп - несуча здатність грунту.

Знаючи загальну вагу будови, і в припущенні, що вага буде розподілений рівномірно по всьому периметру споруди, з умови (1) отримаємо формулу для визначення загальної площі нижньої частини стрічкового варіанту:

S_опор Р_хата/ Q_н.сп (див²) (2).

В результаті отримуємо, що розрахунок зводиться до визначення ваги споруди та розподілу його по окремих частинах фундаменту. На зображенні 1 показаний варіант досить складного підстави. Ширина верхньої площі його визначається товщиною стін.

Видно, що під несучими стінами ширина більше, ніж для внутрішніх перегородок, які теж спираються на підставу, але, не будучи несучими, ці стіни створюють значно менше навантаження на грунт. Тому розрахунок слід вести тільки по несучих частин підстави. Розрахунок зроблений на конкретному прикладі.

Приклад розрахунку площі стрічкового фундаменту

Дано: периметр будинку становить 2а + 2в = 50 м,

де а = 15 м - довжина будинку, в = 10 м - ширина будинку.

Ширина стрічкового фундаменту h = 0,4.

Площа прямокутника всередині зовнішнього периметра складе:

S_зовн = А в = 150 м²= 1500000 см².

Для внутрішнього периметра а = а-2h = 15-2 0,4 = 14,2- в = в-2 h = 10-0,4 = 9,2;

S_внутр = А в = 150 м²130,65 = 1306500 см².

Тобто загальна площа верхньої частини складе:

S_фун= S_зовн- S_внутр = 193600 см².

Розділивши отриманий результат на h, отримаємо середнє значення периметра:

L = S_фун/ H = 193600/40 = 4840 см.

Цей параметр нам, можливо, стане в нагоді.

Тепер необхідно знати загальну вагу будинку, (Р_хата) І за формулою (1), підставивши замість S_опор значення S_фун, визначити виконання цієї умови. Якщо воно виконується, то ширину h = 0,4 м можна робити однаковою по всій висоті. Якщо ж умова не виконується, то необхідно за формулою

S_опор = Р_хата/ Q_н.сп (3)

визначити значення S_опор, при якому умова (2) виконується, а потім знайти необхідну опорну ширину фундаменту за формулою:

h_опор= S_опор/ L. (4)

Для гарантії отриманий результат слід збільшити на 2-3 см.

У підсумку слід вказати на два істотні моменти, які повинні бути визначені з максимально можливою точністю. Це несуча здатність грунту, загальна вага споруди і всього в ньому знаходиться.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!