Как рассчитать ленточный фундамент: Калькулятор ленточного фундамента

Как рассчитать фундамент ленточный

Оглавление

• 1 Как рассчитать фундамент ленточный
  • 1.1 Пошаговый расчет ленточного фундамента
    • 1.1.1 Глубина залегания
    • 1.1.2 Высота ленты
    • 1.1.3 Ширина ленты
    • 1.1.4 Расчет арматуры

Чтобы реализовать своими руками проект коттеджа, обеспечив высокий эксплуатационный ресурс, необходимо рассчитать ленточный фундамент. Основными параметрами вычислений являются размеры ленты, диаметр, количество, расположение арматуры внутри нее. Благодаря современным технологиям, отметка промерзания практически не влияет на расчеты, однако необходимо учесть геологию в пятне застройки, рельеф, сборные нагрузки, уровень УГВ.

Силы пучения для любого погруженного в грунт фундамента компенсируют несколькими способами:

• дренаж по периметру
• замена пучинистого грунта нерудным материалом
• утепление отмостки/подошвы ленты
• засыпка пазух инертным материалом

При соблюдении всех этих условий МЗЛФ достаточно

Глубина залегания

Остальные параметры назначаются, исходя из эксплуатационных условий, геологии в пятне застройки. Например, глубина залегания выбирается в зависимости от факторов:

• расчетное сопротивление грунта – желательно опирать здание на пласты с нормальной несущей способностью
• уровень УГВ – в идеале должен быть хотя бы на 1 м ниже подошвы МЗЛФ

Чаще всего для тяжелых коттеджей (кирпич, шлакоблок, пенобетон) ленточный фундамент заглубляют на 40 – 70 см. Для легких построек располагают на поверхности, заменив пахотный слой (40 – 60 см) щебенчатой, песчаной подушкой.

Необходимо учесть, что для монолитых конструкций, заливаемых в опалубку, необходима подбетонка. Стяжка из тощего бетона всегда изготавливается вдвое шире ленты, что позволяет повысить площадь опирания. Ленточный фундамент глубокого заложения по умолчанию опирается на несущий пласт.

Высота ленты

Если в проект заложен малозаглубленный ленточный фундамент, высота над отмоской назначается с учетом факторов:

• пол по грунту – высота максимум 4 ширины ленты
• глубина заложения – цокольная часть не может быть выше, чем подземная
• перекрытие по балкам – в этом варианте получается подполье, в котором необходимы продухи вентиляции, располагающиеся минимум в 30 см т отмостки, чтобы их не переметало снежными сугробами зимой

При соблюдении всех этих условий эксплуатация будет намного комфортнее, ресурс силовых конструкций выше.

Ширина ленты

Существует конструкционное ограничение минимальной ширины МЗЛФ – 25 см для садовых домиков, 30 см для жилищ. Для обеспечения несущей способности можно дополнительно рассчитать конструкцию по расчетному сопротивлению грунта в зависимости от сборных нагрузок:

• первый показатель берется из таблиц СП 22.13330 (для перестраховки лучше взять минимальное значение 0,8 кг/см ² для пылеватых водонасыщенных песков)
• второй рассчитывается самостоятельно (ветровая/снеговая нагрузка + вес мебели + масса конструкций)

Все данные по нагрузкам так же имеются в таблицах СП (например, нагрузки от квадратного метра перекрытий, стен, ветра, снега). После чего, станется разделить сборную нагрузку вначале на длину фундамента, затем на расчетное сопротивление грунта. В 90% случаев результат обеспечивает 2 – 3 кратный запас несущей способности для легких построек, тяжелых кирпичных коттеджей.

Например, ленточный фундамент 9 х 8 м для одноэтажного газобетонного коттеджа на суглинке дает результат 19,1 см, что гораздо меньше разрешенных 30 см, которые предписывают нормы СП.

Расчет арматуры

Перед укладкой бетона внутрь опалубки необходимо установить арматурные каркасы. Для этого необходимо рассчитать сечение прутков, хомутов, общее количество арматуры, определиться с толщиной защитного слоя бетона. Согласно СП63.13330 (ж/б конструкции), минимальный коэффициент армирования в поперечном сечении ленты должен быть не меньше 0,1%.

Практика показывает, что в этом случае обеспечивается многократный прочностной запас конструкций на усилия растяжения, для компенсации которых и используется арматура внутри бетона. С нагрузками сжатия этот материал легко справляется без посторонней помощи.

Проще всего понять принцип вычислений на конкретном примере:

• высота фундамента 0,7 м (из них 0,4 м под землей), ширина 0,6 м (достаточно для кладки в 1,5 кирпича)
• в этом случае сечение ленты составит 700 х 600 мм = 420 000 мм²
• при минимальном проценте армирования обще сечение стержней будет равно 420 000/100 х 0,1 = 420 мм²
• дальше потребуется таблица сечений прутков разного диаметра из СП 52-101 (колонки 4 стержня либо 6 стержней)
• при этом следует учесть защитный слой по бокам (4 – 5 см), минимально допустимое расстояние между соседними стержнями 4 см из этого же СП
• поэтому 6 стержней не умещаются в 60 см ленту без нарушений требований, так как 10 мм уходит на защитный слой, сама арматура так же имеет толщину
• таким образом, остается вариант из 4 прутков (2 сверху + 2 снизу), что позволяет использовать 12 мм стержни периодического сечения А400 («рифленка»)

При ширине ленты от 70 см становится возможным использовать в каждом поясе по три прутка, но уже меньшего диаметра. Если высота ленты значительно больше, потребуется конструкционная арматура, решающая задачи:

• сохранение минимального процента армирования
• обеспечение пространственной жесткости силового каркаса

Ее укладывают в среднем слое аналогично основным рабочим поясам. По нормативам СП 52-101 минимальный диаметр поперечной арматуры (хомуты, анкеры, перемычки) составляет 6 мм. В этом случае применяются гладкие прутки А240. Если высота МЗЛФ превышает 0,9 м, диаметр арматуры хомутов увеличивается до 8 мм.

Подсчитать общее количество можно с учетом нахлеста, изгиба в местах сопряжений (углы, Т-образные примыкания), общей длины ленты. Длина хомутов равна периметру каркаса с учетом защитных слоев со всех сторон. После чего метры нужно перевести в килограммы, хотя это не обязательно. На каждом стройрынке имеются эти таблицы перевода металлопроката.

После изучения данного руководства у индивидуального застройщика не должно остаться пробелов по самостоятельному вычислению основных характеристик ленточного фундамента. Это позволит обеспечить достойный эксплуатационный ресурс, снизить ремонтные расходы.

Влияние армирования на устойчивость к нагрузке ленточного фундамента, примыкающего к выемке сыпучего грунта

Адамс М., Коллин Дж. (1997). Испытания большой модели фундамента на нагрузку на фундамент из геосинтетического армированного грунта. J Geotech Geoenviron Eng, 123 (1), 66–72.

Ахмад Х., Махбуби А., Нурзад А. (2020). Исследование влияния масштаба на модуль реакции грунтового основания грунта, армированного георешеткой. СН заявл. SCI., 2(4), 394. https://doi.org/10.1007/s42452-020-2150-4

Акинмусуру Д.О., Акинболаде Д.А. (1981). Устойчивость нагруженных фундаментов на армированном грунте. J Geotech Eng Div ASCE, 107 (6), 819–27.

Амир Дж. М. (1967 г.). Взаимодействие соседних оснований. проц. 3-я Азиатская региональная конф. О механике грунтов и проектировании фундаментов, Хайфа: 1 (5): 189–192.

Апарна, Самадхия Н.К. (2019). Оценка модели шпунтовой стены, примыкающей к ленточному фундаменту – экспериментальное исследование. Международный журнал геотехнической инженерии

Бейг М., Кешаварз А., Аббаспур М., Вали Р., Сабериан М., Ли Дж. (2020). Предельный анализ методом конечных элементов сейсмической несущей способности ленточного фундамента, прилегающего к котловану в грунте c-φ. Геомеханика и геоинженерия , 1–14.‏

Brinkgreve RBJ, Broere W, Waterman D (2004). Plaxis-код конечных элементов для анализа почвы и горных пород. Версия 8.2 Plaxis BV, Нидерланды.

Клаф Г.В., О’Рурк Т.Д. (1990). Подвижки стен на месте, вызванные строительством. В: Материалы по проектированию и выполнению земляных подпорных конструкций. Геотехническое специальное издание, вып. 25, нет. 4. Нью-Йорк: ASCE, 390–470.

Дас Б.М., Омар М.Т. (1994). Влияние ширины фундамента на модельные испытания несущей способности песка с армированием георешеткой. Geotech Geol Eng, 12:133–41.

Das BM, Labri-Cherif S (1983). Несущая способность двух близко расположенных мелкозаглубленных фундаментов на песке. Почвы и фундамент, Японское общество механиков грунтов и Фонд Engrg, 23 (1): 1-7.

Дешмух А.М. (1979). Интерференция различных типов оснований на песке. Индийская геотехнология. Ж, 8 (4): 193-204.

Эль-Савваф М (2007 г.). Поведение ленточного фундамента на песке, армированном георешеткой, на мягком глинистом откосе. Геотекст Геомембраны, 25 (1): 50–60.

Эль Савваф М., Назир К.А. (2012). Влияние боковых перемещений грунта, вызванных глубокими земляными работами, на поведение ленточного фундамента, опирающегося на армированный песок. Журнал перспективных исследований, 3: 337–344.

Эль Савваф М., Назир А.К. (2010 г.). Поведение повторно нагруженных прямоугольных фундаментов, опирающихся на армированный песок. Александрийский инженерный журнал, 49 (4), 349-356. ‏

Георгиадис К (2010). Недренируемая несущая способность ленточных фундаментов на откосах. Журнал геотехнической и геоэкологической инженерии, 136 (5), 677–685. Дои: 10.1061/(ASCE) GT. 1943-5606.0000269.

Грэм Дж., Рэймонд Г.П., Саппла А. (1984). Несущая способность трех близко расположенных опор на песке. Геотехника, 34 (2): 173-182.

Гвидо В.А., Чанг Д.К., Суини М.А. (1986). Сравнение земляных плит, армированных геосеткой и геотекстилем. Can Geotech J, 23:435–40.

Гальдер К., Чакраборти Д., Кумар Даш С. (2017). Несущая способность ленточного основания, расположенного на грунтовом откосе, с использованием правила несвязанного потока в анализе нижней границы. Международный журнал геотехнической инженерии, 1–9. DOI: 10.1080/19386362.2017.1325119.

Хуан К.С., Кан В.В. (2008a). Влияние отступа на несущую способность поверхностного основания вблизи склона. Дж. Георг. 3 (1), 25–32.

Хуан К.С., Тацуока Ф., Сато Ю. (1994). Механизмы разрушения армированного песка, нагруженного наклонным основанием. Почвы найдены. 34 (2), 27–40.

Хуан CC (2019). Влияние сдерживающих условий на несущую способность оснований вблизи склонов. Почвы найдены. 59 (8), 1–12.

Хадилкар Б.С., Варма (1977). Анализ интерференции ленточных фундаментов методом МКЭ. проц. 9-й междунар. конф. по механике грунтов и фонду Engrg, Токио: Япония, 1: 597-600.

Хинг К.Х., Дас Б.М., Пури В.К., Кук Э.Э., Йен СК (1993). Несущая способность ленточного фундамента на песке, армированном геосеткой. Геотекстиль и геомембраны , 12 (4), 351-361. ‏  

Коузер К.М., Кумар Дж. (2008). Предельная несущая способность равноотстоящих многоленточных фундаментов на несвязных грунтах без надбавки. Международный журнал численных и аналитических методов в геомеханике, 32 (11): 1417-1426.

Кузер К.М., Кумар Дж. (2010). Предельная несущая способность основания с учетом взаимодействия существующего основания с песком. Geotech and Geol Eng, 28(4): 457-470.

Кумар Дж., Гош П. (2007). Предельная несущая способность двух мешающих черновых ленточных фундаментов. Междунар. Ж. Геомех, 7 (1): 53-62.

Лещинский Б. , Се Ю. (2017). Несущая способность фундаментов, расположенных вблизи откосов C-Φ. Журнал геотехнической и геоэкологической инженерии, 143 (1): 0601-6020. DOI: 10.1061/(ASCE) GT.1943-5606.0001578.

Леунг HY, Ng CW (2007 г.). Подвижки стен и грунта, связанные с глубокими земляными работами, поддерживаемыми монолитной стеной в смешанных грунтовых условиях. J Geotech Geoenviron Eng, 133 (2): 129–43.

Лю ГБ, Нг К.В., Ван З.В. (2005 г.). Наблюдение за выполнением глубокой многостоечной выемки в шанхайских мягких глинах. J Geotech Geoenviron Eng, 31 (8): 1004–13.

Длинный М (2001 г.). База данных для подпорной стенки и движений грунта из-за глубоких раскопок. J Geotech Geoenviron Eng, 127 (3): 203–24.

Мандель Дж. (1963). Пластическая пластика фундаментов superficielles. проц. Междунар. конф. по механике грунтов и Foundation Engrg, Будапешт. 267-270.

Мофиди Ручи Дж., Фарзане О., Аскари Ф. (2014). Несущая способность ленточных фундаментов вблизи откосов с использованием анализа нижнего предела. Журнал «Инфраструктура гражданского строительства», 47 (1): 89–109. DOI: 10.7508/CEIJ.2014.01.007.

Мейерхоф Г.Г. (1957). Предельная несущая способность фундаментов на склонах. В: Учеб. 4-й ICSMFE, Лондон, том. 1, стр. 384–386.

Мейерхоф Г.Г. (1963). Некоторые недавние исследования несущей способности фундаментов. Может. Геотех. Ж. 1 (1), 16–26.

Надаф М.Б., Мандал Дж.Н. (2017 г.). Численный анализ нагруженного ленточного фундамента, опирающегося на ячеистый матрац и полосы: армированный уклон золы-уноса. International Journal of Geosynthetics and Ground Engineering, 3 (3): 26.‏

Наэйни С.А., Рабе Б.К., Махмуди Э (2012). Несущая способность и осадка ленточного основания на геосинтетически армированных глинистых откосах. Журнал Центрального Южного Университета, 19 (4): 1116-1124.‏

Nasr AM (2014). Поведение ленточного фундамента на армированном волокном цементном песке, примыкающем к шпунтовой стенке. Геотекстиль и геомембраны, 42 (6): 599-610.

Ou CY, Hsieh PG, Chiou DC (1993). Особенности осадки поверхности земли при земляных работах. Can Geotech, 30: 758–67.

Пек РБ (1969 г.). Глубокие земляные работы и проходка туннелей в мягком грунте. Отчет о состоянии дел. В: Материалы 7-й международной конференции по механике грунтов, Мексика. 225–90.

Саран С., Агарвал В.К. (1974 г.). Интерференция поверхностных оснований в песке. Индийская геотехнология. Ж, 4 (2): 129-139.

Салих Кескин М., Ламан М. (2013). Модельные исследования несущей способности ленточного фундамента на песчаном откосе. Журнал гражданского строительства KSCE, 17 (4): 699–711. doi: 10.1007/s12205-013-0406-x.

Шиау Дж.С., Мерифилд Р.С., Лямин А.В., Слоан С.В. (2011). Недренируемая устойчивость оснований на склонах. Международный журнал геомеханики , 11 (5), 381-390. ‏

Шин Э.К., Дас Б.М., Ли Э.С., Аталар С. (2002). Несущая способность ленточного фундамента на песке, армированном геосеткой. Геотехника и геологическая инженерия , 20 (2), 169-180.

Шива Редди А., Могалла Г. (1976). Интерференция между поверхностными ленточными фундаментами на почве, проявляющей анизотропию и неоднородность сцепления. Дж. Инст. Engrs, 57: 7-13.

Стюарт Дж.Г. (1962). Интерференция между фундаментами с особым вниманием к поверхностным основаниям в песке. Геотехника, 12 (1): 15-23.

Терзаги К. (1943 г.). Теоретическая механика грунтов. Уайли, Нью-Йорк.

Весич А.С. (1969). Несущая способность фундаментов мелкого заложения. Справочник по проектированию фундаментов, глава 3. Springer, стр. 121–147.

Весич А.С. (1973 г.). Расчет предельных нагрузок мелкозаглубленных фундаментов. J Soil Mech Found Div, ASCE, 94 (3): 661–88.

Vesic AS, Winterkorn HF, Fang HY (1975). Справочник по проектированию фундаментаСправочник по проектированию фундамента, гл. 3, первое изд. Ван Ностранд Рейнхольд, Нью-Йорк, с. 751.

Ван З.В., Нг Ч.В., Лю ГБ (2005). Характеристики прогибов стен и осадки земной поверхности в Шанхае.