Что значит в пределах фундамента

Фраза «в пределах фундамента» указывает на границы, внутри которых осуществляется основная деятельность или взаимодействие какого-либо объекта. Это может относиться к физическим структурам, таким как здания, где фундамент служит базой, обеспечивающей стабильность и прочность.

Также данное выражение может использоваться в более абстрактном смысле, например, обсуждая ограничения или рамки в рамках определенной концепции, проекта или системы. В этом контексте оно подчеркивает важность понимания пределов, внутри которых возможно эффективное функционирование и развитие.

Отдельные фундаменты

Центрально-нагруженные фундаменты. Эти фундаменты проектируют квадратными в плане.

По форме они могут быть ступенчатыми (рис. 4, а) или пирамидальными (рис. 4, б). Последние экономичнее по расходу материалов, но сложнее в изготовлении и применяются реже.

Обычно фундаменты проектируют так, чтобы нулевой цикл строительных работ мог быть закончен до монтажа колонн и произведена обратная засыпка грунта. Для этого верх фундамента располагают на 15 см ниже уровня чистого пола. Устанавливают фундаменты на естественный грунт, бетонную, щебеночную или песчаную подушку толщиной 10 см.

По способу изготовления различают фундаменты сборные и монолитные. В большинстве случаев применяют монолитные фундаменты. Сборные устраивают, когда они невелики по размерам, в сложных геологических или суровых зимних условиях, а также когда применение их сокращает сроки строительства и дает экономию. Монолитные фундаменты выполняют из бетона классов В12,5 . В15, сборные — В15. В20.

Центральнонагруженные фундаменты армируют сварными сетками классов А-II, A-III с одинаковой арматурой в двух направлениях. Шаг стержней обычно принимают равным 150. 200 мм, диаметр — не менее 10 мм. Минимальная толщина защитного слоя при возведении монолитного фундамента на бетонной подготовке 35мм, при ее отсутствии 70мм, для сборных фундаментов 30 мм.

Рис. 4. Отдельные центральнонагруженные фундаменты:

а — монолитный под сборную колонну; б — сборный под сборную колонну; в — монолитный под монолитную колонну

Сборные фундаменты проектируют под сборные колонны, монолитные фундаменты — как под сборные, так и под монолитные. Сборные колонны жестко заделывают в специальные гнезда — стаканы, оставляемые в фундаменте при бетонировании (рис. 4, a, б). Закрепление колонн в стакане осуществляют посредством заливки цементного раствора между стенкой и колонной.

Для жесткого соединения монолитных колонн с фундаментами из последних выпускают арматуру с площадью сечения, равной расчетной площади арматуры колонны у обреза фундамента (рис. 4, в). Выпуски арматуры фундамента стыкуют с арматурой колонны дуговой сваркой или внахлестку, без сварки. Стыки устраивают выше уровня пола.

В пределах фундамента выпуски арматуры соединяют в каркасы хомутами и доводят до бетонной подготовки. Расчет фундамента состоит из двух частей: расчета основания (определяют форму и размеры подошвы) и тела фундамента (высоту фундамента, размеры его ступеней и сечения арматуры).

Рис. 5. К расчету отдельных центрально нагруженных фундаментов:

1 — пирамида продавливания

Расчет основания фундамента. Определение размеров подошвы фундамента производят при допущении, что реактивное давление на грунт по подошве фундамента распределяется по линейному закону, например при центральном нагружении по прямоугольной эпюре. В действительности распределение давления зависит от свойств грунта, жесткости фундамента и имеет более сложный характер. Однако, как показали исследования, принятое допущение упрощает расчет и не приводит к ошибкам.

Нагрузками, создающими давление на грунт, являются продольная сила Ncol, передаваемая колонной, и собственный вес фундамента, включая вес грунта на его ступенях Nfun. Площадь подошвы А должна быть подобрана так, чтобы среднее давление под подошвой не превышало расчетного давления на грунт R [4]:

Значение продольного усилия принимают с коэффициентом надежности по нагрузке гf = 1, поскольку расчет основания производят по деформациям. Обозначив глубину заложения подошвы фундамента Н и принимая нагрузку от средней плотности материала фундамента и грунта на его ступенях гm = 20 кН/м3, из (10.1) получают (Ncol + AHгm)/A ? R, откуда

По найденной площади устанавливают размеры сторон подошвы фундамента, округляя их в большую сторону до значения, кратного 30 см, если применяют металлическую инвентарную опалубку, и 10 см при использовании неинвентарной опалубки.

Расчет тела фундамента. Высоту фундамента определяют из условия его прочности на продавливание в предположении, что продавливание происходит по поверхности пирамиды, боковые стороны которой начинаются у колонны и наклонены под углом 45° к вертикали. В качестве расчетной продавливающей силы F принимают силу Ncol за вычетом отпора грунта р, распределенного по площади нижнего основания пирамиды продавливания. При квадратной колонне со стороной hcol площадь нижнего основания будет (hcol + 2h0)2, тогда

F = Ncol — p(hcol + 2h0)2,

где Ncol — расчетное продольное усилие, передаваемое колонной на фундамент, вычисляемое при гf > 1; p — отпор грунта от расчетного продольного усилия без учета веса фундамента и грунта на его ступенях.

Условие прочности на продавливание имеет вид, где иm — среднее арифметическое между периметрами верхнего и нижнего основания пирамиды продавливания:

um = [4hcol+ 4 (hcol + 2h0)]/2 = 4 (hcol + h0).

Проверку фундамента на продавливание следует производить не только по всей высоте, но и под каждой из ступеней.

Если в стакан фундамента устанавливают сборную колонну, то его глубина (м) должна также удовлетворять конструктивным требованиям обеспечения жесткого защемления колонны в фундаменте и достаточной анкеровки продольной арматуры [6]:

hsoc ? (1-1,5)hcol + 0,05;

где lan — длина анкеровки арматуры колонны в стакане фундамента, lan = (20. 30)d.

Определив высоты фундамента из расчета на продавливание [см. формулу (10.5)] и конструктивных требований, принимают большую из них. При h ? 450 мм фундамент выполняют одноступенчатым, при 450мм < h ? 900 мм — двухступенчатым и при h >900 мм — трехступенчатым.

Причинами разрушения фундаментов под сборные колонны могут также быть продавливание дна стакана (см. рис. 4, а) и раскалывание фундамента (см. рис 10.5, в). Это имеет место при отсутствии надежного сопряжения колонны с фундаментом из-за некачественного омоноличивания стыка и т. п. Проверку дна стакана на продавливание осуществляют по формуле (9.2) по аналогии с изложенным ранее. Проверку фундамента на раскалывание (рис. 5, в) делают из условия [11] :

где м — коэффициент трения бетона по бетону, м = 0,75; г1 — коэффициент условия работы фундамента в грунте, г1 = 1,3; A1 — площадь вертикального сечения фундамента в плоскости, проходящей по оси сечения колонны, за вычетом площади стакана.

Ступени фундамента работают под воздействием реaктивного давления грунта p снизу, подобно консолям, заделанным в массив фундамента (рис. 5, б). Поскольку фундамент не имеет поперечной арматуры, высота нижней ступени должна быть также проверена на прочность по наклонному сечению по условию восприятия поперечной силы бетоном :

Q = p(l — c)b ? 1,5Rbt bh20/с,

где правую часть неравенства принимают не менее 0,6Rbt bh0 и не более 2,5Rbt bh0; с — длина проекции рассматриваемого наклонного сечения (рис. 5, а).

Армирование фундамента по подошве определяют расчетом по нормальным сечениям 1 — 1, 2 — 2; значения изгибающих моментов в этих сечениях вычисляются как для консольных балок:

M1-1 = 0,125p (a — hcol)2b;

M2-2 = 0,125p(a — a1)2b.

Требуемую площадь арматуры, воспринимающую растягивающие напряжения при изгибе в сечении 1 — 1 на всю ширину фундамента, определяют из условия 1-1 = RsAs1z1, приняв z1?0,9h0 :

аналогично для сечения 2 — 2 :

Из двух значений As1 и As2 выбирают большее, по которому и производят подбор диаметра и количества стержней. Вначале задаются шагом стержней, затем определяют их количество, на единицу больше числа шагов. Деля As на число стержней, получают требуемую площадь одного стержня, по которой подбирают диаметр. При ширине подошвы фундамента более 3 м в целях экономии стали половину стержней можно не доводить до конца на 1/10 длины в каждую сторону.

Понятие и расчет глубины заложения фундамента

Стоимость конструкций нулевого цикла составляет пятую часть от сметы всего дома, и если придётся исправлять допущенные ошибки, эти затраты могут составить и все 50%. Поэтому к определению отметки, на которую подошва монолита будет закладываться в грунт, нужно относиться со всей ответственностью. Глубина заложения фундамента – это одна из основных его характеристик, с ней мы и познакомим своего читателя.

Что такое глубина заложения фундамента

Главная роль фундамента состоит в восприятии вертикальных нагрузок, под воздействием которых происходит осадка здания. Со временем гидрогеологические условия на участке могут изменяться (в том числе из-за понижения уровня грунтовых вод), а неравномерное воздействие усилий может привести к крену или даже сдвигу (горизонтальному смещению) фундамента. Для любого здания это большая проблема, а чтобы этого не случилось, фундаменты и закладывают с отступом вглубь от поверхности земли – там, где располагаются наиболее прочные пласты грунта.

От чего зависит глубина

Главной причиной неустойчивости, деформации, а порой и разрушения фундаментов, является неравномерное поднятие монолита вследствие вздутия определённых видов почв. Связано оно с явлением морозного пучения, когда превратившаяся в лёд вода при оттаивании начинает расширять свой объём, и выталкивать мешающие ей твёрдые частицы.

При мелком заложении силы пучения действуют на фундамент не только по касательной, но и под подошвой

От уровня грунтовых вод

Увеличение объёма грунта тесно связано с уровнем, на котором находятся грунтовые воды — хотя это и не единственный вид влаги, которая в нём присутствует. Есть ещё и поверхностная вода, появляющаяся в результате выпадающих дождей. Впитываясь в почву, она может заполнять имеющиеся в ней локальные пустоты и образовывать верховодку.

Самые популярные проекты серии FH:

Общая площадь:

Общая площадь:
114м²

Общая площадь:
115м²

Эта вода чаще всего располагается в пределах границ промерзания грунта, поэтому и создаёт проблемы. Чем глубже промерзает грунт, тем больше вероятность того, что в лёд превратится не только верховодка, но начнёт замерзать и вода из постоянного горизонта.
Хуже всего то, что вспучивание при оттаивании происходит неравномерно — это вызывает перераспределение нагрузок и появление трещин не только на стенах здания, но и в самом фундаменте. Сила пучения бывает велика настолько (до 15 тн/м²), что способна приподнять не только небольшой дом в два этажа, но и высотное здание.
Это значит, что при высоком уровне грунтовых вод, которые перекрываются глубиной промерзания, необходимо: выбрать самый надёжный фундамент без оглядки на его стоимость, либо принять меры по понижению УГВ, которые, впрочем, тоже повлекут определённые затраты.

Мнение эксперта Виталий Кудряшов
строитель, начинающий автор

Самым лучшим выбором в такой ситуации будет сплошной плитный фундамент, вообще не заглублённый в грунт (плавающий). Так необходимая газобетонным стенам жёсткость основания, в этом случае обеспечивается за счёт направленных вверх монолитных рёбер. При небольшом заглублении рёбра могут быть направлены в грунт, но тогда весь контур фундамента должен быть защищён от воздействия сил пучения не только песчаной подушкой, но и экструзионным пенополистиролом.

Монолитная плита с ростверком – один из самых надёжных фундаментов

Если грунтовой воды поблизости нет, уровень промерзания особого значения не имеет – исключение вечная мерзлота. В сухих грунтах можно применять и ленточные фундаменты мелкого заложения (с закладкой не более в 50 см от поверхности) — ведь ленту, как и плиту, тоже можно защитить путём утепления контура плитами ЭППС.

От типа грунта на участке

Кроме пучения есть и другие проблемы, которые нужно решить за счёт правильного выбора глубины заложения. Это определение уровня залегания плотного высокопрочного пласта, на который можно опереть фундамент, ведь верхние слои очень часто обладают большой степенью сжимаемости, и как следствие – малой несущей способностью. Причиной тому не только метеорологические факторы, но и особенности деятельности флоры и фауны.

Именно поэтому столько говорится об обязательном исследовании грунта, которое позволит установить, на какой глубине находится несущий пласт. Она и определяет отметку заложения фундамента, хотя при этом приходится учитывать и:

гидрогеологию участка;
рельеф участка;
климатические особенности местности;
конструктивные особенности возводимого здания (в основном, наличие подвала);
имеющиеся рядом сооружения (соседние здания, подземные коммуникации) – следует исключить вероятность размыва грунта при утечке воды.

В непучинистых грунтах (это средние и крупные гравелистые грунты, крупнообломочные, скальные, сухие и плотные глины) глубина закладки фундамента вообще не зависит от границ промерзания. Здесь при выборе глубины заложения подошвы ориентируются только на тип грунта.

В остальных случаях строительные правила рекомендуют заглубляться до отметки УПГ. В соответствии с нормативными показателями промерзания на территориях страны, минимальная отметка заложения для фундаментов под наружные стены составляет 70 см, под внутренние – 50 см от земли или чистого пола подвала.

Расчет глубины заложения в зависимости от степени промерзания грунта

Разные виды грунта промерзают неодинаково, поэтому брать для расчёта глубины заложения усреднённый показатель по региону было бы неправильно. Специалисты рассчитывают нормативную отметку сезонного промерзания (Dfn) по формуле, в которой величина, соответствующая тому или иному типу грунта, умножается на корень квадратный из коэффициента (суммы значений среднемесячных отрицательных температур за месяц в данном регионе).