Щелевой фундамент для дома. Рекомендации по проектированию и строительству щелевых фундаментов
Выбор типа фундамента (какой тип фундамента в каких случаях используется. Преимущества)
Буронабивной (свайно-ростверковый)
Буронабивной - это фундамент, в которых нагрузки от здания на грунт используют буро набивные сваи. Буро набивной фундамент целесообразно возводить тогда, когда несжимаемый слой грунта находится настолько глубоко, что другие типы фундаментов применять нельзя, а именно в случае строительства дома на слабых грунтах (например, в торфяной или в болотистой местности). А так же можно закладывать такой фундамент при строительстве деревянных и каркасных домов. При строительстве дома на склоне применение буро набивных свай является наиболее лучшим. Технология устройства фундамента на буро набивных сваях заключается в бурении скважины и заливки туда бетона. Сначала в грунте бурят скважину на глубину заложения сваи, это делают с помощью мотобура или ручного бура нужного диаметра. Затем в скважину ставится опалубка. Если грунт плотный, то опалубку устанавливать не обязательно, и заливать бетон прямо в скважину, при этом опалубку ставят только над поверхностью земли, чтобы сделать оголовок сваи. Если скважина проходит сквозь сыпучие грунты, то устройство опалубки будет необходимо. Для опалубки можно установить свернутый рубероид или асбестоцементную трубу. Буро набивная свая работает на сжатие и на разрыв. Сжимающая нагрузка действует на нее со стороны дома, нагрузка на разрыв может действовать со стороны пучинистого грунта, когда нижняя часть сваи будет зажата в нижнем слое грунта, а верхнюю часть будет тянуть верх промерзший грунт. Поэтому необходимо армирование буро набивных свай.Конструкции ленточных фундаментов:
а) и б) щелевые фундаменты;
в) традиционный фундамент.
Щелевой (стена в грунте)
Щелевым
называют фундамент прямоугольного сечения, залитый в подготовленую траншею, в данном случае, является опалубкой нижней части фундамента, опалубка подвальной части изготавливается из обрезной доски или других подручных материалов. Нагрузка на грунт передается нижней и боковыми поверхностями фундамента. Щелевой фундамент применяется при строительстве легких домов, небольших построек на глинистых, связных грунтах. Грунт не должен сыпаться в траншею при заливке бетонного раствора, а также должен иметь ровные грани. Желательно выполнять заливку сразу после подготовки траншей т.к. при высыхании траншеи, происходит осыпание грунта и при заливке он смешивается с раствором, что отрицательно скажется на строительстве. Щелевой фундамент наиболее экономичен, по сравнению с классическим ленточным фундаментом т.к. не требуется ставить опалубку на всю высоту и сокращается объем работ. Глубоко заглубленные щелевые фундаменты закладываются ниже глубины промерзания, при этом расчет ведется на устойчивость и принимается нагрузка подошвы фундамента на грунт, а также боковое давление пучинистого грунта.
Применение щелевых фундаментов
Мелкозаглубленный щелевой фундамент обычно применяют для не пучинистых грунтов. Если опалубка отсутсвует то боковые грани фундамента имеют неровную поверхность и, поэтому, происходит большое сцепление с грунтом, который при морозном пучении может поднять строение и в результате чего дом будет перекошен или, при недостаточной прочности, разрушить ленту фундамента.
Ленточный
применяют при строительстве сооружений с тяжелыми стенами (каменные, бетонные, кирпичные), либо с тяжелыми перекрытиями. Ленточный фундамент устраивается под всеми внешними и внутренними несущими стенами. По всему периметру ленточного фундамента форма сечения закладывается одинаковая. Такой фундамент необходим, если под домом вы решили сделать гараж, подвал или какое либо другое помещение. Если присутствует опасность деформирования основы здания в случае его неглубокого заложения, ленточный фундамент следует усилить армированным поясом. Подошва ленточного типа должна находиться на 0,2 м ниже глубины промерзания. Если грунт сухой или песчаный, то строительство фундамента можно начинать не меньше, чем на 0,5 м от уровня земли. Если грунты вспучиваются или промерзают, то ленточные фундаменты применяются очень редко или вообще не применяются. Толщину песчаной подушки для ленточного фундамента лучше делать до 60 см, но она не должна быть больше половины общей высоты фундамента.
Ленточный фундамент отличается большой надежностью, но при этом и серьезным расходом материалов. Если строение планируется возводить из железобетона - 0,1 м, бетона - 0,25 м, бутобетона - 0,35 м, для кладки из натурального камня - 50 см. Необходимую ширину ленточного фундамента под несущими стенами строения считают исходя из нагрузки, предельно допустимой на грунт. На грунтах глинистых и суглинистых, на глубине около 80 см, нагрузка, допустимая на основании не должна быть более 1,5-2 кг/см².
Плита
относится к не заглубленным или мелко-заглубленным фундаментам. Он представляет собой железобетонную плиту, уложенную на слой утрамбованного щебня или песка, толщиной 15-35 см, под которым находится выровненный грунт.Толщина плиты составляет, около, 20-40 см. Возможно применение как монолитной плиты, возводимой на месте проведения работ, так и сборного железобетона например: дорожных плит. В этом случае поверх плит укладывается выравнивающая стяжка из цементного раствора или обычного бетона. Монолитный фундамент имеет большую пространственную жесткость, очень надежен и долговечен в эксплуатации нежели сборный. Бетонирование плитного фундамента может обойтись куда дешевле чем покупка, доставка и монтаж дорожных плит. А так же их придётся "накрывать" цементной стяжкой из раствора.
Плюсы плитного фундамента. Благодаря своей площади и пространственному армированию, такой фундамент снижает давление на грунт до 0,1 кг/см2, а также выдерживает нагрузки, которые возникают при различном движении грунта. Ввиду того, что сплошной железобетонный фундамент располагается под всем зданием, его возведение наиболее оправдано в случае строительства сравнительно небольших объектов.
Случаи при которых целесообразно возводить плитный фундамент
Если сравнивать плитный фундамент с ленточным или свайным, то первый целесообразно применять:
- на сложных грунтах
- для домов без подвалов
- в сооружениях где основанием пола служит сам фундамент.
По сути, щелевой фундамент — это вариант ленточного фундамента, который выполняется по технологии монолитного возведения стен. Щелевым он называется потому, что бетон заливается прямо в траншею, в распор — щель в земле.
Щелевые фундаменты применяются для строительства легких домов, для хозяйственных построек. Его заливают прямо в выкопанную в грунте траншею. Грунт в здесь выполняет роль опалубки нижней части фундамента, а опалубка цокольной части может быть изготовлена из обрезной доски или других материалов.
Щелевые фундаменты бывают заглубленными или мелкозаглубленными. Устойчивость заглубленных щелевых фундаментов рассчитывается превышением нагрузки дома над максимальными общими силами пучения. Деформации пучения должны равняться нулю. Мелкозаглубленные фундаменты предполагают равные нулю деформации пучения при промерзании грунта. Мелкозаглубленный фундамент нежелательно возводить на пучинистом грунте. Если у вас в планах строительство дома небольших размеров на заглубленном фундаменте тогда проследите за точностью расчета показателя устойчивости.
«Подбетонка» для фундамента
Перед тем, перед тем как заливать бетон рекомендуется заливать «подбетонку». В виде ровной и утрамбованной подушки из песка, сверху которой заливают не толстый слой бетона и дают ему затвердеть. «Подбетонка» для фундамента необходима для того, чтобы, после заливки тела самого фундамента, влага из него не уходила в грунт через песчаную подушку.
Консистенция для подбетонки для фундамента — густая сметана. Раствор должен течь свободно. надо дать ему схватиться и только затем можно приступать к основной заливке. В таком варианте вероятность появления трещин минимальна, т.к. они могут появиться в бетоне только при быстром и неравномерном высыхании. Еще, чтобы не было трещин, можно добавить микрофибру (стержни из металла длиной 2-5 см). Приобрести их можно в компаниях, которые занимаются бетонными работами.
Щелевой фундамент: условия надежного применения
1. До самого завершения заливки бетона траншейные вертикальные стены должны сохранять целостность.
2. Если после дождя на дне траншеи образовались лужи, воду необходимо вычерпать. Грунт на месте скопления воды следует срезать, если он превратился в текуче-пластичный или текучий.
3. Обустраивая щелевые фундаменты уровень грунтовых вод должен находиться ниже дна траншеи. Важно, чтобы щелевой был заложен ниже уровня промерзания грунта. Особенности гидроизоляции зависят от уровня грунтовых вод на месте строительства и их агрессивности. Если уровень грунтовых вод ниже уровня фундамента на 1-1,5 м, то достаточно гидроизоляции цоколя.
Рекомендации по
проектированию и строительству щелевых фундаментов разработаны
ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательским
институтом оснований и подземных сооружений имени Н.М.Герсеванова
Госстроя СССР.
Рекомендации содержат
указания по проектированию, расчету и устройству щелевых
фундаментов - столбчатых опор глубокого заложения, сооружаемых
способом "стена в грунте".
Рекомендации
предназначены для проектирования и строительства гражданских,
промышленных и транспортных сооружений.
В
разработке Рекомендаций принимали участие: д-р техн. наук
М.И.Смородинов, кандидаты техн. наук В.Н.Корольков и Б.С.Федоров и
инж. В.Д.Иванов.
В
Рекомендациях использованы материалы института Фундаментпроект
Минмонтажспецстроя СССР, Уральского политехнического института
МинВУЗа РСФСР и Днепропетровского инженерно-строительного института
МинВУЗа УССР.
Рекомендации одобрены
секцией "Специальных работ" Ученого совета НИИОСП.
ВВЕДЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Разработка Рекомендаций
вызвана началом широкого применения в отечественном строительстве
щелевых фундаментов. Щелевые фундаменты представляют собой
столбчатые опоры глубокого заложения, устраиваемые способом "стена
в грунте", т.е. сооружаемые в узких траншеях, как правило, под
защитой глинистого раствора (глинистой суспензии), удерживающего
грунтовые стенки траншей от обрушения.
В
литературе встречаются другие названия щелевых фундаментов: бареты,
шлицевые фундаменты и др.
Щелевые фундаменты могут
воспринимать значительные вертикальные и горизонтальные нагрузки в
пределах допустимых деформаций. Поэтому они представляют собой
наиболее рациональный вид опор для высотных зданий, заводских
дымовых труб, транспортных эстакад и других сооружений, передающих
значительные концентрированные нагрузки на основание.
Применение щелевых
фундаментов наиболее эффективно в сложных геологических условиях,
при высоком уровне грунтовых вод, а также на застроенных
территориях.
Рекомендации разработаны
на основе результатов лабораторных и натурных исследований с
использованием следующих нормативных материалов: Рекомендаций по
технологии устройства подземных сооружений методом "стена в
грунте", главы СНиП II-17-77* "Свайные фундаменты" и главы СНиП
II-15-74** "Основания зданий и сооружений".
________________
*
На территории Российской Федерации документ не действует. Действуют
СНиП 2.02.03-85 .
** На территории
Российской Федерации документ не действует. Действуют СНиП 2.02.01-83 . - Примечания изготовителя
базы данных.
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.3. Щелевые фундаменты
не допускается устраивать в грунтах, в которых для обеспечения
устойчивости стенок траншей невозможно применение глинистого
раствора (крупнообломочные грунты с незаполненными пустотами,
грунты текучей консистенции), а также на закарстованных и
подрабатываемых территориях.
1.4. При проектировании
щелевых фундаментов, кроме настоящих рекомендаций, следует
руководствоваться главой СНиП по проектированию оснований зданий и
сооружений и главой СНиП по проектированию бетонных и
железобетонных конструкций.
1.5. Щелевые фундаменты
под промышленное оборудование с динамическими нагрузками следует
проектировать с учетом дополнительных требований, содержащихся в
главе СНиП по проектированию фундаментов машин с динамическими
нагрузками.
1.6. Щелевые фундаменты,
возводимые в среде, обладающей агрессивностью по отношению к
бетону, следует проектировать с учетом дополнительных требований,
предъявляемых главой СНиП по защите строительных конструкций от
коррозии.
2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
2.1.
Инженерно-геологические изыскания, необходимые для проектирования
щелевых фундаментов, должны производиться в соответствии с
требованиями главы СНиП по инженерным изысканиям для строительства;
при этом в отчетных материалах изысканий должны содержаться
дополнительные данные, характеризующие вид и состояние фундаментов
и их оснований расположенных вблизи зданий и сооружений, а также
данные о нагрузках, передаваемых этими фундаментами на
основание.
2.2.
Инженерно-геологическое строение площадки должно быть изучено на
глубину не менее 10 м ниже подошвы проектируемых щелевых
фундаментов. При опирании на скальный грунт эта величина составляет
1,5 м.
2.3. Щелевые фундаменты
выполняются в виде вертикальных несущих элементов ограниченной
ширины в плане прямоугольного, крестообразного, таврового,
коробчатого и др. поперечных сечений (рис.1), используемых отдельно
или образующих фундаментные поля (рис.2).
Рис.1. Поперечные сечения щелевых фундаментов
Рис.1. Поперечные сечения щелевых фундаментов: а - прямоугольное; б - прямоугольное сдвоенное; д - корытообразное; е - двутавровое; ж - коробчатое; з - уголковое
Рис.2. Примеры устройства фундаментных полей с размещением щелевых фундаментов
Рис.2. Примеры устройства фундаментных полей с размещением щелевых
фундаментов: а - линейное; б, г - радиальное; в -
концентрическое
2.4. Конструкция щелевых
фундаментов, их размеры и взаимное расположение выбираются в
зависимости от размеров надфундаментного сооружения, его очертания
в плане, характера и величины расчетных нагрузок, геологических и
гидрогеологических условий и других факторов.
2.5. Размеры щелевых
фундаментов в плане должны позволять вести их бетонирование по
всему поперечному сечению.
2.6. В отдельных случаях
щелевые фундаменты могут сооружаться в траншеях, отрываемых насухо
без применения глинистого раствора. Это возможно в необводненных
связных грунтах.
2.7. Толщина щелевых
фундаментов соответствует ширине применяемых грейферов и обычно
находится в пределах от 0,4 до 1 м. Длина щелевых фундаментов
обычно равна величине максимального раскрытия челюстей грейфера или
ее удвоенному значению плюс 40-80 см (перемычка между двумя
захватками) и колеблется в пределах от 2 до 7 м.
2.8. Щелевые фундаменты
обычно выполняются глубиной от 5 до 20-25 м. В отдельных случаях
заложение щелевых фундаментов может достигать большей глубины
(30-50 м).
2.9. Рациональность
применения щелевых фундаментов определяется на основании
технико-экономического сопоставления с другими вариантами.
Целесообразно применять щелевые фундаменты в сложных геологических
и гидрогеологических условиях, а также при строительстве вблизи
существующих зданий и сооружений.
2.10. При проектировании
следует стремиться к использованию на одной площадке минимального
числа (1-3) типоразмеров поперечного сечения щелевых
фундаментов.
2.11. При проектировании
щелевых фундаментов должны быть определены и указаны в проекте
основные данные по технологии производства работ (плотности
глинистого раствора и бетона, тип и параметры землеройного
механизма, продолжительность выполнения отдельных операций и
др.).
2.12. Щелевые фундаменты
следует проектировать монолитными с бетонированием, осуществляемым
методом вертикально-перемещающейся трубы (ВПТ) или нагнетанием
бетонной смеси насосом с вытеснением глинистого раствора. При
технико-экономическом обосновании щелевые фундаменты можно
устраивать сборными из цельных железобетонных элементов заводского
изготовления или с горизонтальным членением. При устройстве щелевых
фундаментов из сборных элементов пространство, остающееся между
ними и грунтом, заполняют твердеющим тампонажным раствором. Щелевые
фундаменты можно также устраивать сборно-монолитными (сборными в
верхней части и монолитными в нижней).
2.13. Глинистый раствор
должен обладать свойствами, обеспечивающими устойчивость грунтовых
стенок траншеи в процессе ее разработки и бетонирования. Показатели
качества глинистого раствора должны содержаться в проекте
производства работ.
3. ОСНОВНЫЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ
3.1. Щелевые фундаменты
следует проектировать из тяжелого бетона марок не ниже М 200 для
монолитных и М 300 - для сборных конструкций. Проектную марку
бетона по морозостойкости и водонепроницаемости следует назначать в
зависимости от температурно-климатических условий района
строительства в соответствии с требованиями главы СНиП по
проектированию бетонных и железобетонных конструкций.
3.2. Требования к бетону
и арматуре устанавливаются в соответствии с главой СНиП по
проектированию бетонных и железобетонных конструкций.
3.3. Щелевые фундаменты
должны армироваться за исключением случаев, когда по всему
поперечному сечению фундамента при неблагоприятных сочетаниях
нагрузок возникают только напряжения сжатия, значение которых не
превышает соответствующих расчетных сопротивлений бетона. Арматуру
надлежит сваривать в каркасы. Расстояние между арматурными
стержнями в каркасах должно быть не менее 150 мм и не более 20
диаметров продольной арматуры (но не более 300 мм). Каркасы должны
иметь жесткость, обеспечивающую сохранение требуемых размеров при
их транспортировке и монтаже.
3.4. В щелевых
фундаментах из монолитного бетона в качестве рабочей арматуры
должна применяться стержневая арматура периодического профиля.
Применение гладкой арматуры для этой цели не допускается.
3.5. Арматурные каркасы
для щелевых фундаментов из монолитного бетона должны иметь длину,
равную глубине траншеи, ширину и толщину на 10-15 см менее
соответствующих размеров фундамента.
3.6. В арматурных
каркасах должны быть предусмотрены проемы для пропуска бетонолитных
труб. Проемы следует устраивать: один в середине каркаса при ширине
щелевого фундамента до 4 м и два (при радиусе растекания бетонной
смеси не менее 1,5 м) при ширине щелевого фундамента 46 м.
3.7. Арматурные каркасы
должны иметь с наружный стороны направляющие салазки, фиксирующие
их положение в траншее для создания требуемой толщины защитного
бетонного слоя, а также петли для подъема краном и арматурные
выпуски для подвешивания каркасов на воротнике после опускания в
траншею.
3.8. Направляющие салазки
изготовляют из полосовой стали и приваривают к арматурному каркасу
с шагом 2 м по длине и ширине каркаса. Толщина каркаса по
направлявшим салазкам должна быть на 10-15 мм меньше ширины
грейфера, принятого для разработки траншеи.
3.9. Толщину щелевого
фундамента назначают по расчету его прочности и несущей
способности, но не менее 400 мм при глубине заложения до 6 м, 500
мм при глубине заложения 615 м и 600 мм при глубине заложения более 15
м.
3.10. Заглубление
щелевого фундамента в слой грунта, на который опирается его
подошва, должно быть не менее 0,5 м. Толщина этого слоя под
подошвой щелевого фундамента должна быть не меньше пятикратной
толщины последнего, а глубина заложения слоя не меньше глубины
сжимаемой толщи (рис.3).
При сборно-монолитной
конструкции щелевого фундамента сборная верхняя часть фундамента
должна заглубляться в монолитную не менее чем на 50 см.
Рис.3. Расположение щелевого фундамента относительно слоев грунта
Рис.3. Расположение щелевого фундамента относительно слоев грунта: - толщина фундамента; - заглубление в несущий слой; - толщина слоя, на который опирается фундамент; - глубина заложения подошвы несущего слоя; - размер сжимаемой толщи
4. ОСНОВНЫЕ УКАЗАНИЯ ПО РАСЧЕТУ
4.1. При расчете щелевых
фундаментов должны учитываться действующие на них нагрузки и
воздействия, возникающие в условиях эксплуатации; для сборных
элементов - также нагрузки, возникающие при их изготовлении,
транспортировке и монтаже.
4.2. Нормативные
нагрузки, коэффициенты перегрузки и сочетания нагрузок следует
принимать в соответствии с требованиями главы СНиП "Нагрузки и
воздействия". В необходимых случаях нагрузки и воздействия следует
определять также по главам СНиП: "Проектирование мостов и труб",
"Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые,
ледовые и от судов)", "Линии электропередачи напряжением выше 1
кВ".
4.3. Щелевые фундаменты и
их основания следует рассчитывать по первому и второму предельным
состояниям (по несущей способности и по деформациям). Щелевые
фундаменты рассчитывают по прочности, перемещениям и образованию
или раскрытию трещин, а их основания - по несущей способности,
устойчивости и осадкам.
4.4. Основания
рассчитывают по устойчивости только в случаях, если на них
передаются горизонтальные нагрузки и они ограничены откосами или
сложены крутопадающими слоями грунта. Расчет оснований по
устойчивости можно производить методами круглоцилиндрических
поверхностей скольжения в соответствии с требованиями главы СНиП по
проектированию оснований зданий и сооружений. При этом коэффициент
устойчивости , определяемый по формуле
Где и - соответственно суммы моментов всех
удерживающих и сдвигающих сил относительно предполагаемого центра
вращения, должен быть не менее 1,2.
4.5. Расчет щелевых
фундаментов по перемещениям и оснований по осадкам от действия
вертикальных нагрузок не производится при опирании щелевых
фундаментов на практически несжимаемое основание (скальные,
крупнообломочные с песчаным заполнителем и глинистые грунты твердой
консистенции).
4.6. Расчет щелевых
фундаментов по образованию или раскрытию трещин производится при
действии на эти фундаменты горизонтальных нагрузок в соответствии с
требованиями главы СНиП по проектированию бетонных и железобетонных
конструкций.
4.7. Расчет щелевых
фундаментов и их оснований по несущей способности должен
производиться на основное сочетание нагрузок с коэффициентами
перегрузки, принимаемыми в соответствии с требованиями глав СНиП на
нагрузки и воздействия, расчет до деформациям - на основное
сочетание нагрузок с коэффициентами перегрузки, равными
единице.
5. РАСЧЕТ ЩЕЛЕВЫХ ФУНДАМЕНТОВ ПО НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ
5.1. Щелевые фундаменты,
рассчитываемые по несущей способности, должны удовлетворять
условию:
Где - расчетная нагрузка, передаваемая на
щелевой фундамент и определяемая при проектировании здания или
сооружения;
- расчетная нагрузка, допускаемая на
щелевой фундамент, определяемая в соответствии с указаниями
п.5.2.
5.2. Расчетную нагрузку
, допускаемую на щелевой фундамент, следует
определять как наименьшее из двух найденных значений расчетных
сопротивлений щелевого фундамента: по материалу и по грунту , взятыми с соответствующими коэффициентами
безопасности:
где
- коэффициент безопасности по материалу,
принимаемый равным 1;
- коэффициент безопасности по грунту,
принимаемый равным 1,4, если несущая способность щелевого
фундамента определена по расчету, и =1,25, если несущая способность щелевого
фундамента определена по результатам статических испытаний.
5.3. Расчетное
сопротивление по материалу , кН, щелевых фундаментов, работающих на
осевую сжимающую нагрузку, следует определять по формуле:
Где - коэффициент условий работы щелевого
фундамента, принимаемый равным 0,8;
- коэффициент однородности бетона,
учитывающий способ производства работ, принимаемый равным 0,7 при
бетонировании щелевого фундамента под глинистым раствором и 1 при
бетонировании щелевого фундамента насухо;
- расчетное сопротивление бетона щелевого
фундамента сжатию, кПа, принимаемое в соответствии с главой СНиП по
проектированию бетонных и железобетонных конструкций;
- площадь поперечного сечения щелевого
фундамента, м;
- расчетное сопротивление арматуры щелевого
фундамента сжатию, кПа, принимаемое в соответствии с главой СНиП по
проектированию бетонных и железобетонных конструкций;
- площадь поперечного сечения арматуры
щелевого фундамента, м.
5.4. Расчетное
сопротивление по грунту , кН, щелевых фундаментов, работающих на
осевую сжимающую нагрузку и опирающихся на сжимаемое основание,
следует определять по формуле:
Где - коэффициент условий работы щелевого
фундамента, принимаемый равным 1;
- коэффициент условий работы грунта под
подошвой щелевого фундамента, принимаемый равным 0,4 при
бетонировании щелевого фундамента под глинистым раствором, если со
дна траншеи шлам не удаляется, и 0,9, если со дна траншеи шлам
удаляется; =1 при бетонировании щелевого фундамента
насухо;
- расчетное сопротивление грунта под
подошвой щелевого фундамента, кПа, принимаемое по табл.1;
- площадь подошвы щелевого фундамента,
м;
- периметр поперечного сечения щелевого
фундамента, м;
- коэффициент, зависящий от формы щелевого
фундамента, равный , учитываемый на высоте фундамента от низа
воротника до глубины , где , и - соответственно глубина, толщина и длина
фундамента;
- коэффициент условий работы грунта на
боковой поверхности щелевого фундамента, принимаемый по табл.2 при
бетонировании щелевого фундамента под глинистым раствором; при
бетонировании щелевого фундамента насухо =0,7 для всех грунтов, кроме глин, для
которых =0,6;
- расчетное сопротивление -го слоя грунта по боковой поверхности
щелевого фундамента, кПа, принимаемое по табл.3, но не более 40
кПа;
- толщина -го слоя грунта, соприкасающегося с боковой
поверхностью щелевого фундамента, м.
Примечания: 1. При
залегании под подошвой щелевых фундаментов скальных,
крупнообломочных с песчаным заполнителем и глинистых грунтов
твердой консистенции, представляющих практически несжимаемое
основание, расчетное сопротивление щелевых фундаментов по грунту
определяется согласно требованиям п.5.6;
2. Расчетное
сопротивление щелевого фундамента по грунту, определяемое по
формуле (5), подлежит обязательной проверке статическими
испытаниями опытных щелевых фундаментов, проводимыми в тех же
грунтовых условиях;
3. Статические испытания
щелевых фундаментов допускается не проводить в следующих
случаях:
для зданий и сооружений
III и IV классов при основаниях, сложенных горизонтальными,
выдержанными по толщине слоями грунта (уклон не более 0,1),
сжимаемость которых ниже подошвы щелевого фундамента в пределах,
равных его пятикратной толщины, не увеличивается;
для зданий и сооружений,
у которых полученное по формуле (5) расчетное сопротивление
щелевого фундамента по грунту по конструктивным соображениям имеет
не менее чем трехкратный запас;
если имеются результаты
статических испытаний щелевых фундаментов, проведенных в подобных
грунтовых условиях.
Таблица 1. Расчетное сопротивление грунта под подошвой щелевого фундамента , кПа
|
Глубина заложения фундамента, м |
|||||||
|
граве- |
средней
крупности |
пылева- |
|||||
Таблица 2. Коэффициент условий работы грунта по боковой поверхности
щелевого фундамента
|
Вид грунта |
Вид глинистого раствора |
Промежуток
времени от момента окончания разработки траншеи до начала
бетонирования, ч |
|||
|
Пески, супеси |
Бентонитовый
( 1,1) |
||||
|
Небентонитовый
(=1,131,25) |
|||||
|
Суглинки,
глины |
Любой
(1,25) |
||||
Примечание. В таблице
приведена плотность свежеприготовленного глинистого раствора.
Таблица 3. Расчетное сопротивление по боковой поверхности щелевого фундамента , кПа
|
Средняя глубина расположения слоя грунта, м |
Песчаные грунты средней плотности |
||||||||
|
крупные и
средней крупности |
пыле- |
||||||||
|
Глинистые
грунты при показателе консистенции , равном |
|||||||||
Примечания: 1. Среднюю
глубину расположения слоя грунта следует принимать с учетом
возможного размыва грунта. Среднюю глубину расположения слоя грунта
при планировке территории срезкой, подсыпкой или намывом до 3 м
следует принимать от уровня природного рельефа, а при срезке,
подсыпке или намыве от 3 до 10 м - от условной отметки,
расположенной соответственно на 3 м выше уровня срезки или на 3 м
ниже уровня подсыпки;
2. При определении
расчетного сопротивления грунта по боковой поверхности щелевого
фундамента пласты грунта следует расчленять на однородные слои
толщиной не более 2 м;
3. Для промежуточных
глубин расположение слоев грунта и промежуточных значений
консистенции глинистых грунтов значения расчетных сопротивлений по
боковой поверхности щелевого фундамента определяют
интерполяцией;
4. Величину расчетного
сопротивления плотных песчаных грунтов по боковой поверхности
щелевого фундамента следует увеличивать на 30% против значений,
приведенных в таблице.
5.5. При действии на
щелевые фундаменты горизонтальной нагрузки, если отношение высоты
щелевого фундамента к его поперечному размеру по направлению
действия нагрузки более 10, расчет фундаментов должен производиться
как гибкого стержня в линейно-деформируемой среде; если это
отношение меньше 10, то расчет может основываться на схеме жесткого
стержня.
5.6. Расчетное
сопротивление по грунту , кН, щелевых фундаментов, работающих на
осевую сжимающую нагрузку и опирающихся на практически несжимаемое
основание (скальные, крупнообломочные с песчаным заполнителем и
глинистые грунты твердой консистенции), следует определять по
формуле:
где
, , - обозначения те же, что и в формуле
(5).
Расчетное сопротивление
грунта под подошвой щелевого фундамента , кПа, определяется по формуле:
Где - нормативное временное сопротивление
грунта под подошвой щелевого фундамента одноосному сжатию в
водонасыщенном состоянии, кПа;
- коэффициент безопасности по грунту,
принимаемый равным 1,4.
Примечание. При наличии
под подошвой щелевого фундамента сильновыветрелых, выветрелых и
размягчаемых скальных грунтов величина нормативного сопротивления
грунта должна назначаться по результатам
статических испытаний грунта штампом или по результатам испытаний
щелевых фундаментов статической нагрузкой.
6. РАСЧЕТ ЩЕЛЕВЫХ ФУНДАМЕНТОВ ПО ДЕФОРМАЦИЯМ
6.1. Щелевые фундаменты и
их основания, рассчитываемые по деформациям, должны удовлетворять
условию:
Где - расчетная величина деформации
(перемещения или осадки), определяемая в соответствии с указаниями
пп.4.7 и 5.5;
- предельно допустимая величина деформации
(перемещения или осадки), устанавливаемая в задании на
проектирование, а при отсутствии ее в задании - принимаемая по
предельно допустимым деформациям в соответствии с главой СНиП по
проектированию оснований зданий и сооружений из условий их
нормальной эксплуатации.
6.2. При расчете по
деформациям следует различать два случая: I случай - 0,2, II случай - 0,2,
где - расчетная сила сопротивления грунта по
боковой поверхности щелевого фундамента и - расчетная сила сопротивления грунта под
подошвой щелевого фундамента, кH, определяемые в соответствии с
п.5.4.В этом случае вы можете повторить покупку документа с помощью кнопки справа.
Произошла ошибка
Платеж не был завершен из-за технической ошибки, денежные средства с вашего счета
списаны не были. Попробуйте подождать несколько минут и повторить платеж еще раз.
На материалах для фундамента экономить нельзя, но иногда можно сохранить время и деньги на строительстве своими руками, используя нестандартный подход. Например, залить бетон для ленты прямо в землю без опалубки. Технология называется щелевой фундамент. В нормативах ее не найти, но на глинистых почвах с низким уровнем грунтовых вод так строят с древних времен.
Особенности
Фундаменты называются щелевыми, когда их возводят без опалубки, заливая бетон прямо в траншею. Обязательное условие - надежный глинистый грунт, так как землю с высоким содержанием песка невозможно утрамбовать, стенки все равно начнут осыпаться, что затруднит заливку бетона и понизит его прочность.
Когда можно возводить фундамент без опалубки?
- Глинистый грунт.
- Грунтовые воды залегают ниже основы.
- Морозное пучение минимально.
Только из почвы с большим содержанием глины можно возвести надежную форму для заливки. Но этот тип грунта впитывает влагу лучше других, а значит, и наиболее подвержен морозному пучению. Поэтому возводить такое основание дома можно, зная характеристики участка. Земля, которая обвалилась в траншею, или поднявшиеся грунтовые воды сведут на нет всю экономию.
Приблизительно узнать характеристики грунта можно самому. Но только сделав профессиональную экспертизу, вы будете спать спокойно. Бетон не наберет прочность в неподходящих условиях. Иногда на одной сотке встречаются 2‒3 типа грунта, а подземные воды могут содержать агрессивные соединения.
Самый простой способ определить УГВ ‒ бурение скважин или отслеживание уровня воды в колодце. Но не стоит забывать, что кроме грунтовых вод при возведении фундамента своими руками опасны дожди, начинать бетонирование в промокшей траншее нельзя.
Этот тип фундамента имеет неровную поверхность, поэтому морозное пучение действует на него сильнее. Предотвратить это можно, заложив фундамент ниже уровня промерзания, утеплив, или обеспечив хороший дренаж.
Для строительства щелевого основания подойдет сухая теплая погода. Оптимальная температура твердения +15-20°C. Если днем постоянно светит солнце, рекомендуем укрыть бетон тентом, чтобы он не пересыхал. Первые дни поверхность смачивают водой.
Нужно ли гидроизолировать фундамент?
Если вы строите жилой дом, лучше изолировать фундамент от воды, тогда здание не нужно будет ремонтировать еще долго. Специалисты рекомендуют изолировать основание, даже если у вас почва с низким УГВ, так как этот показатель меняется со временем. По стандартам гидроизоляцию не делают, если строят дом небольшой площади, на хорошем грунте и без подвала. Чтобы не пришлось раскапывать щелевой ленточный фундамент для вторичной гидроизоляции, используйте марку с водонепроницаемостью от W6. Если вы делаете смесь своими силами, обязательно добавлять туда вещества для защиты от влаги.
Пошаговое руководство по закладке основания
- Подготовка траншеи.
С участка убирают мусор и растения. Копают траншею, засыпают в нее слой песка 10 см и такой же слой гравия. Выкопанную землю удаляют от будущего дома на 0,5 м, так как место, куда зальют бетон, должно быть ровным, без лишнего грунта и мусора. Песчаная подушка обеспечивает минимальный дренаж и выравнивает поверхность основания, особенно это важно, если участок неровный. Затем измеряют траншею и проверяют отклонение по осям.
- Установка опалубки надземной части.
Чтобы сделать монолитный фундамент, нужно установить опалубку из ламинированной фанеры или обструганных досок для его надземной части. Даже если участок неровный, важно, чтобы фундамент был без перепадов высот. Иногда цоколь строят из готовых бетонных блоков, тогда опалубка не понадобится.
Не рекомендуем использовать кирпич или легкий бетон, они сильно пропускают влагу, и не выдержат нагрузки от тяжелого строения. Чтобы не пришлось убирать разлившийся бетон, лучше поставить доски на 5‒10 см выше поверхности земли. Если такой возможности нет, не ждите, смесь засохнет и придется работать перфоратором, чтобы отодрать ее.
- Армирование и подготовка к заливке.
По технологии малозаглубленную ленту обязательно армировать, так как на нее будет действовать морозное пучения, что часто приводит к трещинам. Чтобы при заливке бетона влага не утекла, в траншею укладывают толстую полиэтиленовую пленку, но она не будет выполнять функции гидроизоляции. Для защиты основания используют рубероид, а от морозного пучения, на дно и стенки траншеи экструдированный пенополистирол. Эти материалы закрепляют на верхней части опалубки, если она есть, или связывают с арматурой.
- Заливка бетона.
Чем быстрее забетонировать щелевой монолитный фундамент, тем прочнее он получится. При жаркой погоде стенки траншеи начнут осыпаться, а в дождь их может размыть. Лучше начать заливку сразу или на следующий день после земляных работ. Используйте виброуплотнитель, чтобы распределить бетон равномерно.
- Твердение.
Смесь набирает марочную прочность 28 дней, если в течение первой недели бетон намокнет, замерзнет или пересохнет, его класс понизится. Только что залитый фундамент часто накрывают пленкой и устанавливают тент, если работы проводят в солнечную погоду.
- Гидроизоляция и теплоизоляция.
Из-за морозного пучения мелкозаглубленный фундамент может треснуть, поэтому если не проложить теплоизолирующие материалы перед бетонированием придется раскапывать конструкцию. Также нужно защитить стены основания дома от капиллярной влаги, иначе пространство под полом будет наполняться водой каждую весну. Для этого надо нанести на стенки обмазочную или рулонную гидроизоляцию.
Построить основу для дома без опалубки возможно, но если у вас не глинистый грунт или много воды на участке, лучше возвести каркас, даже, пусть даже не из ламинированной фанеры, а из старых дверей или других подручных материалов. Перед началом работ соберите информацию о вашей почве, попробуйте выкопать ямку, чтобы самому проверить насколько грунт подходит для этой технологии.
Щелевым называют монолитный ленточный железобетонный фундамент прямоугольного сечения, особенностью которого является укладка бетона непосредственно в выкопанную траншею - "в распор" грунта . Изготавливают их обычно в связанных глинистых грунтах, в песчаных грунтах их не применяют, так как стенки траншеи в них будут осыпаться. Цоколь можно делать как единую конструкцию с фундаментом или раздельно - из кирпичной или блочной кладки (рис. 1 а, б ). В первом случае опалубку выставляют от поверхности грунта на высоту цоколя.
Щелевые фундаменты более экономичны по сравнению с традиционными, устроенными в траншеях с применением опалубки (рис. 1в
). Поэтому они более привлекательны при строительстве малоэтажных зданий. До последнего времени применяли только конструкции, заложенные ниже расчетной глубины промерзания.
В традиционных ленточных фундаментах нагрузка от дома на основание передается через подошву. Сопротивление грунта обратной засыпки в расчетах не учитывают.
При устройстве щелевых фундаментов за счет неровности бортов траншей и плотной (с виброуплотнением или штыкованием) укладки бетона получается хорошее сцепление боковой поверхности конструкции с грунтом, который может воспринимать значительную часть нагрузки от дома. Поэтому для получения экономичных конструкций в расчетах учитывают сопротивление грунта как по их подошве, так и по боковой поверхности. Как будет показано ниже, это достижимо не во всех грунтовых условиях.
Щелевые фундаменты, заложенные ниже глубины промерзания, рассчитывают по деформациям осадок и на устойчивость против воздействия касательных сил пучения.
При применении мелкозаглубленных щелевых фундаментов в пучинистых грунтах помимо указанных расчетов следует выполнять расчет по допустимым деформациям пучения. Если размеры подошвы щелевых конструкций определяют по допустимому сопротивлению грунта, рассчитанному на основе физико-механических характеристик, то осадки будут в допустимых пределах и отдельного расчета не требуют.
Так как подавляющее большинство строительных площадок представлено пучинистыми грунтами, для заглубленных щелевых фундаментов под малоэтажными домами основным является расчет на устойчивость, а для мелкозаглубленных - расчет на устойчивость и по деформациям пучения.
Для заглубленных конструкций устойчивость обеспечивается превышением расчетной нагрузки от дома над максимальными суммарными касательными силами пучения (рис. 2, кривая 2
). В этом случае деформации пучения равны нулю.
Для мелкозаглубленных фундаментов деформации пучения должны быть равны нулю при промерзании грунта на глубину заложения их подошвы. Устойчивость в этом случае обеспечивается при гораздо меньших, чем у заглубленных фундаментов, суммарных силах пучения.
Закономерности взаимодействия щелевых фундаментов с пучинистыми грунтами
Промерзание грунта начинается с поверхности. По мере продвижения фронта промерзания в толщу грунта в пучинистых грунтах по боковой поверхности фундаментов возникают касательные силы пучения, удельные значения которых возрастают с понижением температуры воздуха и грунта (рис. 2, кривая 1
).
Цементирующим составляющим в грунте является лед, величина смерзания которого с бетонной поверхностью зависит от температуры грунта. Например, в Московской области отрицательные среднемесячные температуры достигают максимума в январе (рис. 2, кривая 3
). В этот же период достигают своего максимального значения удельные касательные силы. В дальнейшем, при снижении среднемесячной температуры в феврале, удельные касательные силы уменьшаются, но суммарные силы еще некоторое время продолжают увеличиваться за счет увеличения глубины промерзания, а затем тоже снижаются (рис.2, кривая 2
).
Если расчетные нагрузки от дома равны или превышают расчетные суммарные касательные силы пучения, то фундамент будет устойчив, а деформации пучения равны нулю.
Если нагрузки от дома меньше суммарных касательных сил пучения, то фундамент будет перемещаться вместе с грунтом. При этом подошва отрывается от основания, и под ней образуется полость, которая становится причиной накопления остаточных деформаций пучения, так как в нее может попасть грунт со стен траншеи при весеннем оседании дома.
Фундамент весной может не прийти в исходное положение и в том случае, если нагрузка от дома окажется меньше сил трения грунта. Это явление часто наблюдается при применении заглубленных щелевых фундаментов для малоэтажных домов, строящихся на пучинистых грунтах
. Во всех случаях подвижка здания вверх свидетельствует о неустойчивости и, следовательно, о ненадежности фундамента.
Если щелевой фундамент выполнен в виде пространственной жесткой рамы и сопротивление на изгиб поперечного сечения достаточно для сохранения надфундаментных конструкций, то при деформациях пучения повреждения кладки стен в кирпичных домах или в домах, построенных из других кладочных материалов, не происходит. Однако образуется крен всего дома, который с годами может нарастать.
При применении мелкозаглубленных щелевых фундаментов устойчивость здания обеспечивают, выбрав соответствующую глубину заложения (рис. 3 б
), а допустимые деформации пучения - устроив в траншее под фундаментом противопучинную подушку. В результате получают значительную экономию бетона.
Однако следует иметь в виду, что по мере выглубления фундаментов может потребоваться увеличение ширины их опорной части. При этом цоколь можно оставить прежней ширины (см. рис. 3 б
).
Если грунтовые воды во время производства работ расположены выше глубины промерзания, то устроить надежное основание трамбованием противопучинной подушки не получится. Поэтому траншею следует разрабатывать глубиной на 10...20 см выше уровня воды, а допустимые деформации пучения обеспечить за счет уширения траншеи. То есть в этом случае переходят к устройству обычных мелкозаглубленных фундаментов.
Особенности проектирования щелевых фундаментов
Нагрузка от дома воспринимается грунтом по боковой поверхности фундамента и под его подошвой. Если грунты основания - непучинистые, то допустимую нагрузку на фундаменты можно рассчитывать как сумму расчетных сопротивлений грунтов. Если грунты - слабопучинистые, то допустимую нагрузку на фундаменты следует принимать только по расчетному сопротивлению грунта под подошвой. Если же грунты - средне- или сильнопучинистые, то допустимую нагрузку следует принимать по расчетному сопротивлению грунта под подошвой с учетом увеличения нагрузки на фундаменты за счет негативного трения грунта, возникающего весной на их боковой поверхности.
Это - первая особенность
проектирования щелевых фундаментов, которая требует пояснений. Весной при оттаивании распученного грунта начинается процесс его консолидации (уплотнения) и оседания. За счет увеличенной шероховатости боковой поверхности происходит зависание части грунта на фундаментах. Появляется так называемое отрицательное (негативное) трение, общая методика определения которого изложена в СНиП 2.02003-85 "Свайные фундаменты", п.п. 4.11-4.13. Общая нагрузка на фундаменты возрастает.
Такое взаимодействие фундаментов с грунтом продолжается лишь короткое время в весенний период, но происходит оно из года в год и может стать причиной повышенных осадок фундаментов.
Вторая особенность
, которую следует учитывать при проектировании щелевых фундаментов, состоит в том, что за счет той же шероховатости боковой поверхности возрастают касательные силы пучения, которые следует учитывать при расчете фундаментов на устойчивость.
Методика расчета ленточных фундаментов подробно изложена в статье "Устойчивость фундаментов малоэтажных домов в пучинистых грунтах" в журнале "Советы профессионалов", №6, 2005 г., с. 21. Поэтому отметим только отличие расчетов для щелевых фундаментов.
В общем случае условие устойчивости определяется из выражения:
γ 1 Q f = γ 2 Q д, (1)
где γ 1 , γ 2 - коэффициенты надежности, равные 1.1 и 0.9 соответственно;
Q д - нормативная нагрузка от дома;
Q f - суммарные касательные силы пучения, действующие по боковой поверхности фундаментов, определяются по формуле:
Q f = τ н · k · m · ω · S ф, (2)
где τ н - удельные касательные силы пучения, определяются по таблице 6.10 СП 50-101-2004 "Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений", 2005 г.;
к - коэффициент, учитывающий отношение среднемесячной температуры воздуха при промерзании грунта на глубину заложения мелкозаглубленных фундаментов или на расчетную глубину промерзания для заглубленных фундаментов к отрицательной среднемесячной максимальной температуре за зимний период, для заглубленных фундаментов к = 1;
m - коэффициент, учитывающий ширину пазухи и вид грунта, используемого при обратной засыпке; для щелевых фундаментов m = 1;
ω - коэффициент, учитывающий тепловой режим дома; для неотапливаемых домов ω = 2, для наружных фундаментов отапливаемых домов ω = 1, для внутренних фундаментов отапливаемых домов ω = 0;
S ф - площадь одной стороны боковой поверхности фундамента, находящейся в грунте.
При неровной боковой поверхности железобетонных фундаментов с выступами до 20 мм значение удельной касательной силы пучения (τ н) для щелевых фундаментов следует увеличивать до 1,5 раз (СП, табл. 6.10).
Решая выражение (1) относительно величины Q д, можно получить значения нагрузок от дома, при которых обеспечивается устойчивость заглубленных щелевых фундаментов в пучинистых грунтах и, следовательно, возможность их применения. В табл. приведены значения таких нагрузок при нормативной глубине промерзания 1,4 м.
Таблица: Значения нагрузок от дома, при которых обеспечивается устойчивость заглубленных щелевых фундаментов в пучинистых грунтах
* При условии, что во время строительства пучинистый грунт вокруг фундаментов будет предохранен от промерзания.
Опыт многолетних расчетов малоэтажных домов показывает, что диапазон характерных нагрузок для всех домов составляет 2,0...14,0 тс/м. В кирпичных двухэтажных домах нагрузки на отдельные фундаменты могут достигать значений 18,0 тс/м. Как видим, область надежного применения заглубленных щелевых фундаментов в пучинистых грунтах под малоэтажными домами существенно ограничена.
Условия надежного применения щелевых фундаментов
1. Вертикальные стенки траншей не должны обрушиваться вплоть до окончания укладки бетона.
2. Уровень грунтовых вод во время производства работ должен быть ниже дна траншей. Если в результате прошедших дождей на дне траншей образовались лужи, их необходимо вычерпать. Если грунт в этих местах пришел в текучее или текучепластичное состояние, его необходимо срезать до уровня первоначального состояния.
3. Заглубленные щелевые фундаменты применимы по устойчивости под всеми домами независимо от теплового режима дома в непучинистых грунтах, а также под кирпичными отапливаемыми домами в 2 (и выше) этажа в слабопучинистых грунтах. Во всех остальных случаях по условию надежности под малоэтажными домами в пучинистых грунтах заглубленные щелевые фундаменты не применимы. Контактный телефон 353-55-75
Л. Гинзбург, кандидат технических наук, журнал "Дом" №10/2006 г.