Подошва для фундамента

Фундамент не зря считается одним из обязательных элементов любого здания. Без фундамента не может быть возведён ни один объект капитального строительства. То, насколько надёжным является фундамент, влияет на срок службы здания и его безопасность для людей. Для равномерного распределения нагрузок на почву под фундамент важно устроить подошву. Подошва фундамента особенно актуальна, если здание возводится на слабой почве.

Что представляет собой подошва фундамента?

Подошва фундамента представляет собой расположенную горизонтально плоскость, которая служит точной опоры здания на грунт. Именно на подошву приходятся основные нагрузки от здания. Кроме того, на подошву фундамента активно воздействует давление грунта сбоку. Подошва фундамента не позволяет зданию разрушиться, её значение сложно переоценить.

Специфика обустройства подошвы зависит, в первую очередь, от типа фундамента, а также параметров грунта. Но одно правило остаётся неизменным – в ширину подошва фундамента обязана минимум вдвое превышать саму конструкцию фундамента. В высоту же фундаментная подошва чаще всего составляет не более 30 см.

Как устраиваются подошвы фундаментов?

Первым шагом при возведении любого капитального строения является устройство фундамента. А фундамент, чтобы он был максимально надёжным и прочным, начинают устраивать с закладки подошвы.

Особенности устройства подошвы, в первую очередь, зависят от того, как классифицирован сам фундамент. Для разных типов фундаментов подошва устраивается по-разному, со своей спецификой и разностью в используемых технологиях.

В случае с ленточными фундаментами укладка подошвы происходит по периметру стен, и подошва имеет форму замкнутой полосы из железобетона. Подобная подошва позволит достичь равномерности распределения нагрузки, не допустить, чтобы фундамент вспучился, перекосился или просел. Подошвы для ленточных фундаментов бывают нескольких основных видов – естественными (позволяют передавать нагрузки прямо на грунт), свайными (вначале нагрузка от здания передаётся на сваи, и только затем на грунт). Для недопущения разрушения грунтовыми водами подошвы ленточных фундаментов обязательно требуют обустройства особой подушки из песка и гравия. Особенно это касается монолитных ленточных фундаментов, широкое основание которых обычно находится совсем рядом с поверхностью. Такие фундаменты чаще всего возводятся на слабом грунте или в местах, где грунтовые воды пролегают очень высоко.

Столбчатые фундаменты обычно требуют подошвы в виды плиты, имущей набольшие габариты. Чтобы подошва соединялась с фундаментом максимально надёжно, используются стержни арматуры. В случае, если речь идёт о естественной основе, подошву размещают на площадке, которая предварительно хорошо утрамбована и забетонирована. При свайном основании подошву столбчатого фундамента размещают в качестве верхнего сегмента, призванного распределять нагрузку на сформированную балками по помощи ростверка поверхность.

Для свайных фундаментов отлично подходит бетонная монолитная или кольцевая подошва. Если речь идёт о монолитной подошве, она представляет собой плитную конструкцию, которая опирается на предварительно углублённые сваи. Кольцевая подошва фундамента похожа на фундамент ленточного типа, который может располагаться на уровне почвы, приподниматься или заглубляться. В высоту кольцевая подошва фундамента обычно достигает 20-30 см.

В плитных фундаментах подошва может устроено по-разному. Её можно заливать вместе с фундаментной плитой, или же предусмотреть под неё особую опалубку. В последнем случае подошва заливается уже прямо перед тем, как будет формироваться фундаментная конструкция. Но независимо от того, каким образом устраивается подошва, создавать её можно только на твёрдом грунте, предварительно тщательно рассчитав глубину и структуру основания подошвы с упором на особенности грунта.

Достоинства и недостатки подошв для фундаментов

Главными плюсами наличия под фундаментом опорной подошве можно считать:

• Возможность повысить прочность и надёжность здания.
• Равномерное распределение нагрузок, за счёт чего резко возрастает несущая способность фундамента.
• Возможность возведение зданий любых типов.
• Возможность заниматься строительством круглый год.
• Возможность возводить объекты, не опираясь на вид грунтовых пород на участке, в том числе и в местностях со слабым грунтом.

Есть у подошв фундаментов и свои недостатки. Основные из них:

Невозможность устройства подошв тем, где грунт сильно вспучивается, или слишком глубоко промерзает.

• Сложность устройства подошв для монолитных бетонных фундаментов, потребность для этого в больших затратах человеческого труда и материальных средств.
• Дороговизна возведения – фундамент с опорой потребует больших финансовых вложений, чем фундамент, не оборудованный подошвой.
• Потребность в специальной строительной технике, если подошву нужно устроить под заглублённый фундамент.
• Повышение расхода строительных материалов, в том числе арматуры, досок для опалубки, бетона, по сравнению с возведением фундаментов без подошв.

При всех минусах, фундаменты на подошвах делают здание более прочным и надёжным, продлевают срок его службы. Поэтому фундаменты с подошвами очень популярны и активно используются застройщиками.

Как рассчитать подошву фундамента?

Проектируя фундамент с подошвой, важно максимальное внимание уделить грамотность и правильности расчётов. Профессиональные расчёты позволят определить оптимальную ширину, глубину и площадь основания, так, чтобы вес удельное давление здания не превышали сопротивления грунта подошве.

Для расчёта площади подошвы фундамента используется формула:

PII ≤ R

В данной формуле аббревиатурой РII обозначается среднее давление, оказываемое подошвой, в отношении к сумме нагрузок, вычисленных по деформациям. R – расчетное сопротивление грунта, вычисляемое по формуле, прописанной в СНиП.

Если речь идёт о жёстких фундаментах, реактивная эпюра считается прямоугольной. И уравнением равновесия в этом случае можно считать:

N_II+G_f+G_g=A* R₀

Это уравнение имеет одну тонкость. Обе его части имеют в составе геометрические параметры, которые нужно вычислять. Выполняя вычисления массы грунта и фундамента в АВСD, принято делать следующие замены:

G_f+G_g= Ɣ_m*d*A.

Ɣm в этом случае – удельная масса фундамента и грунта на его уступах. Обычно Ɣm принимается за значение 20кН/м³. d обозначает глубину, на которую заложена подошва, в метрах.

По данной формуле вычисляется требуемая площадь основы фундамента:

N_II= Ɣ_m*A*d=A*R₀ → N_II / R₀ - Ɣ_m *d

Для расчёта ширины подошвы используются формулы:

• А = b х 1п.м., b= N_II - R₀ - Ɣ_m * d, если речь идёт о ленточном фундаменте.
• А = b², b= √ N_II / R₀ - Ɣ_m *d для квадратного столбчатого фундамента.
• I/b=n для столбчатого прямоугольного фундамента. Согласно этой формуле, параметры подошвы фундамента вычисляются, исходя из соотношения длины (l) к ширине (b) фундамента, так как фундамент абсолютно идентичен конструкции, для которой служит опорой. Поэтому актуально следующее равенство i=nb → A=ib=nb² → b=√A/n
• b = D, где D обозначат диаметр фундамента, А= πD²/4 → D=2√A/π

После окончания расчётов ширины подошвы фундамента b = f(Ro) следует вычислить и расчётную сопротивляемость грунта R = f (b, φ, c, d, γ). После расчёта сопротивляемости снова следует рассчитать ширину. И повторение вычислений обязательно до достижения обоими показателями одинаковых цифр. После того как унификацией и модульностью будет достигнут подбор размера фундамента, нужно проверка давления на грунт по факту, и силу напряжения под подошвой.

sub> II=N _II + G_f+G_g /A≤R

Между значениями РII и R должна быть минимальная разница, чтобы проектное решение вышло максимально экономичным. Эта формула применяется для того, чтобы проверить достоверность расчётов по линейной теории деформации грунта. При несоблюдении условия, вычислять значение стоит по нелинейной, более сложной, теории.

В зависимости от того, насколько жёстким является фундамент и насколько он нагружен, а также вида сопряжения со зданием, допустимы перемещения подошвы в пространстве вследствие перераспределения усилий в бетоне. Поэтому, выполняя расчёты, важно сразу принимать во внимание допустимость того, что подошва может немного оторваться от фундамента, и рассчитать уровень этого безопасного отрыва.

Какие материалы и инструменты нужды для устройства подошвы фундамента?

Обустроить фундаментную подошву невозможно без наличия таких материалов и инструментов, как:

• Различные лопаты, которые пригодятся для копки земли вручную.
• Вязальная проволока и стержни арматуры, которые нужны для того, чтобы армировать подошву.
• Молоток и различные гвозди.
• Крючок, необходимый, чтобы обвязать каркас из металла.
• Доски, необходимые для обустройства опалубки.
• Шнур, используемый для разметки.
• Скобы для монтажа.
• Сырья для собственно подошвы – песок, гравий, бетон.
• Нивелир, применяемый для съёмки местности и вычисления оптимального уровня будущей подошвы.

Как устраивается фундаментная подошва?

Подошва любого фундамента устраивается в несколько основных этапов. Обычно специалисты в следующем порядке:

• Подготавливаются к работам, то есть, роют котлован, размечают его для того, чтобы лучше видеть, как будет расположена будущая подошва.
• Устраивают опалубку с учётом того, какую толщину будет иметь подошва. Опалубку нужно обустроить так, чтобы в центральной части подошвы оказались основные стенки, наружные углы формируются путём соединения двух досок под углом 90° и выноски на 17.5 см от шнура разметки. Если в опалубке есть явно слабые участки, нелишним будет подсыпание грунта, чтобы бетон не протёк. При возведении объекта в месте, где грунтовые воды пролегают слишком высоко, важно не забыть гидроизолировать подошву.
• Армируют конструкцию прутьями из металла, чтобы подошва была усилена, а здание обладало высокой прочностью и надёжностью.
• Заливают бетон. После окончания армирования можно приступать к заливке подошвы раствором бетона, обязательно контролируя расчётную отметку основания. Чтобы фундамент идеально сцепился с подошвой, в подошве можно прорезать шпоночную канавку по кромке. После того, как бетон застынет, поверхность обязательно следует затереть.
• Уширяют подошву при слишком малой несущей способности грунта, чтобы подошва была максимально прочной, устраивая с одной или двух сторон банкеты.

Итоги

Основу любой капитальной постройки составляет фундамент. На фундамент приходится множество нагрузок от здания, которые через фундамент передаются грунту. Грамотно устроенная подошва фундамента позволит эффективно перераспределить нагрузки, не допустить, чтобы грунт просел, делает фундамент прочным, надёжным и выносливым. Да, для обустройства подошвы придётся потратиться, фундамент с ней обойдётся дороже обычного. Но устройство подошвы в конечном счёте окупится, поскольку само здание с таким фундаментом будет прочным, безопасным для людей и прослужит долгие годы.