Фундаменты для стальных многогранных опор Смотреть каталог

Ленточный фундамент

Огромных трудов не составляет в большинстве случаев сделать ленточный фундамент своими руками. Пошаговая инструкция выполнения работ определяет в итоге, что он представляет собой монолитную конструкцию, которая располагается по периметру всего здания и под основными несущими стенами.

Приведем краткую пошаговую инструкцию по сооружению ленточного фундамента:

Вернуться к содержанию

Разметка

Первым этапом при строительстве здания на ленточном фундаменте будет разметка будущего основания постройки. Чтобы во время работы не было различных неприятных ситуаций, связанных с неудобством отгрузки транспортируемых строительных материалов, подъездом тяжелой строительной техники, доступом к воде, инструментам или электроснабжению, необходимо грамотно выполнить планировку участка.

Вернуться к содержанию

Земляные работы

После нанесения необходимой разметки на местности нужно выкопать котлован или яму под фундамент. Следует обратить внимание, что любой участок, какой бы ровный он ни был, все равно имеет определенный градус уклона. Поэтому перед началом выкапывания различных углублений для основания постройки необходимо рассчитать минимальную глубину залегания нашего фундамента.

Она будет зависеть от того, какая нагрузка будет действовать на данное основание. Копать стоит с самой низкой точки, так как именно она будет обуславливать наименьшую глубину залегания фундамента.

Даже если вы собираетесь выполнить все строительно-монтажные работы своими руками, лучше всего привлечь к выравниванию участка грейдер или бульдозер. Это избавит вас от лишней головной боли при нанесении разметки и выполнении расчетов.

В случае, когда вы заинтересованы в неровностях ландшафта из-за дизайнерских соображений, нужно определить самую нижнюю и наивысшую точки будущего фундамента, забить в этих точках колы и натянуть между ними веревку по уровню, которая и будет определять высоту будущего цоколя. Для упрощения разметочных и земельных работ целесообразно использовать современные измерительные и технологические инструменты:

• лазерный уровень;
• компактные ручные буровые установки;
• трамбовочные машины.

Вернуться к содержанию

Трамбовочный слой

После того, как выполнены все работы относительно разметки и выкапывания ям, на дно будущего основания фундамента укладывается так называемый трамбовочные слой, который может быть представлен песком, гравием или любым другим жестким материалом, который не дает усадки и хорошо трамбуется.

Дополнительное укрепление и трамбовка основания ямы является необходимым мероприятием при возведении зданий любой сложности. Это нужно для того, чтобы придать определенную пластичность фундаменту во время межсезонных колебаний грунтовых вод. Если не укрепить дно ямы и не уложить туда слой песка, существует большая вероятность того, что во время наименьшей усадки фундамент, цоколь и стена постройки дадут трещину.

Толщина трамбовочного слоя в среднем составляет от 10-15 сантиметров. После засыпки песка или щебня необходимо данный слой хорошо утрамбовать вручную или, используя специальную трамбовочную машину.

Вернуться к содержанию

Установка опалубки

Опалубка устанавливается четко по уровню, так как она будет определять будущую степень ровности цоколя. Для установки опалубки можно использовать различные материалы: обрезную доску, древесно-стружечные плиты, металлические щиты и т.д. Какой именно материал будет использоваться для монтажа опалубки, не имеет большого значения. Человек сам решает, какой материал он может использовать даже повторно, после того, как фундамент уже будет залит.

Если внешняя сторона цоколя будет украшаться какими-либо ровными материалами (плитка, декоративный металл, кирпич, природный камень), то целесообразно использовать листовые материалы для опалубки, так как они не оставляют никаких швов после демонтажа.

В процессе установки опалубки необходимо учесть то, что бетонный раствор может выгнуть некоторые части конструкции. Чтобы не произошло подобного искривления, с внешней стороны опалубки необходимо установить распорки как можно чаще. Нужно помнить, что все доски желательно сбивать с внутренней стороны, загибая вышедшие гвозди снаружи. Это облегчит процесс демонтажа и не будет столь сильно влиять на внешний вид готового цоколя.

Вернуться к содержанию

Армирование ямы

Чтобы будущий фундамент не растрескивался и не проседал, необходимо в обязательном порядке выполнить армирование. Для этих целей обычно используется арматура сечением 12 миллиметров и специальная проволока.

Можно скреплять арматуру между собой с помощью сварки, но это значительно ухудшает качество будущего фундамента в плане устойчивости к проседанию, землетрясению, наводнению и т.д. Ребро технологических кубических ячеек в идеале должно составлять 30-35 см, а расстояние от края опалубки не должно превышать 5 см, чтобы армирование было внутри, а не снаружи монолитного раствора.

Вернуться к содержанию

Монтаж технологических отверстий

Перед заливкой фундамента необходимо рассчитать все технологические отверстия, которые будут обеспечивать вентиляцию нижней внутренней поверхности здания и укладку коммуникаций.

Обычно, для этого применяются асбестоцементные или пластиковые трубы, которые насквозь пронизывают опалубку. Во избежание попадания раствора в трубы необходимые заранее заполнить их песком или заткнуть даже любыми старыми тряпками, которые есть рукой. Вытаскивать эти трубы после высыхания залитого фундамента необязательно, так как плотная поверхность их стенки будет препятствовать разрушению данных технологических отверстий.

Вернуться к содержанию

Заливка бетона

Заключительным этапом при монтаже фундамента является гидроизоляция ямы и заливка бетонного раствора. Чтобы избежать появления плесени на стенах, хронических простудных заболеваний у жителей дома, постепенного разрушения здания и гниения несущих деревянных элементов, находящихся в его стенах, необходимо обязательно изолировать яму от грунтовой влаги. Сделать это можно при помощи рубероида, толстой строительной пленки или более продвинутых материалов с паропропускной способностью.

Что касается заливки бетона, необходимо следить, чтобы раствор тщательно заполнил все малейшие пустоты. Для этого следует использовать специализированную строительную технику, которая может подавать бетонный раствор под разным углом.

Вернуться к содержанию

Моделирование воздействия ветра в ЛИРА-САПР

При конечноэлементном моделировании башня представляется пространственной фермой. Т.к. жесткость и масса конструкции величины не зависимые от внешней нагрузки, то при определении собственных форм и частот колебаний для разных пульсационных загружений имеет место случай кратных форм колебаний, т.е. форм с одинаковой частотой.

Если частотное уравнение имеет кратные формы, условие ортогональности форм (вдоль граней башни, в данном случае вдоль глобальных осей Х и У) не справедливо. В этом случае существует целое семейство векторов, любая пара из которых может служить собственными векторами для кратных частот. Эта пара будет ортогональна друг другу, но произвольно повернута вокруг вертикально оси башни:

Рис. 13. Пример кратных форм колебаний

Т.к. ординаты форм колебаний учитываются при определении величины пульсационной составляющей ветровой нагрузки, то в случае кратных форм последняя будет зависеть от угла поворота перемещения по кратным формам относительно главных осей сооружения. Если учесть, что угол поворота кратных форм величина случайная, то прогнозировать правильность результатов сложно. В данном случае возможно как уменьшение, так и увеличения вклада ветровой пульсации в усилия в элементах схемы.

Правильный результат будет получен в случае совпадения направления перемещений по одной из кратных форм с направлением ветровой нагрузки.

Для борьбы с кратными формами колебаний применяют разные подходы. Наиболее распространенные из них – изменение геометрии (жесткости) или масс. К примеру, в справке к ПК Abaqus написано:

При изменении геометрии башня создается прямоугольного сечения с размерами а и k*a (k принимается 1.01-1.05). При изменении масс по одному из направлений прикладываются дополнительные массы (0.01-0.05 от общей массы сооружения по данному направлению).

В ЛИРА-САПР версии 2020 появился новый инструмент Суммирование кратных форм. В случае ветровой пульсации направление итоговой формы колебаний принимается по направлению статической составляющей ветровой нагрузки. Так при ветре, заданном на грань, суммарная форма перемещений также будет на грань. При направлении ветра на диагональ, заданном через 2 составляющие вдоль осей X и Y, итоговое направление формы перемещений будет по направлению равнодействующей, т.е. тоже на диагональ.

Рис. 14. Диалог задание характеристик для расчета на динамические воздействия версии 2018

Ниже будут показаны варианты расчета башни на действие пульсационной составляющей ветровой нагрузки с учетом суммирования по формам колебаний и без него. Сравниваться будет НДС схемы при определении величины ветровой пульсации «ручным» способом (см. выше) и программно.

Суммирование кратных форм

К башне, описанной выше, прикладывается статическая составляющая ветровой нагрузки. Пульсационная составляющая определяется программно.

Ветер на грань.

Рис. 15. Схема приложения средней ветровой нагрузки на ствол башни при действии ветра на грань

Величина узловой нагрузки Wm/4 (Wm см. таблицу 2).

Пульсационная составляющая по результатам расчета:

Рис. 16. Пульсационная составляющая ветровой нагрузки при действии ветра на грань

Пульсационная составляющая в уровне отм. +30.000 Wp=0.165*4=0.66тс, что близко к величине нагрузки в таблице 1 (Wp=0.6575тс). Т.е. результаты «ручного» и программного расчета совпадают.

Усилия в элементах башни от полной ветровой нагрузки на грань (получено через РСН):

Рис. 17. Усилия в элементах башни от полной ветровой нагрузки при действии ветра на грань

Как видно, усилия совпадают с результатом расчета, где к башне приложена полная ветровая нагрузка на грань, определенная «вручную» и приложенная единой нагрузкой.

Ветер на диагональ.

Рис. 18. Схема приложения средней ветровой нагрузки на ствол башни при действии ветра на диагональ

Величина узловой нагрузки (Wm/4)*cos45⁰ (Wm см. таблицу 2).

Рис. 19. Пульсационная составляющая ветровой нагрузки при действии ветра на диагональ

Пульсационная составляющая в уровне отм. +30.000 Wp=Wpx/cos45⁰=(0.14*4)/0.7071=0.792тс, что близко к величине нагрузки в таблице 2 (Wp=0.789тс). Т.е. результаты «ручного» и программного расчета совпадают.

Усилия в элементах башни от полной ветровой нагрузки на диагональ:

Рис. 20. Усилия в элементах башни от полной ветровой нагрузки при действии ветра на диагональ

Как видно, усилия совпадают с результатом расчета, где к башне приложена полная ветровая нагрузка на диагональ.

Столбчатый фундамент

Пошаговая инструкция монтажа столбчатого фундамента выглядит следующим образом:

• выполнение расчетных работ (необходимо четко рассчитать нагрузку здания на фундамент и в соответствии с этим выбрать необходимые материалы, установить столбы с нужной частотой);
• бурение или выкапывания ям (наносится разметка и выполняется выкапывание ям определенной глубины для каждого столба);
• укладка гидроизоляции и трамбовочного слоя (чтобы уплотнить грунт, производится засыпка на дно ямы песка или гравия толщиной в 10-15 см, укладывается слой гидроизоляции);
• обустройство столбов (выполняется монтаж столбчатого фундамента при помощи конкретных строительных материалов, укладывается верхний слой гидроизоляции).

Как видно из описания, этапы монтажа столбчатого фундамента являются такими же, как и для монтажа ленточного основания. Разница состоит только в том, что столбчатый фундамент предназначен для конструкций более легкого типа.

В качестве основной составной части для монтажа столбчатого фундамента могут использоваться различные материалы:

• деревянные столбы;
• кирпич, камень, железобетонные блоки;
• асбестоцементные или железные трубы.

Технология монтажа будет отличаться в зависимости от того, какой материал используется. Так, при использовании деревянных столбов следует особое внимание уделить гидроизоляции, поскольку дерево может очень быстро разрушаться.
Вернуться к содержанию

Пример расчета количества столбов

Задача – рассчитать фундамент для небольшого каркасного дома в средней климатической полосе России размером 5 х 6 метров при высоте этажа 3,0 метра и кровле из металлочерепицы. Пример расчета столбчатого фундамента включает несколько пунктов.

• принимаем в качестве опоры фундамент на круглых железобетонных столбах;
• основной грунт на участке застройки суглинок (Ro – 3,5 кг/см 2 );
• глубина промерзания 1,1 метра;
• при бурении контрольного шурфа грунтовые воды не обнаружены.

Определение весовой нагрузки:

1. общая площадь наружных стен и перегородок составляет 76 м 2 и тогда их общий вес составит 76 х 50 = 3800 кг;
2. масса цокольного перекрытия площадью 30 м 2 составляет 30 х 100 = 6000 кг., а вес чердачного перекрытия – 9000 кг;
3. площадь крыши составляет 52 м 2 , а значит весит такая кровля 30 х 52 = 1560 кг;
4. снеговая нагрузка составит 20% от нормативной при скате 46˚, что составит 100 х 52 х 0,2 = 1040 кг;
5. эксплуатационная нагрузка на одном этаже составляет 30 х 210 = 6300 кг;
6. для оценки массы фундамента возьмем количество столбов из предварительно составленной схемы и примем их диаметр равным 400 мм, тогда масса 10 столбов высотой 1,5 метра составит 540 кг;
7. вес ростверка — это масса железобетонных балок сечением 400х400 м, которая будет равна 980 кг.

Условный вес деревянного и кирпичного дома.

Суммируя полученные данные, получаем общий вес дома равным 29110 кг. Для определения суммарной площади сечения столбов делим 29110/3,5 = 8317 см 2 .

Тогда площадь сечения каждого из 10-ти столбов будет равна 832 мм 2 , что соответствует диаметру 326 мм. Принимаем диаметр равным 400 мм и определяем, что для данного здания необходимо минимальное количество столбов составляет 9 штук.

Однако, учитывая необходимость прочностного запаса 40%, к установке должно быть принято 13 столбов диаметром 400 мм.

Монолитный фундамент

Сделать монолитный фундамент своими руками также не представляет особых усилий. Он является наиболее надежным, чем любой другой вид фундамента, так как представляет собой целостную монолитную железобетонную плиту по всей площади поверхности будущей постройки. Технологически возведение такого вида фундамента выполняется в такой же последовательности, как и монтаж ленточного основания. Последовательность слоев выглядит так:

• грунт;
• трамбовочный слой;
• гидроизоляция;
• черновой бетонный слой основания;
• еще один слой гидроизоляции;
• монолитная железобетонная конструкция.

Несмотря на то, что бетона, арматуры и песка расходуется очень много, монолитный фундамент является наиболее простым при монтаже, а особенности устройства конструкции позволяют выдерживать огромные веса несколько этажных построек в регионах с нестабильными грунтами.

Вернуться к содержанию

Исходные данные для проведения расчета

Для того, чтобы правильно выполнить расчет количества опор столбчатого фундамента, необходимо обладать информацией. К таким исходным данным для расчета относится:

• отчет об инженерно-геологических изысканиях, включающий структуру поперечных разрезов почвы и данные о залегании грунтовых вод;
• несущая способность грунта;
• глубина промерзания и величина снегового покрова в данной местности, взятые из СП 131.13330.2012 «Строительная климатология»;
• данные об удельном весе строительных конструкций, из которых будет построено здание, взятые из СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия».

Если вы решили не привлекать специалистов для проведения изыскательских работ, а сведений о геологии участка у вас нет, то потребуется выполнить изучение грунтов самостоятельно.

Для этого на участке застройки необходимо выкопать 2-3 шурфа на глубину не менее чем 0,5 метра ниже опорной подушки фундамента. Если при этом будет обнаружен влагосодержащий слой, то использовать для постройки столбчатый фундамент нельзя. Придется выбрать более дорогое основание.

Определение типа грунта своими руками.

Оценка несущей способности грунта

Природный состав грунта определяет его несущую способность и поэтому, после изучения геологических данных, необходимо выбрать из табл. 1-5 на стр.6 СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений» данные о расчетном сопротивлении грунтов, соответствующих реальной ситуации. При этом следует учитывать, что приведенные числовые значения относятся к глубине заложения более 1,5 метра. Подъем на каждые 500 мм вверх увеличивает это значение в 1,4 раза.

Таблица сопротивлений грунта (R).

Определение весовых нагрузок на фундаментное основание

Вес строительных конструкций здания, снегового покрова в зимнее время, инженерного оборудования и бытового оснащения является важнейшим определяющим фактором для расчета фундамента. Можно попытаться выполнить расчет каждой отдельной конструкции по удельному весу составляющих ее элементов, но это очень большая и сложная задача. В справочной литературе уже приводятся средние обобщенные данные, которые можно взять за основу. Вот некоторые из них:

• стена из бруса при толщине 150 мм – 120 кг/м 2 ;
• бревенчатые стены 240 мм – 135 кг/м 2 ;
• каркасные стены с утеплителем толщиной 150 мм – 50 кг/м 2 ;
• пенобетонные блоки марки D600300 мм – 180 кг/м 2 ;
• междуэтажное перекрытие по деревянным балкам с утеплителем – 100 кг/м 2 ;
• такое же чердачное перекрытие с учетом утеплителя – 150 кг/м 2 ;
• бетонные пустотные плиты – 350 кг/м 2 ;
• эксплуатационная нагрузка перекрытий – 200 кг/м 2 ;
• кровля с покрытием из металлочерепицы – 30 кг/м 2 ;
• крыша с шифером – 50 кг/м 2 ;
• кровля с керамической черепицей – 80 кг/м 2 ;
• снеговая нагрузка для средней полосы России – 100 кг/м 2 ;
• для южных регионов – кг/м 2 .

При проведении расчетов так же следует учесть массу самого фундамента. Для этого следует определить его объем и умножить на средний удельный вес железобетона – 2500 кг/м2. Угол скатной крыши может уменьшить или увеличить указанную здесь величину при его изменении.

Вес строительных конструкций.