III. Упрощенный расчет монолитного малозаглубленного ленточного фундамента для стандартных случаев

Глубина заложения ленточного фундамента
Определяя глубину заложения ленточного фундамента, следует иметь в виду следующие принципиальные факторы:

• Фундамент должен опираться на грунт с достаточной несущей способностью.
• На глинистых грунтах фундамент должен прорезать слои, где возможны сезонные движения грунта из-за изменения режима влажности (влияние растительного покрова, кустарника, деревьев).
• Фундамент должен прорезать слои, где возможны движения грунтов при замерзании.
• Фундамент должен опираться на грунты, несущая cпособность которых не меняется при водонасыщении.
• С увеличением глубины заложения фундамента, основание способно нести большие нагрузки.

Выбор рациональной глубины заложения фундаментов в зависимости от учета указанных выше условий рекомендуется выполнять на основе технико-экономического сравнения различных вариантов. При требуемой большой глубине заложения ленточного фундамента возможно дешевле будет применить фундамент другого типа: свайный, свайно-ростверковый или поверхностный фундамент из монолитной железобетонной плиты. Максимальная экономически оправданная глубина заложения ленточного фундамента по английским рекомендациям – 2,5 метра.
Минимальная глубина заложения мелкозаглубленного ленточного фундамента определяется глубиной промерзания грунта, степенью пучинистости грунта и высотой грунтовых вод. Чем больше в грунте воды и чем ближе она к поверхности (уровню планировки), чем больше глубина промерзания грунта, тем сильнее будут силы пучения, воздействующие на малозаглубленный фундамент снизу, по касательной и сбоку. Эти силы будут выталкивать малозаглубленный фундамент к поверхности, и будут сдавливать фундамент. Чтобы снизить степень воздействия этих сил, ленточный фундамент придется заглублять. Кроме заглубления на силы морозного пучения можно влиять утеплением грунта, полной или частичной заменой грунта, его уплотнением, водоотведением и дренированием.
Заложение ленточного фундамента на глубину менее глубины сезонного промерзания грунтов возможно только при проведении "специальных теплотехнических мероприятия, исключающие промерзание грунтов" [пункт 2.29 СНиП 2.02.01-83, пункт 12.2.5 СП 50-101-2004].Втерриториальных строительных нормах ТСН МФ-97 Московской области указывается, что при проектировании и устройстве мелкозаглубленных фундаментов малоэтажных зданий рекомендуется “применение утеплителей, укладываемых под отмостку” с обязательной защитой их гидроизоляцией.
По строительным нормам Великобритании минимальная глубина заложения мелкозаглубленного ленточного фундамента на всех типах грунтов (кроме скального и глинистого) равняется 45 см BR 2010, A1/2, 2E4]. По отечественным нормам [п. 2.30 СНиП 2.02.01-83] минимальная глубина заложения ленточного фундамента составляет 50 см. На скальном грунте, при физической невозможности заглубления, ленточный фундамент может быть устроен прямо на поверхности без заглубления. Минимальная глубина закладки мелкозаглубленного ленточного фундамента на глинистых (и других пучинистых) грунтах по британским нормам составляет 75 см (оптимальная глубина заложения 90-100 см).

Таблица №15. Рекомендуемые минимальные глубины заложения ленточных фундаментов (Великобритания).

Грунт	Глубина заложения фундамента	Примечание
Скальный, каменистый грунт	45 см или менее	При невозможности заглубления фундамент может устраиваться по поверхности земли.
Глина	75 -100 см	Глубина заложения фундамента может быть увеличена при наличии близко растущих деревьев.
Пески, супеси, суглинки	45-90 см

В «Рекомендациях по проектированию оснований и фундаментов на пучинистых грунтах» (Москва, 1972) указывается, что наиболее рациональным решением при проектировании фундаментов будет заложение ленточных фундаментов на глубину 0,5-0,6 м от планировочной отметки. При этом должны быть предусмотрены следующие инженерно-мелиоративные и строительно-конструктивные мероприятия, направленные на снижение потенциала пучинистости подлежащих грунтов. Под ленточным фундаментом должна быть устроена песчаная подушка минимальной толщиной 20 см и максимальной – до трех размеров ширины фундамента. Рядом с фундаментом в траншее ниже песчаной подушки устроить систему дренажа с отводом воды в нижележащие песчаные слои или вниз по рельефу. Толщина засыпки пазух между фундаментом и грунтом должна составить не менее 20 см. Вокруг здания на ширину 2-3 м по поверхности уложить 10-15 см почвенный слой с уклоном от здания и посеять многолетние дернообразующие травы. При невозможности задернения поверхности грунта вокруг здания следует сделать отмостку шириной до 1 м.
В некоторых отечественных нормативных документах определено ограничение использование технологии малозаглубленного ленточного фундамента в климатических зонах с глубиной промерзания грунта свыше 1,7 метра. Также, в случае чрезмерной мягкости, возможной подвижности (пески, супеси, водонасыщенные грунты) и малой несущей способности поверхностных слоев почвы, глубина заложения мелкозаглубленного ленточного фундамента может быть увеличена до глубин достижения грунтов с хорошими несущими способностями и стабильными характеристиками.
Глубину заложения мелкозаглубленного ленточного фундамента допускается назначать независимо от расчетной глубины промерзания, если фундамент опираются на пески с подтвержденным отсутствием пучинистости. Другой возможностью отступить от привязки глубины заложения ленточного фундамента к глубине промерзания грунта являются " специальные теплотехнические мероприятия, исключающие промерзание грунтов" [Пункт 2.29 СНиП 2.02.01-83].

Таблица №16. Рекомендуемые минимальные глубины заложения ленточных фундаментов.*

Расчетная глубина промерзания условно непучинистого грунта	Расчетная глубина промерзания слабо пучинистого грунта твердой и полутвердой консистенции	Глубина заложения фундамента
до 2 метров	до 1 метра	0,5 м
до 3 метров	до 1,5 метров	0,75 м
Более 3 метров	от 1,5 до 2,5 м	1 м
	от 2,5 до 3,5 м	1,5 м

* Таблица адаптирована на основании таблицы №2 п. 2.30 СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений»

То есть речь идет о горизонтальном утеплении грунта и вертикальном утеплении мелкозаглубленного ленточного фундамента в совокупности с постоянным поддержанием положительной температуры в доме. По нормам IBC/IRС-2012 R403.3, глубина фундамента может не достигать глубины промерзания, если грунт и фундамент утеплены, и в здании круглогодично поддерживается температура не менее 18 °С Наличие высоко стоящих грунтовых вод может внести свои коррективы в глубину заложения ленточного фундамента. При высоком уровне грунтовых вод вполне возможно, что мелкозаглубленный ленточный фундамент придется превращать в глубоко заглубленный ленточный фундамент. Для ориентира следует руководствоваться требованиями п. 2.30 СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений»:

Таблица №17. Глубина заложения фундаментов зданий с холодными подвалами и техническими подпольями (имеющими отрицательную температуру в зимний период) в зависимости от глубины расположения уровня подземных вод и глубины сезонного промерзания. *

Грунты под подошвой фундамента, залегающие на глубину не менее нормативной глубины промерзания	Глубина заложения фундаментов в зависимости от глубины расположения уровня подземных вод и глубины сезонного промерзания
Уровень глубины подземных вод вышеуровня глубины промерзания грунта + 2 метра	Уровень глубины подземных ниже уровня глубины промерзания + 2 метра
Скальные, крупнообломочные с песчаным заполнителем, пески гравелистые, крупные и средней крупности	не зависит от глубины промерзания грунта	не зависит от глубины промерзания грунта
Пески мелкие и пылеватые	не менее глубины промерзания грунта	не зависит от глубины промерзания грунта
Супеси	не менее глубины промерзания грунта	не зависит от глубины промерзания грунта
Cуглинки, глины, а также крупно-обломочные грунты с пылевато-глинистым заполнителем	не менее глубины промерзания грунта	Не менее ½ глубины промерзания грунта

* Таблица адаптирована на основании таблицы №2 п. 2.30 СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений»
Минимальные расстояния от границы промерзания грунта до уровня подземных вод, при котором грунтовые воды не оказывают влияния на увлажнение промерзающего грунта можно определить по следующей таблице:
Таблица №18. Минимальные расстояния от границы промерзания грунта до уровня подземных вод *

Наименование грунта	Значение минимального расстояния до уровня подземных вод, м
Глина с монтмориллонитовой и иллитовой основой	3,5
Глины с каолинитовой основой	2,5
Суглинки пылеватые	2,5
Суглинки	2,0
Супеси пылеватые	1,5
Супеси	1,0-1,3
Пески пылеватые	1,0
Пески мелкие	0,8

* Таблица адаптирована с упрощениями на основании таблицы №3 ВСН 29-85 «Проектирование мелкозаглубленных фундаментов на пучинистых грунтах».

Если грунт на вашем участке пучинистый и грунтовые воды стоят высоко, то целесообразно подумать о применении другого типа фундамента: свайного или свайно-ростверкового (свайный фундамент с несущими балками). Такой фундамент не боится ни морозного пучения, ни высокого грунтовых вод.

Стоп-халтура! Под свайным фундаментом понимаются бетонные сваи на опорных площадках, сваи ТИСЭ, буронабивные сваи, или винтовые сваи большого диаметра промышленного производства из толстостенной оцинкованной или нержавеющей стальной трубы. Для жилых зданий предлагаются винтовые сваи с несколькими уровнями лопастей для увеличения несущей способности и предупреждения просадки свай. Такие сваи могут быть установлены только механизированным способом. Тонкостенные (4 мм) винтовые сваи из бывшей в употреблении трубы, диаметром 10 см из неоцинкованной стали, с кустарно приваренными лопастями, закручиваемые в землю ручным сбособом, подойдут только для неответственных сооружений типа времянок, небольших садовых домиков, беседок, гульбищ, дек, настилов, сараев, туалетов и заборов.

Высота ленточного фундамента
Максимальная высота надземной части монолитного ленточного фундамента при внутреннем заполнении ограниченного лентой пространства грунтом (песком) должна быть равна четырем размерам ширины ленточного фундамента. (Высота фундамента над землей = 4 x ширина фундамента)

Таблица №19 Рекомендуемые размеры прямоугольных поперечных сечений ленты фундамента (балок).*

Ширина сечения.	Высота сечения, мм
мм									Далее кратно 300
	+	+
		+	+	+
				+	+	+
						+	+	+
							+	+
Далее кратно 100								+	+

*Таблица приведена по данным таблицы3.2 из пособия по проектированию «Армирование элементов монолитных железобетонных зданий», Москва, 2007.

Например, общая высота подземной и надземной части ленточного фундамента шириной 40 см должна иметь оптимальную высоту от 80 см до 120 см.
По английским рекомендациям, надземная часть монолитного мелкозаглубленного ленточного фундамента не может быть больше его подземной части, но может быть сколь угодно меньше подземной части фундамента. Самым распространенным вариантом является глубина заложения монолитного мелкозаглубленного ленточного фундамента и его высота над землей равные 50 см, то есть суммарной высотой ленты в 1 метр (если позволяют условия подлежащих грунтов). Если же вам нужен надземный цоколь высотой 80 см, то и подземную часть ленточного фундамента рекомендуется устраивать глубиной не менее 80 см. Эти английские рекомендации (как и многие другие) не подтверждается требованиями российских строительных нормативов, но могут оказаться полезными при конструировании надежных ленточных фундаментов.

Длина здания на ленточном фундаменте
Протяженные здания следует разрезать по всей высоте на отдельные отсеки, длина которых принимается: для слабопучинистых грунтов до 30 м, среднепучинистых - до 25 м и, сильнопучинистых - до 20 м, чрезмерно пучинистых - до 15 м. [ВСН 29-85].

Ширина ленточного фундамента
Минимальная, конструкционно ограниченная, ширина ленты фундамента составляет 15 см,и не менее ширины выступающего из под ленты плеча бетонной подушки [ BR 2010 A1/2, пункт 2E2-с], а для ленточных фундаментов для дачных домов минимальная ширина составляет не менее 25 см - 30 см. Ширина ленточного мелкозаглубленного фундамента не может быть меньше ширины опираемой на нее стены. Минимальная ширина ленточного фундамента для легких садовых построек (беседки, сараи, навесы, небольшие бани) должна быть не менее минимально допустимой ширины железобетонной балки, то есть 15 см.
Кроме минимальных конструкционных ограничений есть еще и требования задаваемые несущими способностями подлежащих под фундаментами грунтов. Удельная нагрузка от здания на единицу площади не должна превышать 70% от несущей способности грунта. Регулировать величину нагрузки можно с помощью площади опоры фундамента на грунт. Чем больше площадь опоры - тем меньше удельная нагрузка, передаваемая на грунт.

Для однокваритрных (индивидуальных) каркасных жилых домов, которые составляют довольно большую долю всех дачных построек, существуют отдельно прописанные нормы глубины заложения фундаментов в Своде Правил СП 31-105-2002 «Проектирование и строительство энергоэффективных одноквартирных жилых домов с деревянным каркасом». Они применимы при одновременном выполнении следующих условий:
пролет балок перекрытия, опирающихся на фундаменты (стены подвалов), не превышает 4,9 м;
расчетные равномерно распределенные нагрузки на перекрытия не превышают 244 кгс/м2;
расчетное сопротивление грунтов составляет не менее 0,75 кгс/см2.

Таблица №20. Минимальная ширина ленточного фундамента для индивидуального каркасного дома.*

Количество перекрытий	Минимальная ширина ленточного фундамента, мм	Минимальная площадь подошвы фундамента
(этажей)	под наружные стены	под наружные стены, обложенные кирпичом	под внутренние стены	под колонны при шаге 3 м, м2
				0,4
				0,75
				1,0
Значения при очень высоком уровне грунтовых вод (глубины менее ширины фундамента)
Количество перекрытий	Минимальная ширина ленточного фундамента, мм	Минимальная площадь подошвы фундамента
(этажей)	под наружные стены	под наружные стены, обложенные кирпичом	под внутренние стены	под колонны при шаге 3 м, м2
				0,8
				1,5
				2,0
Примечание: Площадь подошвы фундаментов под колонны, расположенные с шагом, отличающимся от приведенного в таблице, должна приниматься пропорционально уменьшению или увеличению

* Таблица адаптирована с упрощением из Таблицы 5-1 Свода Правил СП 31-105-2002 «Проектирование и строительство энергоэффективных одноквартирных жилых домов с деревянным каркасом»

Методика ориентировочного расчета минимальной достаточной ширины мелкозаглубленного ленточного фундамента. Данная методика определения минимальной достаточной ширины мелкозаглубленного ленточного фундамента основана на представлении о том, что величина удельной нагрузки на единицу площади подлежащего под фундаментом грунта должна быть меньше несущей способности (расчетного сопротивления основания) подлежащего под фундаментом грунта. Разница между нагрузкой от дома и несущей способностью грунта должна быть как минимум на 30% больше в пользу несущей способности грунтов (коэффициент запаса прочности для бетонных конструкций, отливаемых на стройплощадке). Для определения выяснения минимальной достаточной ширины малозаглубленного ленточного фундамента, исходя из несущей способности подлежащих грунтов, необходимо решить уравнение: Мертвый вес здания + Полезный вес мебели и оборудования + Снеговая нагрузка + Ветровая нагрузка Х 1,3 = Ширина фундамента Х Длина фундамента Х Расчетное сопротивление грунта Из этого уравнения мы можем посчитать суммарную нагрузку от здания, взять пробы грунта и выяснить их расчетное сопротивление и отсюда вычислить требуемую площадь основания фундамента. Мертвый вес здания - это сумма весов всех строительных элементов конструкции дома. Чтобы рассчитать их нужно воспользоваться нижеприведенными справочными таблицами. Таблица №21. Нагрузка от 1 квадратного метра стены зданий Материал стен кгс/м2 Деревянные каркасно-панельные, толщиной 150 мм с минераловатным утеплителем 30-50 Из блоков ячеистого бетона плотностью 500-600 кг/м3 сплошной кладки, толщиной, мм: 200, 250, 300, 350 100-120 125-150 150-180 175-210 Из опилкобетона, толщиной 350 мм 300-400 Из керамзитобетона, толщиной 350 мм 400-500 Из шлакобетона, толщиной 400 мм 500-600 Из эффективного кирпича, толщиной, мм: 380, 510, 640 500-600 650-750 800—900 Из полнотелого кирпича сплошной кладки, толщиной, мм: 250, 380, 510 450-500 700-7501 900- 1000 Вес окон и дверей при расчете не учитывается, а площадь стен считается без учета дверных, оконных и иных проемов. Допустим, у нас одноэтажный газобетонный дом размером 10 м на 10 м, с площадью стен первого этажа и площадью фронтонов 140 м2. По таблице № 9 один квадратный метр стены из газобетона плотностью 600 кг/м3 с толщиной стен 30 см даст нагрузку в 180 кгс/м2. Все стены дадут нагрузку на основание180 кгс/м2 х 140 м2= 25200 кгс. К нагрузке от стен дома на основание добавляем нагрузку от конструкций перекрытий. Определяем нагрузку от перекрытий по следующей таблице: Таблица №22. Нагрузка от 1 м2 перекрытий пролетом до 4, 5 м Тип перекрытия кгс/м2 Чердачное по деревянным балкам, плотностью, кг/м3, не более:     70-100   100-150   150-200 Цокольное по деревянным балкам, плотностью, кг/м3, не более:     100-150   150-200   200-300 Цокольное железобетонное 300-500   При площади дома в 100 м2 и одном этаже мы имеем цокольное железобетонное перекрытие весом 100 м2 х 400 кг = 40000 кг и чердачное перекрытие весом 100 м2 х 150 кг = 15000 кг. Суммарный вес перекрытий дома 55000 кг Чтобы вычислить нагрузку от кровли нам нужно сложить вес собственно стропильной системы с весом кровельного материала и прибавить нормативную снеговую нагрузку. Вес стропильной системы вычисляется из объема пиломатериалов и их удельного веса (500-550 кг/м3). Вес пиломатериалов можно вычислить из таблиц:

Таблица №23. Таблица количества бруса в кубическом метре пиломатериалов

Размер бруса (мм)	количество бруса при длине 6 м в кубометре пиломатериалов	объем одного бруса длиной 6 м (м3)
100 х 100	16,6	0,06
100 х 150	11,1	0,09
100 х 200	8,3	0,12
150 x 150	7,4	0,135
150 х 200	5,5	0,18
150 х 300	3,7	0,27
200 х 200	4,1	0,24

Таблица №24. Таблица количества досок в кубическом метре пиломатериалов

размер доски (мм)	количество досок при длине 6 м в кубометре пиломатериалов	объем одной доски длиной 6 м (м3)
25 х 100	66,6	0,015
25 х 150	44,4	0,022
25 х 200	33,3	0,03
40 х 100	41,6	0,024
40 х 150	27,7	0,036
40 х 200	20,8	0,048
50 х 50	66,6	0,015
50 х 100	33,3	0,03
50 х 150	22,2	0,045
50 х 200	16,6	0,06
50 х 250	13,3	0,075