С точки зрения сопротивления материалов, науки о прочности и надежности конструкций, ленточный фундамент можно представить как балку на основании.
Балка — линейный элемент конструкций, опирающийся на оба конца и работающий преимущественно на изгиб. Изготавливаются различных сечений (тавровая, двутавровая, коробчатая балка, брус и другие). Под действием нагрузок балка прогибается. При этом «волокна» на ее верхней стороне сокращаются, а на нижней - удлиняются. Между верхней и нижней сторонами балки имеется слой, длина которого не изменяется. Он называется нейтральным слоем.
Поэтому в основном конструирование железобетонной конструкции сводится к определению сжатых и растянутых зон. В растянутых зонах устанавливается арматура.
Но как мы помним, балка у нас не простая, а на основании. Упругом или условно жестком. Проще говоря балка положенная на грунт.
Балкой, лежащей на сплошном упругом основании, называется такая балка, которая опирается по своей длине на упругую среду, сопротивляющуюся деформациям, вызванным изгибом балки. Интенсивность реакции упругого основания зависит от механических свойств основания и от прогиба балки.
В отношении этой зависимости выдвинуто несколько гипотез, в соответствии c ними создано несколько теорий балок, лежащих на упругом основании. Наиболее простой и точной для большинства задач, является гипотеза Фусса–Винклера. Согласно этой гипотезе просадка упругого основания под балкой прямо пропорциональна давлению на основание в этом месте. Упругое основание, следовательно, можно представить как бесконечное множество независимых упруго проседающих опор, расположенных по всей опорной поверхности балки
Интересный факт: Общую прочность корпуса судна рассчитывают как жёсткую безопорную балку, работающую на изгиб, что по сути, та же самая балка на упругом основании
В нашем случае основание-это массив грунта, находящийся ниже подошвы фундамента и воспринимающий нагрузку от фундамента и надземных конструкций. Грунт не взирая на его деформацию, может представлять из себя прочную опору. Ленточные монолитные фундаменты, как правило возводятся под сплошные стены, нагрузка на балку равномерно распределенная, следовательно позволяет рассматривать ее как абсолютно жесткую. Минуя объемистые расчеты, формулы и уравнения, практически полезная информация заключается в том, что для фундамента под малоэтажное здание зачастую, согласно расчету, армирование не требуется.
Замечательная перспектива сэкономить. К сожалению не все так радужно. По расчету армирование не требуется, но оно очень полезно из соображений эксплуатационной надежности, для повышения жесткости здания.
Армирование фундамента желательно по следующим причинам:
- Грунт под фундаментом не обладает постоянными физико-механическими свойствами. Индивидуальному застройщику вряд ли удастся обеспечить качественное уплотнение искусственного основания (грунтовой подушки). Естественное основание по определению не однородно, на небольших глубинах изобилует всевозможные включения, участки с разнородными грунтами и следами хозяйственной деятельности и т.п.
- На протяжении времени, в результате воздействия человека, погоды, гидрогеологический условий, физико-механические свойства могут изменяться. Возможно локальное уменьшение несущей способности грунта, что приводит неравномерности осадки здания.
- Необходимо учитывать, нагрузки от воздействие сил морозного пучения и при сезоном водонасыщении грунта.
- Оконные и дверные проемы, широкие проемы в несущих стенах препятствуют равномерному распределению нагрузки на фундамент.
- Настоятельно рекомендуется армировать углы и места сопряжения лент, для анкеровки элементов и восприятия концентрации напряжений.
