Непосредственный расчет фундамента для дома — читаем суть

Как правильно рассчитать стоимость фундамента под дом, я уже рассказывал на конкретных примерах в одной из предыдущих статей. В этой статье поговорим о расчете размеров и свойств самого фундамента.

Почва

От правильного определения типа почвы зависит выбор фундамента

Самым первым фактором, который следует тщательно изучить – это почва на участке, которая выбрана для постройки дома. От ее типа зависит многое:

• тип фундамента;
• глубина его залегания;
• выбор вида гидроизоляции;
• возможность обустройства подвала.

Для того чтобы правильно оценить почву, необходимо выкопать в нескольких местах ямы или пробурить скважины. Расстояния между ними должно быть не менее метра. Грунты на одном и том же участке могут быть различными, а, следовательно, свойства их отличаются.

Очень важно не ориентироваться на свойства грунта соседнего участка и игнорировать обследование своего.

Скважина пробуривается до глубины 2 метров. Такая глубина достаточна для того, чтобы получить представление, какой тип почвы преобладает.

Далее определаются с видом фундамента и глубиной его залегания.

Приведём характеристики самых распространённых типов грунтов и варианты решений относительно расчёта основания дома.

Каменистые и полукаменистые грунты имеют очень высокую несущую способность. Исходя из этого, можно выполнять работы по устройству фундамента любого типа, кроме свайного.

Расчет максимальной площади

Фундамент должен выдержать максимальный вес элементов дома, которые состоят со стен и перекрытий. В большинстве случаев в качестве материала для стен идет кирпич (он имеет наибольшую массу, меньше весит шлакоблок, саман). Для перекрытий используют бетонные армированные плиты, которые намного тяжелее деревянных конструкций. Нам нужно построить одноэтажный дом, мансардный этаж (крыша). Крыша будет выполнена из металлочерепицы или оцинкованной стали, которые имеют одинаковую массу.

Конструкция дома:1 — стропила;2 — коньковая балка;3 — коньковая черепица;4 — боковая доска карниза;5 — лобовая доска карниза;6 — наличник;7 — перила;8 — облицовка балкона;9 — верхняя планка забора;10 — столб забора;11 — горизонтальные планки забора;12 — вертикальная планка забора;13—тротуарные плиты;14—консольные балки балкона;15 — рейки;16 — оконный блок со ставнями;17 — панель чердачного перекрытия;18 — горизонтальный несущий брус каркаса наружной стены;19 — слой толя;20 — рейка каркаса;21 — слега;22 — дощатая обшивка:23 — черепица;24 — наружная облицовка;25 — угловая доска облицовки;26 — крыльцо;27 — стойка каркаса;28 — горизонтальные рейки каркаса;29 — внутренняя облицовка стены;30 — плёнка для защиты от продувания;31 — панель перегородки;32 — нижний брус каркаса стены;33 — балка перекрытия;34 — дощатый настил пола;35 — лаги.

1. Принимаем в расчет самый простой дом, который имеет: правильные размеры 5 м на 8 м, один этаж, крышу с углом наклона 45 градусов, 2 комнаты, одну межкомнатную перегородку, высоту этажа 3 метра. Периметр дома будет составлять 5+5+8+8=26 м, добавим межкомнатную перегородку 26+5=31 м. Площадь этажа будет составлять (5+8+5)*3=54 м. Площадь цокольного перекрытия будет равна площади чердачного перекрытия и составлять 5*8=40 м.
2. Расчет площади кровли будет зависеть от угла наклона и конструкции крыши, типа перекрытия. В большинстве случаев это значение опускают, потому что масса крыши будет намного меньше массы перекрытий и стен. При расчетах на крышу добавляют 20% от полной массы конструкций дома. Если брать в расчет металлочерепицу, то различные производители имеют разные размеры листов и системы креплений. Практически площадь крыши рассчитывается по формуле правильного треугольника: S=1/2*5*3*2=15 м2.

Только сделав такие вычисления, можно точно произвести расчет нагрузки на фундамент. Рекомендуется использовать дополнительный коэффициент 20% для учета массы строительных материалов, перекрытий. Дверные и оконные проемы в данном расчете не учитываем.

Расчет глубины заложения основания здания

Расчет бетонной смеси.

Для того чтобы правильно определить глубину заложения основания дома нужно знать 3 основных параметра несущего грунта:

• уровень его промерзания;
• основной состав;
• высоту подземных вод.

Для мелких и пылеватых песков, твердых глинистых грунтов при расчете глубины заложения фундамента уровень промерзания почвы не учитывается, если зимой грунтовые воды располагаются ниже уровня промерзания земли больше чем на 2 м. Если земля сухая и при морозах пучинится не будет, то ни углублять его дополнительно, ни усиливать, ни утеплять его не нужно. Соответственно, сметная стоимость строительства дома не повысится.

Но если подземные воды находятся ближе чем на 2 м к уровню промерзания почвы, то считается, что грунт насыщен водой. В таких условиях пучение при морозе будет неизбежно. И основание при строительстве дома необходимо возводить с учетом промерзания участка. Подошва всего здания должна находиться на уровне промерзания грунта или чуть ниже его.

Схема ленточного фундамента.

Минимальная глубина, на которую закладывают основание, должна быть следующей:

• в сухих почвах (средние и крупные, гравелистые пески, крупнообломочные грунты) — от 50 см;
• в сухих грунтах (твердые глины, мелкие и крупные пески) — от 70 см;
• во влажных почвах (пластичные глинистые грунты, мелкие и пылеватые пески, лессовидные суглинки) — от 120 см;
• в скальных и полускальных грунтах — глубина заложения фундамента значения не имеет;
• для дома с подвалом — ниже уровня пола в подвале не менее чем на 40 см.

Во влажных почвах глубина, на которую заложено основание дома, зависит от расположения уровня подземных вод к уровню промерзания грунта:

• Расстояние более 2 м — глубина заложения не менее 50 см;
• Расстояние менее 2 м — глубина заложения не менее 3/4 глубины промерзания участка, но не меньше 70 см.
• Грунтовые воды выше уровня промерзания земли — не менее глубины промерзания грунта.

Если проект здание предусматривает наличие в здании погреба, то в расчет принимается и тип грунта и углубление фундамента под подвал.

Расчет площади подошвы фундамента

Важное место в проектировании основания для будущей постройки занимает расчет площади подошвы фундамента. Данный этап работы проводится по формуле, представленной на рисунке ниже. Полученное в результате вычислений значение – примерная общая площадь подошвы фундамента, необходимая для того, чтобы буквально под нагрузкой не продавить грунт. Если речь идет о строительстве самого дорогостоящего – плитного монолитного фундамента (в статье расчет арматуры на фундамент вы оцените, насколько «экономично» данное решение), то можно и вовсе избежать этих расчетов, ведь достаточно залить плиту под всей площадью дома, а такой подошвы с избытком хватит для предупреждения всех сюрпризов, которые преподносит грунт.

Каждый тип грунта, в зависимости от глубины заложения, плотности и пористости, обладает своими показателями сопротивления нагрузкам. Само собой разумеется, что пласты почвы на большой глубине в результате естественной прессовки отличаются большими значениями сопротивления. Так, если вы планируете строить фундамент на глубину меньше 1,5 м, то расчетное сопротивление грунта примет несколько иное значение. В этом случае оно будет рассчитываться по формуле: R=0,005R0(100+h/3), где R0 – табличное значение расчетного сопротивления, h – глубина фундамента относительно нулевой отметки, см. В свою очередь, многое зависит от грунтовых вод, ведь повышенная влажность грунта уменьшает его сопротивление нагрузке.

Естественно, что при самостоятельном расчете фундамента под дом придется повозиться над вычислением нагрузки от возводимой конструкции, которая будет оказываться на пласты грунта под подошвой фундамента. Сюда включается:

• суммарная нагрузка от сооружения, в том числе и примерная – от фундамента (используются данные таблицы, представленной на рисунке ниже);
• нагрузка от объектов, которые будут размещены в постройке (камины, мебель, люди);
• вес сезонных нагрузок от снежного покрова. Для средней полосы принимается равным 100 кг на кв. м кровли, для южной – 50 кг, для северной – 190 кг.

Полученное в результате вычислений значение площади подошвы фундамента используется при составлении проекта фундамента: выборе ширины ленты (для ленточного монолитного основания) или площади опоры (для столбчатого, свайного типов фундаментов). Рассмотрим конкретный пример расчета фундамента для каменного дома 6 ? 8 м. О том, как подбирается арматура для фундамента, пойдет речь уже в отдельной статье.

Пример расчета фундамента

Предположим, что мы строим двухэтажный каменный дом 6 ? 8 м, проект которого предусматривает в том числе одну внутреннюю несущую стену. Масса дома с учетом всех нагрузок получилась равной 160 000 кг. Грунт – влажная глина (расчетное сопротивление – 6 кг/см2). Коэффициент условий – 1. Коэффициент надежности – 1,2. Подставляем все значения в формулу расчета площади подошвы фундамента:

S = 1,2 ? 160000 / (1 ? 6) = 32 000 см2 = 3,2 м2

Для ленточного фундамента: при общей длине ленты примерно (6+8) ? 2 + 6 (внутренняя стена) = 34 м минимальная ширина ленты составит 3,2 / 34 = 0,1 м. Это минимальное значение!

Если рассматривать фундамент для легкого деревянного дома при условии, что минимальная площадь подошвы получилась равной 1 м2, то для возведения свайного фундамента (площадь основания каждой сваи принимается равным 0,07 м2, при условии, что нижняя часть сваи в диаметре – 0,3 м) потребуется:

1 / 0,07 = 15 свай

Особенности выбора

Если пучинистый грунт на поверхности, то его можно частично заменить на песок

Другие типы грунтов, песчаные, глинистые, торфяные, суглинки в той или иной мере обладают таким свойством, как пучинистость. Поэтому при выполнении работ по закладке фундамента вне зависимости от того с подвалом или без, обращаем внимание на такие факторы:

1. На какой глубине залегает пучинистый тип грунта. Если он располагается на поверхности и по всей глубине пробных скважин, то можно какую-то часть заменить, например, на песок и приступить к закладке ленточного основания. Или сразу обустраивать свайный фундамент.
2. Изучить уровень залегания грунтовых вод. Чем выше они проходят, тем меньше типов фундаментов подходят для закладки. Если воды проходят на глубине одного метра, то лучше выбрать плитный фундамент. Об обустройстве подвала не может быть и речи.Если ниже, то можно остановиться на мелкозаглублённом ленточном основании.
3. Уровень промерзания почвы. В случае, когда пучинистый грунт залегает на глубину промерзания почвы, то его следует заменить. В противном случае обустраивают заглублённое ленточное основание или фундамент с применением свай. В отдельных случаях можно выбрать мелкозаглублённый плитный фундамент.

При расчётах необходимо учитывать все три фактора одновременно.

Количество бетона

Расчет количества бетона проводится только в том случае, если фундамент делается с нуля, без использования заводских железобетонных армированных плит. С одной стороны такой вариант строительства дешевле и крепче, потому что формируется монолитная бетонная масса, но он и более длителен, так как бетон должен хорошо высохнуть. В большинстве случаев фундамент, выполненный из бетона, должен сохнуть не менее пары месяцев, вплоть до года.

Схема расчета количества бетона для фундамента.

Для использования монолитного бетона, нужно сделать проект фундамента будущего дома, прокопать котлован, сформировать основание для бетонной конструкции, которая позже будет заливаться бетоном. Для правильного расчета необходимо определиться с типом несущего основания, допустимой глубиной и несколькими другими параметрами, вплоть до структуры грунта.

1. Объем бетона для ленточного фундамента рассчитывается очень просто, так как он считается наиболее простым. Это обычный параллелепипед, поэтому расчет проводится согласно курсу математики школы или первых курсов института.
2. Для столбчатого фундамента нужно знать площадь сечения и высоту столба. Для расчета используются формулы цилиндра, где объем рассчитывается по простой формуле V=3,14*R2*H=3,14*0,152*1,5=0,353 м3. Учитывая эти данные, можно легко вычислить необходимое количество столбов для фундамента дома.
3. Плиточный фундамент – это самая дорогая конструкция, которая формируется сплошной заливкой бетона по всей площади поверхности фундаментной конструкции. Иными словами, это простая плита, которая имеет толщину в 10 см, размерами, соответствующими дому, 5х8 м.
4. Учитывая полученный объем плиты, для ее формирования пойдет не менее 400 м3 бетона по расчету 5х8х10. Для усиления конструкции используются специальные ребра жесткости, которые нужно устанавливать по периметру плиты. Расчет таких ребер проводится под конкретный грунт, учитывая уровень просадки и конструктивные особенности дома. Иными словами, нужно ребра ставить каждые 2,5 м, а также по краям фундаментной плиты.

Определение уровня грунтовых вод и состава грунта

Схема заливки ленточного фундамента.

Самую достоверную информацию об уровне грунтовых вод можно получить тогда, когда они находятся на максимальной высоте. Это происходит весной и осенью.

Для того чтобы самостоятельно определить уровень подземных вод на участке, необходимо выкопать колодец-шурф размерами приблизительно 1х1 м и глубиной в 2-3 м. Колодец обязательно нужно защитить от стока в него осадков и поверхностных вод. Через несколько дней, когда шурф наполнится водой, нужно следить за изменением ее уровня.

С помощью этого же колодца можно узнать и основной состав почвы. Верхний слой — это плодородный грунт. Его легко отличить по более темному и насыщенному цвету. Данный грунт обычно не бывает больше 1 м толщиной. При возведении фундамента его снимают, так как он имеет тенденцию просаживаться неравномерно.

Ниже располагается естественный подстилающий грунт. Этот слой и является несущим, на него приходится основная нагрузка от подошвы фундамента и самого дома. По нему и нужно определять глубину закладывания основания под дом.

Самым надежным основанием для строящегося здания считаются подстилающие грунты, состоящие из средних и крупных песков, или гравелистые. Глубину заложения в таких почвах делают минимальной — не более 0,5 м.

Супеси, пылеватые и мелкие пески, глины и суглинки менее надежны. При высоком уровне грунтовых вод у этих почв несущая способность значительно снижается.

Самые слабые — суглинки лессовидные. При высоком уровне грунтовых вод этот грунт может просесть даже под собственным весом. Но если грунт сухой, то он может выдержать значительные нагрузки.

Сопротивление грунтов

Показатели сопротивления нагрузке каждого типа грунта зависят от того, насколько глубоко находятся его залежи, а также от показателей его плотности и пористости. С увеличением глубины увеличивается и коэффициент сопротивления.

Поэтому, если планируется выполнение работ по закладке фундамента на глубину менее полутора метра, то сопротивление грунта необходимо рассчитать по формуле

R0 – расчётное сопротивление, которое можно определить по таблице, приведённой ниже

H – показатель глубины закладки фундамента в соответствии с нулевым уровнем земли (см).

Также следует учитывать, что на сопротивление нагрузке влияет уровень влажности почвы. Поэтому не следует игнорировать уровень прохождение грунтовых вод.

Понятно, что при произведении самостоятельных расчётов придётся приложить немало усилий. Поэтому для облегчения работы можно использовать онлайн калькулятор. Подробнее о расчете сопротивления грунта смотрите в этом видео:

Общая нагрузка на грунт

Важное значение имеют показатели нагрузки на грунт будущего здания. В расчёты следует включить такие факторы:

1. Общая нагрузка будущей конструкции, с учётом примерной нагрузки основания. Обращаем внимание, будет ли обустраиваться подвал. Для этого необходимо опираться на данные, представленные в таблице ниже.
2. Суммарную нагрузку используемых элементов в быту, такие как камины, печи, мебель, люди и прочее.
3. Сезонные нагрузки. Например, снежные покровы. Показатели для каждой климатической полосы различно. Так, для средней полосы – 100 кг/м2 кровли, для южной – 50 кг/м2, для северной – 190 кг/м2.

Значение площади подошвы фундамента определяет показатели ширины траншеи для ленточного основания и площади опоры для столбчатого или свайного фундамента. Если возникают затруднения расчёта, рекомендуем обратиться к онлайн калькулятору.

Рассмотрим примеры

Пример расчета веса здания

Рис. 1. Расчет сопротивление грунтов и их виды.

На рис. 2 приведены приблизительные параметры веса элементо жилого дома, которые помогут вам произвести правильный расчет. Более точные цифры приведены в справочникам по строительным нормам и правилам.

В качестве примера возьмем двухэтажный жилой дом без подвала, размеры основания которого 12х12 м.

Сначала определяется общий вес здания — складывается вес крыши, коробки здания, мебели, цоколя и фундамента.

Высчитывается вес крыши. Он зависит от веса стропил, перекрытий и каркаса крыши, веса кровли и ветровой и снеговой нагрузки. Последние параметры можно выяснить в районных строительных организациях или установить по СниПу «Нагрузки и воздействия».

Допустим, что крыша деревянная, покрытая металлочерепицей, а снеговая и ветровая нагрузка незначительные: 3000+800+2000=5800 кг.

Определятся вес коробки здания. Он рассчитывается из веса самой коробки дома, капитальных стен, основных перекрытий и перегородок.

Рис. 2. Примерный вес конструкций жилого здания.

На строительство двухэтажного дома заданной площади потребуется приблизительно 15000 шт. лицевого кирпича (весом каждого блока в 4 кг) и ракушечник (каждый блок есит 15 кг): 15000*4+2500*15 = 60000+80700=140700 кг.

Для возведения капитальных стен, перегородок и некратностей используется красный кирпич, 1 блок которого весит 3,8 кг: 12000*3,8 кг=45000 кг.

Перекрытия возводят из круглопустотных железобетонных плит. Вес одной плиты 6х1,2 м составляет 200 кг: 34*2200=74800 кг.

Необходимо обязательно учитывать вес раствора для кладки кирпича и ракушечника, стяжку, черновую отделку штукатуркой. Все это будет приблизительно весить 63000 кг.

Общий вес оборудования, обеспечивающего дом, и мебели определяется в 5000 кг.

При суммировании всех этих параметров общий вес коробки здания составляет 329 100 кг.

Определяется вес цоколя и фундамента. Для строительства цоколя используется кирпич, весом каждого блока в 3,8 кг, а для фундамента берутся бетонные блоки, каждый весом в 1600 кг: 6500*3,8+40*1600=24700+64000=88700 кг.

Также необходимо учесть вес заливки бетонной стяжки, раствора для кирпичной кладки и монтажа блоков и железной арматуры. В сумме получается цифра в 106080 кг.

При суммировании веса всех элементов дома получается общий вес здания в 440980 кг. То есть на грунт будет давить 441 тонна.

Пример расчета запаса прочности

Сначала необходимо высчитать площадь опирания дома на грунт. Для этого берется ширина блоков, из которых будет монтироваться фундамент (например, 50 см), и умножается на периметр фундамента. В данном примере эта цифра будет равна 4800 см: 4800*50= 240000 см2.

Допустим, что вид грунта, на который будет опираться здание, — пластинчатая глина, способная нагрузку в 2 кг на 1 см2.

Высчитаем вес, который может выдержать грунт под зданием. Для этого умножим площадь опирания дома на рассчитанную нагрузку на грунт: 240000*2=480000 кг/см2.

Теперь можно высчитать запас прочности. Для этого из расчетной нагрузки на почву вычтем общий вес здания:

480000-440989=39011 кг.

То есть при ширине фундамента в 50 см запас прочности составляет 39 тонн. Этого вполне достаточно для того, чтобы построить достаточно большой капитальный жилой дом.

Для легких зданий такие запасы прочности не нужны. Поэтому их фундаменты возводятся не из блоков, а используют ленточную конструкцию, ширина которой обычно равна ширине бетонного блока — 40-50 см. Но если почва на участке суглинистая, а уровень грунтовых вод очень высокий, то придется возводить монолитную плиту или плавающий фундамент. Он поможет решить проблемы с неравномерным пучением почвы. Но в данном случае расчет запаса прочности грунта все равно необходим.

Если расчет и выбор типа фундамента под дом проведены правильно и все нюансы учтены, здание простоит долго и никаких проблем с ним не возникнет.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...