Как рассчитать толщину фундаментной плиты
Определившись с типом плитного фундамента, приступают к расчёту параметров железобетонной плиты. Её толщину определяют таким образом, чтобы обеспечить оптимальное удельное давление на грунт
Достичь в этом вопросе равновесия чрезвычайно важно, иначе при чрезмерной нагрузке на грунт дом будет усаживаться, а при недостаточной — перекосится
При расчёте учитывают несколько факторов:
- тип и особенности грунта;
- массу самого плитного фундамента;
- вес строительных материалов, необходимых для строительства здания;
- полезную нагрузку в виде оборудования, мебели, инженерных коммуникаций и элементов инфраструктуры;
- снеговую и ветровую нагрузку.
Определение толщины фундаментной плиты под крупномасштабное строительство — тема для отдельной статьи. Если необходимо рассчитать основание под небольшой жилой дом, то пользуются упрощённой методикой.
- Вычисляют суммарный вес здания с отделкой и коммуникациями, после чего к полученному значению прибавляют климатическую (снег, дождь, ветер) и эксплуатационную (обстановка, оборудование, люди) нагрузку.
- По суммарному весу и площади сооружения в плане рассчитывают давление на грунт (вес фундамента не учитывается).
- По данным из представленной ниже таблицы (цифры в скобках) определяют вес, которого не хватает для достижения оптимальной нагрузки на грунт.
- Учитывая, что плотность армированного железобетона равняется 2,7 г/см3, а также на основании данных о площади, вычисляют толщину плиты.
- Полученное число округляют до 5 см в ближайшую сторону. При этом допустимое отклонение от оптимального давления должно составлять не более 25%.
Таблица: расчёт толщины плитного фундамента
| Грунт | кгс/см2 |
| Щебень, гравий | 5 |
| Пески крупные, гравелистые | 4 |
| Пески средней крупности | 3 |
| Пески мелкие и пылеватые плотные | 2 (0,35) |
| Пески мелкие средней плотности | 1,5 (0,25) |
| Супеси твёрдые и пластичные | 2,5 (0,5) |
| Суглинки твёрдые и пластичные | 1,5 (0,35) |
| Глины твёрдые | 4 (0,5) |
| Глины пластичные | 1,5 (0,25) |
Возможен вариант, когда рассчитанное значение превышает 35 см. Это говорит о том, что при выборе типа основания была допущена ошибка и дом свободно сможет стоять на ленточном или столбчатом фундаменте. Если же вышло так, что толщина плиты должна составлять 15 см, то это свидетельствует о чрезмерном весе здания — в этом случае его постройку лучше доверить специалистам.
Как устроен ленточный фундамент
Правильный ленточный фундамент представляет собой монолитные полосы из бетона, на которых устанавливаются несущие вертикальные конструкции. Вариант считается одним из лучших для одноэтажных и малоэтажных построек, в том числе, и жилых. Однако перед тем как начинать покупать материалы и готовиться к монтажу ленточного основания, стоит познакомиться с информацией о его плюсах и минусах.
Устройство ленточного фундамента: 1 — Монолитный бетон. 2 — Песчаная подушка. 3 — Арматура.
Недостатки ленточного фундамента
Список характерных для ленточных фундаментов недостатков сравнительно небольшой и состоит всего из 3 пунктов:
• ленточное основание нельзя использовать для некоторых видов грунтов;
• заливать раствор в опалубку следует быстро (на весь объём уходит не больше 2–3 часов) – для больших построек это означает необходимость в одновременном приготовлении нескольких кубометров бетона.
• работу практически невозможно выполнить в одиночку – даже без привлечения специалистов владельцу участка, на котором ведётся строительство, придётся заручиться помощью друзей или родственников.
В большинстве случаев монтаж такого основания требует обращения в строительную компанию, которая поставит достаточное количество раствора. Для ускорения процесса монтажа и повышения качества конструкции стоит воспользоваться услугами этой же или другой организации для выполнения других этапов работы. Хотя результатом обращения к профессионалам станет заметное увеличение сметы на строительство здания.
Достоинства ленточного фундамента
Плюсов, обеспечиваемых ленточными фундаментами, намного больше, чем минусов. К ним относят:
• возможность выдерживать серьёзные нагрузки – до 17 тонн на 1 кв. м;
• минимальное время возведения – от 5 до 7 суток при правильно выбранных температурных условиях;
• простую подготовку, которую можно выполнить своими силами, независимо от объёмов работ;
• высокий эксплуатационный период таких оснований, превышающий 100 лет (только при соблюдении всех правил монтажа, устройства утепления и гидроизоляции);
• доступную стоимость по сравнению с большинством других фундаментов.
Список преимуществ ленточных оснований включает широкий ассортимент различных вариантов. Это позволяет выбрать подходящий вид и конструкцию в зависимости от условий строительства и финансовых возможностей. Есть среди плюсов ленточного фундамента и повышение эффективности теплоизоляции пола первого этажа за счёт создания многослойной утепляющей «подушки».
Сбор и анализ нагрузок
Нагрузка на фундамент может быть постоянная и временная. В первый тип входят все элементы каркасного дома. Временные нагрузки бывают кратковременными (вес людей) и длительными (вес оборудования, мебели)
Для расчета во внимание берется также вес снегового покрова. Постоянная нагрузка рассчитывается с учетом веса стен, кровли, перекрытий, веса самого фундамента
Масса конструкций по типу представлена ниже.
- Стены толщиной 150 мм в каркасном доме с утеплителем: 30-50 кг/кв. м.
- Стены из бруса и бревен: 70-100 кг/кв. м.
- Стены из кирпича толщиной 150 мм: 200-270 кг/кв. м.
- Стены из железобетона толщиной 150 мм: 300-350 кг/кв. м.
- Металлическая кровля: 40-60 кг/кв. м.
- Керамическая кровля: 80-120 кг/кв. м.
- Кровля из гибкой черепицы: 50-70 кг/кв. м.
- Собственный вес железобетонного фундамента: 2500 кг/куб.м.
Указанные значения относятся к нормативным. Чтобы получить расчетные показатели их необходимо умножить на специальный коэффициент надежности по нагрузке. Ниже они указаны для каркасного дома.
- Деревянные: 1,1.
- Железобетонные с плотностью выше 1600 кг/куб м: 1,3.
- Засыпки, изоляционные слои, стяжки, выполненные в заводских условиях 1,2.
- Засыпки, изоляционные слои, стяжки, выполненные на строительной площадке 1,3.
Площадь и вес фундамента
Зная общую нагрузку здания, необходимо рассчитать минимальную площадь основания фундамента каждому строению. В расчете учитываются сопротивление грунта под фундаментом, а также коэффициент зависимости типа здания и грунта под ним. Площадь основания должна быть больше полученного значения. В ленточном основании необходимо ширину фундамента умножить на длину всей ленты и сравнить с расчетным значением.
Зависимость выбора типа фундамента от вида грунта
Вес фундамента рассчитывается путем перемножения объема всех его составляющих на удельный вес одного кубического метра бетона.
Онлайн калькулятор нагрузки
Рассчитать рассматриваемый показатель можно путем использования специальных онлайн-калькуляторов. Примером можно назвать сервис: https://prostobuild.ru/onlainraschet/204-raschet-nagruzki-na-fundament.html или https://www.gvozdem.ru/stroim-dom/kalkulyatory/sbor-nagruzok-na-fundament.php.
Особенностями второго онлайн-калькулятора назовем следующие моменты:
- Программа учитывает планировку сооружения и тип используемых материалов при строительстве.
- Рассматриваются все нагрузки, который оказываются на основание. Данный онлайн-калькулятор позволяет рассчитывать нагрузку стен, кровли, отделочных и других материалов.
На рассматриваемом сервисе есть поля, в которых указывается важная информация, а также таблицы с важной информацией, нужные формулы и многое другое
Расчет площади подошвы
Важное место в проектировании основания для будущей постройки занимает расчет площади подошвы. 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 фундамента (в статье про расчет арматуры 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 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 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:
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
Виды фундаментов
После ознакомления с основными критериями выбора несущих оснований следует подробнее рассмотреть технические особенности того или иного фундамента под кирпичный дом. В этом качестве чаще всего используются три типа оснований:
- Ленточное.
- Свайное.
- Плитное.
Чтобы понять, как сделать правильный фундамент, следует ознакомиться с технологическими нюансами его возведения.
Ленточное основание
Ленточный фундамент под кирпичный дом
Ленточный фундамент для кирпичного дома является наиболее распространённым типом. Среди плюсов такого варианта – его простота и способность выдержать весьма большие нагрузки, что особенно актуально для массивных построек, например, для кирпичного двухэтажного дома. Основания-ленты в зависимости от конструктивных особенностей подразделяются на два типа:
- Монолитные.
- Сборные.
Монолитные основания отливаются непосредственно по месту строительства из бетонного раствора. Прежде чем начинать бетонирование, сооружают опалубку и собирают в ней армирующий каркас. Сборные ленточные конструкции монтируются из блоков при помощи подъёмной техники. Конструктивно фундамент-лента представляет собой бетонную полосу, идущую под всеми опорными стенами здания как наружными, так и внутренними.
Ширина ленточного фундамента может варьироваться от 30 до 60 см: именно такой размер монолитных фундаментных плит регламентируется строительными ГОСТами. Если ширина ленточного фундамента для относительно небольших и лёгких кирпичных построек может составлять 300 мм, то толщина фундамента для двухэтажного дома должна быть не меньше 400 мм.
Свайные основания
Подобный вариант фундамента обычно используется при возведении здания на слабых, болотистых или пучинистых грунтах. Особенностью строительства на таких почвах является необходимость устройства прочного основания, которое может обеспечить устойчивость постройки. Для этих целей подошва фундамента должна быть заглублена вплоть до прочных пород, исключающих усадку здания. Либо низ основания должен находиться ниже уровня промерзания почвы в холодное время года. Это исключит его выдавливание из земли силами морозного пучения.
Свайный фундамент под кирпичный дом
В данном случае наиболее оптимальной технологией является метод забивки или закручивания в землю свай. Это позволяет сэкономить массу сил, времени и денег, которые понадобились бы для проведения землеройных работ и заливки монолитной ленты аналогичной глубины. Выделяют три технологии сооружения свайного основания:
- Забивная.
- Буронабивная
- Винтовая.
Забивной метод состоит в заглублении сваи в грунт при помощи особого молота-копра. Он может быть механическим, подвешиваемым на подъёмный кран или экскаватор. В частном строительстве может применяться и ручной копр, приводимый в действие мускульной силой людей. Буронабивная технология предусматривает бурение в земле скважины необходимой глубины, после чего она армируется и заливается монолитным бетоном.
При винтовой методике для сооружения несущего основания применяются специальные сваи, имеющие спиралевидное остриё. Заглубляются они механическими или ручными сваекрутами, а весь процесс напоминает закручивание самореза или штопора.
Плитный фундамент
Плитный фундамент
Относительно редко используемая в жилом строительстве технология. Классический плитный фундамент представляет собой армированную монолитную плиту, залитую на песчано-гравийной подушке. Небольшая распространённость такого варианта связана с рядом эксплуатационных недостатков. Во-первых, основание-плита исключает сооружение под домом подвала, цоколя или подполья. Во-вторых, такой фундамент используется только при строительстве небольших по массе и размерам зданий.
Плитный фундамент двухэтажного дома из кирпича, может обойтись застройщику чересчур дорого из-за большого объёма бетонной заливки.
Поэтому основание-плита в кирпичном частном строительстве применяется только в случае крайней необходимости. Например, если строительство ведётся на непрочных грунтах. В этом случае большая площадь опорной плиты позволит предотвратить проседание постройки, уменьшив её удельное давление на грунт.
Плитная технология может использоваться и на плотных грунтах, когда необходимо для оптимизации работы объединить фундамент и черновые полы. Такая необходимость может возникнуть при строительстве бань, гаражей или складов.
Ознакомившись с особенностями различных конструкций фундаментов и критериями их выбора, частный застройщик может самостоятельно смонтировать качественное основание под свой кирпичный дом.
Столбчатые фундаменты из асбестовых, пластмассовых или металлических труб
Столбы создаются путём заливки бетона в предварительно установленные в скважины асбестовые, пластмассовые или металлические трубы. Работы производятся в следующей последовательности:
1) На основании расчёта производится разметка фундамента на участке.
2) С помощью ручного (механизированного) бура или специальной буровой машины делаются скважины на 20-30 см ниже глубины промерзания. Диаметр скважин на 10 см больше диаметра выбранных труб. При отсутствии бура можно выкопать ямы и лопатой.
3) В скважину заливается около 20 см бетона для увеличения несущей способности столбов, как уже говорилось выше. После небольшой паузы в скважину вставляется сначала свёрнутый рулон рубероидной рубашки, которая защитит песчаную засыпку от заиливания, затем асбестовая, пластиковая или металлическая труба и арматурный каркас.
4) Производится обратная засыпка промежутка между трубой и рубероидной рубашкой песком и в трубу заливается бетон. Песок предотвращает примерзание грунта к трубам зимой и их подъём касательными силами морозного пучения.
Описание и порядок расчета нагрузки на фундамент
При сборе нагрузок на фундамент (общем и обязательном этапе расчет вне зависимости от типа основания) последовательно определяются и суммируются:
- Постоянная нагрузка от стен – в простейшем приближении высота стен (включая внутренние) умножается на их длину и толщину. Далее полученная величина умножается на удельный вес основного материала, взятого из таблиц или технического паспорта. Минимальную нагрузку (от 300 кгс/м3) имеют каркасные стены, низкую (≈600 кгс/м3) – газобетон или дерево, высокую (1200) – шлакоблок и пустотелая керамика, максимальную (1800) конструкции из полнотелого кирпича или камня. Размером окон при простых расчетах как правило пренебрегают, вес утеплителя или фасадных систем, наоборот, следует учесть.
- Нагрузка от пола и перекрытий. В расчет принимаются любые опирающиеся на стены конструкции, включая полы первого этажа, перекрытия между этажами, жилой мансардой или чердаком. Их площадь обычно совпадает с размерами дома, для получения нагрузки объем перекрытий умножается на их удельный вес (100-200 кгс/м3 для деревянных разновидностей с разной плотностью, 200-300 – цокольные утепленные полы из дерева, 500 – стандартные ж/б конструкции).
- Кровельная нагрузка, определяемая исходя из веса материала и типа конструкции крыши. Эту величину стоит рассчитывать с помощью онлайн-калькуляторов, определить точную площадь проекционных линий и длину опорных участков при сложной конфигурации кровли могут только специалисты. При отсутствии такой возможности площадь кровли просто умножают на удельных вес ее материала (20-30 кгс/м2 у всех кровель из облегченной стали, 40-50 – шифера, 30-50 – рубероида и мягкой кровли, 60-80 – керамической или композитной черепицы).
- Снеговая нагрузка на крышу дома – усредненная табличная величина, выбираемая с учетом региона проживания и умножаемая на опорную площадь кровли. Последняя получается путем деления всей площади кровли на площадь опорных скатов. Проще всего снеговая нагрузка высчитывается для плоских кровель – вес снежного покрова на горизонтальной плоскости (от 80 до 560 кг/м2) просто умножается на их площадь.
- Другие временные нагрузки (ветровая, сейсмическая, вес печей, мебели и проживающих людей). При упрощенном варианте эксплуатационная нагрузка на перекрытия в жилых этажах принимается равной 195 кг/м2.
Подробный перечень правил и рекомендаций при расчете нагрузок на основания приведен с СП 20.13330 (замена действующего, но частично устаревшего СНиП 2.01.07-85).
Ветровой нагрузкой при упрощенном общем сборе пренебрегают за исключением расчета домов с высокой парусностью (а именно – при расчете легких каркасников на высоких свайных фундаментах в регионах с сильными ветрами).
Дальнейшие действия зависят от типа фундамента. При необходимости определения минимальной площади основания (актуальной при заложении ленты или расчете сечения опор с ростверком) стоит использовать формулу:
S>(Yн×F)/Yc×R0),
- Где S – оптимальная площадь основания, м2
- F – общая нагрузка на основание (к весу дома и дополнительным нагрузкам добавляется вес самого фундамента).
- Yн – коэффициент надежности, 1,1-1,3
- Yc- коэффициент условий работы, зависящий от типа грунта, длины и жесткости здания.
Для определения веса фундамента нужно знать удельный вес его материала основы (2500 кг/м3 для любых армированных конструкций из бетона), глубину заложения (выбирается исходя из условий на участке), высоту поднятия над нулевой отметкой (в пределах 10-30 см) и ширину (не менее толщины стен с учетом толщины фасадных систем с утеплителем или без него).
Пример самостоятельного расчёта ширины ленточного фундамента
Чтобы лучше понять, как рассчитать ширину монолитной ленты, нужно рассмотреть это на примере. Первоначально нужно систематизировать исходные данные необходимые для расчёта.
Исходные данные:
- размер дома в плане – 10 м х 10 м. Площадь застройки – 100 м2;
- внутри дома посередине расположена несущая стена;
- стены кирпичные, толщиной в 1 кирпич – 250 мм и высотой 2,7 м. Удельный вес кирпичной кладки – 1600 кг/м3;
- кровля из шифера – 40 кг/м2;
- перекрытие из железобетонных плит – 500 кг/м2;
- глубина промерзания почвы – 700 мм;
- уровень грунтовых вод – 2,2 м;
- грунтовое основание – сухой суглинок средней плотности с расчётным сопротивлением 2 кг/см2;
- снеговая нагрузка – 50 кг/м2;
- полезная нагрузка – 20 кг/м2.
Определение суммарной нагрузки от дома на ленточный монолитный фундамент
На основе имеющихся исходных данных делают расчёт суммарной нагрузки на фундамент. Также определяют габариты монолитной ленты. Необходимо, чтобы застройщики сделали расчёт в следующем порядке:
Кровля
Крыша из шифера двускатная. С учётом уклона кровли и её свесов применяют коэффициент 1,1. Нагрузка от кровли составит: 100 м2х1,1х40 кг/м2 = 4000 кг.
Кирпичные стены
Чтобы определить нагрузку от стен, зная их толщину, нужно подсчитать их длину. Длина стен по периметру составит: (10 х 4) – (0,25 х 4) = 39 м. Вычет удвоенной толщины кирпичной кладки сделан потому, что оси плана дома проведены посередине толщины стен. Длина внутренней несущей стены составит 10 – 0,25 = 9,75 м. Общая длина несущих стен будет равна 48,75 п.м.
Объём кирпичной кладки составит: 48,75 х 0,25 х 2,7 = 32,9 м3. Полная нагрузка от кирпичных стен равна: 32,9 х 1600 = 52 670 кг.
Перекрытие из железобетонных плит
Одноэтажный дом имеет перекрытия в двух уровнях. Это перекрытие цоколя и потолок в доме. Площадь перекрытий равняется: 100 х 2 = 200 м2. Соответственно нагрузка от плит перекрытий будет равна: 200 м2 х 500 кг/м2 = 100000 кг.
Снеговая нагрузка
Для расчёта снеговой нагрузки берут общую площадь кровли дома – 100 х 1,1 = 110 м2. Снеговая нагрузка составит: 110 м2 х 50 кг/м2 = 5 500 кг.
Полезная нагрузка
Норма этой нагрузки рассчитана на основе усреднённых величин веса технического оборудования, внутренних коммуникаций, отделки помещений, мебели и прочего. Удельный вес полезной нагрузки колеблется в пределах 18 – 22 кг/м2.
Расчёт полезной нагрузки производят на основе среднего показателя – 20 кг/м2. Вес составит: 100 м2 х 20 кг/м2 = 2000 кг.
Итого суммарная нагрузка на фундамент будет равна: 4 000 + 52670 + 100 000 +2 000 = 159 000кг.
Расчёт ширины монолитной ленты
Согласно вышеуказанной формуле определяют минимальную площадь подошвы фундамента:
(1,2 х 159 000 кг) : 2 кг/см2 = 95 400 см2. То есть минимальная допустимая площадь подошвы основания дома будет равняться 10 м2.
Общая опорная площадь кирпичных стен определяется произведением длины в плане несущих стен на их толщину: 48,75 м х 0,25 м= 12,18 м2.
В результате видно, что расчётная опорная площадь меньше минимальной опорной площади стен. Следовательно, ширина ленточного фундамента должна быть равна 250 мм + 100 мм = 350 мм.
Потребность в материалах для устройства монолитной ленты
Учитывая толщину промерзания грунта (0,7 м) и глубину уровня грунтовых вод (2,2 м), монолитную ленту делают мелко заглублённой – 1 м.
Для заливки опалубки используют бетон М 300. Объём потребности в бетонном растворе равен: 0,35 м х 1 м х 48,75 м= 17 м3.. С учётом непредвиденных потерь потребность в бетоне составит 17,3 м3.
Арматурный каркас состоит из 4-х продольных арматурных стержней периодического профиля диаметром 12 мм. Так как поперечные стержни каркаса делают из тех же стержней, то общая потребность в арматуре составит: 50 м х 4 = 200 м.
Из всего вышесказанного можно сделать вывод о том, что высчитать ширину, высоту и длину ленточного фундамента для своего дома вполне под силу мало-мальски сведущим в строительном деле людям.
Какие нагрузки влияют на фундамент?
На фундамент дома влияют различные нагрузки: постоянные и временные, возникающие в силу каких-либо обстоятельств.
В общем виде все типы нагрузок на фундамент можно классифицировать по четырем основным направлениям:
Важное место в проектировании основания для будущей постройки занимает расчет площади подошвы
- масса всех элементов конструкции возводимого дома;
- так называемая полезная масса, состоящая из всех предметов мебели и интерьера, которые будут находиться в здании;
- фундаментальные нагрузки или масса самого фундамента;
- временные нагрузки, которые зависят от климатических условий местности, где строится здание – количество осадков в виде дождя и снега, сила и скорость ветра.
Общая смета
Подводя итог, чтобы вся изложенная теория стала чуточку понятнее, приведём пример расчёта основания для одноэтажного дома.
Здание габаритами 6х10 м, с внутренней шестиметровой стеной. При этом высота первого этажа – 3 м, а высота чердака – 2 м.
Фундамент ленточный, из железобетона, глубиной 1,5 м, шириной – 0,5 м. Кровля двускатная из шифера.
Площадь поверхности стен = (6+10+6+10+6)*3 + (1/2*6*2)*2 = 126 кв.м.
Площадь поверхности перекрытия = 6*10 = 60 кв.м.
Площадь поверхности кровли = 4*10*2 = 80 кв.м.
Нагрузка на фундамент = 126*270 + 60*300 + 60*200 + 80*50 = 68020 кг.
Площадь основания фундамента = Площадь по внешним границам – Площадь по внутренним границам + Площадь внутренней стены = = 6*10 – (6-2*0,5)*(10-2*0,5) + 0,5*(6-2*0,5) = 17,5 кв.м.
Объём фундамента = 17,5*1,5 = 37,5 кв.м.
Вес фундамента = 37,5*2500 = 93750 кг.
Нагрузка на 1 кв.см. грунта = (93750+68020)/(17,5*10000) = 0,9244 кг/кв.см. Такая нагрузка допустима для самых слабых грунтов – для насыщенных водой песков.
Объём бетона = Объём фундамента = 37,5 кв.м.
Арматура ребристая = (2*(6+10)+6)*3*2 = 228 м
Количество соединений арматуры = (2*(6+10)+6)/0,5 + 1 = 77
Арматура гладкая на 1 соединение = (0,5-2*0,05) + (1,5-2*0,05)*3 = 4,6 м
Арматура гладкая всего = 4,6*77 = 354,2 м
Проволоки вязальной = 0,3*3*4*77 = 277,2 м
Как вы видите, расчёт фундаментов – не настолько сложная наука, чтобы отказываться от стройки своими силами, и данный пример расчёта фундамента приведён здесь как главное доказательство.
Мастер-класс для мастеров: укладка плитки на деревянный пол. Разбираемся с методами крепления ламината на стену. О нюансах установки можете узнатьздесь.
О выборе и укладке теплого электрического пола для дома читайте в нашей статье.
Расчёт нагрузки на ленточный фундамент
Определение нагрузки на ленточное основание начинается с подсчёта массы самой ленты, для чего используется следующая формула:
Pфл= V × q.Расшифровка формулы:V – объём стен;q – плотность материала основания.
Необходимо произвести суммирование всех типов давления на фундамент, для чего можно воспользоваться следующей формулой: (Pд+Pфл+ Pсн+Pв)/ Sф.
Внимание! Важно, чтобы результат вычислений, выражающийся в удельной нагрузке, был меньше допустимых значений сопротивления почвы. Разница должна составлять порядка 25%, что необходимо для компенсации неточностей
Получение точных сведений, возможно при учёте видов стен, надо определить, какие из них несущие и выполняют функцию удержания перекрытий, лестничных пролётов, стропил. Выявляются самонесущие стены, выполняющие функцию поддержания исключительно собственной массы.
Исходя из этих данных, определяют под какую сторону закладывать стены определённой ширины, с обязательной проверкой допустимых значений.
Расчёты нагрузки в программе «APM Civil Engineering»
Расчет ленточного фундамента: определяем ширину подошвы
При расчете ленточного фундамента необходимо будет определить два его параметра:
- глубина заложения + высота цоколя = высота;
- ширина ленты;
Третий — длина — известен. Это сумма длин всех стен, под которыми будет закладываться фундамент.
Глубина заложения во многом определяется в зависимости от типа находящихся под подошвой грунтов. Общие рекомендации можно найти в таблице, а описание определения глубины заложения читайте в статье «Какой глубины должен быть фундамент».
Таблица с рекомендуемой глубиной заложения фундамента в зависимости от типа грунта и уровня подземных вод (для увеличения размеров картинки щелкните по ней правой клавишей мыши)
Пусть мы примем, что глубина залегания фундамента для наших условий — ниже уровня промерзания грунта, высота цоколя — 20 см. Грунт промерзает в нашем регионе на 1,4 м. По рекомендациям фундамент должен находится на 15 см ниже уровня промерзания. Получаем общую высоту: 1,4 м + 0,2 м + 0,15 м = 1,75 м.
Теперь нужно рассчитать ширину ленточного фундамента. Она зависит от расстояния, на котором находятся стены и материала, из которого будем его строить. Рекомендованные значения приведены в таблице.
Выбираете ширину фундамента в зависимости от материала и расстояния между стенами (для увеличения размеров картинки щелкните по ней правой клавишей мыши)
Расчет нагрузки на фундамент
Теперь нужно найти, с какой силой будет давить дом на фундамент. Для этого общую массу дома (масса всех элементов + полезная нагрузка + снеговая) делим на площадь фундамента.
Площадь ленточного фундамента находим умножив ее длину на выбранную в предыдущем пункте ширину. Потом общую нагрузку от дома делим на площадь фундамента в квадратных сантиметрах. Получаем удельную нагрузку на каждый квадратный сантиметр ленточного фундамента.
Пример. Пусть нагрузка от дома 408000 кг, площадь ленточного фундамента (длинна 4400 см, ширина 30 см) — 132000 см2. Разделив эти значения, получаем: на каждый сантиметр давит 3,09 кг.
Теперь необходимо узнать, выдержат ли грунты под подошвой фундамента это значение. Любой грунт в состоянии выдержать какое-то давление. Эти значения просчитаны и занесены в таблицу. Находим тип грунта под подошвой фундамента (определяется геологическими исследованиями) и смотрим его удельную несущую способность.
Несущая способность грунтов — сравниваем найденную нагрузку от дома с нормативной для вашего грунта
Если несущая способность грунта больше чем нагрузка от дома, все выбрано правильно. Если нет, необходимо вносить корректировки.
Корректировка параметров
Если нагрузка, передаваемая через ленточный фундамент, для данных грунтов велика, выхода два: использовать при строительстве более легкие материалы или увеличить ширину ленты.
Изменение материала очень трудоемко: часто изменение одного материала тянет за собой цепочку изменений параметров целого ряда других. В результате расчет массы приходится переделывать. Потому чаще увеличивают толщину ленты в фундаменте. Этим увеличивается уменьшается удельная нагрузка.
Но слишком широкий ленточный фундамент (шире 60 см), особенно глубокого заложения, невыгоден экономически: большой расход материала и трудозатараты. В этом случае необходимо сравнивать стоимость нескольких типов фундамента.
Ширину монолитно-ленточного фундамента подбирают исходя из рассчитанной нагрузки от дома и несущей способности грунтов
Не забудьте после изменения ширины ленты пересчитать ее массу и соответствующим образом откорректировать массу строения.
Расчёт нагрузки на столбчатый фундамент
Определение нагрузки на фундамент столбчатого типа, осуществляется по одной формуле. Здесь надо учитывать, что воздействие здания будет распределяться между всеми существующими опорами. Требуется умножить площадь сечения столба (Sс) на высоту (H).
Результатом вычисления станет получение объёма, который следует перемножить с плотностью материала, используемого для возведения фундамента (q)и общим числом столбиков, заглубляемых в почву.
- Вычисления будут проводиться по следующей формуле: Pфc= Sс× H× q×N.
- Определить суммарное сечение, можно по следующей формуле: Sсо= Sс × N.
Вычислить величину нагрузки на сваи, можно разделив массу дома на его опорную площадь, что будет выглядеть следующим образом: P/Sсо.
Расчёт ширины подошвы
Каждый фундамент имеет две горизонтальные плоскости. Верхняя, соприкасающаяся со стенами, называется обрезом, а нижняя, контактирующая с почвой – подошвой. Определение размеров подошвы – главное в его расчёте. На видео Вы сможете увидеть процесс заложения нижней части фундамента.
Для безошибочного расчёта ширины подошвы, кроме веса строения, также надо знать вид грунта, на котором производится строительство. Несущая способность у каждого вида грунта своя. Её определают по таблице:
Мы узнали массу/вес постройки. Теперь, зная вид почвы, можно определить ширину основания монолита.
Общую массу строения увеличим на вес находящейся в нём мебели и несущей платформы, которая также будет оказывать давление на почву, возможный вес атмосферных осадков – снега.
Общая масса дома, учитывая дополнительные нагрузки, составила 200 т. Выбираем ширину подошвы равную ширине блочного материала – 50 см. Длина дома – 3000 см. 3000 умножаем на 50, итог 150000 кв.см. – площадь дома, которая будет оказывать давление на землю.
Наш дом построен на влажной глине. В среднем она воспринимает вес 2 кг/см2.
150000 умножаем на 2, получаем 300000 кг/см2 – максимальный вес, который выдержит данная почва. Наш дом весит 200 тыс. кг.
300000 – 200000 = 100 тыс. кг – запас прочности.
Грунт легко выдержит постройку, возможны даже дополнительные нагрузки. Ширина основания ленты составит 50 см.
