Dveri-lubercy.ru

Дизайн и ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как рассчитать прочность фундамента

Чаще всего при частном строительстве используют ленточный фундамент. Такой тип позволяет сделать в доме подвал, но в некоторых случаях он может быть экономически невыгодным. Чтобы составить смету на выполнение работ (или примерно прикинуть, сколько потребуется вложений), нужно выполнить расчет арматуры для ленточного фундамента, также вычислить объем бетона и его геометрические размеры.

Чаще всего в частном строительстве закладывают ленточный фундамент

Методика расчета предполагает вычисление трех величин. Расчет ленточного фундамента в результате должен дать такие сведения о конструкции:

  • глубина заложения подошвы;
  • ширина основания;
  • ширина по всей высоте.

Расчет фундамента для дома из кирпича или других материалов обязательно начинают с определения глубины заложения. Она зависит от пучинистости грунта, уровня грунтовых вод и климата. Если неправильно высчитать эту характеристику, здание может разрушиться под действием сил морозного пучения. Лента будет одновременно подвергаться воздействию влаги и холода, что приведет к неравномерным деформациям и трещинам.

Ширина основания должна быть достаточной для того, чтобы равномерно передать массу здания на грунт. Чем меньше прочность почвы, тем шире потребуется подошва. За счет большой площади удается распределить нагрузку от ленточного фундамента для дома на основание так, что на каждый его участок приходится не больше допустимой величины.

Фундамент должен быть заложен ниже уровня промерзания грунта

Ширина ленты по всей высоте обычно принимается конструктивно. Она должна быть чуть больше наружных стен. При этом учитывают способ изготовления ленты. Для монолитного фундамента может быть достаточно ширины сечения 200—300 мм, в то время как сборный рекомендуют делать не менее 400—600 мм. Также этот показатель зависит о глубины заложения. Чем она больше, тем сильнее будут опрокидывающие воздействия (потребуются более мощные стены подвала).

Результаты расчета

Бетонную ленту делают сборной и монолитной, мелко- и глубокозагубленной. Тип основы для дома выбирается, исходя из свойств грунта, расчетной нагрузки на свайно-ленточную основу, веса здания и других индивидуальных характеристик стройки. Точный или приблизительный расчёт ленточного фундамента можно сделать вручную, на онлайн калькуляторе или в специальной компьютерной программе. При пользовании калькулятором пользователь получит следующие данные:

  1. Длину ленточного монолитного фундамента и его периметр;
  2. Размеры подошвы ленты и опорной площади для расчета гидроизоляционных материалов;
  3. Площадь наружных стен монолита для расчета количества утеплительных материалов;
  4. Объем и вес раствора, исходя из усредненной плотности. К расчетному значению следует добавить 10% запаса;
  5. Общую нагрузку на грунт и нагрузку, распределенную на всю поверхность бетона;
  6. Dminарматуры согласно СП 52-101-2003 – учитывается соотношение количества арматурных стержней и сечения основания;
  7. Число рядов арматуры на 1 м3 бетона фундамента во всех рядах каркаса, а также сколько нужно рядов арматуры в отдельно взятом поясе;
  8. Dminпоперечного и вертикального прута в армопоясе согласно стандартам и правилам;
  9. Расстояние меду поперечной арматурой и расстояние между точками крепления хомутами (вязальной проволокой);
  10. Расстояние для нахлеста стержней друг на друга;
  11. Длина армостержней для армирования ленточного фундамента с нахлестом и без него;
  12. Общая масса арматуры и вес армокаркаса;
  13. Толщина деревянной опалубки и количество досок согласно ГОСТ Р 52086-2003;
  14. Количество всех стройматериалов для монтажа размерной опалубки.

Ручной расчет ленты

Монолитная бетонная лента – это сплошная заливка ленточного фундамента с армокаркасом, сборное основание — это фундамент из сплошных фундаментных блоков (ФБС) или из кирпича, природного камня и других штучных стройматериалов. Глубина залегания фундамента делит конструкции на глубоко- и мелкозаглубленные основы.

Преимущества глубокозаглубленного монолитного ленточного фундамента без неразборной опалубки:

  1. Очень прочная основа, выдерживающая вес многоэтажных зданий;
  2. Долговечное и надежное сооружение;
  3. Фундамент, рассчитанный на самостоятельное или профессиональное строительство;
  4. Можно сделать подвал в доме.

  1. Большие трудозатраты, высокий расход стройматериалов для заливки и армирования ленточного фундамента;
  2. Строительство без спецтехники затруднительно или невозможно;
  3. Влияние близости грунтовых вод – в некоторых случаях требуется дренаж участка или площади вокруг дома.

Компьютерная программа для расчета ленточного основания

Расчет нагрузки для ленточного фундамента

При расчете нагрузки на ленточный фундамент, нужно определить количество заливаемого бетона, для чего нужно узнать общую площадь с учетом установленной опалубки. Полученную цифру (в м 3 ) нужно умножить на массу 1 м 3 , которая колеблется в пределах 2000–2500 кг. При расчете фундамента лучше перестраховаться, поэтому за основу возьмем 2500 кг.

Потребуется узнать полную массу дома, снеговую нагрузку на крышу и давление ветра. Эти 4 показателя слаживаются и делятся на площадь основания. Выглядит это так:

(масса фундамента + масса дома + снеговая + ветровая нагрузка) / площадь основания = искомая цифра.

Поскольку расчет получается приблизительным, нужно иметь запас прочности около 25%.

Влияние грунта на глубину заложения фундамента

Зависимость выбора типа фундамента от вида грунта, хорошо описана в статье Фундамент под дом из пеноблоков на различных грунтах, а какие вообще бывают типы фундамента, для каких построек они предназначены, а так же об их достоинствах и недостатках, я рассказывал в статье Типы фундамента под дом в современном строительстве.

Грунт оказывает самое непосредственное влияние, как на тип фундамента, так и глубину его заложения.

Глубину заложения столбчатого или свайного фундамента рассчитывать не имеет смысла, как правило, столбы (сваи) закладываются ниже глубины промерзания на 30-40см, но обязательно на твердый грунт.

Плитный фундамент закладывается на глубину, зависящую исключительно от толщины монолитной плиты.

Читать еще:  Устройство бетонного основания под фундаменты

Остается разобраться с глубиной заложения ленточных фундаментов, в зависимости от типа грунта. Расчет заглубления такого фундамента производится на основании рекомендательной таблицы:

Определение несущей способности грунта

Характеристика влияет на высоту заложения фундамента и площадь его подошвы и определяется свойствами почвы. Влажные земли более неустойчивые и отличаются низкой прочностью. Пески средней и большой фракции не изменяют качеств после увлажнения.

Тип грунта можно определить самому, но его несущая способность регламентирована в справочных таблицах нормативных документов. Земля под домом может состоять из нескольких слоев, поэтому принимают ту категорию, которая превалирует перед остальными пластами.

Влажность определяют на глаз. Если в прорытой скважине или яме не прибывает вода и не скапливается там, грунт относится к категории сухих. Появление влаги на дне говорит о приближении отметки грунтовой жидкости, и земля считается влагонасыщенной.

Плотность почвы меняется в зависимости от глубины, т.к. на нижележащие слои давит грунт и уплотняет их. Земля на глубине 1 м считается плотной при исследовании несущей способности. Если нет данных геологической разведки и табличных показателей, принимают способность выдерживать нагрузки на уровне 2 кг/см².

Порядок расчета

При проведении подготовительных конструкторских работ необходимо определиться со следующими значениями:

  1. глубина заложения фундамента;
  2. ширина подошвы (по расчету);
  3. ширина ленты.

Ширина подошвы и ленты будут различаться при строительстве дома на фундаменте т-образного типа. При применении прямоугольного сечения опорной конструкции, эти значения равны. Т-образные ленты применяются для возведения массивных зданий из кирпича, широкая подошва фундамента снижает давление на единицу площади от здания на грунт. Если дом строится по каркасной технологии или из бруса, достаточно прямоугольного фундамента. Расчет подошвы для монолитного и сборного фундамента не отличаются.

Чтобы найти или рассчитать нужные значения, работы проводятся в несколько этапов:

  1. изучение характеристик грунта;
  2. назначение глубины заложения;
  3. сбор нагрузок;
  4. расчет по несущей способности.

Каждый из этих этапов имеет свои особенности, поэтому требует отдельного рассмотрения.

Геологические условия участка

Для частного дома проводить дорогостоящие геологические исследования нецелесообразно. Все, что необходимо узнать это:

  • тип грунта;
  • уровень нахождения грунтовых вод;
  • наличие линз слабого грунта.

Это можно определить двумя способами:

  • отрывка шурфов;
  • бурение.

Исследование почвы необходимо проводить на 50 см ниже предполагаемой отметки ленточного фундамента, которая на данном этапе принимается в зависимости от наличия подвала и величины промерзания (подробнее в следующем пункте).

Шурфы представляют собой ямы прямоугольного сечения, земляные работы можно проводить с помощью обычной лопаты. Грунт анализируется по стенкам откопанного шурфа. Бурение в условиях самостоятельного возведения дома можно проводить ручным буром. Анализ проводят по почве на лопастях инструмента.

Необходимо выбрать несколько точек для исследования, все они располагаются под пятном застройки дома. Одну скважину или шурф делают в самой низкой точке участка. Чем больше точек для исследования взять, тем точнее будут результаты, но главное не переусердствовать.

Если грунтовые воды не найдены, можно принимать фундаменты глубокого заложения и обустраивать в доме подвальные помещения. Если УГВ располагается на глубине 1 м от поверхности земли и ниже, самым простым решением станет устройство мелкозаглубленных опор (50-60 см). Более сложным для выполнения вариантом будет устройство заглубленной ленты с дренажом и надежной гидроизоляцией подвала (снаружи и изнутри).

По типу найденных грунтов определяют их несущую способность, которая потребуется в дальнейшем расчете.

Тип грунтаНесущая способность, кг/см 2
Галечный с глиной4,5
Гравий4,0
Крупнозернистый песчаный6,0
Среднезернистый песчаный5,0
Мелкозернистый песчаный4,0
Пылеватый песчаный*2,0
Супеси и суглинки3,5
Глины6,0
Просадочные грунты*1,5
Насыпной уплотненный*1,5
Насыпной неуплотненный*1,0

* грунт не подходит в качестве основания. Требуется полная его замена на песок крупной или средней фракции. В данном случае лучше остановиться на применении свайного фундамента или монолитной плиты.

Назначение глубины заложения

Как уже говорилось ранее, отметка подошвы зависит от уровня грунтовых вод. Изучив характеристики основания и обозначив допустимые границы, рассматривают другие факторы.

При наличии подвала, отметку подошвы выбирают не менее чем на 20-30 см ниже пола по подвала. Промерзание почвы также влияет. Лучше опирать конструкции дома на незамерзающий слой почвы. Для различных регионов он отличается. Самые точные значения приведены в СП «Строительная климатология». Значения для некоторых городов приведены в таблице.

ГородПромерзание почвы, м
Москва1,4
Санкт-Петербург1,4
Ростов-на-Дону1,0
Волгоград1,2
Архангельск1,8
Нижний Новгород1,6
Уфа1,8
Екатеринбург1,9
Челябинск2,0
Омск2,2
Новосибирск,2,2
Воркута2,9
Иркутск2,3
Владивосток1,6

Сбор нагрузок

Нагрузки разделяют на два типа: временные и постоянные. Постоянные — масса конструкций здания, временные — людей, мебели, оборудования, снега.

Чтобы рассчитать все значения достаточно воспользоваться таблицей.

Тип нагрузкиВеличина
Кирпичные стены толщиной 510 мм920 кг/м 2
Кирпичные стены толщиной 640 мм1150 кг/м 2
Стены из бруса толщиной 150 мм120 кг/м 2
Стены из бруса толщиной 200 мм160 кг/м 2
Утепленные каркасные стены толщиной 150 мм30-50 кг/м 2
Гипсокартонные перегородки 80 мм без утеплителя27,2 кг/м 2
Гипсокартонные перегородки 80 мм с утеплителем для шумоизоляции33,4 кг/м 2
Железобетонное перекрытие сборными плитами толщиной 220 мм и цементно-песчаной стяжкой толщиной 30 мм625 кг/м 2
Деревянное перекрытие по балкам с утеплителем плотностью до 200 кг/м 3100-150 кг/м 2
Фундамент железобетонный2500 кг/м 3
Кровельный пирог в зависимости от типа покрытия, кг/м 2
Металлическая черепица40-60
Керамическая черепица80-120
Гибкая черепица50-70
Временные нагрузки
Полезная (мебель и оборудование)150 кг/м 2
СнегСм. в табл. 10.1 СП «Нагрузки и воздействия» в зависимости от климатического района
Читать еще:  Заливка фундамента при минусовой температуре

Каждое значение, перед тем как взять в расчет, требуется умножить на коэффициент надежности по нагрузке. Для металлических элементов он составляет 1,05, для деревянных — 1,1, для железобетонных заводского изготовления — 1,2, для железобетонных, изготавливаемых на стройплощадке — 1,3. Полезная нагрузка умножается на 1,2, а снеговая на 1,4. При уклоне кровли свыше 60 градусов нагрузку от снега в расчет принимают равной нулю.

Расчет ширины подошвы

Фундамент — это конструкция передающая нагрузку от дома на грунт, т.е. при расчете фундамента по несущей способности главным параметром является несущая способность грунта под ним. По сути расчет несущей способности сводится к расчету минимальной площади опирания фундамента на грунт, при которых его пространственные характеристики останутся в заданных пределах в течение всего времени эксплуатации здания, при заданной массе строения (считается из учета проекта). Варьируя ширину фундамента можно изменять удельное давление (давление на единицу площади кг/см²) здания на грунт. Т.к. периметр строения известен из проекта, нужно определить минимально возможную ширину ленточного фундамента.

Рассчитать фундамент можно по формуле:

где В — значение требуемой ширины подошвы фундамента, L — общая длина всей ленты по периметру дома и внутренних несущих стен, R — несущая способность грунта (по таблице выше), P — масса дома с учетом всех нагрузок, умноженных на коэффициенты запаса по несущей способности.

Пример расчета

Для более точного представления, приведем пример для двухэтажного дома из бруса размерами 6 на 6 м и высотой этажа 3 м. Наружные сены на втором этаже(мансардном) имеют высоту 1,5м. Кровля из битумной черепицы, фундамент ленточный мелкого заглубления (60 см). Пример предусматривает район строительства — г.Москва. Опирание выше глубины заложения обусловлено высоким УГВ, для защиты от сил морозного пучения предусмотрено утепление ленты фундамента пенопластом (в расчет не учитывается). Геологические исследования показали, что на выбранной глубине опирания находятся суглинки.

Рассчитать нагрузки можно в табличной форме.

НагрузкаВеличина, кг
Наружные стены из бруса толщиной 200 мм6 м (длина) * 4 шт * 4,5 м (высота) * 160 кг * 1,1 = 19000 кг
Внутренняя стена из бруса толщиной 150 мм6 м (длина) * 6 м (высота) * 120 кг * 1,1 = 4750 кг
Перегородки из гипсокартона без шумоизоляции20 м (длина) * 2,7 м (высота) * 27,2 кг * 1,2 = 1770 кг
Перекрытия по балкам толщиной 300 мм2 шт * 6 м (ширина) * 6 м (длина) * 150 кг * 1,1 = 11880 кг
Кровля6 м * 6 м * 70 кг * 1,2/соs45ᵒ(угол наклона кровли) = 4260 кг
Полезная нагрузка на перекрытия2 шт * 6 м * 6 м * 150 кг * 1,2 = 12960 кг
Снег6 м * 6 м * 180 кг * 1,4 = 9080 кг

Итого с учетом всех коэффициентов — 63700 кг.

В примере ленточный фундамент закладывается под наружные стены и под внутреннюю. Подбираем ширину в зависимости от толщины стен. Предварительно значение ширины равно 25 см. Высота цоколя равна 40 см, глубина заложения 60 см, общая высота фундамента -100 см.

Предварительная масса ленточного монолитного фундамента = (6 м * 4 шт + 6 м * 1 шт) * 1 м (высота) * 0,25 м (ширина) * 2500 кг * 1,2 (коэффициент надежности по нагрузке) = 18750 кг .

Общая нагрузка от дома — 82450 кг. Периметр фундамента L=5 шт * 600 см = 3000 см.

В = Р/(L) * R = 82450/(3000 см * 3,5 кг/см²) = 7,85 см.

Такое небольшое значение в примере получено из-за небольшого веса здания из бруса и достаточно высокой несущей способности ленточного фундамента. Принять число меньше ширины стен возможно только при кирпичном здании (допускается свесы кладки до 10 см), но в тоже время принимать значение ширины фундамента меньше 30 см для частного дома не рекомендуется, поэтому остается величина 30 см (под внутреннюю стену можно сделать 25 см). Пример предусматривает прямоугольное сечение ленточного фундамента.

Если предварительная ширина фундамента отличается от конечной в меньшую сторону или в большую менее, чем на 5 см, перерасчет конструкции не требуется. При получении значения отличающегося от предварительного более чем на 5 см в большую сторону расчет проводят еще раз с полученной шириной. В данном случае нужно провести расчет веса фундамента заново, но мы не будем этого делать, так как и так понятно что запас просто огромный.

Рассчитать ленточный фундамент по примеру с учетом несущей способности для дома из бруса просто. Действие не отнимет большого количества времени, но обеспечит высокую надежность.

Совет! Если вам нужны строители для возведения фундамента, есть очень удобный сервис по подбору спецов от PROFI.RU. Просто заполните детали заказа, мастера сами откликнутся и вы сможете выбрать с кем сотрудничать. У каждого специалиста в системе есть рейтинг, отзывы и примеры работ, что поможет с выбором. Похоже на мини тендер. Размещение заявки БЕСПЛАТНО и ни к чему не обязывает. Работает почти во всех городах России.

Если вы являетесь мастером, то перейдите по этой ссылке, зарегистрируйтесь в системе и сможете принимать заказы.

Читать еще:  Заливка плиты на ленточный фундамент

Влияние грунта на глубину заложения фундамента

При расчете фундамента необходимо знать характеристики грунта и будущие нагрузки

Углубленность в грунт зависит от типа строения и его конструкции. Для расчета собираются нагрузки, действующие на основание. Геологические условия, степень пучения почвы, осаждение и промерзание являются важными показателями для расчета фундамента. Глубина заложения принимается не меньше 0,5 м (исключая скальные породы).

В каждом случае углубление рассчитывается по индивидуальным правилам так, чтобы принять минимальную величину для снижения объема выемки грунта, уменьшить работы по реструктурированию почвы ниже подошвы котлована. Упрощается водоотведение с участка при выборе оптимальной степени заглубления основания в грунт.

Правила определения глубины заложения:

  • подошва опускается в толщу несущего слоя на 10 – 15 см;
  • не допускается присутствие под подошвой основания грунта небольшой толщины, если его технические характеристики уступают свойствам подкладываемого слоя;
  • закладку делают выше отметки подъема грунтовой жидкости для исключения работ по водопонижению при строительстве.

Величина углубления оснований назначается без учета степени промерзания под внутренними стенами в строениях с отоплением, если грунты предохраняются от увлажнения с начала строительства и до ввода в работу.

Расчет общей нагрузки на 1 м 2 грунта

Результаты предыдущих расчетов суммируются, при этом вычисляется максимальная нагрузка на фундамент, которая будет больше для тех его сторон, на которые опирается крыша.

Условное расчетное сопротивление грунта R определяют по таблицам СНиП 2.02.01—83 «Основания зданий и сооружений».

  1. Суммируем вес крыши, снеговую нагрузку, вес перекрытий и стен, а также фундамента на грунт: 300+1386+7000+5400+2525=16 611 кг/м 2 =17 т/м 2 .
  2. Определяем условное расчетное сопротивление грунта по таблицам СНиП 2.02.01—83. Для влажных суглинков с коэффициентом пористости 0,5 R составляет 2,5 кг/см 2 , или 25 т/м 2 .

Из расчета видно, что нагрузка на грунт находится в пределах допустимой.

Расчет несущей способности ленточного фундамента

Перед началом работ по заливке фундамента в обязательном порядке изучается несущая способность. Любой грунт состоит из твердых частиц и мельчайших пор, которые заполнены воздухом или водой.

Под весом строения поры сжимаются, меняют свою форму. Из-за этого грунт также сжимается, смещается и может даже выпирать из-под фундамента. В результате таких подвижек стены строения могут дать трещины и перекоситься, а само строение может потерять устойчивость. В этом случае считается, что здание дало осадку.

Специалистов интересует значение максимальной нагрузки, при превышении которой грунт может сместиться на недопустимую величину.

Расчет осадки ленточного фундамента определяется по соотношению напряжения и деформации. То есть, среднее значение давления, которое оказывает здание вместе с фундаментом на грунт, не должно быть больше расчетного значения сопротивления грунта.

По положениям СНиП данное значение определяется по соответствующим таблицам.

Расчет материалов ленточного фундамента

Перед началом строительства необходимо заготовить нужное количество строительных материалов:

  • песок,
  • щебень или гравий,
  • цемент,
  • а также связующие и армирующие материалы.

Весь фундамент состоит из двух частей — надземной и подземной.

По своей структуре они могут различаться, так как в состав подземной части могут входить бутовые камни, проволока, куски металла. Надземная же часть обычно заливается с использованием только гравия и песка в качестве наполнителей.

Расчет монолитного ленточного фундамента на дом предполагает замер его длины, ширины и высоты.

Расчет ленточного фундамента

Вначале можно посчитать объем надземной заливки — для этого суммарная длина траншеи умножается на ширину и предполагаемую высоту заливки.

Для вычисления общего объема фундамента производится замер его полной глубины, которая затем умножается на уже известные нам длину и ширину.

Например, общая длина ленточного фундамента составляет 30 метров, а его ширина составляет 0,3 метра. Общая глубина залегания фундамента составляет 1 метр. Перемножив данные цифры, получаем значение 9 кубов. Именно такой объем фундамента мы получим в конечном итоге.

Исходя из этого показателя, можно определить необходимое количество цемента и песка.

В расчет монолитного ленточного фундамента входят также армирующие элементы. Обычно это толстая стальная проволока или металлическая арматура.

Сколько нужно заготовить арматуры и как ее правильно порезать?

Фундамент должен включать в себя два ряда арматуры, расположенные горизонтально, по всему периметру фундамента.

Зная периметр своего фундамента, можно легко подсчитать нужное количество арматуры. Длина периметра умножается на 2. В нашем случае получается 60 метров.

Прутья арматуры должны также проходить вертикально через фундамент. Для этого нарезается арматура такой длины, какова высота нашего фундамента.

У нас высота составляет 1 метр, а прутки устанавливаются через каждые 50 сантиметров. Следовательно, нам необходимо 60 прутков длиной по 1 метру. В сумме получается, что для заливки нашего ленточного фундамента необходимо закупить 120 метров арматуры.

При возведении надземной части фундамента нам потребуются доски или щиты для опалубки. Подсчитать их количество можно очень легко, зная размеры надземной части фундамента.

Высчитывается высота надземной части по всему периметру строения, а затем умножается на длину опалубки. Полученная площадь умножается еще на 2, в результате чего мы получаем площадь необходимого количества листов или досок для опалубки.

Зная количество расходных материалов, нам вполне по силам произвести расчет стоимости ленточного фундамента. Это даст нам возможность правильно составить смету будущего строительства.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector