Как правильно рассчитать фундамент под частный дом? Расчёт опорной площади, размеров основания, арматуры и бетона

Последствия неправильного расчета несущей способности фундамента Сразу же после сдачи любого сооружения в эксплуатацию, происходит процесс медленного опускания фундамента за счет прикладываемых нагрузок. Фундамент всегда опускается на расчетную глубину, это значение всегда учитывается и закладывается при проведении расчетов.

Большие, неравномерные осадки оснований влекут за собой деформацию конструкций с дальнейшим разрушением здания. Как правило причина кроется в неправильном расчете несущей способности фундаментов, а также из-за ошибок в расчетах допустимых нагрузок на грунты.

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 под дом проведены правильно и все нюансы учтены, здание простоит долго и никаких проблем с ним не возникнет.

Определение требуемой ширины подошвы («подушки») ленточного фундамента

Требуемая ширина подошвы определяется отношением расчетного сопротивления основания к линейно распределенной нагрузке.

Ранее мы определили погонную нагрузку, действующую в уровне подошвы фундамента – 7925кг/м. Принятое сопротивление грунта у нас составило 2,15кг/см2. Приведём нагрузку в те же единицы измерения (метры в сантиметры): 7925кг/м=79,25кг/см.

Ширина подошвы ленточного фундамента составит: (79,25кг/см) / (2,15 кг/см2)=36,86см.

Ширину фундамента обычно принимают кратной 10см, то есть округляем в большую сторону до 40см. Полученная ширина фундамента характерна для легких домов, возводимых на достаточно плотных суглинистых грунтах. Однако по конструктивным соображениям в некоторых случаях фундамент делают шире. Например, стена будет облицовываться фасадным кирпичом с утеплением толщиной 50мм. Требуемая толщина цокольной части стены составит 40см газобетона + 12см облицовки + 5см утеплителя = 57см. Газобетонную кладку на 3-5см можно «свесить» по внутренней грани стены, что позволит уменьшить толщину цокольной части стены. Ширина подошвы должна быть не менее этой толщины.

Когда нужно делать расчет оснований на несущую способность

Пример расчета ленточного фундамента для дома из газобетона по несущей способности грунта

Чертеж расчета фундамента по несущей способности

1. Если на существующее или новое основание воздействуют значительные горизонтальные нагрузки, особенно от строящихся по соседству домов или регулярные вибрации от автомагистралей, промышленных предприятий.
2. Сооружение было построено на уклоне или откос образовался со временем, обнажив внешнюю часть основания.
3. Если подошва фундамента установлена на влагонасыщенных почвах.
4. Когда на основание может воздействовать выталкивающая сила различного происхождения.
5. Если нужно проверить устойчивость естественных и искусственных склонов.

Если на строительной площадке или в фундаменте существующего здания уже появились видимые деформации конструкций, всегда сначала обращают внимание на состояние почвы под подошвой и определяют их состояние. Поэтому, по нормативам существует сразу несколько различных видов деформаций почвы, которые зависят от внутренних и внешних факторов

Необходимость геологических исследований

Для определения типа фундаментов, а также в расчете ориентировочной просадки грунтов зоны строительства, в обязательном порядке проводятся геологические исследования. С их помощью определяется тип почвы, глубина промерзания, уровень залегания грунтовых вод, структура грунта и прочие параметры. Поэтому несущая площадь фундамента должна быть такой, чтобы ее масса вместе с будущим зданием не превышала расчетное сопротивление грунта на строительной площадке.

Только тогда получится качественный, надежный фундамент, способный выдерживать горизонтальные и вертикальные нагрузки. При этом строить дополнительные этажи без укрепления существующего фундамента запрещено, так как в таком случае резко увеличивается масса объекта в целом.

Этапы деформаций грунтов в классическом виде

Проектирование и расчет фундамента для дома, как рассчитать и сделать фундамент своими руками

Схема развития деформаций и возможных перемещений грунта при неправильном расчете несущей способности

В современной литературе принято различать три основных фазы деформирования грунтов:

1. Начальная. Это этап уплотнения почвы под влиянием внешних факторов, происходит из-за уменьшения пор между частицами почвы под подошвой. Фаза отличается тем, что сейчас не происходит сдвига фундамента, ведь все касательные нагрузки равноценные и компенсируются нагрузкой. Но нагрузка всегда возникает спонтанно, она распределяется неравномерно. В результате, в одной точке деформация может быть незначительной, а в другой – сильной. Как итог – происходят сдвиги основания.
2. Вторая стадия – фаза сдвига подошвы основания. По мере увеличения нагрузок грунт сжимается все сильнее, захватывает новые районы, происходит значительный сдвиг подошвы в сторону большей нагрузки. Нарушается стандартное равновесие, под подошвой образуется плотный шар почвы, а по сторонам – пустое пространство. Материал фундамента стремится занять освободившееся место за счет естественных сил тяготения, поэтому возникают трещины и разрывы в основании, а затем в несущих стенах дома.
3. Третья фаза – это разрушение подошвы. Тут уже материал подошвы выпирает плотный шар грунта и сразу деформируется.

Такая ситуация возникает с теми фундаментами, которые заложены выше граничной глубины промерзания почвы или сверху над горизонтами грунтовых вод. Немного иная картина происходит с глубоко заложенными основаниями. В таких случаях под подошвой также образуется плотный слой грунта, но его не выпирает на поверхность из-за большой площади перекрытия подошвы. Поэтому такой фундамент обладает лучшими несущими способностями, чем мелкозаглубленный.

Если начинается процесс деформации грунтов, то его порой остановить уже нет возможности. Единственный выход, это устраивать специальные защитные конструкции, способные нивелировать нагрузки или по максимуму снизить их воздействие.

Как самому определить тип грунта на участке

Классификация почвы – сравнение механических и физических параметров искомого грунта с характеристиками, используемыми в нормативах. Самостоятельная оценка является ориентировочной и приблизительной, поэтому при расчете несущая способность берется с некоторым запасом.

Визуальный метод определения:

1. Глинистая почва при растирании в сухом состоянии дает ощущение порошка, комья трудно раздавливаются. Увлажненная глина остается мягкой и пластичной, мажется на пальцы, скатывается в колбаску. Лепешка при сдавливании получается без краевых трещин.
2. Суглинки в сухом виде дают ощущение песчаных крупинок, комья легко рассыпаются при ударе. Влажная масса скатывается в колбаску, но при сгибании дает трещины, а лепешка получается с разломами по краям.
3. Супесчаный грунт в сухом состоянии напоминает муку или пыль. Влажная масса образует комья малой прочности, которые рассыпаются. У влажной массы отсутствует пластичность, она не скатывается в кольцо, не расплющивается в лепешку.

Песок представляет собой рыхлую массу без связи между мелкими частицами. В сухом состоянии просыпается между пальцами, а во влажном виде отсутствует пластичность, липкость и связность.

Расчет стройматериалов

Устройство столбчатого фундамента своими руками для каркасного дома

На следующем этапе необходимо оценить объем строительных материалов, который потребуется для возведения основы дома: количество бетонной смеси, арматуры, опалубки – в отдельных случаях даже необходимо провести расчет кирпича на фундамент. Грамотный подход позволит избежать лишних транспортных расходов и существенно сэкономит время на возведение фундамента.

Арматура

Специфику расчета арматуры на фундамент мы описывали в соответствующей статье. Там же вы найдете подробное описание расчетов для разных типов железобетонных оснований. Для ленточного фундамента обычно используют каркас из двух поясов продольной арматуры по 2 прутка в каждом с шагом поперечной (горизонтальной и вертикальной) арматуры 0,3-0,5 м. В качестве примера расчета фундамента рассмотрим все то же основание дома 6×9 м с одной внутренней стеной, примем высоту ленты равной 1,5 м, ширину – 0,4 м.

Поперечное сечение ленты имеет площадь: 0,4×1,5=0,6 м2=6000 см2. Из них 0,001% должна занимать арматура, а это 6 см2. По таблице ниже определяем нужный диаметр прутков – 14 мм. Количество метров такой арматуры примерно равно: (6×3+9×2)×4=144 м Гладкой арматуры, которая, по сути, играет лишь роль связующего звена для продольных прутков, при шаге в 0,5 м потребуется: (36/0,5)×(0,4×2+1,5×2)=273,6 м, где (36/0,5)- количество соединений гладкой арматуры, (0,4×2+1,5×2) – периметр элемента прямоугольной формы, образованного гладкой арматурой.

Бетон

Неважно, планируете ли вы заказывать бетонную смесь на заводе-изготовителе, либо думаете над его самостоятельным приготовлением – прикинуть объем бетона просто необходимо! Сделать это очень легко, воспользовавшись простейшими математическими формулами и учитывая геометрию фундамента. О том, как рассчитать объем бетонной смеси, мы говорили в одной из статей, но на всякий случай приведем пример расчета для нашего случая: дом 6×9 с одной внутренней стеной, ширина ленты – 0,4 м, высота – 1,5 м. Объем нашего фундамента, он же – объем бетона, составит: (9×0,4×2+(6-0,8)×0,4×3)×1,5=20,16 м3 или 21 куб раствора.

О том, как рассчитать объем бетонной смеси, мы говорили в одной из статей, но на всякий случай приведем пример расчета для нашего случая: дом 6×9 с одной внутренней стеной, ширина ленты – 0,4 м, высота – 1,5 м. Объем нашего фундамента, он же – объем бетона, составит: (9×0,4×2+(6-0,8)×0,4×3)×1,5=20,16 м3 или 21 куб раствора.

То же самое касается ситуаций, в которых вы решили своими силами готовить бетон. В этом случае вам поможет информация по характеристикам бетонной смеси для фундамента, а также статья о том, как рассчитать количество цемента на бетон. В них просто и доступно описан порядок работ и представлены все необходимые вычисления.

Расчет опалубки для фундамента

Конечно, если вы собираетесь заливать бетон в трубы – использовать буронабивной свайный фундамент, то вопрос с опалубкой решится сам собой. А вот при возведении ленточного или плитного железобетонного фундамента без опалубки обойтись проблематично. Можно арендовать строительные комплекты опалубки, но это дорого, особенно при непонятных сроках строительства. Поэтому в ряде случаев приходится делать опалубку самостоятельно – из пиломатериалов. Причем делать нужно таким образом, чтобы доски после распалубки можно было использовать, например, для чернового пола или строительных лесов. Дешевле всего обойдется покупка обычных дюймовых досок, которые можно сбить в достаточно надежные щиты. В статье, посвященной расчетам опалубки на фундамент, мы описали несколько примеров того, как можно подобрать опалубку: исходя из толщины досок и расстояния между раскосами – так, чтобы она была устойчива к нагрузкам со стороны бетонной смеси.

Надеемся, что представленная информация поможет вам решить непростые задачи строительства!

Что учитывается

При расчете нагрузки на фундамент суммируются общий вес всего строения, а также предполагаемые воздействия (ветер, осадки).

Основные

• Вес самого фундамента (бетона, арматуры) и цоколя.
• Межэтажные перекрытия, полы (черновые + чистовые), лаги.
• Стены наружные и внутренние (перегородки).
• Стропильная система и кровля.
• Лестничные пролеты, смотровые площадки и тому подобное.
• Все отделочные и изоляционные материалы (гидро-, паро- и теплозащита).
• Дверные и оконные коробки, рамы.
• Элементы крепежа. Если учесть, сколько понадобится различных гвоздей, скоб, саморезов и других элементов фиксации положения, то «железа» в общей сложности получится немало.
• Инженерное оборудование. К нему относятся не только агрегаты и специальные приборы (котел, сантехника и так далее), но и трубные магистрали, различная запорная арматура.
• Предметы меблировки, бытовая аппаратура, домашняя утварь, личные вещи членов семьи.

Вес всех конструктивных элементов определяется их габаритами (стены, потолки и так далее). Надо учитывать и материалы, из которых они изготовлены. Для упрощения подсчетов параметров фундамента все части дома можно разделить на соответствующие группы (древесина, кирпич). Их удельный вес (кг/м3) можно найти в соответствующих таблицах (например, СНиП II-3 от 1979 года).

Кроме того, необходимо учесть и интенсивность осадков в данной местности в зимнее время

Здесь принимается во внимание конфигурация крыши. Речь идет о том, будет ли на ней задерживаться снег и каким слоем он ляжет (толщина)?

Специалисты рекомендуют после проведения подсчетов для небольшого частного дома прибавить к итоговому значению общего веса строения еще примерно 2 – 2,5 т («запас»).

Определяем размеры фундамента

Как правило, все ленточные конструкции делаются по принципу «параллельно и перпендикулярно». Это облегчает вычисления. Застройщика интересует не только чистая «геометрия» дома, но и предполагаемый расход стройматериалов на фундамент – бетона, арматурного прутка, древесины для опалубки.

Необходимо определить длину и ширину всего строения, а также совокупную протяженность всех внутренних стен (перегородок). Методика простая. Подсчитывается общая длина ленты фундамента, а ее ширина и высота уже известны. В результате перемножения величин получается объем «монолита».

Далее подсчитывается общий объем всех внутренних перегородок. Их ширина будет другая, да и глубину заложения в целях экономии можно уменьшить.

Эта величина является постоянной для каждой местности. Поэтому не обязательно делать вычисления по сложным формулам, достаточно проконсультироваться со специалистом.

Вычисление нагрузок

Перед тем как рассчитать фундамент под дом, потребуется рассчитать нагрузку. Удобнее выполнять сбор нагрузок на фундамент в табличной форме. Все нагружения делятся на два типа: постоянные и временные. Последние являются временными условно, поскольку включают в себя мебель, оборудование и т.п. Постоянные состоят из массы конструкций здания.

Расчет нагрузки на фундамент можно выполнить полностью самостоятельно с учетом точных характеристик используемых материалов. Но вполне достаточно будет воспользоваться таблицей ниже. В ней приведены средние значения, но нагрузка на фундамент от этого изменится некритично.

Нагрузку на фундамент каждого типа, чтобы верно посчитать сечение, умножают на коэффициент надежности.

Калькулятор расчета фундамента

Фундамент представляет собой основу любого сооружения. Поэтому очень важен выбор правильного и подходящего фундамента, а также грамотный расчет бетона на фундамент, который позволит составить примерную смету строительства.

Следует отметить, что смету составлять требуется обязательно, чтобы не пришлось останавливать работы и терять время на приобретение недостающих материалов или же по причине исчерпания бюджета. Для того чтобы понять сколько средство потребуется затратить на основу сооружения можно использовать специальный калькулятор бетона для фундамента.

Ленточный фундамент, который может быть монолитным или сборным, представляет собой замкнутую полосу из железобетона, которая разделяет нагрузку сооружения на почву и проходит под несущими стенами конструкции. Такой фундамент предотвращает оседание здания, изменение его формы или деформацию стен. Ленточная основа является самым часто используемым видом фундамента при строительстве частных домов, подвалов и цокольных этажей.

Данный фундамент еще может быть мелкозагубленным или же глубокозагубленным, что зависит от характеристик почвы и предполагаемой нагрузки на него. При возведении любого фундамента важен правильный расчет, что позволит избежать досадных ошибок и лишней траты средств. Калькулятор кубов поможет определить объем требуемого для строительства бетона и заранее запастись всеми составляющими в нужном количестве. Расчет фундамента калькулятор пригодится для определения веса бетонной смеси и нагрузки на почву. Также можно просчитать и расход цементного раствора .

Обычно расчет бетона калькулятор производится по таким характеристикам, как длина, высота и ширина спроектированного фундамента. Для более точных подсчетов можно использовать и дополнительные параметры, например, указать марку используемого бетона и состав смеси. Специализированный калькулятор бетона на фундамент также позволит затем провести анализ, какое количество арматуры может понадобиться или же рассчитать опалубку.

Следует также учитывать, что при приготовлении смеси для строительства самостоятельно, расчет бетона ведется в зависимости от фракции песка и щебня, их плотность и используемых пропорций.

Калькулятор для ленточного фундамента состоит не только из таких характеристик, как ширина ленты, высота ленты и длина ленты, но и зависит от марки выбранного бетона и толщины ленты.

Калькулятор фундамента

Калькулятор фундамента поможет вам самостоятельно произвести расчет требуемого объема бетона для заливки фундамента, а также рассчитает количество опалубки и арматуры. Стоит отметить, что параметр «Высота фундамента» включает в себя, как глубину подземной части, так и высоту надземной.

Если у вас межкомнатные перегородки не представлены конструкцией несущего типа, тогда под них используется более легкий слой фундамента, имеющий свои геометрические показатели, и вам необходимо произвести расчет фундамента для перегородок отдельно в калькуляторе, а затем суммировать полученные данные.

Как самому рассчитать бетон для фундамента

Определить кубатуру смеси можно самостоятельно, применяя простейшие формулы. Для этого нужно знать ширину ленточного фундамента, его высоту и общую длину. Длина ленты определяется как сумма периметра и несущих простенков. Высота складывается из надземной части и глубины заложения, ширину берут из предварительного расчета несущей способности фундамента.

Условно примем ширину равной 0,3 м, высоту – 1,6 м, длину – 40 м. Бетон рассчитывают как объем параллелепипеда:

V = 0,3 х 1,6 х 40 = 19,2 м3.

Чтобы упростить расчет количества бетона и избежать при этом ошибок, можно использовать программу-калькулятор. Для этого готовят стандартные исходные данные:

• схему ленточного основания;
• длину и ширину дома;
• ширину и высоту ленты.

В программе указано, в каких единицах следует выражать линейные параметры. Обычно калькулятор позволяет рассчитать не только бетон: параллельно выполняется расчет профиля, длины и общего веса арматуры, размеров опалубки, объема теплоизоляционных материалов

В качестве примера предлагается определить количество расходных материалов, необходимых для того чтобы заложить основание под дачный однокомнатный домик. В калькулятор вводят параметры из таблицы 1.

Таблица 1

После введения данных выбирают опции – например, расчет арматуры или опалубки. Есть программы, в которых арматура рассчитывается по умолчанию, на основании размерных параметров и в соответствии со строительными нормами СНиП 52-01-2003.

В результате вычислений калькулятор выдает сформированные в виде таблицы результаты.

Таблица 2

Если выбрана дополнительная опция расчета арматуры, то калькулятор выкладывает следующую информацию: минимальный диаметр продольных арматурных прутьев, число рядов арматуры в каждом поясе, наименьший диаметр поперечных хомутов, шаг арматуры, ее общую длину и вес.

Расчет объема раствора под ленточный фундамент для ограждения

Этот тип основания используют, чтобы установить забор практически из любого материала. В качестве него используется бетон, кирпич, металл, дерево. Чтобы получить основание высокого качества, учитывают плотность грунта, глубину его промерзания, уровень расположения грунтовых вод. Так как забор считается легким сооружением, в его основание обычно заливают «тощий» бетон марки марки 150. При условии легкого или скального грунта пригодна бетонная смесь марки 100 с невысоким содержанием цемента. На участках со сложным рельефом и рыхлым грунтом желательно использовать 200-й бетон.

Чтобы рассчитать объем смеси, нужно для начала выяснить габариты ленты. Ее длина соответствует протяженности забора, ширина чаще всего составляет 0,4 м. Средняя глубина ленточного фундамента для забора — 0,5 м. Она является оптимальной для деревянных и металлопрофильных ограждений. Для более массивных конструкций делают фундамент глубокого заложения, проходящий ниже уровня промерзания грунта (обычно разница составляет 30 см).

Пример расчета

Требуется изготовить основание под забор из армированных бетонных блоков общей длиной 25 м. Ограждение устанавливается на участке с пылеватым песчаным грунтом, промерзающим на глубину 1,5 м. Бетон для заливки ленты считают так:

Н = 25 х 0,4 х (1,6 + 0,3) = 19 м3.

Если смесь будет изготавливаться самостоятельно, следует помнить: фундамент будет прочным лишь при условии составления рецептуры бетона в соответствии со строительными нормами.

Определение сопротивления смещению мерзлого грунта относительно фундамента

1. Сопротивление смещенного мерзлого грунта относительно фундамента определяется по таблице настоящего приложения в зависимости от скорости пучения ut

и расчетной температуры промерзающего грунта
Td
под фундаментом.

2. Скорость пучения грунта Ut

, м/сутки, определяется из выражения

,(1)

гдеhfi

— деформация пучения ненагруженного основания, определяемая в соответствии с ;

td

— продолжительность периода, в месяцах, промерзания грунта под фундаментом

,(2)

Здесь t

— продолжительность периода с отрицательными температурами воздуха, в месяцах, определяемая в соответствии с главой СНиП 2.01.01-82.

d,
hп,df
— те же обозначения, что в .

3. Расчетная температура грунта под фундаментом определяется по формуле

,(3)

при

,(4)

где Tmin

— средняя температура воздуха наиболее холодного месяца зимнего периода, °C, определяемая в соответствии с главой СНиП 2.01.01-82.

Таблица

Значения ss

Примечание. Для промежуточных значений Td

и
Uf
значение
ss
принимается по интерполяции.

Что нужно учесть при расчете фундамента

Особенности грунта и какого типа делать фундамент

Фундамент бывает нескольких типов: плитный, ленточный, свайный, на столбах. Иногда применяются и несколько измененные конструкции, являющиеся «модификациями» основных типов. Однако зачастую принимаются меры для изменения грунта. Например, если местность болотистая, то делается частичная выемка грунта и засыпается более прочный материал. Часто используется граншлак, который постепенно превращается в бетон;

Глубина закладки фундамента

Этот параметр зависит от двух факторов. Нужно определить, насколько глубоко залегают в этом месте грунтовые (подземные) воды. Также учитывается и то, на какую глубину промерзает почва в зимний период;

Какую нагрузку должен выдерживать фундамент

Нужно понимать, что на фундаменте (основании) держится все сооружение, которое имеет определенный вес. Вес имеют стены, крыша, потолок, пол. Плюс к этому вес имеют и двери, оконные рамы и т. п. Как этот вес посчитать? Известен материал, известны площади, известен удельный вес каждого вида материала (в интернете много справочных таблиц на эту тему). Поэтому общий вес всего сооружения можно высчитать. Не нужно забывать, что в здании что-то будет: мебель, бытовые приборы и т.д. Все это также будет добавляться к общему весу, даже включая людей, находящихся в помещениях дома.

Траншея под фундамент

Естественно, что перед тем, как делать фундамент, следует подготовить траншею. Ориентировочно можно указать ее максимальную глубину для некоторых грунтов:

• песчаный или гравелистый 1 м
• супесь 1,25 м
• глина, суглинок 1,5 м

Но имеется и определенный минимум закладки:

• сухой грунт 0,7 м
• влажный грунт 1,2 м

Если в здании предусмотрен подвал, то минимальная глубина – 0,4 м (от уровня пола подвала) В индивидуальном строительстве чаще всего применяется фундамент ленточного типа. Он имеет такое преимущество, как жесткая связка всех элементов в любом направлении (продольном, поперечном).

кликните для увеличения

Предельные нагрузки

Понятно, что «общий» вес сооружения не должен превышать той нагрузки, которую может выдержать грунт. Приведем некоторые данные максимальной нагрузки в зависимости от вида грунта (в кг/см²).

• крупный песок, гравелистый 3,5 – 4,5
• мелкий влажный песок 2 — 3
• твердая глина 3 — 6
• гравий, щебень 5 — 6

При этом следует учитывать и вес самого фундамента. В любом случае нужно понимать, что такие расчеты делаются индивидуально для каждого строения.

https://youtube.com/watch?v=S33UTty4_Z0

Подготовительные работы

Перед тем как рассчитать фундамент для дома, проектировщику нужно выяснить геологические данные участка. Для крупных зданий выполняют специальные геологические изыскания. В частном строительстве допустимо провести исследования самостоятельно. При этом все характеристики назначаются по визуальному осмотру.

Чтобы правильно рассчитать фундамент, почву исследуют двумя способами:

• отрывка шурфов, которые представляют собой глубокие ямы с размерами в плане 1х2 м (в среднем);
• бурение скважин ручным буром.

В первом случае на тип грунта смотрят по стенкам шурфа. Во втором — проверяют почву на лопастях бура.

Для исследования почвы проводят осмотр стенок шурфа

Исследования проводят на глубину, которая на 50 см превышает предполагаемое заложение ленты (которое назначили только по отметке промерзания). При проведении работ надо выяснить следующие характеристики:

• тип грунта в уровне подошвы;
• расположение уровня грунтовых вод (УГВ);
• наличие на участке линз слабой почвы.

Чтобы точно понять УГВ, потребуется провести исследование в нескольких точках. Минимум одна из этих точек должна находиться в низине участка. Работа в засуху не дает точного результата, поскольку влага может уйти глубоко в землю.

Лучше всего выяснять УГВ весной. В этом случае фундамент ленточный не будет бояться даже половодья.

Линзы слабого грунта найти бывает сложно. Для этого нужно делать шурфы или скважины очень часто. В большинстве ситуаций в этом нет необходимости. Если во время строительства обнаружится такая неприятность, ее засыпают щебнем, гравием или песчано-гравийной смесью.

Если УГВ на участке находится глубоко, то можно использовать ленту глубокого заложения (более 1,5 м). При этом вода должна располагаться на 50 см ниже подошвы здания. При расположении УГВ на расстоянии менее чем 1,5 м от поверхности, разумно выбрать мелкозаглубленную конструкцию. Но такой тип имеет ограничения. Если влага находится выше, стоит рассмотреть другой вариант фундамента: плиту или сваи.

Выбор фундамента по заглублению зависит от УГВ

Чтобы выполнить расчет основания фундамента, потребуется знать прочность почвы. Характерные признаки каждого типа грунта можно найти в ГОСТ 25100-2011. Особое внимание стоит обратить на приложения к этому документу. Несущую способность каждого типа берут из таблицы ниже.

Типы, которые обладают прочностью 2 и менее кг/см2, не рекомендуют использовать в качестве основания. Перед строительством потребуется выполнить их замену на песок средний или крупный.

Расчет площади фундамента под дом

На этом этапе определяют, какого размера должна быть подошва здания, чтобы она выдерживала рассчитанную нагрузку и в то же время не продавливала грунт. Если предполагается ставить дом на монолитный фундамент в виде плиты, то он не требует расчета. Его площадь равна габаритам дома – это способствует равномерному распределению нагрузки, плита оказывает достаточное сопротивление грунту.

Минимальную площадь ленточного, столбчатого и свайного оснований обязательно просчитывают по формуле:

S > γn* F/ γc*R,

где γn – коэффициент запаса надежности, принимается 1,2;

F — суммарная нагрузка на подошву, вычисленная ранее;

γc– коэффициент, зависящий от сочетания типа грунта и будущего строения и находящийся в пределах 1,0 – 1,4 (например, если ставят каменный дом на пластичную глину, γc=1,0; при строительстве любого сооружения на мелком песке γc=1,3);

R– расчетное сопротивление грунта при закладке фундамента на глубину от 1,5 до 2 м.

Чтобы рассчитать сопротивление грунта, нужно знать величину удельного сопротивления – она зависит не только от состава почвы, но и от ее пористости и влажности. Расчет любого фундамента базируется на предварительном почвенном анализе участка. Согласно его результатам берут справочное значениеRо. Его корректируют по формуле:

R=0,005Rо* (100+h/3), в которой h – глубина фундамента.

Расчет количества бетона для фундамента и арматуры для его усиления

Методика определения объема бетонной смеси имеет некоторые нюансы в зависимости от типа фундамента.

• Ленточный. Его объем — это произведение суммарной длины (в том числе под простенками) на глубину и ширину. Для дома размерами 6 х 10 м, с общей длиной простенков 12 м определяют суммарную длину фундамента: (6+10)*2 + 12 = 44 м. При глубине фундамента 1,6 м и ширине ленты 0,4 м его объем (и количество бетона) составит 44 * 1,6 * 0,4 = 28,2 м3.
• Столбчатый. Допустим, для изготовления основания используют бетонные опоры диаметром 0,2 м и длиной 1,5 м. Площадь сечения столба равна 3,14 * 0,22/4 = 0,03 м2. Разделив общую квадратуру фундамента на это число, определяют количество опорных столбов. Его умножают на объем одного столба (0,03 * 1,5 = 0,045 м3) и получают кубатуру бетона для фундамента.
• Плитный. Толщина монолитной плиты варьируется от 15 до 40 см – ее подбирают в зависимости от веса здания. При параметре 40 см и площади дома 60 м2 нужное количество бетонной смеси составит 0,4 * 60 = 24 м3.

• Плита. Для легкого каркасного или щитового дома, стоящего на твердой глине или скальном грунте, подойдет арматура диаметром 10 мм. Если планируется поставить на плиту кирпичный дом, а грунт слабый, то приобретают прутки потолще – от 14 до 16 мм. Каркас обычно делают с шагом 20 см, выполняя два пояса армирования. Связку поясов делают в каждой точке пересечения продольной и поперечной арматуры. Если толщина плиты 40 см, длина связующих прутков составит 30 см (оба пояса удалены от плоскостей основания на 5 см).
• Лента. Она меньше подвержена изгибу, поэтому достаточно арматуры толщиной 10 — 12 см. Ее тоже укладывают в два слоя, каждый из которых заглублен в бетон на 5 см. При ширине фундамента 0,4 м хватит двух продольных стержней в каждом ярусе. Если основание шире, потребуется 3 – 4 линии арматуры. Поперечные элементы и вертикальные связи можно ставить через каждые полметра. Они, как в плитном фундаменте, должны отстоять от поверхностей ленты на 5 см.
• Столбы. Их армируют стержнями толщиной 10 – 12 мм. Вертикальные прутья (2 – 6 штук) равномерно распределяют по объему столба – их длина соответствует длине опоры. Поперечные связи из гладкой арматуры диаметром 6 мм располагают с интервалом 0,4 – 0,5 м по высоте.

Зная нормы расхода арматуры и ее расположение, нетрудно определить, сколько ее нужно для создания основания конкретного дома

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 опорной площади

При выборе фундамента важно правильно определить минимально допустимую площадь его опоры на грунт. Ее можно вычислить по формуле S= γn · F / (γc · Rо), где:

• γc – коэффициент эксплуатационных условий;
• γn – коэффициент запаса надежности, принимаемый равным 1,2;
• F – полная (суммарная) нагрузка на грунт.

Коэффициент эксплуатационных условий (условий работы) зависит от характера грунта и сооружения. Так, на глинистых почвах для кирпичных конструкций он принимается равным 1,0, а для деревянных – 1,1.

В случае песчаного грунта: γc равен 1,2 при больших и длинных строениях, жестких небольших домах; 1,3 – для любых маленьких построек; 1,4 – для больших не жестких домов.

Вес сооружения

Основу расчета составляет нагрузка, возникающая от веса всех элементов сооружения, включая сам фундамент. Конечно, подсчитать точно массу всех конструктивных деталей достаточно сложно, а потому принимаются средние значения удельного веса, отнесенного к единице площади поверхности.

Стеновые конструкции:

• каркасные дома с утеплителем при толщине стены 15 см – 32-55 кг/м²;
• бревенчатый и брусчатый сруб – 72-95 кг/м²;
• кирпичная кладка толщиной 15 см – 210-260 кг/м²;
• стены из железобетонных панелей толщиной 15 см – 305-360 кг/м².

Перекрытия:

• чердак, деревянное перекрытие, пористый утеплитель – 75-100 кг/м²;
• то же, но с плотным утеплителем – 140-190 кг/кв.м;
• напольное перекрытие (цокольное), деревянные балки – 110-280 кг/м²;
• перекрытие бетонными плитами – 500 кг/м².

Крыша:

• металлическая кровля из листа – 22-30 кг/кв.м;
• рубероид, толь – 30-52 кг/кв.м;
• шифер – 40-54 кг/кв.м;
• керамическая черепица – 60-75 кг/кв.м.

Расчет веса сооружения с учетом приведенных удельных весов сводится к определению площади соответствующего элемента и перемножении ее на данный показатель. В частности, для получения площади стен надо знать периметр дома и высоту стен. При расчете кровли необходимо учитывать угол ската.

Вес фундамента и снеговая нагрузка

Площадь опоры сооружения определяется на уровне подошвы, а значит, в суммарной нагрузке на грунт необходимо учитывать еще и вес фундамента. Методика расчета зависит от его типа:

1. Ленточный фундамент. Прежде всего, определяется заглубление (Нф), которое должно быть ниже уровня промерзания. Например, при уровне 1,3 м нормальное заглубление составляет 1,7 м. Затем, определяется периметр ленты (Р), как 2(а+в), где а и в – длина и ширина дома, соответственно. Ширина ленты (bл) выбирается с учетом толщины стены. В среднем она составляет 0,5 м. Соответственно, объем ленточного фундамента V=P x bл х Нф. Умножив его на плотность армированного бетона (в среднем 2400 кг/м³), получим расчетный вес ленточного фундамента.
2. Столбчатый фундамент. Расчет ведется на каждую опору. Вес одного столба определится, как произведение плотности бетона на объем заливки (V=SxНф, где S – площадь столба). Кроме того, обязательно учитывается вес ростверка, который рассчитывается аналогично ленточному фундаменту.
3. Для определения веса монолитной бетонной плиты вычисляется ее объем (V=SxНф, где S – площадь плиты). Заглубление обычно составляет порядка 40-50 см.

В зимнее время нагрузка на грунт может значительно увеличиться за счет скопления снега на кровле. Принято считать, что при скате кровли с углом более 60 градусов, снег не накапливается, и снеговую нагрузку можно не учитывать.

При меньшем угле наклона крыши учитывать ее необходимо. Многолетние наблюдения дают такие параметры этой нагрузки:

• северные районы – 180-195 кг/м²;
• средняя полоса РФ – 95-105 кг/м²;
• южные регионы – до 55 кг/м².

После определения всех указанных весовых параметров можно приступить к расчету минимальной площади подошвы по вышеприведенной формуле. Полная нагрузка на грунт (F) определится, как сумма веса стен, перекрытий, кровли, фундамента и снеговой нагрузки.

При расчете столбного и свайного фундамента суммарная нагрузка делится на количество опор, т.к. ростверк равномерно распределяет ее на опоры.

Расчет потребности арматуры

Перед началом работ важно правильно оценить и потребность материалов для обеспечения армирования фундамента. Расчет проводится следующим образом

Ленточный фундамент

Для него обычно используется 2 горизонтальных ряда стальной арматуры периодического профиля диаметром 10-14 мм.

Для вертикальной и поперечной увязки можно применять гладкие стержни диаметром 8-10 мм.

Связка стержней между собой обеспечивается стальной вязальной проволокой.

Пример расчета для дома 6х8 м. Общая длина фундамента – 28 м. Для продольного армирования используется арматура диаметром 12 мм, и она укладывается по 2 штуки в каждом ряду (в сечении – 4 штуки). Стандартная длина стержней – 6 м.

При соединении применяется нахлест в 0,2 м, а стыков потребуется на 28 м не менее 5. Для горизонтальной армировки нужно 28х4=112 м. Дополнительно, на нахлесты – 5х4х0,2=4 м. Общий итог – 116 м.

Для вертикальной увязки нужны стержни диаметром 8 мм. При высоте фундамента 1,4 м длина каждого стержня составит 1,2 м. Устанавливаются они с шагом 0,6 м, т.е. количество стержней на всю длину 2х28/0,6=94 штуки.

Общая длина составит 94х1,2=113 м. В поперечном направлении связка обеспечивается в тех же точках. При ширине ленты 0,4 м длина каждого стержня составляет 0,3 м. Потребность определится, как 94х0,3=29 м. Общая потребность в арматуре диаметром 8 мм составит 142 м.

Потребность в вязальной проволоке определяется по количеству узлов. В одном сечении их 4 штуки, а общее количество 4х28/0,6 =188. Для одной связки потребуется порядка 0,3 м проволоки. Суммарная потребность – 0,3х188=57 м.

Расчет онлайн размеров, потребности арматуры и бетона

Столбчатый

Арматура устанавливается в вертикальном положении (стержни диаметром 10-12 мм), увязанные в поперечном сечении стержнями диаметром 6-8 мм. на один столб требуется 4 основных стержня, а увязка производится в 3-х местах.

В рассматриваемом примере (заглубление 1,4 м) для одного столба нужно 4х1,4=5,6 м арматуры периодического профиля диаметром 10 мм. Для поперечной увязки используются стержни длиной 0,3 м.

Их общая потребность 3х4х0,4= 4,8 м. Вязальной проволоки нужно 3х4х0,3 м=3,6 м.

Онлайн расчет размеров, потребности арматуры и бетона

Плитный

Обычно армирование производится из стальных стержней диаметром 6-8 мм, уложенных в виде сетки в один ряд. Шаг укладки составляет 0,3 м. Для дома 6х8 м потребуется по ширине 6/0,3=20 стержней, а по длине – 8/0,3=27 штук.

Общая длина составит (27х6)+(20х8) =382 м. Количество пересечений стержней – 27х20=540, т.е. вязальной проволоки нужно 540х0,3=162 м.