Содержание, карта.

Пример расчета ленточного фундамента


Расчет ленточного фундамента под наружную стену в доме без подвала

Чаще всего частные дома строят на ленточном фундаменте. В этой статье изложен пример расчета ленточного фундамента по второму предельному состоянию, точнее первая его часть – с определением ширины подошвы ленточного фундамента в зависимости от расчетного сопротивления грунта.

В одном расчете всех нюансов не охватить, поэтому тем, кто хочет разобраться с расчетом фундаментов и не упустить ни одной детали, стоит обратиться к «Пособию по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83)», стр. 93 – 199.

До того, как приступать к расчету, нужно выяснить, что же нам нужно сделать. Расчеты фундаментов выполняются по первому и по второму предельному состоянию. И в отличие от других конструкций здесь важнее выполнить расчет по второму предельному состоянию (по деформациям основания), а по первому предельному состоянию (по прочности основания) расчет выполнять нужно в редких случаях (см. п. 2.259 пособия). Объясняется такая особенность тем, что возникновение деформаций основания возникнет быстрее, чем нарушение прочности, и эти деформации сразу вызовут разрушение здания. Вообще в расчете ленточного фундамента мы, по сути, выполняем расчет грунтового основания, а не фундамента, и по итогам этого расчета подбираем такую ширину ленты, чтобы основание не деформировалось и не разрушилось.

Расчет выполнен в программе Exel для удобства и возможности повторного использования единожды подготовленного файла. В статье выложены скрины всего расчета и даны пояснения к ним. Скачать файл с расчетом без пояснений в формате pdf можно здесь.

Исходные данные для расчета ленточного фундамента.

Для расчета принят стандартный ленточный фундамент под наружную стену дома. Уровень природного рельефа не совпадает с уровнем будущей планировки срезкой, в расчет можно было не вводить понятие уровня природного рельефа вообще, но т.к. в инженерно-геологическом разрезе все значения завязаны именно на уровне природного рельефа, то намного легче не пересчитывать все данные по грунтам и не плодить возможные ошибки, а просто внести в расчет это значение.

Обратите внимание, что значение А3 должно быть не меньше глубины промерзания грунта. А уровень пола этажа всегда желательно делать выше уровня планировки срезкой (это обусловлено вопросами гидроизоляции и теплотехники).

Классическое начало расчета – это исходные данные. Коэффициентов в нашем расчете не много, точнее он один и равен единице, поэтому в формулах мы его упустим. Геометрия стены была показана выше на рисунке.

Важным моментом является уровень грунтовых вод. Дело в том, что любые грунты в замоченном состоянии, как правило, имеют худшие показатели, чем в нормальном. И это обязательно нужно учитывать в расчете.

Последнее значение L = 1 м означает, что мы делаем расчет не всей стены (сколько бы метров она не была), а лишь одного ее погонного метра – это удобное допущение, позволяющее проще оперировать с данными нагрузок, площадей и т.п.

Характеристики грунта в данном расчете взяты из инженерно-геологического отчета – и взяты именно расчетные значения характеристик для расчета оснований по деформациям.

Имеется три слоя грунта, и в третьем, самом глубоком на уровне 5 метров от поверхности залегают грунтовые воды.

Номер слоя грунтов

Показатели грунтов

Удельный вес, т/м3

Модуль деформации, т/м2

Сцепле- ние, т/м2

Угол внутр. трения

Коэфф. Пористо- сти

Ограничение давления, т/м2

Природное состояние

Водонасыщен- ное состояние

Природное состояние

Водонасыщен- ное состояние

ИГЭ-1

1,7

1,83

2000

1500

0,1

18

0,73

ИГЭ-2

1,75

1,89

1960

960

2,2

20

0,78

15

ИГЭ-3

1,84

1,93

1950

1950

2,8

24

0,7

Для данного расчета нам не понадобятся коэффициент пористости и модуль деформации, но они будут нужны при расчете осадок фундамента.

Для чего нужны две характеристики – природное и водонасыщенное состояние. Как видно из таблицы, иногда грунт в водонасыщенном состоянии имеет иные характеристики (больший удельный вес и меньший модуль деформации). А в водонасыщенном состоянии грунт оказывается в двух ситуациях – при наличии грунтовых вод и при прорыве коммуникаций (верхние 1-2 метра грунта). Так как в нашем случае грунтовые воды находятся в ИГЭ-3 (ИГЭ – это инженерно-геологический элемент, по-простому – слой грунта), то для расчета мы разделили его на два слоя – третий и четвертый, для третьего мы потом выберем характеристики в природном состоянии, для четвертого – в водонасыщенном.

Еще следует обратить внимание на ограничение давления. Если какой-то слой грунта имеет неблагоприятные характеристики (чаще всего это просадочные свойства, но бывает, что новый фундамент строится вблизи существующего – это тоже повод поразмыслить), то мы можем ограничить давление на этот слой. В нашем случае ИГЭ-2 – просадочный суглинок с начальным просадочным давлением 16,5 т/м2, т.е. при таком давлении под подошвой грунт резко начинает деформироваться, чего мы допустить не должны. Поэтому мы задаем начальное просадочное давление для этого слоя несколько меньшим, чем 16,5 т/м2, чтобы иметь запас. Слой ИГЭ-2 является основанием для фундамента, но если бы он был где-то глубже, то согласно п. 2.177 пособия, расчетное сопротивление следует определять по наиболее слабому грунту – об этом забывать не следует.

Итак, исходные данные по грунтам сведены ниже в расчетную таблицу.

Последней частью исходных данных являются данные о грунте обратной засыпки и нагрузках.

Нагрузки в нашем примере следующие:

- нагрузка на грунте обычно задается в расчетах 1,0 т/м2, если нет каких-то других данных. Эта величина может показаться завышенной, но ситуации всякие могут быть – либо гору песка насыпете, либо крыльцо бетонное сделаете, либо машина груженая подъедет – лучше подстраховаться;

- нагрузка на стену подвала в уровне пола этажа – это нормативная полная нагрузка от веса конструкций здания, от временных нагрузок на перекрытии и снеговой нагрузки на крыше – в общем, от всех возможных нагрузок, которые будут воздействовать на наш фундамент. Нагрузка в нашем случае взята из примера сбора нагрузок для фундамента по оси «1», т.е. для фундамента под крайнюю стену, и равна она сумме постоянных и временных нагрузок из шестой таблицы примера 7391 кг/м + 724 кг/м = 8115 кг/м = 8,115 т/м (так как расчет у нас ведется на 1 погонный метр фундамента, то нагрузка Nс берется уже не в тоннах на метр, а в тоннах);

- нагрузка на пол этажа 0,2 т/м2 подбирается в зависимости от типа помещения на первом этаже и берется из таблицы 6.2 ДБН «Нагрузки и воздействия».

Для дальнейшего расчета нам нужно определить предварительную ширину подошвы. Для этого из таблиц 45-50 пособия мы предварительно подбираем значение расчетного сопротивления грунта, а затем находим предварительную ширину подошвы, разделив нагрузку от конструкций дома на это расчетное сопротивление. Округляем всегда в большую сторону!

Определение расчетного сопротивления грунта основания и ширины подошвы фундамента (расчет основания по деформациям – по 2 предельному состоянию).

Прежде всего, необходимо определить, какой слой грунта является основанием для нашего фундамента и выбрать для него угол внутреннего трения и удельное сцепление из исходных данных.

Удельный вес грунта берется в осредненном расчетном значении с учетом удельного веса всех слоев грунта и их толщин. Расчет этого осредненного удельного веса ведется по формуле , где Хi – это удельное сцепление i-го слоя грунта, а hi – толщина этого слоя. Посчитав осредненное значение для четырех слоев, мы получаем значение 1,873 т/м3.

Обратите внимание, что удельный вес грунта нужно брать с учетом водонасыщенного состояния. В нашем случае водонасыщен 4 слой (т.к. он находится ниже уровня грунтовых вод).

Если в инженерно-геологическом отчете вы не найдете значения удельного веса грунта в водонасыщенном состоянии, можно воспользоваться формулой (36) пособия.

Далее приступаем к определению расчетного сопротивления грунта.

Значения коэффициентов выбираем из таблицы 43 пособия, при этом нужно учитывать данные пункта 2.178 о том, какие здания относятся к жесткой конструктивной схеме.

Следующим шагом будет окончательное определение ширины подошвы фундамента.

Происходит оно в несколько этапов. Сначала мы определяем ширину подошвы без учета нагрузок от грунта на срезах фундамента и собственного веса фундамента – получаем ширину 0,4 м. Затем с учетом этой ширины определяем нагрузки, которые обязательно нужно учесть в расчете:

- нагрузку от собственного веса конструкций фундамента (стена ниже пола этажа и подошва, здесь 2,5 т/м3 – собственный вес железобетона; b*t – площадь подошвы; a*(A1-t) – площадь стены);

- нагрузку от собственного веса грунта, лежащего на обрезах фундамента;

- нагрузку от временной нагрузки на грунте и на полу.

Все эти нагрузки зависят от ширины подошвы, и раньше мы их определить не могли.

Затем мы находим общую нагрузку N, действующую на основание, и уточняем ширину подошвы, которая у нас снова получается 0,4 м. На этом подбор ширины можно было бы закончить, если бы не ограничение давления под подошвой фундамента – а у нас оно равно 15 т/м2.

Определив среднее давление под подошвой фундамента, мы видим, что оно больше заданного нами ограничения. Это значит, что при ширине подошвы 0,4 м давление под ней будет больше допустимого. Нужно увеличивать ширину подошвы.

Уточняя площадь подошвы с учетом ограничения давления, мы получаем ширину подошвы 0,7 м. Обратите внимание на разницу между шириной подошвы почти в два раза – если бы суглинок не был просадочным, экономия была бы значительной. Но если бы мы не учли эту просадочность в расчете, то при малейшем замокании, дом дал бы неравномерную осадку, которая обязательно привела бы к трещинам.

В конце расчета нам необходимо проверить несколько условий.

Во-первых, нам нужно уточнить все нагрузки, которые увеличились с увеличением ширины подошвы от 0,4 до 0,7 м. Затем мы находим среднее давление под подошвой и убеждаемся, что оно не превышает ограничения давления. Если бы это было не так, пришлось бы еще увеличивать подошву.

Затем нам следует определить максимальное давление под подошвой (или убедиться, что его определять не надо). Дело в том, что помимо условия pср < R = 15 т/м2, которое у нас выполняется, нужно проверить еще условие pmax < 1.2R. Откуда берется pmax? Если на подошву не действует момент и все нагрузки проходят через центр тяжести фундамента (либо уравновешены), то давление под всей подошвой равномерное и равно pср, т.е. эпюра давлений – прямоугольная. Но если есть воздействие момента, т.е. суммарная вертикальная сила приложена с эксцентриситетом по отношению к центру тяжести подошвы, то фундамент давит на основание не равномерно, эпюра давления на подошву – трапециевидная, и по краям фундамента возникает с одной стороны максимальное давление pmax, а с другой стороны – минимальное pmin. Если же эксцентриситет большой (например, стена опирается на подошву не посередине), то эпюра превращается в треугольную, а может возникнуть даже отрыв фундамента. Все это очень доступно показано на рисунке 12 пособия.

Итак, в пункте 6.4 расчета мы находим момент относительно центра тяжести подошвы, который возник в связи с тем, что нагрузка на полу значительно меньше нагрузки на грунте со стороны улицы.

Затем в пункте 6.5 находим эксцентриситет и проверяем основные условия:

1) е < b/6 – этим мы выясняем, что эксцентриситет достаточно мал, и эпюра давления под подошвой – трапециевидная (как на рисунке «б»); если бы оказалось е > b/6, значит эпюра уже треугольная и нужно проверить следующее условие, отвечающее за отрыв фундамента;

2) е < b/4 – это условие можно не проверять, если выполняется первое, но так как расчет у нас автоматический, то заодно проверили и его; суть этого условия в том, что нельзя допустить, чтобы эксцентриситет е был больше b/4 – 25% подошвы, т.к. это означает, что отрыв подошвы превышает 25% от ее площади, и фундаменту грозит опрокидывание;

3)  е < b/30 – наш эксцентриситет оказался настолько мал, что при таком его значении допускается считать давление под подошвой равномерным и равным pср, и максимальное значение давление определять не нужно; если бы было е > b/30, то следовало бы определить максимальное давление по формулам п. 2.208 пособия.

На этом расчет ширины подошвы ленточного фундамента окончен.

Основы расчета фундамента ленточного типа

Основой  дома по праву считается фундамент, поэтому он должен быть надежным и выдерживать требуемые нагрузки, исходящие от самого здания. Поэтому при расчете фундамента, а это надо делать обязательно, необходимо учитывать, из каких материалов строятся стены дома, размеры сооружения.

При этом важно понимать, что при строительстве фундамент закладывается в первую очередь, а вот при проектировании его рассчитывают последним. Потому что важная составляющая расчета – нагрузка от здания. А значит, надо сначала определиться с его размерами и материалами. Для примера будем рассматривать расчет монолитного ленточного фундамента, как самой часто используемой конструкции, закладываемой на любых грунтах.

Способы

Расчет ленточного фундамента проводится двумя способами:

  1. По несущей способности грунта, расположенного под подошвой фундамента.
  2. По деформации грунта.

Проще сделать расчет по первому варианту. Для этого надо проделать несколько несложных операций.

  1. В первую очередь разрабатывается план дома с точным расположением будущих комнат и служебных помещений. На плане обязательно указываются стены и перегородки, под которыми будет закладываться лента фундамента.
  2. Затем надо определиться, будет ли в доме подвал. Если «ДА», то решается вопрос его глубины.
  3. Устанавливается высота цоколя.
  4. Решается задача, связанная с толщиной стеновых конструкций и материалами, из которых они будут возводиться.
  5. Определяются материалы для кровли, пола, отделки, гидроизоляции и утепления.

У каждого материала есть свой собственный удельный вес, который надо найти. Это сделать несложно, для примера можно привести вот такую таблицу, которая на фото ниже. И таких таблиц в интернете немало.

Зная количество используемых материалов, их тип и виды, можно найти общую массу здания, которая и будет являться основной нагрузкой на фундаментную конструкцию. При этом к полученному значению прибавляют обязательно временные нагрузки, в состав которых входят снежная масса на крыше, вес людей, проживающих в доме, масса мебели, бытовой техники и прочей утвари и предметов.

Что касается снеговой нагрузки, то придется воспользоваться опять — таки таблицами или диаграммами. Вот одна из них, которую можно взять за основу.

Работа с таблицами, схемами и диаграммами несложная, в них разобраться – не проблема. Главное – точно определиться со всеми необходимыми параметрами.

Если вес здания определен, можно переходить к расчетам, касающихся самой фундаментной конструкции. То есть, надо определить ширину ленты, глубину ее заложения, рецептуру бетону, количество арматуры и ее диаметр. Это основные позиции, связанные с проектированием и будущим строительством ленточного фундамента.

Тип грунта

Перед тем как рассчитать фундамент под собственный дом, надо определиться с тремя позициями, которые будут влиять на возведения фундаментной конструкции.

  1. Тип грунта.
  2. Уровень залегания грунтовых вод.
  3. Уровень промерзания почвы.

Что касается первой позиции, то самостоятельно это сделать не так просто, если нет явных видимых факторов. К примеру, песчаный грунт определяется зрительно. Но можно определить плотный грунт или мягкий. Для этого берется небольшое количество почвы, которая разбавляется водой. После чего землю раскатывают в руках в колбаску. Попробуйте ее свернуть в кольцо. Если получилось, то грунт глинистый прочный, не получилось – грунт мягкий.

Но лучше обратиться в бюро геологических изысканий. Вам там могут дать информацию или помочь провести исследования грунта. Почву необходимо взять на анализы, сделав бурение на необходимую глубину. Точно таким же способом определяется уровень грунтовых вод.

Если грунтовая вода находится близко к поверхности земли, то придется до сооружения ленточного фундамента продумать систему отвода воды с закладкой дренажной системы.

И третья позиция – это параметр, который можно определить из таблиц. Одна из них ниже.

Для чего необходимы эти параметры при расчете фундамента ленточного типа? Чем прочнее почва на территории строительного участка, тем меньших размеров в глубину можно закладывать фундамент. Чем глубже промерзание грунта, тем больше высота конструкции. С грунтовыми водами все сложнее, потому что их негативное воздействие на фундамент быстро выводит его из строя. Поэтому водоотведением надо заниматься обязательно, если к этому есть предпосылки.

Глубина заложения

Основное правило заложения ленточной конструкции – это правильно рассчитанная глубина. Она определяется уровнем промерзания земли. При этом заложение должно проводиться ниже этого показателя. К примеру, из верхней таблицы регион Москвы, сооружение фундамента на суглинках должно быть в пределах 1,5 — 1,6 м. То есть, ниже уровня на 15 — 30 см. Потому что нижняя часть конструкции не будет подвергаться пучению грунта, которое выдавливает фундамент из земли и сдавливает его со всех сторон. Это достаточно серьезные нагрузки, которые неправильно залитые сооружения могут не выдержать.

Поэтому глубина заложения ленточного фундамента – наиважнейший показатель. Что касается закладки МЗЛФ (мелкозаглубленного типа), то этот показатель неважен. Важнее грамотно продумать систему теплоизоляции, особенно нижней части, расположенной внутри грунта.

Как видите, рассчитать фундамент для дома (ленточный), не так просто даже с позиции глубины его закладки. Небольшое отклонение приведет к потерям прочности и снижению несущей способности, особенно в сезон пучения грунтов.

Расчет массы и размеров дома

С размерами понятно, они определяются из проекта здания, который формируется по заказу хозяина дома. То есть, это чисто произвольная категории, ни чем не регламентируемая. А, как уже было сказано выше, лента фундамента располагается под всеми несущими стенами и перегородками. Соответственно длина фундаментной конструкции определяется конфигурацией расположения стен и их длинами.

Теперь, что касается массы здания. Рассчитывать фундамент под дом надо начинать именно с нее. Поэтому рассмотрим пример расчета нагрузки от дома, построенного из кирпича.

Вводные данные:

  • толщина стены – полтора кирпича;
  • длина 10 м;
  • высота 4 м.

По таблице удельного веса находится, сколько весит кирпичная стена на один квадратный метр конструкции. При толщине 150 мм этот показатель равен 270 кг/м². Так как в нашем случае стена возводится в полтора кирпича, значит, ее толщина будет равна 400 мм. Это почти в три раза больше табличного значения, но для расчета нужны точные значения. Поэтому делаем пропорцию, из которой выводится формула: 400 х 270/150 = 720 кг/м².

Теперь необходимо определиться с объемом стены. Для этого все ее размерные параметры перемножаются между собой: 10 х 4 х 0,4 = 16 м³. Остается лишь умножить полученный показатель на удельный вес кирпичной кладки.

16 х 720 = 11520 кг или 11,52 тонны. И это всего лишь вес одной стены.

Если в стене присутствуют окна или двери, то из полученного объема придется вычесть объем всех проемов.

Точно также рассчитываются объемы всех стен по отдельности, которые суммируются в один показатель. К нему добавляется вес перекрытий. Для этого определяется общая площадь дома и тип перекрытия. Пусть это будут железобетонные плиты, у которых удельный вес равен 500 кг/м² (по таблице). К примеру, если площадь дома равна 100 м², то вес перекрытий будет равен: 500 х 100 = 50000 кг или 50 тонн.

Теперь надо посчитать размеры (рассчитать ширину и длину) кровли. Эти показатели также закладываются в проекте здания. Поэтому определить их площадь не составит труда, умножением ширины на длину с учетом количество скатов. Остальное дело математики. Из таблицы берется удельный вес кровельного покрытия с учетом материала, из которого оно сооружается.

К примеру, это будет профнастил, у которого вес равен 30 кг/м² (это с учетом стропильной системы, обрешетки и крепежных изделий). Умножаем это значение на площадь кровли, получаем вес крыши. К примеру, площадь кровли – 200 м², умножаем его на 30, получаем 12000 кг или 12 тонн.

Подходим к окончанию расчета ленточного монолитного фундамента. В принципе, все основные нагрузки определены, остается лишь учесть вес отделки, окон и дверей, гидроизоляции и утеплителей. Сделать это самостоятельно сложно и часто просто не под силу. Поэтому строители поступают проще, они общее значение от основных нагрузок умножают на коэффициент 1,3.

Но есть одна нагрузка, которую выше обозначили, как дополнительную. Это вес внутреннего наполнения помещений (мебель, бытовая техника и прочее). Здесь также сложно провести точный расчет, поэтому правилами установлены нормы, которые варьируются для жилых помещений в пределах 180 — 200 кг/м². Зная площадь здания, можно определить и эту нагрузку, по нашему примеру: 100 х 180 = 180000 кг или 18 тонн.

Как видите подходить к ленточному фундаменту и его расчету надо с позиции точного определения нагрузок, действующих на него со стороны дома.

Видео

Видео про расчет фундамента, опалубки и  арматуры .

Расчет по ширине

Итак, расчет фундамента под дом начинается с определения трех основных его размеров: длины, ширины и высоты. Первый показатель определяется из проекта здания путем сложения длин всех его стен, под которыми основа закладывается. Высота определяется из суммы глубины заложения конструкции и высоты цоколя. Сложнее с шириной.

Здесь все будет зависеть от ширины стен, их длины и материалов, из которых стенки дома сооружаются. Внизу показана таблица, в которой ширина подошвы ленточного фундамента определяется дополнительно из расчета используемого материала для закладки самой конструкции.

Итак, все нагрузки определены, можно теперь определить, как давит дом на ленточный фундамент. То есть, из расчета на его единицу площади. В первую очередь суммируются все нагрузки. Затем определяется площадь ленточной конструкции, то есть, умножаем длину всей ленты на ее ширину, обозначенную и выбранную по верхней таблице. После чего общая нагрузка делится на площадь фундамента – это и есть удельное давление на единицу площади (в сантиметрах или метрах).

Для чего, делая расчет фундамента для дома, определяется данный показатель? Для того чтобы определить, выдержит ли эту нагрузку грунт, на котором возводится дом. Опять-таки придется воспользоваться таблицей, в которой определены соотношения удельного давления и типа грунта.

Если расчетная нагрузка оказалась меньше расчетного сопротивления грунта по таблице, то все было подобрано правильно. Такой фундамент можно сооружать. Если все оказалось наоборот, то придется вносить корректировки. Обычно увеличивают ширину фундаментной ленты или для строительства дома выбирают материалы с меньшим удельным весом. К примеру, вместо кирпича пеноблоки, вместо железобетонных плит перекрытия деревянные балки и черный потолок из досок, и так далее.

Расчет арматуры

Рассчитать ленточный фундамент, не сделав предварительный расчет арматуры, это полностью завалить строительство. Поэтому разберемся и в этом вопросе.

Самый простой способ – это использовать соотношение, что площадь сечения ленты и площадь заложенной в нее продольной арматуры находятся в пропорциях 1:0,001. К примеру, если площадь сечения ленты равна 0,4 м² (это 1 м высоты и 40 см ширины), то площадь арматуры равна: 0,4 х 0,001 = 0,0004 м².

Теперь определяется количество стержней в одной решетке. Обычно шаг их установки 20 — 30 см, значит, в одной сетке их должно быть приблизительно 4 ряда. А так как в ленточном фундаменте устанавливается две или три решетки (пусть будет 2), то количество рядов умножаем на 2, получаем восемь рядов. Поэтому площадь арматуры делим на 8: 0,0004:8 = 0,00005 м² — это площадь одного арматурного прута.

По формуле круга, а это S = πD²/4, можно вычислить диаметр арматуры:

D= 4S/π = 4 х 0,00005/3,14 = 0,008 м или 8 мм. Это и есть диаметр арматуры, которую необходимо закладывать в ленточный фундамент.

Что касается длины элементов каркаса, то продольные стержни – это длина ленты, умноженная на количество рядов, в нашем случае «8». Вертикальная и поперечная арматура и проволока определяются:

  • первая из расчета глубины фундамента и шага их установки;
  • вторая из расчета ширины конструкции и шага установки.

Расчет бетона

Для чего необходим этот расчет? Во — первых, определяется не масса бетона, а его объем. Это делается для того, чтобы знать, сколько готового товарного бетона надо будет заказать или, какое количество цемента, песка и щебня привезти на стройплощадку. Давайте рассмотрим пример расчета ленточного фундамента в плане именно объема.

Здесь все просто. Надо перемножить между собой размерные параметры фундаментной ленты, то есть, длину, ширину и высоту. Это и есть объем необходимого бетона. Для уверенности можно немного полученное значение увеличить на 5%.

С товарным бетоном понятно, здесь ошибиться сложно. Но что делать, если раствор замешивается на месте, как определить, сколько каждого ингредиента надо заложить в барабан бетономешалки? Во — первых, надо определиться с рецептурой бетонной смеси, а соответственно и с количеством каждого компонента. Все это уже давно определено и внесено в таблицы. Одна из них внизу.

Для ленточного фундамента лучше использовать бетон марки М 300 или 400. При этом надо понимать, что пропорции не определяются единицами измерения. Поэтому можно использовать как весовой критерий, так и объемный. С первым параметром сложно, потому что взвешивать каждый материал на строительной площадке проблематично.

И если с цементом проще, потому что он продается в мешках по 50 кг, то со щебнем и песком одни проблемы. Поэтому для простоты проведения работ используют объемный вариант, а точнее эти два сыпучих материала измеряют 10 — литровыми ведрами. Еще раз обратимся к таблицам, где показаны рецептуры с компонентами, взвешенными ведрами.

Надо понимать, что количество вносимых компонентов в бетонный раствор во многом будет зависеть от марки цемента. И чем она выше, тем больше наполнителей вносится в бетон, и наоборот.

Заключение по теме

Решая вопрос, как правильно рассчитать фундамент, надо уделить особое внимание всем вышеперечисленным показателям и параметрам. То есть, нужно учесть все до мелочи. Нельзя оставлять не обозначенными даже самые мелкие нагрузки, неправильно рассчитать количество и диаметр арматуры, объем бетона и его рецептуру.

От всего этого будет зависеть, выдержит ли этот фундамент вес здания, или он через какое — то время начнет трескаться и усаживаться, что приведет к полному его выходу из строя. А к чему это приведет, можно догадаться.

Пример расчета ленточного фундамента

Какой бы дом или хозяйственную постройку вы ни планировали построить, ленточный фундамент – первое решение для надежного обустройства основания, которое подойдет для любого сооружения, капительного или легкого. Главное при выборе этого варианта основы – сделать точный и правильный расчет ленточного фундамента, чтобы не расходовать лишние материалы и не выполнять ненужные объемы работ, например, для фундамента со сваями.

Наиболее простой метод расчета ленточного фундамента для дома предусматривает оперирование множеством данных, но этот вариант расчета по несущей способности грунта не использует сложных формул, при этом результаты удовлетворяют все запросы застройщиков. Основной принцип – вычисление значения удельной массы будет на 1 см2 основания. Остальные параметры (длина ленты, ее ширина и глубина заложения) выбираются, исходя из начальных данных. Также после получения результатов по фундаменту необходимо провести расчет арматуры для ленточного фундамента – эти параметры в сумме с предыдущими и дадут общее представление о стоимости работ и стройматериалов. Более точную стоимость основания можно получить, проведя отдельный расчет стоимости ленточного фундамента.

Программа для расчета фундамента согласно свойствам грунта

Как проводить расчеты

Строительная практика подтвердила работоспособность двух вариантов расчета: согласно несущей способности грунта под основанием бетонной ленты, и по деформации грунта под фундаментом. Первый вариант — расчет мелкозаглубленного ленточного фундамента по несущей способности грунта – проще в расчетах, поэтому он и будет рассматриваться в качестве базового метода.

Нулевой цикл в строительстве дома – это возведение фундамента. Задача любого основания – равномерно перераспределить по основанию нагрузку от здания. Но значения нагрузки можно узнать только после определения типов стройматериалов, их количества и других физических параметров, например, объем, армировка или вес стройматериалов. Поэтому перед тем, как проводить расчеты монолитного ленточного фундамента, нам необходимо:

  1. Сделать детальный чертеж (эскиз) плана дома;
  2. Определиться с наличием подвала и цоколи, и их размерами;
  3. Выбрать тип и конструктивные параметры утеплительных материалов, устройства защиты от ветра, снега и дождя (гидроизоляция), выбрать декоративные отделочные материалы для внутренних и наружных работ;
  4. Для каждого материала определяется удельная масса – это справочная информация.

После реализации всех приведенных выше пунктов можно начинать расчеты фундамента под дом.

Расчет фундамента ленточного типа по несущей способности почвы

Чтобы рассчитать значения ширины ленточного фундамента и другие его параметры, нужно воспользоваться проектом, в котором указаны все типы материалов и их геометрические параметры. Математические операции при расчете проводятся поэтапно:

  1. Расчет общей нагрузки на фундамент;
  2. Бетонную ленту нужно привязать к конкретным размерам;
  3. Согласно плана местности следует подкорректировать все расчеты и размер конструкции.

На этапе суммирования всех нагрузок используются такие данные:

  1. Нагрузка от наружных и внутренних стен без учета оконных и дверных проемов;
  2. Нагрузка от материалов пола и перекрытий для пола;
  3. Нагрузки от потолочных перекрытий и материалов;
  4. Нагрузки от системы стропил и кровли;
  5. Вес всех строительных и архитектурных элементов. Например, расчётная масса лестниц с перилами, ниш и эркеров;
  6. Масса наружных материалов, используемых для тепло изоляции, ветрозащиты и финишной отделки поверхностей;
  7. Нагрузки от фундамента с цоколем, масса метизов, используемых при строительстве дома.
Конструкция ленточного основания

Табличные данные нагрузок на основание дома от перекрытий здания

Вид перекрытий кПа кгс/м2
Перекрытие из древесины по балкам из дерева с плотностью ≥ 200 кг/м3 1 100
≥ 300 кг/м3 1.5 150
Перекрытие из древесины по балкам из металла с плотностью ≥ 300 кг/м3 2 200
Ж/б перекрытия 5 500

[ads-mob-1]

Табличные данные нагрузок от одного кубического метра стройматериалов стен на основание

Стройматериалы кПа кгс/мЗ
Каркасные деревянные стены с обшивкой листовыми материалами и с утеплением 3 300
Стены из бруса или бревна 6 600
Газобетонные стены 6 600
Шлакоблочные стены 12 1200
Стены из блоков ракушечника 15 1500
Пустотелые кирпичи 14 1400
Кирпич полнотелый 18 1800

Точный расчет общего веса стройматериалов сделать несложно: нужно измерить площадь, которую занимает конструкция из того или иного материала, и умножить на удельную массу этого материала. Результатом будет общий вес конкретной конструкции.

Как рассчитать вес стен

Для расчета стен дома или фундамента пример, который приведен ниже, покажет привязку к конкретным конструкциям – стройматериалы можно подставлять любые. Припустим, что необходимо рассчитать вес стены из бруса сечением 150 х 150 мм, обшитой вагонкой из липы 14 мм толщиной, с деревянной обрешеткой с размером реек 50 х 20 мм. Размеры стены: длина 4 метра, высота 2,5 метра.

Справочные данные для расчета веса стен
  1. Удельная масса соснового профилированного бруса — 570 кг/м3, вагонки — 530 кг/м3, сосновых реек — 510 кг/м3.
  2. Вся площадь стены: 4 х 2,5 = 10 м2.
  3. Объем профилированного бруса равен 10 м2 х 15 см (толщина соснового бруса) = 1,5 м3.
  4. Вес стены равен 1,5 м3 х 570 = 855 кг, где 570 – удельный вес соснового профилированного бруса.

Далее нужно рассчитать требуемый объем вагонки: 10 м2 х 1,4 см (толщина вагонки) = 0,14 м3.

  1. Вес вагонки равен 0,14 м3 х 530 кг/м3 = 74,2 кг, где 530 — удельный вес вагонки.
Расчет объема сруба

Провести расчет ширины и длины обрешетки нужно следующим образом:

  1. Так как обрешетка крепится с шагом 60 см, то для стены получается 5 реек длиной 4 метра, или 20 м.пог. объем материала для обрешетки: 20 м.п. х 5 см х 2 см = 0,02 м3, где 2 и 5 см – размеры реек.
  2. Общий вес обрешетки из сосновых реек: 0,02 х 510 = 10,2 кг, где 510 – удельный вес сосновых реек.
  3. Осталось рассчитать вес всех стройматериалов для стены: 855 кг + 74,2 кг + 10,2 кг = 939,4 кг.

Чтобы ускорить расчет всех стен, можно рассчитать, сколько весит 1 м2 стены, вычислить площадь стен с такой же отделкой, и рассчитать их вес.

Итак, вес стены площадью 10 м2 равен 939,4 кг, то есть, 1 м2 весит 939,4 / 10 = 93,94 кг/м2.  Теперь можно вычислить и общий вес всех стен. Допустим общая площадь стен – 40 м2. Тогда их масса равна 40 х 93,94 = 3757,6 кг.

Таким же образом рассчитывается вес всех элементов. Если конструкция со сложными геометрическими формами, ее нужно разбить их на простые геометрические фигуры, и рассчитать площадь каждой.

Расчет параметров дома

Так как на фундамент оказывают давление не только строительные материалы, но и мебель, бытовая техника, жильцы, то требуется, проводя расчет свайно ленточного фундамента или другого типа основания, учитывать и эти цифры. Но для каждого дома будут совершенно иные значения, поэтому принимаются некие усредненные параметры – для 1 м2 полезной площади нагрузка будет равна примерно 170-180 кг/м2.

Расчет ширины ленточного фундамента

Расчет предполагает вычисление двух основных значений:

  1. Глубина заложения бетонной ленты и высота цоколя, чтобы провести расчет глубины всего фундамента;
  2. Ширина основания;
Тип почвы Грунт под фундаментом до глубины его промерзания Расстояние от поверхности грунта до начала залегания грунтовых вод в зимний период Глубина основания для малоэтажных зданий
Непучинистая Грунт крупнообломочный, грунты с гравелистыми песками, с песками средней крупности и крупнопесочные грунты Любая глубина, но не менее 50 см
Пучинистая Грунт песчаный, из мелкого песка и пылеватый Больше чем на 2 метра от расчетной глубины промерзания грунта Любая глубина, но не менее 50 см
Супесчаный грунт Меньше чем на 2 метра от расчетной глубины промерзания грунта  75% от расчетной глубины промерзания грунта, но не менее 70 см
Суглинистый и глинистый грунт Меньше глубины промерзания Меньше глубины промерзания

Допустим, глубина заложения основания дома ниже точки промерзания почвы в регионе, цоколь имеет высоту 0,2 м. Глубина промерзания грунта в регионе — 1,4 метра. Согласно СНиП, фундамент должен закладываться на 0,15 м ниже точки промерзания. При таких условиях высота (глубина заложения плюс цоколь) фундамента равна: 1,4 + 0,2 + 0,15 = 1,75 метра.

Далее проводим расчет бетона на ленточный фундамент и расчет ширины основания. Ширина ленты будет зависеть от отступа стройматериалов стен и основания. Нормативные параметры указаны в таблице ниже:

Стройматериал Высота подвального помещения, м Длина стены, метров
                До трех метров Более трех метров
Ширина стен подвала, см Ширина основания, см Ширина стен подвала, см Ширина основания, см
Бут строительный каменный 2 60,0 80,0 75,0 90,0
2,5 60,0 90,0 75,0 105,0
Бутобетон 2 40,0 50,0 50,0 60,0
2,5 40,0 60,0 50,0 80,0
Кирпич 2 38,0 64,0 51,0 77,0
2,5 38,0 77,0 51,0 90,0
Монобетон 2 20,0 30,0 25,0 40,0
2,5 20,0 40,0 25,0 50,0
Блоки из бетона 2 25,0 40,0 30,0 50,0
                2 25,0 50,0 30,0 60,0

Как рассчитать нагрузку на фундамент

Расчет давления здания на основание, как и расчет армирования ленточного фундамента, нужен, чтобы уточнить конструкцию основания. Чтобы вычислить давление на фундамент, необходимо вес дома разделить на площадь основания. В свою очередь, площадь ленты рассчитывается умножением ее длины на ширину. Окончательные результаты получатся, если нагрузку на фундамент разделить на площадь основания в см2. Таким образом, мы найдем значение удельной нагрузки на 1 см2 ленточного основания.

Например, нагрузка от здания составляет 400000 кг, площадь основания — 130000 см2. Согласно приведенным выше рекомендациям, после деления получаем Разделив эти значения, получаем 3,07 кг/см2.

Дальше узнаем давление веса всей конструкции на грунт – это справочные параметры (смотрите таблицу), основанные на свойствах грунта.

Тип почвы Сопротивление почвы (кг/см2)
Плотная почва Почва средней плотности
Грунт песчаный гравелистый, грунт с  крупными песками любой влажности 4,5 3,5
Грунт с песками среднекрупными, любой влажности 3,5 2,5
Мелкие пески
Не влажный 3,0 2,0
Влажный и водонасыщенный 2,0 2,5
Глина пластичная и твердая
Твердая 6,0 3,0
Пластичная 3,0 1,0
Галька, гравий и щебень 6,0 5,0

Проверить расчеты достаточно просто: если расчетное значение несущей способности грунта выше вычисленной нагрузки на здание, значит, параметры выбраны правильно. В противном случае необходимо изменять размеры отдельных конструкций и типы материалов.

Изменить тип стройматериалов не всегда представляется возможным, так как это повлечет за собой множество других поправок, часто дорогостоящих. Потому чаще меняют расчет глубины и толщины ленты.

Расчет ленточного фундамента

Пример расчета параметров ленточного фундамента - Всё о бетоне

Каждый отдельный дом или сделанный в нем ремонт являются воплощением индивидуальности и результатом работы фантазии своих хозяев. Однако существует в таком занятии и несколько тонкостей. Например, возведение фундамента: монолитного, столбчатого или плитного.

Глубина ленточного фундамента должна быть не меньше глубины промерзания грунта в регионе.

Виды расчетов

К слову, все вышеперечисленные виды фундамента являются основными. Существует и несколько подвидов и разновидностей. Что касается сферы частного строительства, то самым распространенным в ней можно смело назвать именно ленточный фундамент.

Говоря о таком фундаменте, можно выполнить несколько расчетов:

  •  расчет, итог которого показывает правильность выбора его размеров, если во внимание брать несущую способность грунта и вес здания;
  •  расчет, итог которого показывает примерный расход материалов и стоимость всего проекта.

Существует ряд других расчетов. Расчеты, приведенные выше, являются условными, хотя и достаточно точными. И для частного строительства их более чем достаточно.

Конечно, инженеры и проектировщики выполняют более сложные расчеты, затрачивая много времени и применяя массу специализированных знаний. Отнюдь не каждый их имеет, а выполнить хотя бы элементарный расчет требуется. Специально для таких случаев есть упрощенные варианты расчетов.

Расчет максимальной нагрузки

Тип фундамента напрямую зависит от грунта, на котором будет возводиться.

Итак, в процессе расчета понадобятся некоторые исходные данные. Все данные, приведенные ниже, являются вымышленными и далеки от действительности. Кроме того, значения идеализированы, что немного упрощает сам расчет.

Исходный материал

Фундамент имеет следующие размеры:

  •  глубина — 1,5 м;
  •  протяженность — 30 м;
  •  ширину необходимо найти.

Следует найти оптимальную ширину ленточного фундамента, при которой он будет обладать необходимой для всей конструкции несущей способностью. Будем считать, что делается монолитный армированный фундамент ленточного типа.

Само здание имеет следующие параметры:

  •  стены выполнены из пенобетона, блоки которого 60 см по длине, 30 см по ширине и 20 см по высоте;
  •  протяженность стен, как и ленточного фундамента, равна 30 м (2*10 и 2*5 м);
  •  высота — 3 м;
  •  блоки укладываются на ребро.

Перекрытие выполнено в виде монолитной плиты, толщина которой — 15 см.

Кровля представлена шифером. Всего понадобилось 100 листов, каждый из которых весит порядка 26 кг. Кроме того, потрачено около 5 кубометров древесины.

Пример непосредственного расчета

Наиболее надежным видом ленточного фундамента является монолитный.

В самом обычном случае считается масса всей постройки. Зная при этом несущую способность грунта и фундамента, можно их сравнить с массой и сделать выводы о пригодности такого ленточного фундамента. В нашем случае сделать это не получится, так как не известна ширина монолитного фундамента.

В подобном случае поступают следующим образом:

  •  считается примерная масса конструкции без ленточного фундамента;
  •  находится ширина фундамента с учетом того, что давление должно быть меньше несущей способности грунта;
  •  уточняется ширина фундамента и внесение некоторых поправок по необходимости.
Читайте также:  Правила расчета цемента на фундамент

Стоит заметить, что определение несущей способности грунта невозможно без определения его типа.

Существует сразу несколько народных способов определения типов грунта. Один из самых простых заключается в том, что нужно взять небольшую горсть земли, с некоторой глубины, желательно с глубины закладки фундамента, так как именно данный грунт будет держать весь вес на себе. Эта горсть ладонями формируется в шар, а дальше осталось сделать вывод по результатам:

  •  если получается сформировать хоть что-то наподобие шара, но он рассыпается, то в руках супесь;
  •  если шар получился крепким, при его сжатии он не рассыпается, а просто разделяется, то это суглинок;
  •  если формируется шар, а при сжатии получилась аккуратная лепешка, то это глина;
  •  если же даже шар сделать не получилось, то в руках обычный песок.

Именно из результатов такого нехитрого эксперимента можно узнать о несущей способности грунта. Все данные можно взять из соответствующих таблиц:

Глубина закладывания фундамента на пучинистых грунтах должна составлять не более 50 см.

  •  крупнозернистый песок имеет коэффициент сопротивления (несущую способность) 5;
  •  среднезернистый песок — 4;
  •  мелкозернистый песок — 3;
  •  сильно увлажненный мелкозернистый песок — 2;
  •  сухая супесь — 2.5, а увлажненная — 2;
  •  суглинок — 2
  •  сухая глина — 2,5, а увлажненная — 1;

Стоит заметить, что данные коэффициенты относятся только к обычной плотности грунта. Если же грунт имеет плотность выше среднего, то его несущая способность больше:

  •  крупнозернистый песок — 6;
  •  среднезернистый песок — 5;
  •  мелкозернистый песок — 4;
  •  сухая супесь — 3;
  •  суглинок — 3 и т.д.

Примем для нашего случая коэффициент сопротивления равный 2,5.

Теперь найдем массу строения.

Как уже было отмечено, расчет будет выполняться без учета массы фундамента.

Итак, про пол в исходных данных не было сказано. Это было сделано, т.к. пол не оказывает воздействия на фундамент.

Следует приступить к расчету массы стен. Мы можем знать и площадь стен, и площадь одного блока: 60*30 = 1800 см2 = 0,18 м2.

Тогда площадь стен: 30*3 = 90 м2.

Теперь легко вычислить необходимое количество блоков: 90/0,18 = 500 штук. Зная массу одного блока можно посчитать их суммарный вес: 500*30 кг = 15 тонн.

Теперь определим массу перекрытия. Оно сделано из бетона (средняя плотность 2500 кг/м3). Сначала следует найти объем бетона: 5*10*0,15 = 7,5 м3, то есть его масса равна: 7,5*2500 = 18,75 тонны.

Теперь определяем массу крыши. Всего потрачено 5 м3 древесины. Например, сосна имеет плотность около 800 кг/м3, а береза — 900 кг/м3. Эти данные являются справочными.

Пусть использовалась сосна. Тогда найдем ее массу: 5*0,8 = 4 тонны.

Масса кровли равна: 100*26 кг = 2,6 тонны.

Значит, масса крыши равна: 4+2,6 = 6,6 тонны.

Теперь остается найти общую массу, как сумму всех масс: — 15+18,75+6,6 = 40,35 тонн.

Пример расчета ширины

Если в расчетах значение ширины фундамента оказалось небольшим, то берем за правило, что фундамент не может быть уже чем 25-30 см.

Несущая способность ленточного фундамента определяется только общей нагрузкой и площадью опоры. Общую нагрузку мы выяснили, осталось найти необходимую площадь опоры.

Читайте также:  Соотношение цемента и песка при приготовлении бетона

Найдем ее: 40 350 кг / 2,5 = 16140 см2.

Теперь зная протяженность монолитного фундамента, можно без труда найти его необходимую минимальную ширину: 16140 см2 / 3000 = 5,38 см.

Как можно видеть по результатам, ленточного фундамента такой ширины просто не бывает. Это действительно так. Монолитный фундамент ленточного типа с обычной шириной в 25-30 см способен выдерживать нагрузки до 70-80 тонн. При условии, что грунты не отличаются пучинистостью и имеют высокую плотность эта цифра может возрастать до 200 тонн. Частные дома, как правило, имеют гораздо меньший вес.

Нахождение массы и внесение корректировок

Толщина арматуры для армирования фундамента определяется расчетным путем.

Итак, теперь мы знаем все размеры фундамента, а значит, его вес мы можем найти. Но поскольку такая ширина просто неприемлема, можно считать фундамент, взяв для расчета реальную ширину. Пример: 25 см.

3000*25 = 75000 см2 — площадь опоры реального фундамента.

75000*150 = 11250000 см3 или 11,25 м3.

Тогда можно посчитать его массу: 11,25*2500 = около 28 тонн.

Теперь производим уточнение массы всего здания: 40 +28 = 68, примерно 70 тонн, с учетом отделки и мебели можно смело набрасывать еще 5 тонн, итого, получим 75 тонн.

Площадь опоры у реального фундамента составляет 75000 см2. Эти данные дают право вычислить реальное оказываемое давление: 75000/75000 = 1 кг/см2. Зная, что несущая способность грунта равна 2,5 кг на 1 см2, можно говорить о целесообразности такого строительства.

Краткие выводы

Чтобы в фундаменте не образовывались пустоты, заливать его следует слоями в 30 см. Каждый слой следует тщательно утрамбовать при помощи вибромашины.

Итак, как можно заметить из примеров расчета, для ленточного фундамента расчеты практически не нужны. Это связано с тем, что такие фундаменты обладают большой площадью опоры и, как следствие, большой несущей способностью.

Однако часто дома строятся на грунтах, несущая способность которых очень мала. В таком случае рекомендуется просто заменять грунты, то есть отрывать котлован и засыпать его более плотным грунтом.

Стоит отметить тот факт, что данный пример расчета не содержал никаких сведений о ветровой и снеговой нагрузке.

Такие факторы, как снежный покров и сильные ветра, оказывают достаточно сильное давление на фундамент. Их вычисление полностью зависит от конкретного района. Все необходимые априорные данные можно легко найти в соответствующих справочниках. Однако, даже если подобные моменты не были приняты во внимание, не стоит утверждать, что расчеты не верны. Ведь, например, из массы стен не были вычтены массы всех ниш, то есть дверных и оконных проемов.

В целом можно отметить, что подобные расчеты с особой точностью рекомендуется проводить только при устройстве столбчатых фундаментов, данный пример может служить методикой проведения таких расчетов. Можно говорить, что подобные самостоятельные расчеты сильно идеализированы и имеют весьма приблизительный характер.

Расчет плотности грунта

Физический смысл такого расчета прост: сравнение объема грунта в разном состоянии.

Для начала вырезается кусок грунта размерами 10*10*10 см, далее замеряется его масса. После этого необходимо отвесить ровно столько же этого грунта, но у же в рассыпчатом состоянии. Затем мерным стаканом необходимо измерить объем второй порции грунта (в рассыпчатом состоянии). После чего получившееся значение делим на 1 кубический дециметр.

В итоге должно получиться значение очень близкое к единице. Чем ближе оно к единице, тем выше плотность грунта. Из результатов эксперимента можно сделать выводы о несущей способности.


Смотрите также