Как правильно рассчитать фундамент для дома

Как рассчитать, сколько арматуры пойдет на фундамент

Определяем приблизительный вес здания P1

  1. Он включает в себя суммарный вес его составляющих. Всех стен, перекрытий, отделки, окон и дверей, потолка и крыши, лестниц и используемого крепежа, тепло- и гидроизоляционных материалов.

    Если применяются стандартные строительные элементы (блоки фундамента, балки, тепло- и гидроизоляционные покрытия, листы ДВП и т.д.), соответствующие нормативным документам, то вес определяется по их размерам и количеству.

  2. Следует учесть полезную нагрузку, создаваемую мебелью, бытовыми приборами, а также максимальным количеством людей, которые могут одновременно находиться в доме. Для прикидочных расчетов ее величина обычно принимается равной произведению общей площади дома на 0,180 т/м2.
  3. Используя нормативные данные по региону, где планируется строительство, определяем снеговую нагрузку, которую создает слой выпавшего снега на крыше.
  4. Определяем силу воздействующего на строение ветра. Ветровая нагрузка приблизительно равна произведению:
Определяем приблизительный вес здания P1

S х (40 + 15h),

Определяем приблизительный вес здания P1

где S – площадь строения, а – его высота.

Определяем приблизительный вес здания P1

Складывая все полученные величины пунктов 1- 4, и переводя вес в тонны, получим общую примерную нагрузку, действующую на фундамент со стороны здания — P1.

Как рассчитать нагрузку на фундамент

Слово «собрать» все нагрузки как раз подсказывает,что надо суммировать по весу все,что будет сверху фундамента:

  1. вес всех конструкций надземной части: цоколь, стены,крыша, перекрытие, пол,окна,двери
  2. масса всего,что будет находиться на перекрытии: оборудования,мебель, люди, с запасом,а то вдруг мебель начнете коллекционировать..
  3. вес снега на крыше зимой в самый неблагоприятный есть максимальная снеговая нагрузка

Есть два способа сбора нагрузок:

  1. точный
  2. укрупненный

Точный расчет возможен тогда,когда у вас есть разработанным чертежам железобетонных конструкций,кирпичной кладки и чертежам деревянных конструкций крыши с раскладкой кровельного материала можно сделать точный расчет.

Если у вас нет проекта,то тогда расчет нагрузок можно посчитать только есть, подобрать вес конструкций приблизительно по тем нормативам,которые существуют в нормативах и учебниках по строительству.

Краткие характеристики и конструктивные особенности

Данный вид основания представляет собой единую конструкцию в виде ленты, расположенной под всеми несущими стенами постройки.

По глубине залегания ленточные фундаменты могут быть:

Краткие характеристики и конструктивные особенности

Глубиной заложения принято считать высоту опорной конструкции от уровня планировки до его «подошвы».

Конструктивно, основания ленточного типа могут быть:

  • монолитными;
  • сборными.
Краткие характеристики и конструктивные особенности

Конструкция монолитного фундамента представляет собой ленту из монолитного железобетона. Сборные фундаменты возводят из бетонных блоков, кирпича или бутового камня. В современном строительстве чаще всего возводят монолитные основания, которые позволяют равномерно распределить нагрузку на грунт, предотвращая их разрушение. Сборные фундаменты менее надежны, хотя и требуют меньших вложений при возведении.

Общие сведения

Расчет фундаментной арматуры

Для процесса армирования применяют гладкий и рифленый стальной прокат класса А500 или А400 – для рабочих стержней, А240 для элементов конструкции. Расчет требуется произвести по нормативам СНиП 52-01-2003 и актуализированным правилам СП с учетом всех типов нагрузок, которые воздействуют на фундамент, а также виды оснований. Армирование производят плоскими или пространственными каркасами из поперечных, продольных и даже соединительных стержней.  Вторые могут воспринимать нагрузку на растяжение по верхней поверхности, а также по подошве, вторые распределяют ее между вертикальными и горизонтальными элементами. Для устойчивости при изготовлении и установке применяют связки конструкции.

Основы расчетов для ленточного основания

Самым популярным видом основания в индивидуальном строительстве является монолитный ленточный. Он несложный в выстраивании, достаточно прочный и имеет необходимую степень жесткости. Его обустраивают в виде мелкоуглубленной или даже заглубленной конструкции. Особое значение для арматурного расчета на фундамент имеет глубина закладывания, действующие нагрузки и ширина рабочего сечения фундамента.

Как определить глубину закладывания

Подошвенную отметку выбирают в зависимости от типа грунта:

  1. При пылеватых, глинистых и мелкопесчаных грунтах фундамент требуется опирать на непромерзающий слой ниже, чем уровень грунтовых вод.
  2. При слабопучинистых и непучинистых грунтах подошвенная отметка не должна быть ниже, чем 50 см от верха имеющегося земельного уровня.
  3. Если есть подвал, то ленточное основание требуется углубить на 50 см ниже уровня пола, а столбчатое на 1.5 метра.

Разновидность грунта, положение УГВ и наличие слабых линз плывунов определяют посредством бурения или выкапывания шурфов. Глубина промерзания земли в разных регионах указана по СНиПу «Строительная климатология».

Сбор нагрузок

На данном этапе расчетов требуется просуммировать все разные нагрузки, действующие на основание:

  • Нормативную нагрузку от снега.
  • Воздействие от людей, предметов мебели, сантехнического оборудования, перегородок, которые есть внутри здания.
  • Вес стен, крыши, плит перекрытия, пола и отделочных материалов.
  • Собственный вес.

Вся информация будет содержаться в таблицах от СНиП «Нагрузки и воздействия». Общую величину распределяют на погонные метры в ленточном основании, на число опор – в свайных или даже столбчатых.

Ширина подошвы

Рассчитать арматуру на фундамент очень важно. Ширина подошвы является величиной, которая помогает производить расчет арматуры на ленточное основание. При массивных кирпичных стенах применяют Т-образные ленты, свесы которых благодаря огромной площади опоры уменьшают грунтовое давление. Более легкие пенобетонные и каркасные строение выстраивают на основаниях с сечением прямоугольного типа. При расчете подошвенного размера требуется учесть предельное давление на землю и нагрузку от строения на несущие типы участков балок фундамента. В малоэтажном строительстве обычно применяют конструкции с шириной от 0.2 до 0.4 метров.

Рассчитываем вес кровли дома

Отметим, что кровля дома может опираться не на все его стены. Так, двускатная крыша опирается только на две противоположных несущих стены нашего строения, в отличии от четырехскатной, которая опирается на периметр стен. Таким образом расчетный вес крыши (стопила вместе с кровлей) будет распределяться на определенные стены дома.

Для вычисления веса кровли воспользуемся таблицей.

Определяем вес кровли для расчета нагрузки

  1. Площадь проекции крыши нашего дома будет совпадать с площадью его основания и составит 80 кв.м. (основание дома составляет 10 на 8 метров).
  2. Двускатная крыша будет опираться на две длинных наружных стены дома. Таким образом давление крыши на фундамент будет передаваться только по двум стенам и составит 20 метров.
  3. При ширине фундаментной ленты в 0,4 метра площадь, на которую будет оказываться давление крыши  составит 8 кв.м.
  4. Кровля, изготовленная из металлочерепицы с уклоном в 25 градусов будет оказывать давление около 30 кг на один кв.м.
  5. Таким образом суммарная нагрузка. Оказываемя крышей на нагруженную часть фундамента составляет 300 кг на кв.м.

Ленточный фундамент для частного строительства

Ленточный фундамент характеризуется высокой устойчивостью. Его надёжность зависит от глубины погружения в почву. Подходит в основном для строительства невысоких зданий, выдерживает внушительные нагрузки.

Если на месте будущей стройки находится пучинистая почва и уровень грунтовых вод мелкий, то будет укладываться мелкозаглубленный ленточный фундамент. Этот фундамент заглубляется в грунт почти на полметра, и возвышается над землёй на тридцать сантиметров.

Если уровень грунтовых вод глубокий, то укладывается заглублённый фундамент. При необходимости глубины ленточного фундамента свыше 2 метров целесообразно использовать другие типы фундаментных оснований.

Ленточный фундамент для частного строительства

После составления плана, уточнения типа грунта и глубины залегания подземных вод можно производить расчёты.

Надёжность ленточного фундамента зависит от глубины погружения в почву

Расчёт размеров фундамента: ширина, длина, глубина

Для расчёта ленточного фундамента необходимо определить следующие параметры:

  • ширина фундамента;
  • длина фундамента;
  • глубина заложения фундамента, высота цоколя, общая высота фундаментного основания.

Ширина фундамента зависит от ширины стен будущего строения (она должна на 100 мм превышать толщину несущих стен), от площади подошвы основания и наличия арматуры в конструкции фундамента.

Ленточный фундамент для частного строительства

Стандартной толщиной фундамента принято считать 400 мм.

Длина фундамента равна сумме длин всех стен планируемого строения.

Самое сложное в расчётах – вычислить глубину установки бетонного основания.

Глубина фундамента; какие параметры берутся в учет

Глубина заложения фундамента зависит от самого строящегося здания, климатических условий, почвы и глубины подземных вод. Также на этот параметр влияет наличие подвала, отопления, количество этажей и общая масса.

Из-за морозного пучения почвы фундамент необходимо заглублять ниже уровня замерзания грунта на 15-20 см. Для расчёта глубины фундамента в этом случае понадобятся данные по глубине промерзания земли на месте строительства. Эта информация есть в свободном доступе.

Ленточный фундамент для частного строительства

Если глубина промерзания превышает 2 метра, то либо выбирают другие варианты, либо  закладывают ленту выше уровня промерзания. Однако, в таком случае придётся утеплять цоколь, фундамент и обустраивать отмостки. Отмостки вокруг фундамента готового дома позволят задерживать и отводить лишнюю воду и будут закрывать и предохранять близлежащую почву от насыщения влагой, что снизит пучение грунта и теплопотери здания. Причём глубина фундамента, как правило, составляет меньше метра.

Высота цоколя в среднем составляет 300 мм. Общая высота фундамента складывается из глубины заложения и высоты цоколя.

Для расчёта бетона на ленточный фундамент потребуются следующие данные: объём ленточного фундамента и массу 1 м² непосредственно применяемого состава бетона.

Расчёт объёма фундамента проводится на основании длины, ширины, глубины и схемы фундамента.

Расчет мелкозаглубленного ленточного фундамента

Расчет мелкозаглубленного ленточного фундамента также основан на учете нагрузки от  дома, несущей способности грунта, его глубины промерзания и свойств, а также материала самого фундамента. От обычного заглубленного такой фундамент отличается меньшей глубиной заложения, которая, как правило, меньше глубины промерзания в данной местности. Кроме этого, особенностью такого фундамента является то, что песчано-гравийная подушка в его основании имеет довольно большую высоту и может занимать до 50% глубины его заложения.

При расчете такого вида ленточного фундамента определяют: необходимую глубину его заложения, высоту цоколя над землей и ширину.

Глубина заложения мелкозаглубленного ленточного фундамента

Глубина заложения такого фундамента фундамента зависит от степени пучинистости грунта, глубины его промерзания, а также глубины грунтовых вод. Ниже приведены рекомендации по выбору глубины заложения мелкозаглубленного фундамента, в зависимости от типа грунта и глубины его промерзания.

Глубина промерзания разных типов грунтов, м                                     Глубина заложения, м

Непучинистый грунт:                            Слабопучинистый грунт:            до 2 м                                                                       до 1 м                                                     0,5 до 3 м                                                                     до 1,5 м                                                    0,7 более 3 м                                                          от 1,5 до 2,5 м                                                1,0 —                                                                        от 2,5 до 3,5 м                                                1,5

Стоит также отметить, что наличие высокого уровня грунтовых вод может  сделать невозможным выбор мелкозаглубленного ленточного фундамента для дома.

Высота надземной части мелкозаглубленного фундамента

Максимальная высота ленточного мелкозаглубленного фундамента над землей, то есть высота его цоколя, не должна быть больше его ширины умноженной на 4. При этом надземная часть не должна быть больше  подземной части такого фундамента.  Наиболее распространен вариант устройства мелкозаглубленного ленточного фундамента, когда наземная и подземная его часть (без учета подушки) в пределах 50 см, если это позволяют характеристики грунтов на участке строительства.

Ширина фундамента

Как правило, ширина мелкозаглубленного ленточного фундамента принимается не меньше толщины опираемой на него стены. Минимальная ширина для легких садовых и хозяйственных сооружений – 25 см, для  дома – 30 см. После предварительного выбора ширины фундамента, её необходимо проверить на соответствие несущей способности грунта под его подошвой. Удельная нагрузка от дома не должна быть больше 70% несущей способности грунта. Если предварительно выбранная ширина фундамента не удовлетворяет это требование, то её необходимо увеличить.

Выводы

Сведем в таблицу полученные варианты расчета столбчатых фундаментов

Как видно, результаты по ручному расчету не сильно отличается от результатов ФОК Комплекс, но при ручном вычислении, мы я не проверял на продавливание, на ширину раскрытия трещин и т.д., а при необходимо посчитать большое количество фундаментов (столбчатых, ленточных, на свайном основании), ручной расчет становится громоздким. Ручной расчет я использую, если нет под рукой программ или необходимо проверить полученные результаты по программе. Использование бесплатных программ возможно, но желательно чтобы они выдавали развернутые результаты, а платные программы должны быть сертифицированными. На данные момент ФОК Комплекс помогает производить расчет фундаментов, сразу введя весь план фундаментов (разных типов), но и выдать чертежи.

Список использованной литературы

  1. СП «Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП *» M., Стройиздат, 2011
  2. , «Примеры расчеты оснований и фундаментов» M.,
  3. Стройиздат, 1986

Пример расчета фундамента для дома

Исходные данные: одноэтажный дом с жилой мансардой из газобетонных блоков D600 толщиной в 400 мм с общей высотой в 6 м (3 м – высота первого этажа), 10×10 м, одной внутренней несущими перегородкой и тремя ненесущими из блоков D 400 с толщиной в 300 мм. Тип кровли – двускатная, полы заложены из дерева и утеплены, межэтажное перекрытие выполнено из дерева с прокладкой утеплителя, дом расположен в средней полосе РФ, 4 район по снеговой нагрузке. Порядок и результаты расчета приведены в таблице ниже:

Нагрузка Расчет Итого:
Нагрузка от капитальных несущих стен при условии высоты до фронтонов 4 м и общей высоты дома в 6 м Общая площадь стен (10+10+10+10)*4+2 фронтона по 10 м2=180 м2.

Общий объем =180*0,4=72 м3

Нагрузка 72*600=43200 кг

43200
Нагрузка от фасадной теплоизоляционной штукатурки 180*0,05*300=2700 2700
Нагрузка от несущей перегородки 10*3*0,3*600=5400 5400
Нагрузка от цокольного перекрытия 100 м2*300=30000 30000
Нагрузка от межэтажного перекрытия 100*200=20000 20000
Эксплуатационная нагрузка на оба перекрытия 100*195*2=39000 39000
Кровля (металлочерепица с утеплителем по лагам) Уклон — 22°

Общая площадь скатов 10*5,28*2=107,7 м2

Ориентировочный вес кровли

107,7*30≈3250

3250
Снеговая нагрузка 107,7*240 (снеговая нагрузка для 4 региона)=25848≈26000 26000
Всего 169550
Вес дома с учетом коэффициента надежности в 1,1 186505

Вес внутренней отделки и лестниц, размеры оконных и дверных проемов в данном примере не учитываются, как и другие дополнительные нагрузки.

Для проверки несущей способности фундамента дома и вычисления его оптимальной опорной площади следует найти его объем и вес. Исходя из параметров участка в примере (плотные супеси, с низким заложением грунтовых вод и средней глубиной промерзания в 110 см и несущими способностями не ниже 3 кгс/см2) лента закладывается на глубину в 90 см со средней толщиной песчано-щебенчатой подушки в 30 см. Общая высота ленты составляет 70 см, при длине по несущими стенами в 50 м и ширине в 45 см (толщина блока + слой штукатурки).

Опорная площадь фундамента в этом случае составляет 50*0,45=22,5 м2, объем – 22,5*0,7=15,75 м3, вес – 15,75*2500=39375 кг.

Минимально допустимая площадь основания составляет: (1,1*(39375+169550)/(1,3*3)= 58927,56 см2=5,9 м2. Выбранная опорная площадь в ленте (22,5 м2) превышает минимально допустимую, фундамент считается устойчивым.

Уменьшать ширину ленты нельзя из-за требований технологии кладки блоков из газобетона, единственным способом сокращения трат на заложение фундамента считается его утепление.

Для проверки несущих способностей фундамента вычисляется общая нагрузка строения на 1 м2. (39375+169550)/22,5=9285 кг/м2=0,98 кг/см2, что также соответствует норме для сухих супесей.

Расчет нагрузки на фундамент существенно усложняется при наличии дополнительных воздействий на основание (сейсмический, подвижек неоднородных слоев почвы, высоком УГВ и рисках подмывания опор). В таких случаях его всегда доверяют специалистам.

В обратных ситуациях (полученная при расчете минимальная опорная площадь превышает заданную) рекомендуется:

  • Увеличить толщину ленты в пределах допустимой сметы и провести новый проверочный расчет.
  • Рассмотреть возможность снижения веса основных конструкций или выбрать другой тип фундамента (в данном конкретном случае – плитного или ленточного с расширенной нижней частью).
  • Оценить целесообразность смены почвы в котловане на грунт с более высокими несущими способностями (а именно – замены пучинистых или слабых грунтом песком с крупными зернами или песчано-гравелистой смесью).

Приведенный пример расчета фундамента для дома свидетельствует, что проведение таких сложных расчетов не всегда возможно провести своими силами, не имея достаточной подготовки в этом вопросе. Поэтому рекомендуется доверить расчет нагрузки и обоснование параметров фундамента специалистам, тогда можно смело браться за строительство своего дома, без риска, что вас постигнет неудача.

Какие факторы влияют на состояние грунта и основания?

На несущую способность влияет огромное количество различных факторов, среди которых стоит отметить:

  • вид и характер нагрузок − вертикальная, наклонная, горизонтальная или, непосредственно, нагрузка под подошвой;
  • распределение центра тяжести площади фундамента относительно эксцентричной нагрузки;
  • размеры, характеристики, габариты и материал выполнения подошвы;
  • структура грунта;
  • форма подошвы;
  • глубина погружения основания в грунт, а также наличие под подошвой мягких осадочных пород с малой сопротивляемостью;
  • насколько ровно расположена подошва относительно горизонтали;
  • степень однородности почвы;
  • наличие внешних факторов, которые могут нанести вред подошве, такие как вибрация, сейсмические сдвиги, сезонный подъем грунтовых вод.

Все расчеты несущей способности оснований нужно делать по СНиП Поэтому, обеспеченная несущая способность вычисляется по формуле: F ≤ YcFu/Yn, где:

  • F – это равнодействующая сила, она должна быть разнонаправлена к основной нагрузке;
  • γс – коэффициент условий работы;
  • Fu— это максимальное сопротивление основания всем нагрузкам;
  • γn— коэффициент надежности по назначению сооружения, принимается равным 1,2; 1,15; 1,10 для сооружений I, II и III классов соответственно.
Читайте также:  Как поднять металлический гараж своими руками