Как рассчитать прочность фундамента

Содержание

Рассчитать ленточный фундамент своими руками

Как рассчитать прочность фундамента

Наиболее популярны в частном строительстве ленточные фундаменты. Они могут использоваться под разные дома на различных типах грунтов, расчет их можно сделать своими руками. Для этого не нужны знания высшей математики или сопромата.

Есть метод, при котором все просто, правда, громоздко: придется собирать много данных. Этот расчет ленточного фундамента называется «по несущей способности грунта». Но предварительно вам нужно будет собрать нагрузки от дома: рассчитать какая масса будет приходится на каждый квадратный метр (сантиметр) основания.

Затем, подбирая ширину подошвы фундамента, выбрать оптимальную ее ширину.  

В этой статье описан метод расчета параметров ленточного фундамента (ширины) по несущей способности грунтов

Метод расчета

Ленточный фундамент можно рассчитать двумя способами: по несущей способности грунтов под подошвой и по их деформации. Более прост первый способ. Его и рассмотрим.

Мы точно знаем, что первым строится фундамент. Но проектируется он в последнюю очередь. Его задача передать нагрузку от дома. А ее мы будем знать лишь после того, как определимся с типом всех строительных материалов и их объемов. Так что до начала расчета фундамента необходимо:

  • начертить план всего здания со всеми простенками;
  • решить, нужен или нет подвал, и какой он должен быть глубины, если нужен;
  • знать высоту цоколя и материал, из которого он будет сделан;
  • определиться с типом и толщиной используемых материалов для утепления, ветрозащиты, гидроизоляции, отделки как внутри, так и снаружи.

По всем используемым во время стройки материалам нужно найти их удельный вес. Желательно составить таблицу: работать будет проще. Только после этого можно приступать к расчету.

Для расчета ленточного фундамента вам понадобится проект с подробным указанием используемых материалов и их толщины

Ленточный фундамент чаще всего делают монолитным или сборным бетонным. Намного реже сегодня делают кирпичные или бутобетонные ленты: они менее надежны, но при этом для их строительства требуется большее количество материала, хотя стоимость его может быть меньше.

Условно расчет ленточного фундамента можно разбить на несколько этапов:

  • Определение нагрузки на фундамент.
  • Выбор параметров ленты.
  • Корректировка в зависимости от условий.

Теперь обо всех этапах подробнее.

Сбор нагрузок на фундамент

На этом этапе суммируется масса всех строительных материалов, которые используются для строительства:

  • стен — внешних и внутренних (берется площадь общая, не учитывая вырезы на двери и окна);
  • перекрытий пола и материалов для него;
  • потолка и потолочного перекрытия;
  • стропильной системы и кровельных материалов;
  • лестниц и других внутренних элементов дома;
  • наружной тепло- ветро- изоляции и отделки;
  • цоколя и фундамента (для начала — ориентировочно);
  • крепежа (гвозди, саморезы, шпильки и т.д.)Таблица усредненных нагрузок от разных типов узлов дома. ее можно использовать на предварительном этапе — когда вы оцениваете примерный уровень затрат

Как уже говорили, к этому моменту уже должен быть готов план здания с более-менее точными размерами. Расчет массы используемых строительных материалов несложен: находите площадь, на которой он будет расположен, умножаете на удельный вес, получаете массу.

Если рассчитываемый элемент прямоугольный, его площадь находите, перемножив длину сторон. Если считаете в метрах, получаете м2.

Умножив на толщину материала в тех же единицах (в метрах) получаете объем в кубометрах — м3. Так работать будет удобнее: большая часть удельной массы стройматериалов дается в килограммах на кубометр (кг/м3).

Перемножив найденный объем с удельным весом материала получаете массу материала для этой плоскости.

Пример расчета массы стены

Чтобы стало понятнее, приведем пример. Посчитаем сколько весить будет стена из профилированного соснового бруса 150*150 мм, с обшивкой из липовой вагонки толщиной 14 мм, обрешетка из соснового бруска 50*20 мм. Стена длиной 4 м и высотой 2,8 м.

Удельный вес закупленного соснового бруса (может быть разным) 570 кг/м3, вагонки 530 кг/м3, бруска 510 кг/м3.

Пример расчета нагрузки стены

Площадь стены: 4 м * 2,8 м = 11,2 м2.

Объем бруса в стене будет 11,2 м2 * 0,15 м (толщина бруса) = 1,68 м3.

Умножив объем на удельный вес бруса, получим массу стены: 1,68 м3 * 570 кг/м3 = 957,6 кг.

Теперь находим объем вагонки на стене: 11,2 м2 * 0,014 м (толщина вагонки) = 0,16 м3.

Сколько весит вагонка узнаем, умножив ее удельный вес на объем: 0,16 м3 * 530 кг/м3 = 84,6 кг.

Количество обрешетки считают по-другому: определяем сколько планок прибивается. Мы будем прибивать обрешетку вдоль с шагом 60 см. Получится 5 планок длиной 4 м. Погонных метров всего будет 20. Теперь находим объем: 20 м.п. * 0,05 м * 0,02 м = 0,02 м3.

Теперь находим массу обрешетки: 0,02 м3 * 510 кг/м3 = 10,2 кг.

Теперь находим массу всех материалов для стены: 957,6 кг + 84,6 кг + 10,2 кг = 1052,4 кг.

Думаем, принцип понятен. Но считать так каждую стену долго. Дальше можно сделать проще: определить, сколько весит один квадратный метр стены, затем найти площадь всех стен, имеющих такую же отделку и получить общую их массу.

Мы рассчитали, что масса стены площадью 11,2 м2 будет 1052,4 кг. Получается, что один квадрат весит 1052,4 кг / 11,2 м2 = 93,96 кг/м2.  Теперь посчитав, площадь всех стен с такой отделкой, можем найти их общую массу. Пусть общая их площадь 42 м2. Тогда весить они будут 42 м2 * 93,96 кг/м2 = 3946,32 кг.

По такой методике находите массу всех перечисленных элементов. Если они имеют сложную геометрию, разбиваете их на простые фигуры и так определяете площадь. С остальным проблем быть не должно.

Полезная нагрузка дома

Кроме стройматериалов на фундамент будет давить вся обстановка в доме: мебель, техника, люди и т.д. Считать все это очень уж долго, так что при планировании принимают, что на один квадратный метр площади полезная нагрузка  составляет 180 кг/м2. Чтобы узнать общую полезную нагрузку дома, его площадь (всех этажей) умножаете на эту цифру.

В общую нагрузку от дома необходимо добавить нагрузку от всех предметов интерьера, техники и т.д.

Снеговая нагрузка

В большинстве регионов необходимо еще учитывать нагрузки на фундамент от снега. Снеговые нагрузки определены по регионам (смотрите фото), их значения приведены в таблице.

Снеговые нагрузки по России (для увеличения размеров картинки щелкните по ней правой клавишей мыши)

Но так как кровли разные, а них скапливается разное количество снега. Потому в зависимости от угла ската применяются коэффициенты:

  • угол наклона меньше либо равен 25° — коэффициент равен 1 (снеговая нагрузка берется из таблицы без изменений);
  • угол наклона больше либо равен 60° — коэффициент равен 0 — снеговая нагрузка не учитывается.

Во всех остальных случаях (угол наклона кровли от 25° до 60°) значения выбирают от 0 до 1 (строят график и по нему определяют коэффициент).

Как рассчитать снеговую нагрузку на кровлю? Вы нашил свой регион, знаете среднюю нагрузку на квадрат кровли, определили коэффициент. Теперь необходимо общую площадь кровли умножить на все эти цифры.

Снеговые нагрузки по Украине (для увеличения размеров картинки щелкните по ней правой клавишей мыши)

Пример: пусть снеговая нагрузка в регионе 180 кг/м2, общая площадь кровли 65 м2, коэффициент учета угла ската кровли 0,82 (угол наклона около 30°). Находим снеговую нагрузку: 65 м2 * 180 кг/м2 * 0,82 = 9594 кг.

Эту нагрузку необходимо будет добавить к массе дома и его полезной нагрузке.

Расчет ленточного фундамента: определяем ширину подошвы

При расчете ленточного фундамента необходимо будет определить два его параметра:

  • глубина заложения + высота цоколя = высота;
  • ширина ленты;

Третий — длина — известен. Это сумма длин всех стен, под которыми будет закладываться фундамент.

Глубина заложения во многом определяется в зависимости от типа находящихся под подошвой грунтов. Общие рекомендации можно найти в таблице, а описание определения глубины заложения  читайте в статье «Какой глубины должен быть фундамент».

Таблица с рекомендуемой глубиной заложения фундамента в зависимости от типа грунта и уровня подземных вод (для увеличения размеров картинки щелкните по ней правой клавишей мыши)

Пусть мы примем, что глубина залегания фундамента для наших условий — ниже уровня промерзания грунта, высота цоколя — 20 см. Грунт промерзает в нашем регионе на 1,4 м. По рекомендациям фундамент должен находится на 15 см ниже уровня промерзания. Получаем общую высоту: 1,4 м + 0,2 м + 0,15 м = 1,75 м.

Теперь нужно рассчитать ширину ленточного фундамента. Она зависит от расстояния, на котором находятся стены и материала, из которого будем его строить. Рекомендованные значения  приведены в таблице.

Выбираете ширину фундамента в зависимости от материала и расстояния между стенами (для увеличения размеров картинки щелкните по ней правой клавишей мыши)

Расчет нагрузки на фундамент

Теперь нужно найти, с какой силой будет давить дом на фундамент. Для этого общую массу дома (масса всех элементов + полезная нагрузка + снеговая) делим на площадь фундамента.

Площадь ленточного фундамента находим умножив ее длину на выбранную в предыдущем пункте ширину. Потом общую нагрузку от дома делим на площадь фундамента в квадратных сантиметрах. Получаем удельную нагрузку на каждый квадратный сантиметр ленточного фундамента.

Пример. Пусть нагрузка от дома 408000 кг, площадь ленточного фундамента (длинна 4400 см, ширина 30 см)  — 132000 см2. Разделив эти значения, получаем: на каждый сантиметр давит 3,09 кг.

Теперь необходимо узнать, выдержат ли грунты под подошвой фундамента это значение. Любой грунт в состоянии выдержать какое-то давление. Эти значения просчитаны и занесены в таблицу. Находим тип грунта под подошвой фундамента (определяется геологическими исследованиями) и смотрим его удельную несущую способность.

Несущая способность грунтов — сравниваем найденную нагрузку от дома с нормативной для вашего грунта

Если несущая способность грунта больше чем нагрузка от дома, все выбрано правильно. Если нет, необходимо вносить корректировки.

Корректировка параметров

Если нагрузка, передаваемая через ленточный фундамент, для данных грунтов велика, выхода два: использовать при строительстве более легкие материалы или увеличить ширину ленты.

Изменение материала очень трудоемко: часто изменение одного материала тянет за собой цепочку изменений параметров целого ряда других. В результате расчет массы приходится переделывать. Потому чаще увеличивают толщину ленты в фундаменте.

Этим увеличивается уменьшается удельная нагрузка. Но слишком широкий ленточный фундамент (шире 60 см), особенно глубокого заложения,  невыгоден экономически: большой расход материала и трудозатараты.

В этом случае необходимо сравнивать стоимость нескольких типов фундамента.

Ширину монолитно-ленточного фундамента подбирают исходя из рассчитанной нагрузки от дома и несущей способности грунтов

Не забудьте после изменения ширины ленты пересчитать ее массу и соответствующим образом откорректировать массу строения.

О расчете арматуры для ленточного фундамента читайте тут. 

Как рассчитать кубатуру фундамента

Учитывать массу фундамента лучше рассчитывая его объем: эта цифра вам пригодится при заливке фундамента: будете знать, сколько заказывать бетона или сколько материалов потребуется закупить.

Все исходные данные уже известны: высота, ширина и длина ленты. Их перемножаете, получаете кубатуру фундамента.

Например, посчитаем объем фундамента для рассчитанной ранее ленты: длинна 44 м, ширина 30 см (0,3 м), высота 1,75 м.  Перемножаем: 44 м * 0,3 м * 1,75 м = 23,1 м3. Фактически расход, скорее всего, будет немного больше: порядка 25 кубов. На эту цифру и ориентируйтесь при заказе бетона.

Кубатура фундамента рассчитывается исходя из найденных (предполагаемых) размеров ленты: длины, высоты и ширины путем их перемножения

Источник: https://stroychik.ru/fundament/raschet-lentochnogo-fundamenta

Как рассчитать фундамент под дом с помощью простых формул

Как рассчитать прочность фундамента

Как правильно рассчитать стоимость фундамента под дом, я уже рассказывал на конкретных примерах в одной из предыдущих статей. В этой статье поговорим о расчете размеров и свойств самого фундамента.

Влияние грунта на глубину заложения фундамента

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

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

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

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

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

Расчет фундамента по несущей способности грунта (вычисляем необходимую площадь опоры)

Рассчитать фундамент по несущей способности грунта очень просто, несмотря на видимую сложность и большой объем. Весь расчет сводится к определению минимальной площади основания фундамента под дом, при которой грунт без проблем выдержит всю массу дома, но все же что бы не запутаться, давайте обо всем по порядку.

Сама формула для расчета минимальной площади основания фундамента выглядит следующим образом:

S > γn · F / (γc · R0)
 γc – коэффициент условий работы
 γn = 1,2- коэффициент надежности
  – нагрузка на основание (вес дома + вес фундамента + различные дополнительные нагрузки)
 R0 -расчетное сопротивление грунта под основанием фундамента
 S – площадь основания фундамента (см2)

Теперь давайте разберемся, где нам взять все эти страшные значения из формулы, чтобы рассчитать площадь основания фундамента.

Коэффициент условий работы γc

Коэффициент условий работы можно взять из этой таблицы:

Грунт Тип грунта Коэффициент
ПескиКрупные, нежесткие и жесткие длинные сооружения1,4
Мелкие, любые сооружения1,3
Крупные, жесткие длинные сооружения1,2
ГлинаСлабопластичная, нежесткие и жесткие короткие строения*1,2
Пластичная, нежесткой конструкции сооружения (деревянные), жеской конструкции длинные**1,1
Пластичная, жеская конструкция стен (кирпичные)1,0

* – короткие строения у которых соотношение длины к высоте менее 1,5

** – длинные строения у которых соотношение длины к высоте более 4

Рассчетное сопротивление грунта под основанием фундамента R0

Так как масса всего дома будет практически полностью опираться на грунт под основанием фундамента, необходимо знать расчетные сопротивления различных грунтов на глубине, равной глубине заложения фундамента.

Если фундамент планируется углублять на 1,5м и более, то расчетное сопротивление грунта можно взять напрямую из таблиц.

Таблица для гравийных грунтов и песков:

Очень часто у нас на участке встречаются глинистые грунты. Для глинистого грунта расчетное сопротивление можно взять из этой таблицы:

Эти табличные данные можно напрямую использовать, в случае заложения фундамента на глубину 1,5м и более. В случаях заложения фундамента на меньшую глубину, плотность грунта под подошвой фундамента будет отличатся, а значит и будет отличатся и расчетное сопротивление грунта.

Для того, чтобы рассчитать фундамент, заложенный на глубину менее 1,5м, воспользуемся простой формулой

R = 0,005*Ro *(100 + h/3)
Ro – значение из предыдущих таблиц
h – глубина заложения фундамента

Как рассчитать массу дома с фундаментом F

Конечно, рассчитать абсолютно точную массу всего дома будет практически не возможно, в течение года масса дома будет постоянно меняться. Так, например, зимой дом будет тяжелее из-за снега на крыше, который тоже, в конечном итоге, опирается на фундамент дома.

Но приблизительную массу дома, со всеми дополнительными нагрузками, рассчитать не составит труда, тем более что некоторые значения берутся приближенно с максимальным запасом.

Что учитывается при расчете массы дома

При расчете учитывается все, что опирается на фундамент, а именно:

  • полная нагрузка конструкции, включающая в себя массу стен с отделкой, перекрытия, кровлю, а так же и сам фундамент
  • максимальная нагрузка от находящихся в доме объектов, передающих вес на фундамент дома (лестницы, камины, объекты интерьера и т.д.)

Определяем массу стен

Каждый строительный материал имеет свой удельный вес, измеряется он в килограммах на один кубический метр. Например, у железобетона удельный вес – 2500 кг/м3, это значит, что один кубический метр бетона весит 2500 кг.

В СНиП II-3-79 «Строительная теплотехника» в приложении №3 «Теплотехнические показатели строительных материалов и конструкций» вы сможете найти удельный вес основных строительных материалов, но эти СНиП 1979 года, с того момента на строительном рынке появилось множество совершенно новых материалов. В связи с этим, физически невозможно написать удельный вес для каждого, да и такой точный расчет для индивидуального жилого малоэтажного дома, где учитывается вес растворных швов, гвоздей, скоб и т.д. – нецелесообразен.

В интернете в свободном доступе вы без труда найдете удельный вес любого интересующего вас материала, ну а если вы уже на 100% решили, из чего будете возводить свой дом, то удельный вес можно уточнить у производителя или продавца.

Для приблизительных расчетов можно воспользоваться таблицей, где указан вес одного квадратного метра стены (не путайте с удельным весом), а вам необходимо будет только подсчитать общую площадь всех своих стен и умножить на значение из таблицы.

Таблица веса квадратного метра стены при толщине стены 15см.

Площадь стен считается вместе с оконными проемами, т.е. просто умножаем высоту стены на ее длину без вычета проемов. Это необходимо для запаса прочности в расчетах.

Рассчитываем удельный вес перекрытий

Для того чтобы не рассчитывать массу отдельно по каждому материалу для перекрытия, можно воспользоваться приближенной таблицей, в которой указан примерный удельный вес одного квадратного метра перекрытия, для того, чтобы рассчитать полный вес всего перекрытия, необходимо его площадь умножить на данные из таблицы.

В этой таблице уже учтена с запасом нагрузка от бытовых объектов находящихся на перекрытии, поэтому дополнительно считать, сколько весит ванна, а сколько холодильник – не требуется.

Расчет удельного веса кровли

Для расчета нагрузки от кровли, надо знать из какого она материала будет построена, а так же необходимо посчитать площадь крыши. Затем площадь крыши умножить на данные взятые из этой таблицы:

Кроме нагрузки самой кровли, на фундамент в зимний период будет так же действовать нагрузка создаваемая снегом.

Расчет снежной нагрузки в зимний период

Для расчета снежной нагрузки, нам понадобятся данные из прошлой формулы, а именно площадь крыши, которую необходимо умножить на данные из таблицы:

Расчет веса фундамента

Здесь все просто, необходимо рассчитать объем в кубических метрах всего фундамента, т.е. сколько бетона потребуется для заливки, с учетом цокольной части, а затем полученную цифру умножить на 2500.

Почему на 2500? Потому что у железобетона удельный вес составляет 2500 кг в одном кубическом метре.

Итоговый расчет веса всего дома

Теперь все данные необходимо сложить, т.е.:

  • вес стен
  • вес перекрытий
  • вес кровли
  • снеговую нагрузку
  • вес фундамента

Пример расчета полной нагрузки дома на грунт:

Не волнуйтесь, если в ваших расчетах будут совершенно другие значения и в других пропорциях. В таблице приведены численные значения – взятые из головы (примерные). Не нужно опираться на них при своих расчетах.

Окончательный расчет минимальной площади подошвы фундамента под дом

Напомню формулу для расчета площади основания фундамента и приведем пример расчета простого фундамента:

S > γn · F / (γc · R0)

γn -коэффициент надежности для запаса прочности, постоянная величина равная 1,2

R0  – расчетное сопротивление грунта под основанием фундамента, берется из таблицы, для примера возьмем его равным 2,5

F – полная нагрузка дома, из последней таблицы возьмем примерно подсчитанную массу всего дома, у нас она равна150 000 кг

γc  – коэффициент, зависящий от грунта и самого строения, взятый из таблицы вверху статьи, давайте для примера примем его равным 1,1

Теперь остается только подставить все значения в формулу:

S > 1,2 · 150 000 / 1,1 · 2,5 65 454 см2

Давайте полученное значение округлим до 66 000 см2. 

Не волнуйтесь, что получилось такое большое страшное значение, не забывайте, что это значение минимальной площади в см2, а чтобы перевести его в м2 надо разделить на 10 000.

66 000 / 10 000 = 6,6 м2

Для того чтобы рассчитать площадь основания ленточного фундамента, достаточно общую длину всей закладываемой ленты умножить на ширину. Т.е. допустим у вас длина всей ленты 50м, а ширина – 0,4м.

Расчитаем площадь опоры фундамента на грунт умножив 50*0,4 = 20м2 . Это говорит о том, что наш будущий фундамент подходит под наш расчетный дом с большим запасом, почти в три раза. А это, в свою очередь, означает, что можно уменьшить площадь опоры.

Длину мы не уменьшим, скорее всего, а ширину вполне возможно.

При расчете столбчатого фундамента таким образом подбирают количество столбов, т.е. у нас известна площадь опоры одного столба, нам необходимо чтобы сумма площадей всех столбов была больше расчетной. И чем больше будет запас прочности, тем естественно будет лучше.

Подведем итог расчета фундамента

Как видите, очень много всего написано, но это не от сложности расчетов, а из-за множества различных типов грунтов, строительных материалов и т.д. Сам расчет заключается нахождении по таблицам значений и в подстановке их в формулу.

Конечно, это очень приблизительные расчеты, но они уже учитывают приличный запас по прочности, поэтому проделанной работы вполне хватит для того, чтобы рассчитать фундамент под частный дом малой этажности.

Источник: http://postroj-sam.ru/fundament-doma/kak-rasschitat-fundament-pod-dom.html

Расчет несущей способности ленточного фундамента

Как рассчитать прочность фундамента

Ленточный фундамент получил распространение в строительстве благодаря своей универсальности. Конструкция может быть изготовлена как из сборного, так и из монолитного бетона.

Такой тип фундамента может с одинаковой успешностью применяться в индивидуальном и в массовом строительстве.

Чтобы гарантировать прочность конструкции, ее долговечность и устойчивость, перед началом работ требуется выполнить расчет по несущей способности.

Порядок расчета

При проведении подготовительных конструкторских работ необходимо определиться со следующими значениями:

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

Ширина подошвы и ленты будут различаться при строительстве дома на фундаменте т-образного типа. При применении прямоугольного сечения опорной конструкции, эти значения равны.

Т-образные ленты применяются для возведения массивных зданий из кирпича, широкая подошва фундамента снижает давление на единицу площади от здания на грунт. Если дом строится по каркасной технологии или из бруса, достаточно прямоугольного фундамента.

Расчет подошвы для монолитного и сборного фундамента не отличаются.

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

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

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

Геологические условия участка

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

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

Это можно определить двумя способами:

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

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

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

Если грунтовые воды не найдены, можно принимать фундаменты глубокого заложения и обустраивать в доме подвальные помещения.

Если УГВ располагается на глубине 1 м от поверхности земли и ниже, самым простым решением станет устройство мелкозаглубленных опор (50-60 см).

Более сложным для выполнения вариантом будет устройство заглубленной ленты с дренажом и надежной гидроизоляцией подвала (снаружи и изнутри).

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

Тип грунтаНесущая способность, кг/см2
Галечный с глиной4,5
Гравий4,0
Крупнозернистый песчаный6,0
Среднезернистый песчаный5,0
Мелкозернистый песчаный4,0
Пылеватый песчаный*2,0
Супеси и суглинки3,5
Глины6,0
Просадочные грунты*1,5
Насыпной уплотненный*1,5
Насыпной неуплотненный*1,0

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

Назначение глубины заложения

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

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

Значения для некоторых городов приведены в таблице.

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

Сбор нагрузок

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

Чтобы рассчитать все значения достаточно воспользоваться таблицей.

Тип нагрузкиВеличина
Кирпичные стены толщиной 510 мм920 кг/м2
Кирпичные стены толщиной 640 мм1150 кг/м2
Стены из бруса толщиной 150 мм120 кг/м2
Стены из бруса толщиной 200 мм160 кг/м2
Утепленные каркасные стены толщиной 150 мм30-50 кг/м2
Гипсокартонные перегородки 80 мм без утеплителя27,2 кг/м2
Гипсокартонные перегородки 80 мм с утеплителем для шумоизоляции33,4 кг/м2
Железобетонное перекрытие сборными плитами толщиной 220 мм и цементно-песчаной стяжкой толщиной 30 мм625 кг/м2
Деревянное перекрытие по балкам с утеплителем плотностью до 200 кг/м3100-150 кг/м2
Фундамент железобетонный2500 кг/м3
Кровельный пирог в зависимости от типа покрытия, кг/м2
Металлическая черепица40-60
Керамическая черепица80-120
Гибкая черепица50-70
Временные нагрузки
Полезная (мебель и оборудование)150 кг/м2
СнегСм. в табл. 10.1 СП «Нагрузки и воздействия» в зависимости от климатического района

Каждое значение, перед тем как взять в расчет, требуется умножить на коэффициент надежности по нагрузке.

Для металлических элементов он составляет 1,05, для деревянных — 1,1, для железобетонных заводского изготовления — 1,2, для железобетонных, изготавливаемых на стройплощадке — 1,3.

Полезная нагрузка умножается на 1,2, а снеговая на 1,4. При уклоне кровли свыше 60 градусов нагрузку от снега в расчет принимают равной нулю.

Расчет ширины подошвы

Фундамент — это конструкция передающая нагрузку от дома на грунт, т.е. при расчете фундамента по несущей способности главным параметром является несущая способность грунта под ним.

По сути расчет несущей способности сводится к расчету минимальной площади опирания фундамента на грунт, при которых его пространственные характеристики останутся в заданных пределах в течение всего времени эксплуатации здания, при заданной массе строения (считается из учета проекта).

Варьируя ширину фундамента можно изменять удельное давление (давление на единицу площади кг/см²) здания на грунт. Т.к. периметр строения известен из проекта, нужно определить минимально возможную ширину ленточного фундамента.

Рассчитать фундамент можно по формуле:

В = Р/L*R,

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

Пример расчета

Для более точного представления, приведем пример для двухэтажного дома из бруса размерами 6 на 6 м и высотой этажа 3 м. Наружные сены на втором этаже(мансардном) имеют высоту 1,5м. Кровля из битумной черепицы, фундамент ленточный мелкого заглубления (60 см).

Пример предусматривает район строительства — г.Москва. Опирание выше глубины заложения обусловлено высоким УГВ, для защиты от сил морозного пучения предусмотрено утепление ленты фундамента пенопластом (в расчет не учитывается).

Геологические исследования показали, что на выбранной глубине опирания находятся суглинки.

Рассчитать нагрузки можно в табличной форме.

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

Итого с учетом всех коэффициентов — 63700 кг.

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

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

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

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

Такое небольшое значение в примере получено из-за небольшого веса здания из бруса и достаточно высокой несущей способности ленточного фундамента.

Принять число меньше ширины стен возможно только при кирпичном здании (допускается свесы кладки до 10 см), но в тоже время принимать значение ширины фундамента меньше 30 см для частного дома не рекомендуется, поэтому остается величина 30 см (под внутреннюю стену можно сделать 25 см). Пример предусматривает прямоугольное сечение ленточного фундамента.

Если предварительная ширина фундамента отличается от конечной в меньшую сторону или в большую менее, чем на 5 см, перерасчет конструкции не требуется.

При получении значения отличающегося от предварительного более чем на 5 см в большую сторону расчет проводят еще раз с полученной шириной.

В данном случае нужно провести расчет веса фундамента заново, но мы не будем этого делать, так как и так понятно что запас просто огромный.

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

Источник: https://GidFundament.ru/lentochnyj/raschet-nesushchej-sposobnosti-lenty.html

Расчет нагрузки на фундамент

Как рассчитать прочность фундамента

Расчет нагрузки на фундамент необходим для правильного выбора его геометрических размеров и площади подошвы фундамента. В конечном итоге, от правильного расчета фундамента зависит прочность и долговечность всего здания. Расчет сводится к определению нагрузки на квадратный метр грунта и сравнению его с допустимыми значениями.

Для расчета необходимо знать:

  • Регион, в котором строится здание;
  • Тип почвы и глубину залегания грунтовых вод;
  • Материал, из которого будут выполнены конструктивные элементы здания;
  • Планировку здания, этажность, тип кровли.

Исходя из требуемых данных, расчет фундамента или его окончательная проверка производится после проектирования строения.

Попробуем рассчитать нагрузку на фундамент для одноэтажного дома, выполненного из полнотелого кирпича сплошной кладки, с толщиной стен 40 см. Габариты дома – 10х8 метров.

Перекрытие подвального помещения – железобетонные плиты, перекрытие 1 этажа – деревянное по стальным балкам. Крыша двускатная, покрытая металлочерепицей, с уклоном 25 градусов. Регион – Подмосковье, тип грунта – влажные суглинки с коэффициентом пористости 0,5.

Фундамент выполняется из мелкозернистого бетона, толщина стенки фундамента для расчета равна толщине стены.

Определение глубины заложения фундамента

Глубина заложения зависит от глубины промерзания и типа грунта. В таблице приведены справочные величины глубины промерзания грунта в различных регионах.

Таблица 1 – Справочные данные о глубине промерзания грунта

Справочная таблица для определения глубины заложения фундамента по регионам

Глубина заложения фундамента в общем случае должна быть больше глубины промерзания, но есть исключения, обусловленные типом грунта, они указаны в таблице 2.

Таблица 2 – Зависимость глубины заложения фундамента от типа грунта

Зависимость глубины заложения фундамента от типа грунта

Глубина заложения фундамента необходима для последующего расчета нагрузки на почву и определения его размеров.

Определяем глубину промерзания грунта по таблице 1. Для Москвы она составляет 140 см. По таблице 2 находим тип почвы – суглинки. Глубина заложения должна быть не менее расчетной глубины промерзания. Исходя из этого глубина заложения фундамента для дома выбирается 1,4 метра.

Расчет нагрузки кровли

Нагрузка кровли распределяется между теми сторонами фундамента, на которые через стены опирается стропильная система.

Для обычной двускатной крыши это обычно две противоположные стороны фундамента, для четырехскатной – все четыре стороны.

Распределенная нагрузка кровли определяется по площади проекции крыши, отнесенной к площади нагруженных сторон фундамента, и умноженной на удельный вес материала.

Таблица 3 – Удельный вес разных видов кровли

Справочная таблица — Удельный вес разных видов кровли

  1. Определяем площадь проекции кровли. Габариты дома – 10х8 метров, площадь проекции двускатной крыши равна площади дома: 10·8=80 м2.
  2. Длина фундамента равна сумме двух длинных его сторон, так как двускатная крыша опирается на две длинные противоположные стороны.

    Поэтому длину нагруженного фундамента определяем как 10·2=20 м.

  3. Площадь нагруженного кровлей фундамента толщиной 0,4 м: 20·0,4=8 м2.
  4. Тип покрытия – металлочерепица, угол уклона – 25 градусов, значит расчетная нагрузка по таблице 3 равна 30 кг/м2.
  5. Нагрузка кровли на фундамент равна 80/8·30 = 300 кг/м2.

Расчет снеговой нагрузки

Снеговая нагрузка передается на фундамент через кровлю и стены, поэтому нагружены оказываются те же стороны фундамента, что и при расчете крыши. Вычисляется площадь снежного покрова, равная площади крыши. Полученное значение делят на площадь нагруженных сторон фундамента и умножают на удельную снеговую нагрузку, определенную по карте.

Таблица — расчет снеговой нагрузки на фундамент

  1. Длина ската для крыши с уклоном в 25 градусов равна (8/2)/cos25° = 4,4 м.
  2. Площадь крыши равна длине конька умноженной на длину ската (4,4·10)·2=88 м2.
  3. Снеговая нагрузка для Подмосковья по карте равна 126 кг/м2. Умножаем ее на площадь крыши и делим на площадь нагруженной части фундамента 88·126/8=1386 кг/м2.

Расчет нагрузки перекрытий

Перекрытия, как и крыша, опираются обычно на две противоположные стороны фундамента, поэтому расчет ведется с учетом площади этих сторон. Площадь перекрытий равна площади здания. Для расчета нагрузки перекрытий нужно учитывать количество этажей и перекрытие подвала, то есть пол первого этажа.

Площадь каждого перекрытия умножают на удельный вес материала из таблицы 4 и делят на площадь нагруженной части фундамента.

Таблица 4 – Удельный вес перекрытий

Таблица расчет веса перекрытий и их нагрузка на фундамент

  1. Площадь перекрытий равна площади дома – 80 м2. В доме два перекрытия: одно из железобетона и одно – деревянное по стальным балкам.

  2. Умножаем площадь железобетонного перекрытия на удельный вес из таблицы 4: 80·500=40000 кг.
  3. Умножаем площадь деревянного перекрытия на удельный вес из таблицы 4: 80·200=16000 кг.

  4. Суммируем их и находим нагрузку на 1 м2 нагружаемой части фундамента: (40000+16000)/8=7000 кг/м2.

Расчет нагрузки стен

Нагрузка стен определяется как объем стен, умноженный на удельный вес из таблицы 5, полученный результат делят на длину всех сторон фундамента, умноженную на его толщину.

Таблица 5 – Удельный вес материалов стен

Таблица — Удельный вес стен

  1. Площадь стен равна высоте здания, умноженной на периметр дома: 3·(10·2+8·2)=108 м2.
  2. Объем стен – это площадь, умноженная на толщину, он равен 108·0,4=43,2 м3.

  3. Находим вес стен, умножив объем на удельный вес материала из таблицы 5:   43,2·1800=77760 кг.
  4. Площадь всех сторон фундамента равна периметру, умноженному на толщину: (10·2+8·2)·0,4=14,4 м2.

  5. Удельная нагрузка стен на фундамент равна 77760/14,4=5400 кг.

Предварительный расчет нагрузки фундамента на грунт

Нагрузку фундамента на грунт расчитывают как произведение объема фундамента на удельную плотность материала, из которого он выполнен, разделенное на 1 м2 площади его основания. Объем можно найти как произведение глубины заложения на толщину фундамента. Толщину фундамента принимают при предварительном расчете равной толщине стен.

Таблица 6 – Удельная плотность материалов фундамента

Таблица — удельная плотность материало для грунта

  1. Площадь фундамента – 14,4 м2, глубина заложения – 1,4 м. Объем фундамента равен 14,4·1,4=20,2 м3.
  2. Масса фундамента из мелкозернистого бетона равна: 20,2·1800=36360 кг.
  3. Нагрузка на грунт: 36360/14,4=2525 кг/м2.

Расчет общей нагрузки на 1 м2 грунта

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

Условное расчетное сопротивление грунта R0 определяют по таблицам  СНиП 2.02.01—83 «Основания зданий и сооружений».

  1. Суммируем вес крыши, снеговую нагрузку, вес перекрытий и стен, а также фундамента на грунт: 300+1386+7000+5400+2525=16 611 кг/м2=17 т/м2.
  2. Определяем условное расчетное сопротивление грунта по таблицам СНиП 2.02.01—83. Для влажных суглинков с коэффициентом пористости 0,5 R0 составляет 2,5 кг/см2, или 25 т/м2.

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

Источник: https://StroyVopros.net/fundament/raschet-nagruzki-na-fundament.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.