Как рассчитывать подошву фундамента

Расчет нагрузки на фундамент. Расчет подошвы фундамента

Из статьи «Грунты в основании фундаментов» известно, что фундамент дома может опираться на грунт с разной несущей способностью.

Несущая способность грунта — это сила давления от веса здания, которую выдерживает грунт длительное время при допустимой деформации.

Несущая способность грунта характеризуется величиной расчетного сопротивления грунта — R, т/м 2 .

Ширина подошвы фундамента — размер в.
Толщина противопучинистой песчаной подушки — размер t.

Цель расчета – подобрать ширину подошвы фундамента (в) и толщину песчаной подушки между грунтом и фундаментом (t) так, чтобы удельное давление от веса здания было меньше расчетного сопротивления грунта.

Расчет ведем в следующей последовательности:

1. Выбираем размеры фундамента исходя из конструктивных соображений.
2. Определяем вес здания, приходящийся на один погонный метр длины стены.
3. По характеристикам грунта в основании фундамента определяем R – расчетное сопротивление грунта.
4. Расчитываем необходимую ширину подошвы фундамента на один погонный метр длины (площадь фундамента под 1 погонным метром стены).
5. Корректируем размеры фундамента по результатам расчета.
6. Определяем толщину песчаной подушки между грунтом и подошвой фундамента.

Для выполнения расчета удобно использовать программу – калькулятор (книга Excel), которую можно скачать по ссылке «Калькулятор – расчет фундамента». Со скачанным файлом калькулятора удобно работать в онлайн редакторе «Google Таблицы».

Скриншот страницы Excel — калькулятора расчета нагрузки на фундамент от веса здания.

На листе «Расчет» в разделе «1. Определение нагрузки от веса здания на 1 погонный метр подошвы фундамента» в первых столбцах вводим исходные данные по конструкции здания.

Данные берем из чертежей проекта. Для наглядности руководствуемся конструктивной схемой здания.

Затем заполняем столбцы «Удельная нагрузка конструкций». Нагрузки определяем из таблиц на листе «Справочник». При заполнении исходных данных важно отличать вертикальные конструкции стен (нагрузка — т/м 3 ) от горизонтальных (нагрузка – т/м 2 ). Величина нагрузок конструктивных элементов здания принимается укрупненными блоками. Не учитывается вес отделки, оконные и дверные проемы не исключаются из расчета и т.п.

После ввода исходных данных программа выдает результат расчета – нагрузку на 1 погонный метр по каждой оси здания.

В разделе «2. Расчет ширины подошвы фундамента» вводятся исходные данные по грунту и песчаной подушке.

Источник

Расчет подошвы фундамента

Расчет ширины фундамента, подошвы, опорной части — актуально при выборе в качестве основного фундамента – железобетонной монолитной ленты. Если опорная часть фундамента рассчитана некорректно, то вес дома будет превышать сопротивление грунта, дом будет продавливать грунт под собой. При этом усадка, как правило, происходит неравномерно, и, как следствие, на фундаменте и кладке стен будут появляться структурные трещины.

Как правильно рассчитать фундамент самостоятельно, потратив для этого минимум времени? Тем более, что статистика показывает, что более 70% частных застройщиков не заказывают расчеты у конструкторов, а подбирают тип фундамента и его характеристики на свой страх и риск.

Расчет подошвы фундамента в данной статье позволит Вам за 5 минут получить все необходимые значения для выбора оптимального фундамента Вашего дома.

Одни только приведенные ниже расчеты не являются гарантией надежности фундамента. Кроме правильного расчета фундамента, необходимо профессиональное конструктивное решение (КЖ), качественное строительство, надежная консервация фундамента с противопучинистыми мероприятиями (если фундамент остается без нагрузок в зимний период) и правильная эксплуатация дома. Только при соблюдении всех этих условий фундамент будет надежным и долговечным.

Основная задача фундамента – принять нагрузки от дома, частично перераспределив их в своей толще и максимально равномерно передать их на грунтовое основание, расположенное под фундаментом. Поэтому в формуле расчета основания фундамента:

S _{опоры фундамента} > Р_{1 (вес дома)} /Р_{2 (сопротивление грунта)} х 1,2 — представлены следующие показатели:

1. Вес дома P ₁ (тонна/м 2 ) – сила, с которой дом давит вниз на грунт;
2. Коэффициент надежности 1,2 — величина, показывающая способность конструкции выдерживать прилагаемые к ней нагрузки выше расчётных, предусмотренных нормами. Наличие запаса прочности обеспечивает дополнительную надёжность конструкции, чтобы избежать повреждений, разрушений в случае возможных ошибок проектирования, изготовления или эксплуатации.
3. Сила сопротивления грунта P ₂ (кг/см 2 ) – обратная сила, направленная снизу-вверх. Не рекомендуется данную величину умножать на дополнительные коэффициенты, т.к. это приведет к уменьшению площади основания фундамента, снижая его несущую способность.

Для определения силы сопротивления грунта необходимо знать его состав. Для этого не обязательно делать геологию. Достаточно выкопать на участке яму глубиной до 1,5м и исследовать грунт тактильно и визуально. Наиболее распространенными в Московской и Ленинградской области являются следующие несущие грунты: 1) Глина ; 2) Суглинок — если глинистая порода с примесью песка, где преобладает глина; 3) Супесь — если песок с примесью глины, где преобладает песок; 4) Песок .

Для расчетов мы будем использовать усредненные значения, которые показывают какое сопротивление имеет тот или иной грунт, т.е. какую несущую способность грунт способен предоставить на участке под строительство дома.

Р_{2 песок} = 4 кг/см 2

Для удобства и быстроты расчетов делим постоянные значения и получаем:

Отсюда выводим формулу расчет площади фундамента по весу дома:

Для глины: S _{опоры фундамента} > Р_{1 (вес дома)} х 0,2

Для песка: S _{опоры фундамента} > Р_{1 (вес дома)} х 0,3

Как определить вес дома P₁? Для этого выберите основной материал для строительства стен, затем весовую категорию коэффициент нагрузки из представленной ниже таблицы:

Материал несущих стен	Коэффициент нагрузки Pср (тонн/м 2 )
Крупноформатный кирпич + облицовочный кирпич	3,5
Крупноформатный кирпич + штукатурка	3,2
Газобетон + облицовочный кирпич	3,1
Газобетон + штукатурка	2,8

Коэффициенты нагрузок учитывают все дополнительные нагрузки при эксплуатации дома.

Расчет ленточного фундамента пример:

Исходные данные. Типовой проект одноэтажного дома из газобетона №62-09 общей площадью 113,09м 2 . Площадь застройки 157,14м 2 . Отделка – фасадная штукатурка. Длина несущих стен, включая внутренние = 79,64м. Несущий грунт на участке – глина .

Согласно таблице — дом соответствует 2-ой весовой категории. Получаем:

Р_{1 вес дома} = 157,14 х 2 = 314,28 тонн. Перед постановкой в формулу переводим тонны в кг. Получаем вес дома = 314 280кг

S _{опоры фундамента} = Р_{1 (вес дома)} х 0,4 = 314 280 х 0,4 = 125 712см 2 = 12,57м 2

12,57м2 – эта требуемая ( S _норм — нормативная ) площадь опоры фундамента для данного конкретного проекта и условий строительства, необходимая для решения основной своей задачи (см. в начале статьи) .

Следующим шагом мы проверяем соответствие фактической площади ленточного фундамента нормативной площади. S _факт ≥ S _норм

P — периметр, общая длина всех несущих стен по проекту составляет 79,64м.

Т — толщина стен ленточного фундамента должна быть не меньше толщины несущих стен. В данном проекте она составляет = 0,4м.

Вычисляем фактическую площадь S _факт ленточного фундамента:

S _факт = P х T = 79,64 х 0,4 = 31,86м 2

Сравниваем 2 цифры и получаем: S_факт > S_{норм .} Т.о. данный фундамент в 2,5 раза превышает нормативные значения, поэтому полностью соответствует необходимым требованиям.

Исходные данные. Типовой проект двухэтажного мансардного дома №62-09 общей площадью 113,6м 2 . Площадь застройки 93,57м 2 . Материал несущих стен — газобетон 400мм. Отделка – фасадная штукатурка. Длина несущих стен, включая внутренние = 59,17м. Несущий грунт на участке – песок .

Согласно таблице — дом соответствует 2-ой весовой категории. Получаем:

Р_{1 вес дома} = 93,57 х 2 = 187,14 тонн. Т.к. дом 2х этажный умножаем 187,14 х 2 = 374,28 тонн. Перед постановкой в формулу переводим тонны в кг. Получаем вес дома = 374 280кг

S _{опоры фундамента} = Р_{1 (вес дома)} х 0,6 = 374 280 х 0,6 = 224 568см 2 = 22,57м 2

14,97м2 – эта требуемая ( S _норм — нормативная ) площадь опоры фундамента для данного конкретного проекта и условий строительства, необходимая для решения основной своей задачи (см. в начале статьи) .

Следующим шагом мы проверяем соответствие фактической площади ленточного фундамента нормативной площади. S _факт ≥ S _норм

P — периметр, общая длина всех несущих стен по проекту составляет 59,17м.

Т — толщина стен ленточного фундамента должна быть не меньше толщины несущих стен. В данном проекте она составляет = 0,4м.

Вычисляем фактическую площадь S _факт ленточного фундамента:

S _факт = P х T = 59,17 х 0,6 = 35,5м 2

Сравниваем 2 цифры и получаем: S_факт > S_{норм .} Т.о. данный фундамент превышает нормативные значения, поэтому полностью соответствует необходимым требованиям.

Примечание. При расчёте площади свайно-ростверкового фундамента 2/3 площади должно приходить на пятки столбчатого фундамента (свай).

Источник

Рассчитать ленточный фундамент своими руками

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 м 2 . Умножив на толщину материала в тех же единицах (в метрах) получаете объем в кубометрах — м 3 . Так работать будет удобнее: большая часть удельной массы стройматериалов дается в килограммах на кубометр (кг/м 3 ). 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/м 3 , вагонки 530 кг/м 3 , бруска 510 кг/м 3 .

Пример расчета нагрузки стены

Площадь стены: 4 м * 2,8 м = 11,2 м 2 .

Объем бруса в стене будет 11,2 м 2 * 0,15 м (толщина бруса) = 1,68 м 3 .

Умножив объем на удельный вес бруса, получим массу стены: 1,68 м 3 * 570 кг/м 3 = 957,6 кг.

Теперь находим объем вагонки на стене: 11,2 м 2 * 0,014 м (толщина вагонки) = 0,16 м 3 .

Сколько весит вагонка узнаем, умножив ее удельный вес на объем: 0,16 м 3 * 530 кг/м 3 = 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 м 3 .

Теперь находим массу обрешетки: 0,02 м 3 * 510 кг/м 3 = 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 м 2 будет 1052,4 кг. Получается, что один квадрат весит 1052,4 кг / 11,2 м 2 = 93,96 кг/м 2 . Теперь посчитав, площадь всех стен с такой отделкой, можем найти их общую массу. Пусть общая их площадь 42 м 2 . Тогда весить они будут 42 м 2 * 93,96 кг/м 2 = 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/м 2 . 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.

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/м 2 , общая площадь кровли 65 м 2 , коэффициент учета угла ската кровли 0,82 (угол наклона около 30°). Находим снеговую нагрузку: 65 м 2 * 180 кг/м 2 * 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:

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 см 2 . 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.

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 м 3 . 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