Методика расчета фундамента для частного дома

Как правильно рассчитать фундамент для дома

Расчет фундамента для дома – важный этап проектирования жилых домов, определяющий как прочность, устойчивость и долговечность этой конструкции, так и ожидаемые траты на ее заложение. Для получения максимально достоверных данных расчет начинается со сбора общих нагрузок на основание с выполнением требований СНиП и анализом их допустимых значений. При отсутствии возможности проведения расчета специалистами (оптимальный вариант) сбор нагрузок выполняется своими силами, с помощью строительных калькуляторов и таблиц.

Содержание:

1. Зачем нужен расчет фундамента для дома

Расчет фундамента для дома

Расчет нагрузки на основание – обязательный этап проектирования зданий, выполняемый с целью получения и проверки несущих и размерных характеристик фундамента. Исходными данными для расчета служат суммируемые постоянные и переменные весовые нагрузки на фундамент.

Получаемое значение используется при расчете площади опоры основания, уточнения глубины его заложения и сравнения допустимой и действующей нагрузок, как на фундамент, так и на грунт.

Пропускать этот этап не рекомендуется – делать расчет фундамента для дома «вслепую», без учета нагрузок, приводит к перекосу или разрушению конструкций, проседанию здания или лишним тратам. В меньшей мере, но такие же проблемы могут проявляться при выполнении данного расчета с ошибками.

2. Основные методы как рассчитать нагрузку на фундамент

Работы начинаются со сбора данных, предварительного выбора типа фундамента и глубины его заложения. Последняя характеристика подбирается исходя из уровня промерзания грунта, типа и однородности почвы и высоты залегания грунтовых вод на участке. Полученная предварительная высота фундамента в дальнейшем учитывается при расчете нагрузки от этой конструкции на грунт и при проверке его самонесущих способностей и прочности.

В зависимости от характера исходных данных выделяют два основных способа сбора и расчета нагрузок:

• Точный, выбираемый при наличии на руках подробного проекта с указанными габаритами и материалами всех строительных конструкций в доме.
• Укрупненный, с подбором приблизительного веса конструкций по нормативам и таблицам.

На этапе расчета фундамента для дома второй способ выбирается чаще, сбор нагрузок ведется по приблизительным эскизам, при необходимости – с корректировкой толщины или материала конструкций, или выборе другого типа кровли, перекрытия или самого основания.

Помимо этого, способ расчета также зависит от типа выбираемого фундамента. В частности:

• При расчете нагрузок на монолитную ленту, плитный фундамент площадь подошвы может определяться исходя из нагрузки на погонный метр (а именно – путем деления суммы нагрузок на длину ленты и сравнения полученной величины с несущими способностями грунта) или методом грузовых площадей (усложненным и редко используемым, с расчетом нагрузки на определенный участок).
• При расчете нагрузки на плиту общую нагрузку просто делят на площадь основания.
• Сечение и количество свайных и столбчатых, фундаментов ТИСЭ с ростверком, чаще всего задается заранее, а расстояние между опорами рассчитывается путем деления общих нагрузок на длину несущих стен. При чрезмерном отклонении расчетной величины от предварительной шаг или сечение опор меняют и расчет проводят повторно.

Условно при расчете все нагрузки могут приниматься как равномерно распределяемые или воздействующие на определенные несущие зоны фундамента. Первый способ признан более простым и применяется чаще. Второй – требует наличия точной конструктивной схемы дома (вплоть до указанных колонн, лестниц, печей и тяжелой мебели) и знания ряда сложных формул.

3. Описание и порядок расчета нагрузки на фундамент

При сборе нагрузок на фундамент (общем и обязательном этапе расчет вне зависимости от типа основания) последовательно определяются и суммируются:

• Постоянная нагрузка от стен – в простейшем приближении высота стен (включая внутренние) умножается на их длину и толщину. Далее полученная величина умножается на удельный вес основного материала, взятого из таблиц или технического паспорта. Минимальную нагрузку (от 300 кгс/м3) имеют каркасные стены, низкую (≈600 кгс/м3) – газобетон или дерево, высокую (1200) – шлакоблок и пустотелая керамика, максимальную (1800) конструкции из полнотелого кирпича или камня. Размером окон при простых расчетах как правило пренебрегают, вес утеплителя или фасадных систем, наоборот, следует учесть.
• Нагрузка от пола и перекрытий. В расчет принимаются любые опирающиеся на стены конструкции, включая полы первого этажа, перекрытия между этажами, жилой мансардой или чердаком. Их площадь обычно совпадает с размерами дома, для получения нагрузки объем перекрытий умножается на их удельный вес (100-200 кгс/м3 для деревянных разновидностей с разной плотностью, 200-300 – цокольные утепленные полы из дерева, 500 – стандартные ж/б конструкции).
• Кровельная нагрузка, определяемая исходя из веса материала и типа конструкции крыши. Эту величину стоит рассчитывать с помощью онлайн-калькуляторов, определить точную площадь проекционных линий и длину опорных участков при сложной конфигурации кровли могут только специалисты. При отсутствии такой возможности площадь кровли просто умножают на удельных вес ее материала (20-30 кгс/м2 у всех кровель из облегченной стали, 40-50 – шифера, 30-50 – рубероида и мягкой кровли, 60-80 – керамической или композитной черепицы).
• Снеговая нагрузка на крышу дома – усредненная табличная величина, выбираемая с учетом региона проживания и умножаемая на опорную площадь кровли. Последняя получается путем деления всей площади кровли на площадь опорных скатов. Проще всего снеговая нагрузка высчитывается для плоских кровель – вес снежного покрова на горизонтальной плоскости (от 80 до 560 кг/м2) просто умножается на их площадь.
• Другие временные нагрузки (ветровая, сейсмическая, вес печей, мебели и проживающих людей). При упрощенном варианте эксплуатационная нагрузка на перекрытия в жилых этажах принимается равной 195 кг/м2.

Ветровой нагрузкой при упрощенном общем сборе пренебрегают за исключением расчета домов с высокой парусностью (а именно – при расчете легких каркасников на высоких свайных фундаментах в регионах с сильными ветрами).

Для упрощения расчета фундамента для дома и исключения ошибок при сборе все нагрузки от несущих и внутренних конструкций стоит просчитывать отдельно.

Дальнейшие действия зависят от типа фундамента. При необходимости определения минимальной площади основания (актуальной при заложении ленты или расчете сечения опор с ростверком) стоит использовать формулу:

• Где S – оптимальная площадь основания, м2
• F – общая нагрузка на основание (к весу дома и дополнительным нагрузкам добавляется вес самого фундамента).
• Yн – коэффициент надежности, 1,1-1,3
• Yc- коэффициент условий работы, зависящий от типа грунта, длины и жесткости здания.

Для определения веса фундамента нужно знать удельный вес его материала основы (2500 кг/м3 для любых армированных конструкций из бетона), глубину заложения (выбирается исходя из условий на участке), высоту поднятия над нулевой отметкой (в пределах 10-30 см) и ширину (не менее толщины стен с учетом толщины фасадных систем с утеплителем или без него).

4. 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 м 2 =180 м 2 . Общий объем =180*0,4=72 м 3 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 м 2 *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 м 2 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.

Источник

Расчет фундамента.

При возведении какого-либо здания, важно правильно рассчитать фундамент. Производить расчет фундамента можно при помощи специалистов или же самостоятельно используя калькулятор фундамента. Рассмотрим самые важные моменты, сюда входит, расчет нагрузки, объем фундаментного котлована и советы, которые необходимо учитывать при создании проекта фундамента дома. Для расчета фундамента вы можете воспользоваться калькулятором фундамента.

1. Вычисляем вес конструкции дома.

Пример вычисления веса конструкции дома: Вы хотите возвести дом высотой в 1 этаж, 5 м на 8 м, также внутренняя стена, высота пола до потолка составляет 3 метра.

Подставим данные и высчитаем длину стен: 5+8=13 метров, прибавим длину внутренней стены: 13+5=18 метров. В итоге получаем длину всех стен, затем производим вычисление площади, умножим длину на высоту: S=18*3=54 м.

Вычисляем площадь цокольного перекрытия, умножаем длину на ширину: S=5*8=40 м. Такую же площадь будет иметь и чердачное перекрытие.

Вычисляем площадь кровли, умножим длину листа на ширину, к примеру, лист кровельного покрытия имеет длину 6 метров, а ширину 2 метра в итоге площадь одного листа составит 12 м, итого нам понадобится по 4 листа с каждой стороны. Итого получится 8 листов кровли с площадью 12 м. Общая площадь кровельного покрытия составит 8*12=96 м.

2. Вычисляем количество бетона, необходимого для фундамента.

Чтобы начать постройку здания нужно составить проект фундамента частной постройки, по которому можно вычислить необходимое количество строительных материалов для возведения конструкции. В нашем случае необходимо вычислить количество бетона для создания фундамента. Тип фундамента и различные параметры служат для расчета количества бетона.

3. Вычисление площади фундамента и веса.

Самым важным фактором является грунт под фундамент, он может не выдержать высокой нагрузки. Чтобы этого избежать нужно вычислить полный вес здания, включая фундамент.

Пример вычисления веса фундамента: Вы хотите построить кирпичное здание и подобрали под него ленточный тип фундамента . Фундамент углубляется в грунт ниже глубины промерзания и будет иметь высоту 2 метра.

Затем вычислим длину всей ленты, то есть периметр: P= (a+b)*2=(5+8)*2=26 м, прибавляем длину внутренней стены, 5 метров, в итоге получим общую длину фундамента 31 м.

Далее делаем расчет объема, чтобы это сделать нужно ширину фундамента умножить на длину и высоту, допустим ширина будет 50 см, значит 0,5см*31м*2м= 31 м 2 . Железобетон имеет площадь 2400 кг/м 3 , теперь найдем вес конструкции фундамента: 31м3*2400 кг/м=74 тонны 400 килограмм.

Опорная площадь будет составлять 3100*50=15500 см 2 . Теперь прибавляем вес фундамента к весу здания и делим его на опорную площадь, теперь у вас получилась нагрузка килограмм на 1см 2 .

Ну, а если по вашим расчетам максимальная нагрузка превысила эти типы грунтов, значит меняем размер фундамента, чтобы увеличить его опорную площадь. Если у вас ленточный тип фундамента, то увеличить его опорную площадь можно путем увеличения ширины, а если у вас столбчатый тип фундамента, то увеличиваем размеры столба или их количество. Но следует запомнить, полный вес дома от этого увеличится, поэтому рекомендуется сделать повторный расчет.

4. Ленточный фундамент.

Объем ленточного фундамента можно вычислить намного легче других, для этого нам нужно знать суммарную длину, высоту и ширину. Площадь опоры, влияет на ширину вычисленную в начале, но средняя ширина такого типа фундамента составляет около 40 сантиметров. Высоту так же возьмем из предыдущих расчетов, берем значение в 1,5 метра. Общую длина ленты вычисляем также как и периметр.

Для здания, имеющего размер 5 на 8 метра и имеющего одну стену длинной 5 метров, периметр равен 5+(8+5)*2=45 метра.

При ширине ленты 50 сантиметров количество бетона будет равно 0,5*45*1,5=33,75 м 3 .

5. Столбчатый фундамент.

При вычислении количества бетона для столбчатого фундамента, важно знать площадь поперечного сечения и высоту столба. Вспоминаем формулу (формула нахождения поперечного сечения круга), S=3.14*R2, где R – радиус круга.

Получается поперечное сечение столба, имеющего диаметр 15 сантиметров, будет составлять 3,14м 2 *0,075м 2 =0,2355 м 2 .

Если такой столб будет иметь высоту 1,5 метра, то его объем будет равен 0,2355*1,5=0,353 м 3 . Необходимое количество столбов для вашей конструкции теперь можно легко вычислить.

6. Плиточный фундамент.

Плитный фундамент — это монолитная конструкция, залитая под всю площадь здания. Чтобы произвести расчет, нужны базовые данные, то есть площадь и толщина. Наша постройка имеет размеры 5 на 8 и его площадь будет 40 м 2 . Рекомендуемая минимальная толщина 10-15 сантиметров, значит заливая фундамент нам необходимо 400 м 3 бетона.

Высота основной плиты равняется высоте и ширине ребра жесткости. Значит если высота основной плиты 10 см, то глубина и ширина ребра жесткости также будет 10 см, из этого следует, что поперечное сечение 10 см ребра будет 0,1 м*0,1=0,01 метра, затем умножаем результат 0,01 м, на всю длину ребра 47 м, получаем объем 0,41 м 3 .

7. Вычисление количества арматуры и проволоки.

Арматура для фундамента применяется для создания прочного и надежного фундамента. При вычислении необходимого количества арматуры, важно учесть сам тип фундамента, грунта и нагрузки. При выборе необходимо учесть вид грунта и вес сооружения. Если грунт достаточно плотный, то под воздействием веса здания его деформация будет слабой, значит от фундамента не потребуется очень высокая устойчивость.

8. Ленточный тип фундамента. Количество арматуры и вязальной проволоки.

Для ленточного фундамента не понадобится слишком толстая арматура (10-12 мм), ведь этот фундамент имеет большую несущую способность. Продольные прутки арматур испытывают основную нагрузку и укладываются в 10 см от поверхности бетона. Вертикальные и поперечные прутки не испытывают нагрузки, вот почему для них используется гладкая арматура.

Для дома 5 на 8 м и ещё одна внутренние стены, вся длина фундамента составит 45 метров. Общий расход гладкой арматуры на всю площадь фундамента составит 97,5 метра. Также прибавляем длину фундамента для внутренних стен.

Число вязальной проволоки при всей длине фундамента 45 м и шаге в 40 см для одного соединения будет равна 30 см, а общее количество (45 м /0,4 м)*3 (кол-во уровней)=338, умножаем на размер проволоки 338*0,3=102 метра вязальной проволоки.

9. Столбчатый тип фундамента. Количество арматуры и вязальной проволоки.

Столбчатый тип фундамента не испытывает сильной нагрузки, и для его армирования по вертикали подходит ребристая арматура с диаметром в 1 см. Горизонтальная арматура не испытывает на себе никаких нагрузок, она служит только для соединения вертикальных, для нее подходит гладкая арматура толщиной 0,6.

Например, высота столба в 1,5 м и имеющий диаметр 15 см, хватит всего 4 прута в 7,5 см и связкой в трех местах. Общее количество ребристой арматуры толщиной 1 см составит 1,5 м*4=6 м. Необходимое количество гладкой арматуры для одного соединения будет 30 см, а общее количество 90 см.

Также очень просто рассчитать количество вязальной проволоки. Количество соединений, 3 горизонтальных прутка, умножаем на количество вертикальных и на количество проволоки для одного соединения: 3*4*30 см=3,6 метра, а общее количество 3,6*20=72 метра.

10. Плиточный тип фундамента. Количество арматуры и вязальной проволоки.

Количество арматуры зависит от грунта и веса здания. Допустим, ваша конструкция стоит на устойчивом грунте и имеет небольшой вес, тогда подойдет тонкая арматура, диаметром 1 сантиметр. Ну, а если конструкция дома тяжелая и стоит на неустойчивом грунте, то вам подойдет более толстая арматура от 14 мм. Шаг арматурного каркаса составляет как минимум 20 сантиметров.

К примеру, фундамент частной постройки имеет длину 8 метров и ширину 5 метров. При частоте шага в 30 сантиметров по длине необходимо 27 прутков, а по ширине 17. Необходимо 2 пояса, поэтому число прутков составляет (30+27)*2=114. Теперь это число умножим на длину одного прутка.

Затем сделаем соединение в местах верхней сетки арматуры с нижней сеткой, то же самое сделаем в месте пересечений продольных и поперечных прутков. Число соединений будет равно 27*17= 459.

При толщине плиты в 20 сантиметров и расстоянии каркаса от поверхности 5 см, значит для одного соединения нужен прут арматуры длиной 20см-10 см=10 см, и теперь общее число соединений равно 459* 0,1 м=45,9 метров арматуры.

По числу мест пересечений горизонтальных прутков, можно посчитать количество необходимой проволоки. Соединений на нижнем уровне будет 459 и столько же на верхнем, всего получится 918 соединений. Для связки одного такого места нужна проволока, которая согнута пополам, вся длина для одного соединения составляет 30 см, значит 918 м *0,3 м=275,4 метра.

11. Стоимость фундамента для дома.

Производим все вычисления в итоге узнаем количество нужных кубов бетона и цену металлической конструкции, и теперь можно рассчитать все затраты и узнать всю стоимость фундамента для вашего дома. Цены на один куб бетона уточняем у продавцов. Не забываем про подготовку перед работой, раскопку грунта под фундамент, доставку материалов, рабочей силы и постройку опалубки для фундамента.

Источник