Расчет фундамента как самостоятельно определить грунт

Как провести анализ грунта на участке перед выбором и укладкой фундамента?

Фундамент – основа любого строения, принимающая на себя основные нагрузки от крыши, стен, перекрытий, всего содержимого в доме, его жителей и даже частично от погодных условий. Без осознания всей серьезности подхода к выбору верного типа фундамента для прочности и долговечности всей конструкции строительство лучше даже не начинать.

В противном случае, если вы, например, выберите точно такой же фундамент, как и у соседа или знакомого, ваше строительство может закончится весьма плачевно или будет стоить очень дорого в плане исправления ошибок. Даже если соблюдено тождество в общей площади, этажности, типе стен, крыши, если всё – «как у соседа», то это не означает, что у вас одинаковый тип грунта, уровень грунтовых вод, влажность грунта.

Ниже на рисунке показано, что происходит со зданиями или строениями из-за невнимательности, небрежности строителей / проектировщиков и некорректном выборе типа фундамента, категорически неподходящего к начальным критериям.

Большие нагрузки на фундамент и грунт

Только представьте какую колоссальную нагрузку принимает на себя фундамент, а далее перераспределяет ее на почву, на которой он установлен. Чтобы вам было проще «прикинуть», приведем таблицу для определения приблизительной нагрузки на фундамент:

Анализ грунта на участке – своими силами или заказать инженерно-геологические изыскания?

Сначала ВСЕГДА нужно провести оценку грунта, ее возможно выполнить несколькими способами:

• На заказ в компании, которая занимается геологическим исследованием грунта (не путайте геодезию и геологию). Это недешево, многие отказываются от такой статьи затрат. Инженеры таких компаний исследуют рельеф, сезонные изменения, физико-механические свойства грунтов в лабораторных условиях, проводят сдвиговые (сцепление частиц между собой) и компрессионные испытания (макс нагрузки). Также проводят исследования грунтовых вод – уровень, хим. анализ, состав, кислотность. В итоге составляют рекомендации для устройства или укрепления грунта перед строительством, рассчитывается его несущая способность. Кстати, проба грунта обязательно берется не в одном месте, а по периметру будущего дома или строения, чем больше таких точек забора грунта – тем выше стоимость. Перечень выполняемых работ зависит от этажности и масштабности вашей постройки — большая нагрузка требует более точных подробных расчетов. Вот пример одного из исследований:

• В идеальном варианте правильно сначала сделать площадную съемку геофизическим методом исследования естественного импульсного электромагнитного поля Земли (ЕИЭМПЗ), затем по ее данным пробурить в конкретных местах с помощью геологов скважины, далее исследовать пробы в лаборатории и так далее. Что такое площадная съемка и для чего она нужна? Обычно бурят шурфы или скважины, как правило, вслепую, по пятну будущей застройки. Таким образом вполне вероятно пропустить плывун или другой сложный тип грунта. Площадная съемка дает возможность увидеть, как массив грунта, разуплотнение его, так гидрогеологию — водные динамические процессы, о которых не расскажет простой замер уровня грунтовых вод. Этот метод можно сравнить с рентгеном, только исследуется не организм человека, а участок, производится поиск аномалий напряженно — деформированного состояния.
• Самостоятельно, что достаточно сложно. Не забудьте, что недостаточно покопать лопаткой на метр, следует сделать 3-4 шурфа как минимум в разных местах, на которые будет опираться будущая постройка (пятно застройки). Шурфы желательно сделать хотя бы на 4-5 метров, а если планируется подвал или цокольное помещение – то глубже. На заметку, бур геолога может пробурить скважину на глубину до 10 метров, нанять его в частном порядке не так дорого.
• У буровиков, как бюджетная альтернатива – можно заказать в компании бурение скважины на воду и совместить с собственноручным анализом почвы (или заказать лабораторное исследование). Лучше буровым специалистам сразу сказать, что вы ходите изучить грунт, чтобы они записали детально извлекаемые породы. Можно пригласить геолога в частном порядке, для определения типа почвы из скважины, её влажность, пластичность — в полевых условиях.

Зачем такие сложности? Почему нельзя вскопать лопатой пару метров и посмотреть, что за грунт? Потому, что бывают частые сложные случаи, например, может оказаться, что верхний двух– или метровый слой – твердый суглинок, а под ним 4 метра суглинка, но текучего. А еще существуют просадочные грунты, плывуны, о которых речь пойдет ниже в разделе, посвященном описанию грунтов.

Что мы посоветуем? Конечно, самый безопасный вариант – заказать полноценный комплекс инженерно-геологических изысканий в уважаемой компании с первоклассными геологами, но иногда выбирать не приходится. Например, если город маленький, там такой организации попросту может не оказаться, либо стоимость подобных услуг слишком высока для частного застройщика, тогда только один вариант – сделать хотя бы часть работы самостоятельно. Все же лучше – чем просто сделать фундамент без каких-либо изучений грунта.

Если вы планируете возводить тяжелые стены (бетон, камень), всегда перезакладывайте несущую способность грунта в сторону уменьшения – то есть перестраховывайтесь по надежности грунта, и не экономьте на материалах – особенно на арматуре.

Таким образом, вы убережете себя от больших сложностей, заказав минимальные лабораторные исследования на физико-механические свойства грунта и потратив больше денег на увеличение запаса несущей способности грунта; зато не будете тратить большие суммы в дальнейшем на заделывание трещин в стенах, крыше, менять окна, двери, ремонтировать фундамент.

Упрощенные геологические изыскания или самостоятельный анализ грунта

Итак, если вы решили обратиться в компанию и заказать геологическое исследования вашего участка, тут все просто – звоните и договариваетесь.

Каков алгоритм действий для тех, кто хочет сэкономить несколько десятков тысяч?

Делаем 2-4 шурфа по пятну застройки границы вашего будущего дома на участке, там, где вы планируете возводить дом. Для чего их несколько, а не один: грунт неоднороден, динамичен, и может так получиться, что в том месте, где вы возьмете одну единственную пробу, окажется неплохая его структура, а опирание фундамента в конечном итоге произойдет на неоднородную основу, на сложный грунт, что вызовет повреждения всего дома. Конечно, это все равно получается выбор места для забора грунта вслепую.

Получившуюся скважину можно приспособить под септик, колодец, или под уличный туалет, или можно сразу заказать бурение скважины на воду и аккуратно взять пробу грунта из нее.

На какую глубину делать шурфы для отбора грунта? Еще раз повторимся, что 4-5 метров – это вообще минимум. Можно пригласить к вам на участок геолога в частном порядке, его ручной бур берет на 10 метров.

Отобранные пробы грунта, только обязательно с ненарушенной структурой для точной оценки. Можно позвонить в местную лабораторию и узнать подробности отбора грунта для его дальнейшей оценки – стоимость анализа 1 пробы, какой трубой, и другие подробности.

После отбора нужно отнести пробы в лабораторию, или же можете самостоятельно оценить состав грунта, его характеристики, несущую способность (вряд ли вы сможете сделать это более-менее точно, лучше не экономить и по возможности отнести в лабораторию). Что вам смогут определить лабораторных условиях?

Определят тип грунтов на вашем участке, изучат их механические свойства – то, как они будут себя вести под нагрузкой.

Как трактовать все эти показатели? Проще всего: договоритесь с каким-нибудь геологом (например, в частном порядке, это опять же недорого), он сможет все расшифровать и сделать важные для вас выводы. Вы можете и самостоятельно научиться вычислять расчетное сопротивление грунта. Лучше доверить хотя бы часть работы профессионалам.

Мы советуем заказывать инженерно-геологические изыскания или хотя бы заказать отдельно анализ проб в лаборатории + консультацию геолога – в зависимости от ваших фин.возможностей. Последний вариант обойдется вам в районе десяти тысяч, зато сэкономит вам кучу времени, к тому же точные расчеты произвести самостоятельно очень сложно, практически невозможно, доверьте хотя бы часть работы профессионалам.

Если вы уже определили тип грунта на участке, мы предлагаем вам рассчитать фундамент с помощью наших эффективных онлайн-калькуляторов!

Источник

Все правила расчета фундамента под дом — глубина, грунт, нагрузка + калькулятор

Прежде всего, следует напомнить, что любое строительство жилых или производственных зданий и сооружений ведется строго по согласованному и утвержденному проекту. Вся документация, которая касается конструкции здания, разрабатывается инженерами-проектировщиками строительных специальностей. В том числе производятся расчеты фундамента.

Однако в повседневной жизни часто приходится что-то строить самому, не очень «монументальное», но очень нужное. Например, гараж, баня, садовый домик на участке. И вот тут, конечно, следует позаботиться о качественном фундаменте. Практика показывает, что затраты на возведение фундамента могут доходить до ¼ от стоимости всего строительства объекта. И если расчет фундамента произведен неправильно, то переделка обойдется в неизмеримо большую сумму. Плюс напрасно потраченные время, силы и нервы.

Поэтому перед началом строительных работ необходимо знать, как рассчитать фундамент основания дома. Для чего нужен фундамент? Его задача, во-первых, выдерживать вес всего сооружения и равномерно распределять нагрузку на грунт. Во-вторых, предохранять сооружение от подтопления подземными, талыми водами.

Что нужно учесть при расчете фундамента

Особенности грунта и какого типа делать фундамент

Фундамент бывает нескольких типов: плитный, ленточный, свайный, на столбах. Иногда применяются и несколько измененные конструкции, являющиеся «модификациями» основных типов. Однако зачастую принимаются меры для изменения грунта. Например, если местность болотистая, то делается частичная выемка грунта и засыпается более прочный материал. Часто используется граншлак, который постепенно превращается в бетон;

Глубина закладки фундамента

Этот параметр зависит от двух факторов. Нужно определить, насколько глубоко залегают в этом месте грунтовые (подземные) воды. Также учитывается и то, на какую глубину промерзает почва в зимний период;

Какую нагрузку должен выдерживать фундамент

Нужно понимать, что на фундаменте (основании) держится все сооружение, которое имеет определенный вес. Вес имеют стены, крыша, потолок, пол. Плюс к этому вес имеют и двери, оконные рамы и т. п. Как этот вес посчитать? Известен материал, известны площади, известен удельный вес каждого вида материала (в интернете много справочных таблиц на эту тему). Поэтому общий вес всего сооружения можно высчитать. Не нужно забывать, что в здании что-то будет: мебель, бытовые приборы и т.д. Все это также будет добавляться к общему весу, даже включая людей, находящихся в помещениях дома.

Траншея под фундамент

Естественно, что перед тем, как делать фундамент, следует подготовить траншею. Ориентировочно можно указать ее максимальную глубину для некоторых грунтов:

• песчаный или гравелистый 1 м
• супесь 1,25 м
• глина, суглинок 1,5 м

Но имеется и определенный минимум закладки:

• сухой грунт 0,7 м
• влажный грунт 1,2 м

Если в здании предусмотрен подвал, то минимальная глубина – 0,4 м (от уровня пола подвала) В индивидуальном строительстве чаще всего применяется фундамент ленточного типа. Он имеет такое преимущество, как жесткая связка всех элементов в любом направлении (продольном, поперечном).

кликните для увеличения

Предельные нагрузки

Понятно, что «общий» вес сооружения не должен превышать той нагрузки, которую может выдержать грунт. Приведем некоторые данные максимальной нагрузки в зависимости от вида грунта (в кг/см²).

• крупный песок, гравелистый 3,5 – 4,5
• мелкий влажный песок 2 — 3
• твердая глина 3 — 6
• гравий, щебень 5 — 6

При этом следует учитывать и вес самого фундамента. В любом случае нужно понимать, что такие расчеты делаются индивидуально для каждого строения.

Источник

Как рассчитать фундамент под дом с помощью простых формул

В большинстве случаев, заливая фундамент под дом, застройщик не задумывается о расчете глубины его залегания, площади опоры и так далее. Как правило, мы закладываем фундамент как все, а весь расчет сводится к советам соседей по участку и фразам: «Мол, выдержит. Куда он денется?».

Такой подход не всегда бывает правильным, потому что даже на соседних участках бывают отклонения в характеристиках грунта. Ну а что бы не получилось так, что у соседа дом стоит целый, а у вас по всем стена пошли трещины, необходимо сделать хотя бы приблизительные расчеты.

Как правильно рассчитать стоимость фундамента под дом, я уж е 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)

γ c — коэффициент условий работы

γn = 1,2 — коэффициент надежности

F — нагрузка на основание (вес дома + вес фундамента + различные дополнительные нагрузки)

R0 — расчетное сопротивление грунта под основанием фундамента

S — площадь основания фундамента (см 2 )

Что это означает? Все просто, по формуле мы рассчитываем минимальную площадь опоры фундамента на землю, реальная площадь опоры должна быть больше расчетной, на сколько больше — зависит от желания и возможностей застройщика заложить запас по прочности.

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

Коэффициент условий работы γ _c

Коэффициент условий работы можно взять из этой таблицы:

Грунт	Тип грунта	Коэффициент
Пески	Крупные, нежесткие и жесткие длинные сооружения	1,4
	Мелкие, любые сооружения	1,3
	Крупные, жесткие длинные сооружения	1,2
Глина	Слабопластичная, 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.)

Если у вас полы первого этажа будут залиты по грунту, их нагрузку можно не учитывать. Так же можно не учитывать нагрузку от объектов, находящихся на таком полу (мебель, люди 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:

γ_{n — 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

γ_c — 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 см 2

Давайте полученное значение округлим до 66 000 см 2 .

Не волнуйтесь, что получилось такое большое страшное значение, не забывайте, что это значение минимальной площади в см 2 , а чтобы перевести его в м 2 надо разделить на 10 000.

66 000 / 10 000 = 6,6 м 2

Что это означает? Все очень просто, площадь подошвы фундамента под дом должна быть не менее 6,6 м 2 . Больше — конечно можно. Даже желательно, чтобы было больше, как говорится — с запасом по прочности. Но меньше — ни в коем случае!

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 = 20м 2 . 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