Калькулятор фундамента
Онлайн калькулятор расчета ленточного и монолитного фундамента. Готовая смета и все характеристики. Подробные чертежи и 3D-модель.
Онлайн калькулятор расчета фундамента KALK.PRO позволяет заниматься полноценным проектированием фундаментов, облегчает вычисления и способствует экономии на материалах, без пренебрежения строительными нормами. Методика расчета основана на продвинутом алгоритме математической модели с учетом нормативных документов СНиП 2.02.01-83 (СП 22.13330.2011), СНиП 3.03.01-87 (СП 70.13330.2011), СНиП 52-01-2003 (СП 63.13330.2010), СНиП 23-01-99 (СП 131.13330.2012).
По результатам работы калькулятора вы получите подробную смету на строительство фундамента под ключ, удобный и наглядный чертеж конструкции, простую и понятную схему вязки арматуры, а также интерактивную 3D-модель для оценки получившегося сооружения. Мы даем доступ к скачиванию всех материалов в форматах OBJ, PNG и PDF.
Вам будут известны следующие параметры:
- Характеристики фундамента. Ширина, толщина, объем, глубина заложения, допустимые нагрузки на грунт.
- Материалы. Количество арматуры, вязальной проволоки, досок для опалубки, бетона, цемента, щебня, песка.
- Объем земляных работ. Необходимая кубатура грунта, которую придется освободить под фундамент.
На данный момент доступен расчет ленточного фундамента (полноценный) и монолитной плиты (упрощенный). В скором времени должны появиться калькуляторы для вычисления свайного, столбчатого и винтового фундаментов. Добавьте наш сайт в закладки и не пропустите их появление!
Калькулятор фундамента KALK.PRO на основании встроенного расчета материалов и арматуры продемонстрирует вашу будущую конструкцию. С помощью 3D-визуализации вы сможете посмотреть, как должен выглядеть ваш армокаркас, вплоть до мельчайших деталей.
Содержание
Расчет фундамента
Возведение любого дома начинается с расчета фундамента, он является опорой для всей вышележащей конструкции и оттого насколько качественно его смонтировали, зависит долговечность всего сооружения. Принимая решение о выполнении работ по созданию основания своими руками, важно не допустить ошибок при начальных вычислениях и тем более не нужно пытаться сэкономить на материалах. Помните, что грамотно спроектированный фундамент — залог вашей безопасности.
Инструкция
Рядовому пользователю необязательно быть специалистом в строительстве для того, чтобы пользоваться нашим сервисом. Интерфейс интуитивно понятен, а любое недопустимое значение программа обозначит красной подсветкой.
В большинстве случаев, от вас требуется лишь ввести минимальное количество информации:
- предполагаемые габариты фундамента;
- марку арматуры на выбор;
- марку бетона.
В процессе расчета фундамента под дом, вам может быть потребуется ввести некоторые дополнительные величины, но их также можно рассчитать на наших калькуляторах:
Мы подготовили для вас ознакомительное видео, в котором поэтапно рассказывается весь функционал и принцип работы калькулятора фундамента онлайн.
Наш калькулятор также позволяет произвести расчет объема (кубатуру) фундамента в м 3 , для того чтобы заранее знали, какой объем земляных работ предстоит выполнить.
Расчет бетона на фундамент
Бетон является важнейшим компонентом фундамента, по сути это его «плоть» и от того насколько качественная смесь используется, зависит большинство характеристик основания. При выборе раствора особое внимание стоит уделять показателю класса (марки) прочности, который определяет предельно-допустимые нагрузки на сжатие полностью сформировавшейся смеси. Выражается в кгс/см², т.е. сколько кг способен выдержать 1 см 2 поверхности.
По большей части, марка бетона определяется пропорциями цемента, песка (щебня, гравия) и воды, а также условий при которых раствор затвердевал Всего существует около 15 классов прочности о тМ50 (В3,5) до М800 (B60), но в частном строительстве наиболее распространены марки М100-М400. Соответственно, бетон М100 подходит для легких сооружений – гаражей, бань, оборудования, а М400 – для многоэтажных тяжелых зданий, например, из кирпича. Но в абсолютном большинстве случаев, выбирается бетон марки М300.
С помощью нашего калькулятора, вы получите расчет бетона на фундамент (объем, масса). Все значения будут доступны прямо в интерфейсе – вам не нужно переключаться на другие вкладки. Однако от вас требуется ввести, используемую марку бетона.
Расчет цемента на фундамент с помощью нашего онлайн-калькулятора никогда не был таким простым. Просто заполняйте поля в инструменте и в результатах расчета вы получите необходимые значения!
Расчет арматуры для фундамента
Арматура – второй по важности компонент фундамента (его «кости»), который позволяет компенсировать и нивелировать воздействующие нагрузки на расстяжение и изгиб. Всеизвестный факт, что бетон не отличается гибкостью и пластичностью, однако он обладает высокой прочностью на сжатие. Для того чтобы объединить эти качества и повысить эксплуатационные характеристики основания, а также недопустить деформации после возведения сооружения – фундаменты армируют.
Армирование фундамента представляет собой создание определенный типа каркаса из соединенных горизонтальных, вертикальных и поперечных стержней. Наиболее значимой характеристикой арматуры является ее диаметр и ее выбор зависит от типа грунта, температурных особенностей, стеновых материалов и габаритов возводимой конструкции. Считается, что для легких построек оптимально применять 10 мм стержни, 12 мм – для одноэтажных и малоэтажных зданий из пористых материалов, 14 мм – для малоэтажных из тяжелых материалов, 16 мм – для многоэтажных сооружений и сложных грунтов.
Вторым важным показателем является шаг вязки арматуры. Обычно он подбирается на глаз, на основании общей массы конструкции и типа подстилающего грунта, величина должна находится в пределах 200-600 мм. Стандартный интервал, который применяют в частном строительстве – 500 мм.
Встроенный калькулятор расчета арматуры на фундамент позволяет получить посчитать количество стержней, их общую длину, массу и объем. Результат предоставляется, как при расчете ленточного фундамента, так и монолитной плиты.
Наш калькулятор будет полезен при расчете фундамента для дома из газобетона, пенобетона, кирпича и других строительных блоков!
Рассчитать фундамент под дом
В современных реалиях рассчитать фундамент под дом может практически каждый — вам не нужно обладать специальными знаниями и необязательно пользоваться дорогостоящими услугами специалистов. Однако перед тем, как начать строительство необходимо понимать, какой вид фундамента будет наиболее рациональным для вашего участка. Напомним, что физико-географическое положение и геоморфологические условия местности, оказывают непосредственное влияние на тип и стоимость будущей конструкции.
Факторы выбора типа основания
Почва — важнейший фактор при строительстве дома, от ее состава напрямую зависит, трудоемкость процесса и затраты на сооружение фундамента. В некоторых случаях доходит до того, что выгоднее купить новый участок, чем вкладываться в преобразование существующего. Поэтому самое первое, что вам необходимо сделать на новом участке – это определить тип грунта.
Если у вас нет лишних денег, то вам необходимо научиться определять почвы самостоятельно. Важно знать, что все виды грунтов делятся на скальные, глинистые и песчаные. Каждый тип обладает своим набором уникальных свойств, самыми важными из которых являются несущая способность, пучинистость и глубина промерзания.
Грунтовые воды — второй коварный спутник любого строителя. Если у вас высокий уровень залегания водоносного горизонта, то это очень плохие перспективы в будущем. В теплых регионах будут беспокоить бесконечные подтопления, сырость, плесень и грибки. Растворенные агрессивные химические соединения будут медленно убивать ваше основание, разрыхляя и растворяя бетон.
В холодных областях предыдущие факторы действуют в меньшей степени, зато силы морозного пучения с легкостью разорвут неправильно построенное основание за несколько зим. Поэтому крайне важно строить дом на возвышенностях и избегать низменностей, особенно если рядом находится водотоки и водоемы.
Провести анализ грунта и узнать уровень грунтовых вод, вам помогут наши статьи в разделе «Фундаменты, грунты, основания». Рассчитать нагрузки и остальные важные параметры, согласно СНИП, вы сможете с помощью соответствующих калькуляторов нашего проекта KALK.PRO.
Температура – объединяет два предыдущих фактора в единое целое. Она является последним решающим фактором, который может повлиять на выбор основания.
При строительстве фундамента наиболее важными показателями являются глубина промерзания грунта и уровень залегания подземных вод. В условиях континентального климата (при низких температурах зимой и высоких летом), который встречается на большей части территории России, ежегодно почвы промерзают на значительную глубину, а затем оттаивают.
В случае, если УГВ находится выше отметки промерзания, то начинают действовать силы пучения. Вода, содержащаяся в грунте, замерзает и превращается в лед, тем самым увеличивая свой объем.
Мощь этого процесса нельзя недооценивать, силы с которой они могут давить на фундамент составляют десятки тонн на квадратный метр. Такое внушительное воздействие с легкостью деформирует любую конструкцию и приведет ее в движение.
Поэтому очень важно знать нормативную глубину, на которую ежегодно промерзает грунт. Закладывая фундамент ниже этого уровня, вы оберегаете его от этих разрушительных сил, но одновременно с этим пропорционально возрастает стоимость основания.
Виды фундаментов для дома
Отталкиваясь от этих «входных» условий, теперь можно перейти к обзору видов фундаментов. Их классификация основывается на конструктивных особенностях и технологии возведения. Наибольшей популярностью пользуются ленточные, монолитные, столбчатые, свайные основания и их комбинации.
Ленточный фундамент
Ленточный фундамент – свое название получил из-за внешнего сходства с лентой. Монолитная или сборная железобетонная полоса проходит под всеми несущими стенами здания, оказывая равномерное давление на грунт.Один из самых простых и доступных в частном строительстве.
Трудоемкость процесса минимальна, технология монтажа не отличается особой сложностью и обходится относительно недорого. Подходит для большинства случаев при сооружении малоэтажных зданий, легко выдерживает большие нагрузки. При низком уровне грунтовых вод используется мелкозаглубленный ленточный фундамент, при высоком – заглубленный.
При крайне проблематичных почвах, когда ленту приходится очень сильно заглублять на 2 м и более, целесообразность использования данного вида основания пропадает и следует рассмотреть другие варианты.
У нас вы можете выполнить расчет фундаментов мелкого заложения и глубокого. Для того чтобы определить, какой тип вам подходит воспользуйтесь нашим калькулятором глубины заложения фундамента.
Монолитная плита
Плитный фундамент – монолитная железобетонная плита, расположенная под всей площадью здания. За счет большого объема земляных работ и огромных затрат на бетон, стоимость конструкции возрастает в разы, по сравнению с лентой. Это один из самых дорогих, но в то же время эффективных видов оснований.
Из-за однородности и большой площади соприкосновения с грунтом, этот вид фундамента легко переносит значительные вертикальные и горизонтальные нагрузки. ;Ему не страшны силы морозного пучения и высокий уровень грунтовых вод. Он стабильно проявляет себя на слабонесущих почвах, а также выдерживает тяжелые дома из кирпича и камня.
Столбчатый фундамент
Столбчатый фундамент – это конструкция из столбов и перекрытий, которая применяется при возведении сооружений из легких материалов. ;Устройство фундамента крайне незамысловато. По периметру и в местах повышенной нагрузки (чаще всего это пересечении стен), ставятся столбы, которые сверху соединяются балками из дерева или металла.
Данное основание приобрело широкую популярность из-за активного строительства домов из бруса и СИП-панелей. Оно экономично, надежно и не требует работ по гидроизоляции. Защищает ваш дом от плесени и преждевременного разрушения древесины. Тем не менее, фундамент крайне требователен к грунту, ему категорически запрещены подвижки и пучения.
Свайный фундамент
Свайный фундамент – представляет собой комплекс из многочисленных свай, которые создают устойчивый каркас для равномерного распределения нагрузки по всем элементами конструкции. Основания данного типа являются спасением для обладателей участков с неустойчивыми грунтами и сложным рельефом местности. Помимо того, что они позволяют надежно закрепить здание, так они еще и укрепляют саму почву, предотвращая подвижки и оползни.
Существует три основных вида свайных фундаментов:
- На винтовых сваях;
- На буронабивных сваях;
- На забивных сваях.
Каждый из них имеет свои плюсы и минусы, но наиболее распространенным является первый тип, так как сочетает в себе низкую стоимость и отвечает всем стандартам частного строительства.
Источник
Расчёт фундамента
Приступая к выбору фундамента, следует определиться с терминами и параметрами, характеризующими сам фундамент и грунт-основание под ним (Рисунок 13, а).
Фундамент – это подземная часть здания, которая предназначена для передачи нагрузки от здания на грунт, залегающий на определенной глубине и являющийся основанием фундамента.
Рисунок 13. Схема фундамента и основания:
А – без подсыпки грунта; Б – с подсыпкой грунта;
1 – фундамент; 2 – граница промерзания грунта; 3 – уровень грунтовых вод; 4 – сжимаемая толща грунта; 5 – насыпной грунт
Глубина заложения фундамента (Hf) – расстояние от подошвы фундамента до поверхности земли.
Подстилающий слой грунта (основание – слой грунта, на который опирается подошва фундамента.
Расчетная глубина промерзания (hi) – положение границы промерзания относительно уровня грунта, принятое в качестве расчетной величины, узаконенной нормативными документами (нормами СНиП).
Если вокруг дома сделана подсыпка, то из чего следует исходить при назначении глубины заложения фундамента?
Разумеется, грунт будет промерзать с учетом подсыпанного грунта. Поэтому и глубину заложения фундамента в этом случае следует определять дт поверхности подсыпки (Рисунок 13, б).
Глубина промерзания в большей степени определяется климатическими условиями данного региона и соответствует наибольшей величине промерзания влажного глинистого грунта без снегового покрова в период наиболее низких возможных температур. В пределах Европейской и Сибирской части России граница промерзания меняется в широком диапазоне (Рисунок 14).
Глубина промерзания по городам России и ближнего зарубежья:
Рисунок 14. Карта расчетной глубины промерзания глинистых и суглинистых грунтов части Российской Федерации.
70 см – Краснодар, Калининград, Львов.
90 см – Ростов-на-Дону, Астрахань, Киев, Минск, Рига.
100 см – Таллинн, Харьков, Вильнюс.
120 см – Великие Луки, Волгоград, Курск, Псков, Смоленск.
140 см – Воронеж, Тверь, Санкт-Петербург, Москва, Новгород.
150 см – Вологда, Нижний Новгород, Кострома, Пенза, Саратов.
170 см – Ижевск, Казань, Котлас, Самара, Вятка, Ульяновск, Ярославль, Иваново.
180 см – Уфа, Караганда, Актюбинск.
190 см – Екатеринбург, Челябинск, Сыктывкар, Пермь.
210 см – Тобольск, Кустанай, Барнаул.
220 см – Омск, Новосибирск.
Это следует учитывать
– при постоянном проживании грунт под домом зимой прогревается и расчетную глубину промерзания можно уменьшить на 15…20%;
– для мелких и пылеватых песков и супесей значение глубины промерзания следует увеличить в 1,2 раза.
Разумеется, реальная глубина промерзания несколько меньше, чем расчетная. Но на то она и расчетная, чтобы избежать возможных разрушений дома при самых неудачных стечениях обстоятельств, предложенных погодой.
Всемирное потепление и глубина промерзания
Застройщики, решившие учесть общее потепление климата и на этом основании смягчить требования к заглублению фундамента и к утеплению стен, не совсем правы.
Крещенские морозы, накрывшие всю территорию России в январе 2006 г., держали температуру на 15…20°С ниже среднестатистической отметки, напрягая энергетиков и владельцев частных домов.
Технология ТИСЭ возведения столбчато-ленточного фундамента и трехслойных стен без «мостков холода» дает возможность сохранить высокие эксплуатационные характеристики индивидуального жилья в подобных климатических условиях.
Уровень грунтовых вод (hw) – положение зеркала грунтовых вод относительно уровня грунта в условно отрытом котловане (скважине).
Сжимаемая толща грунта – деформируемая часть грунта, воспринимающая нагрузку от фундамента.
Очевидно, что чем меньше глубина заложения фундамента, тем меньше стоимость строительства. Желание снизить затраты на возведение фундамента ведет к стремлению поднять подошву фундамента к поверхности грунта. Вместе с тем верхние слои грунта не всегда могут удовлетворять требованиям, предъявляемым к основанию сооружения: они имеют Недостаточную и неравномерную прочность, подвержены пучинистым явлениям, чем способны вызвать разрушение фундамента и самого строения.
Проектирование фундамента связано не только с выбором его конструкции и глубины заложения, но и с определением его геометрических параметров, главным из которых является площадь подошвы фундамента. Именно этот параметр окажет решающее влияние на «поведение» строения в процессе его эксплуатации. Недостаточная площадь опоры приведет к недопустимой просадке сооружения, а неравномерность просадки под ним – к разрушению возведенного строения. Излишне большая площадь подошвы напрямую ведет к увеличению расхода материалов и затрат, расходуемых на возведение фундамента.
Определиться с требуемой площадью подошвы фундамента можно через проведение проектировочных расчетов. В строительной практике предусмотрено выполнение расчетов фундамента по двум группам предельных состояний: по несущей способности основания и по допустимым деформациям сооружений. Если первый расчет позволяет определить площадь подошвы фундамента, то второй даст возможность избежать разрушения самого дома от неравномерности в осадке фундамента.
Расчет фундамента по несущей способности основания (информация для любознательных застройщиков)
Целью расчета оснований по несущей способности является оценка прочности и устойчивости грунта-основания под подошвой фундамента от воздействия эксплуатационных нагрузок.
Восприятие нагрузки фундаментом сопровождается его осадкой, которая обусловлена уплотнением грунта и потерей его устойчивости, характеризуемой деформационными сдвигами слоев. Величина осадки (δ) зависит не только от прочностных характеристик грунта, но и от значения прилагаемого усилия (F) Рисунок 15), как у пружины, величина сжатия которой зависит от её жесткости и от приложенной силы.
График зависимости осадки фундамента от нагрузки
На графике можно выделить типичные участки, характеризующие деформационно-напряженные процессы, проходящие в основании и сопровождающиеся перемещением и уплотнением грунта (Рисунок 16):
ОА – фаза упругих деформаций (Рисунок 16, а);
АБ – фаза уплотнения и местных сдвигов (Рисунок 16, б);
БВ – фаза сдвигов и начало бокового уплотнения (Рисунок 16, в);
ВГ – фаза выпора (Рисунок 16, г);
ГД – фаза преобладающего бокового уплотнения (Рисунок 16, д).
Рисунок 16. Схема развития деформаций и перемещений грунта:
А – фаза упругих деформаций; Б – фаза уплотнения и местных сдвигов; В – фаза развития сдвигов и начало бокового уплотнения; Г – фаза выпора; Д – фаза преобладающего бокового уплотнения;
1 – нагрузка; 2 – фундамент; 3 – зона упругих деформаций; 4 – зона сдвиговых деформаций; 5 – выпор грунта; 6 – ядро уплотненного грунта; 7 – зона бокового уплотнения
Наиболее востребованные фазы работы основания, которые используются в условиях строительства – ОА, АБ и начальная часть фазы БВ, где преобладающими являются упругие деформации основания. Каждому типу фундамента соответствует своя фаза деформаций:
ОА – для фундамента в виде плит, где давление на грунт невелико;
АБ – ленточный мелкозаглубленный фундамент;
АБ (конец) и БВ – столбчатый фундамент.
Остальные фазы работы основания (ГД) реализуются в основном при создании свайных фундаментов, применяемых в индустриальном строительстве (забивные сваи).
При возведении столбчато-ленточного фундамента по технологии ТИСЭ уровень напряжений в основании достаточно высок: задействуются вторая половина фазы АБ, фаза БВ и даже ВГ. Работа основания в широком диапазоне упругих деформаций обеспечивает «мягкое» восприятие нагрузки от веса возведенного строения.
Расчет оснований по несущей способности (для фаз ОА, АБ, начало БВ) выполняют через определение требуемой площади подошвы фундамента по следующей формуле:
S > γnF/γc Ro , где
S – площадь подошвы фундамента (см²);
F – расчетная нагрузка на основание (общий вес дома, в том числе фундамент, полезная нагрузка, снеговой покров…) (кг);
γn = 1,2 – коэффициент надежности;
γc – коэффициент условий работы имеет следующие величины:
1.0 – глина пластичная, сооружение жесткой конструкции (каменные стены);
1.1 – глина пластичная, сооружения нежесткой конструкции (деревянные или каркасные стены) и жесткой конструкции длинные, с соотношением длины к высоте больше 4;
1.2 – глина слабопластичная, пески пылеватые маловлажные, строения нежесткие и жесткие короткие с соотношением длины к высоте меньше 1,5;
1.2 — крупный песок, строения жесткие длинные;
1.3 – пески мелкие, сооружения любой жесткости;
1.4 – крупный песок, сооружения нежесткие и жесткие длинные;
Ro – условное расчетное сопротивление грунта основания для фундаментов с глубиной заложения 1,5…2 м (определяется по таблицам 4…8).
| Крупнообломочные грунты | Ro(кг/см²) |
|---|---|
| Галька или щебень с заполнителем: | |
| песчаным | 6,0 |
| пылевато-глинистым | 4,5 |
| Гравий с заполнителем: | |
| песчаным | 5,0 |
| пылевато-глинистым | 4,0 |
| Пески | Ro (кг/см²) | |||
|---|---|---|---|---|
| плотные пески | средней плотности | |||
| Крупные | 4,5 | 3,5 | ||
| Средней крупности | 3,5 | 2,5 | ||
| Мелкие | ||||
| маловлажные | 3 | 2 | ||
| влажные | 2,5 | 1,5 | ||
| Пылеватые: | ||||
| маловлажные | 2,5 | 2 | ||
| влажные | 2,0 | 1,5 | ||
| Пылевато-глинистые грунты | Коэф.пористости ε | Ro (кг/см²) | |
|---|---|---|---|
| Сухой грунт | Влажный грунт | ||
| Супеси | 0,3 | 4 | 3,5 |
| 0,5 | 3 | 2,5 | |
| 0,7 | 2,5 | 2 | |
| Суглинки | 0,3 | 4 | 3,5 |
| 0,5 | 3 | 2,5 | |
| 0,7 | 2,5 | 1,8 | |
| 1 | 2 | 1 | |
| Глины | 0,3 | 9 | 6 |
| 0,5 | 6 | 4 | |
| 0,6…0,8 | 5…3 | 3…2 | |
| 1,1 | 2,5 | 1 | |
Расчетное сопротивление глинистых грунтов и его влажность существенно зависят от пористости грунта ε (отношение объема пор к объему твердых частиц). Для новичка в строительстве этот показатель оценить в реальных условиях достаточно сложно, т.к. извлеченный грунт в свободном состоянии уже не обладает теми показателями, какие он имел на глубине, находясь под давлением.
Автором предложено связать пористость, а следовательно, и несущую способность грунта с глубиной его заложения в зависимости от того, по какую сторону границы промерзания находится подошва фундамента.
Любой грунт при увлажнении проседает и уплотняется. В процессе своего существования пучинистый грунт, расположенный ниже глубины промерзания, уплотняется до состояния «дальше некуда». Ничто не меняет это состояние в течение многих и многих десятков и сотен лет. В то же время грунт, находящийся выше глубины промерзания, постоянно насыщается влагой и при сезонном промораживании увеличивается в объеме. Влага, находящаяся в порах, увеличивает объем этих пор на 10%. Таким образом, грунт, находящийся выше границы промерзания, ежегодно «встряхивается», становясь пористым. Глинистый грунт, находящийся ниже глубины промерзания, обладает минимальной ( ε = 0,3) пористостью и максимальной прочностью.
Просадочные глинистые грунты в сухом состоянии имеют повышенную пористость и вместе с тем обладают высокой механической прочностью, обусловленной сильными структурными связями (табл. 7).
| Просадочные грунты | Плотность грунта в сухом состоянии (кг/л) | Ro (кг/см²) | |
|---|---|---|---|
| плотные пески | средней плотности | ||
| Супеси | 1,35 | 3,0 | 1,5 |
| 1,55 | 3,5 | 1,8 | |
| Суглинки | 1,35 | 3,5 | 1,8 |
| 1,55 | 4,0 | 2,0 | |
| Насыпные грунты | Ro (кг/см²) | |
|---|---|---|
| слабой влажности | повышенной влажности | |
| Насыпи, возведенные планомерно и с послойным уплотнением | 2,5… 1,8 | 2,0.. .1,5 |
| Отвалы грунтов и отходов производства: | ||
| – с уплотнением | 2,5…1,8 | 2,0… 1,5 |
| – без уплотнения | 1,8…1,2 | 1,5…1,0 |
| Свалка грунтов и отходов производства: | ||
| – с уплотнением | 1,5…1,2 | 1,2…1,0 |
| – без уплотнения | 1,2…1,0 | 1,0…0,8 |
После механического уплотнения просадочных грунтов природного сложения (трамбование) происходит разрушение жесткого каркаса и потеря прочности:
– прочность сухой супеси – 2,0…2,5 кг/см²;
– прочность сухого суглинка – 2,5…3,0 кг/см².
Большему значению расчетного сопротивления насыпных грунтов соответствуют крупные, средние и мелкие пески, шлаки…
Меньшему значению – пески пылеватые, супеси, суглинки, глины и золы.
Пример расчета фундамента по несущей способности грунта
Жилой каменный дом 7×8 м в два этажа имеет одну внутреннюю несущую стену. Вес дома с учетом снегового покрова и полезной нагрузки – около 180 т. Фундамент – заглубленный. Грунт – суглинок увлажненный (несущая способность 3,5 кг/см²)
Площадь подошвы фундамента определяется по формуле:
При общей длине фундамента – около 35 м ширина подошвы фундамента должна быть не менее 6,18 / 35 = 0,18 м.
Влияние сейсмичности на несущую способность грунта
Задаваясь той или иной величиной расчетного сопротивления грунта, следует учитывать, что при одновременном воздействии статической нагрузки и вибраций прочность грунта снижается. Грунт, как говорят специалисты, приобретает свойства псевдожидкого состояния.
Индивидуальные застройщики, решившие возводить сейсмостойкий фундамент своими силами, должны учитывать уменьшение несущей способности грунта при сейсмических вибрациях. Ориентировочно табличную величину расчетного сопротивления грунта необходимо уменьшить в 1,5 раза, т.е увеличить площадь подошвы фундамента тоже в 1,5 раза.
Расчетное сопротивление грунта на разной глубине
Величины расчетного сопротивления грунтов ( Ro), приведенные в таблицах 4…8, даны для глубины заложения фундамента 1,5…2 м.
Если глубина заложения фундамента меньше чем 1.5 м, то расчетное сопротивление грунта ( Rh) определяется по формуле:
Rh = 0,005 · Ro · (100 + h/3), где
h – глубина заложения фундамента в см.
Глинистый грунт на глубине 0,5 м при Ro = 4 кг/см² будет иметь расчетное сопротивление грунта Rh = 2,33 кг/см².
Если глубина заложения фундамента больше чем 2 м. то расчетное сопротивление грунта ( Rh) определяется по формуле:
Rh = Ro + k · g · (h – 200), где
h – глубина заложения фундамента в см,
g – вес столба грунта, расположенного выше глубины заложения фундамента (кг/см²);
k – коэффициент грунта (для песка – 0,25; для супеси и суглинка – 0,20; для глины – 0,15).
Глинистый грунт на глубине 3 м при Ro = 4 кг/см² будет иметь расчетное сопротивление Rh = 10,3 кг/см². Удельный вес глины – 1,4 кг/см², а вес столба глины высотой 300 см – 0,42 кг/см².
Максимальные величины расчетного сопротивления грунтов
Для того чтобы глубже понять работу оснований, полезно было бы узнать максимальные величины расчетного сопротивления грунтов, которые встречаются в реальной жизни. Такие экстремальные параметры грунта могут возникнуть только при максимальном его уплотнении, например, под нижним концом забивных свай.
Значения расчетного сопротивления сильно уплотненных грунтов Ro (пески гравелистые, крупные, средние, мелкие и пылеватые, пылевато-глинистые грунты) зависят от глубины погружения нижнего конца свай [3]:
– на глубине 3 м увеличение – в 10 раз;
– на глубине 20 м увеличение – в 15 раз;
– на глубине 35 м увеличение – в 20 раз.
Такое внушительное увеличение несущей способности грунта связано с уплотнение грунта не только непосредственно под сваей, но и вокруг неё (Рисунок 16, д).
Эти данные приведены не для того, чтобы их напрямую использовать при расчете фундамента, т.к. такое значительное увеличение расчетного сопротивления грунтов связано с их сильным уплотнением и значительными деформациями основания. Но вместе с тем, это дает застройщику определенную уверенность в том, что созданный им фундамент выдержит вес задуманного сооружения: грунт не подведет. Главное в этом – сделать грамотно все остальное: фундамент и стены.
На заметку застройщику
Фундамент, возводимый по технологии ТИСЭ, дает возможность просесть дому на 8…10 см. В реальной жизни просадка фундамента – не более 1 см. Если это учитывать, то величину расчетного сопротивления грунта можно несколько увеличить (предположительно в 1,5 раза) или использовать этот довод для создания определенного запаса по несущей способности основания.
Расчет фундамента по допустимым деформациям сооружения
Целью расчета фундамента по этой методике является оценка соответствия действующего и допустимого уровней деформаций сооружения от воздействия эксплуатационных нагрузок.
В гибких и жестких конструкциях неравномерность осадки вызывает деформации строений или ведет к изменению их положения (Рисунок 17), что может вызвать ухудшение условий эксплуатации здания или его оборудования. Кроме этого, при больших деформациях конструкция сооружения может испытывать закритические напряжения, ведущие к его разрушению.
Правильно спроектированный фундамент предполагает осадки и деформации строения, но величина их не должна превышать строительные нормы, гарантирующие полноценную эксплуатацию здания.
Рисунок 17. Формы деформации сооружений
А – прогиб; Б – выгиб; В – сдвиг; Г – крен; Д – перекос; Е – горизонтальное смещение
Виды деформаций сооружений.
Прогиб и выгиб (Рисунок 17, а, б) зданий возникает из-за неравномерной осадки основания. Наиболее опасная растянутая зона строений при прогибе находится у фундамента, при выгибе – у кровли.
Сдвиг (Рисунок 17, в) зданий возникает при увеличенной просадке основания с одной из сторон. Наиболее опасная зона строения – стена в средней зоне, где возникает большой сдвиг.
Крен (Рисунок 17, г) здания возникает при относительно большой его высоте (многоэтажный дом, башня, дымовая труба…), при высокой изгибной жесткости строения. Опасен дальнейший рост крена и последующее разрушение здания.
Перекос (Рисунок 17, д) возникает при неравномерных осадках, приходящихся на небольшой участок длинного сооружения.
Горизонтальное смещение (Рисунок 17, е) возникает в фундаментах, в стенах подвалов или в подпорных стенках, загруженных горизонтальными усилиями.
Допускаемая величина осадки и крена сооружений
Допускаемая величина осадки, неравномерности в осадке и крена зависят от типа здания, его силовой схемы и используемых материалов.
Величина допустимых деформаций приведена в таблице 9.
| Наименование сооружения | Относительная неравномерность осадок ( σ/L) | Крен | Средняя осадка (см) | Макс. осадка (см) |
|---|---|---|---|---|
| 1. Производственные и гражданские одноэтажные и многоэтажные с полным каркасом: | ||||
| – железобетонным | 0,002 | – | – | 8 |
| – стальным | 0,004 | – | – | 12 |
| 2. Здания и сооружения, в конструкции которых не возникают усилия от неравномерных осадок (деревянные, щитовые…) | 0,006 | – | 15 | |
| 3. Многоэтажные бескаркасные здания с несущими стенами из: | ||||
| – крупных панелей | 0,0016 | 0,005 | 10 | |
| – крупных блоков или кирпичей без армирования | 0,002 | 0,005 | 10 | |
| – то же, но с армированием или с арматурными поясами | 0,0024 | 0,005 | 15 | |
| 4. Жесткие сооружения высотой до 100 м | 0,004 | 20 |
Относительная неравномерность осадки ( σ/L) – максимальное отношение разности в осадке двух участков фундамёнта к расстоянию между этими участками. По- другому: относительный прогиб (выгиб) характеризуется отношением стрелы прогиба к длине изгибаемого участка.
Из таблицы видно, что допустимые неравномерности в осадке дома тем больше, чем менее жесткий дом. Каркасные или деревянные дома допускают относительно большую неравномерность в осадке фундамента. Каменные, более жесткие дома – нет.
Кирпичный двухэтажный дом просел в середине на 1 см (Рисунок 17, а). Расстояние по длине фундамента между точками замера – 600 см (длина дома – 12 м). Относительная неравномерность осадки – 1/600=0,0017. Допустимая неравномерность осадки для такого дома – 0,002. Поэтому осадка в 1 см для такого дома допускается.
Причины неравномерных осадок:
– неоднородность основания, сложенного из пластов различной толщины или плотности;
– переувлажнение какой-либо части основания или сложение части основания из насыпного грунта;
– неравномерное давление на основание, вызванное несоответствием площади подошвы с действующей вертикальной нагрузкой (давление на фундамент в средней части здания больше, чем под внешними стенами, т.к. на внутреннюю стену опираются перекрытия с двух сторон);
– неодновременное возведение отдельных частей здания;
– механическая суффозия – перемещение водяными потоками частиц грунта – ведет к увеличению пористости и к уменьшению прочности грунта;
– наличие в толще грунта материалов, подверженных гниению (корни деревьев, отходы древесины…);
– воздействие механизмов – удаление лишнего грунта при рытье котлованов и траншей под фундамент – наиболее распространенная ошибка строителей, т.к. уложенная выравнивающая подсыпка под фундаментом не обладает прочностью нетронутого грунта;
– уплотнение грунта в процессе эксплуатации сооружения, связанное со значительным увеличением веса (складские помещения, элеваторы…);
– изменение уровня подземных вод (грунтовых или производственных);
– подземные выработки (рытье туннелей метро, канализационных коллекторов и др.);
– разрушение подземных магистралей систем водоснабжения, отопления, канализации и отвода дождевой воды часто приводит к вымыванию большого объема грунта из-под строений.
Из городской жизни
Прорывы трубы систем водоснабжения, центрального отопления или канализации, разрушенная отмостка вокруг зданий, под которую затекают ливневые осадки, могут привести строения в аварийное состояние и даже к разрушению. Происходит это не только из-за снижения несущей способности влажного грунта. Иногда возникает ситуация, когда под землей стихийно возникают большие и малые водяные потоки, уносящие грунт в магистральные ливнеотводящие коллекторы или в водоносные слои грунта. Подобные потоки при благоприятных условиях могут образовывать ручейки, способные создать в толще грунта полости достаточно внушительных размеров , способные поглотить не один грузовик или разрушить целое здание (Рисунок 18).
Из практики ТИСЭ
Фундамент и стены трехэтажного дома 9 х 12 м возводили по технологии ТИСЭ. В процессе возведения стен первого этажа в одном месте стены возникла трещина. Внизу у ростверка её ширина была около 1 мм. Полностью она исчезала на высоте около 1 м от ростверка. Сам ростверк, имеющий высоту около 20 см, не треснул (Рисунок 19). Стали разбираться, в чём причина.
Основная ошибка строителей заключалась в том, что песчаная подсыпка, играющая роль нижней части опалубки, из-под ленты своевременно не была удалена. Но сути стены возводили на ленточном незаглубленном фундаменте, которым являлся ростверк.
Перед тем, как возникла трещина, в этом месте стены был брошен шланг, из которого постоянно текла вода, используемая при возведении стен. От переизбытка влаги несущая способность верхних слоев грунта в этом месте снизилась. Тонкая лента проармированного ростверка просела, не треснув. Бетонный массив в нижней части стены, испытывающий растяжение, лопнул, отчего и появилась эта трещина.
Правильная последовательность удаления песчаной подсыпки из-под ростверка всего дома и горизонтальное армирование стен позволили решить эту проблему. После нанесения шпаклевки эта трещина больше не проявлялась.
Рисунок 19. Появление трещины при местном переувлажнении грунта:
1 – опора; 2 – песчаная подсыпка; 3 – ростверк; 4 – стена; 5 – трещина; 6 – переувлажнённый грунт
Причиной возникновения подобных трещин в стене часто становится разрушенная система ливнеотвода. Толстый слой снега на крыше и массивные сосульки становятся причиной поломки желобов и стояков системы. Если у хозяина руки не доходят до их восстановления, то после сильных дождей земля вокруг дома неравномерно увлажняется, как в предыдущем примере, что вызывает неравномерную осадку незаглубленного или мелкозаглубленного фундамента. В стенах возникают трещины, здание приходит в аварийное состояние, выйти из которого достаточно сложно.
Это было в Санкт-Петербурге
В Шипкинском пер. 17-этажный дом на плитном фундаменте накренился на 0,5%. Причина – ненормативное расположение траншеи ливневой канализации относительно фундаментной плиты (на расстоянии менее 2 м и ниже подошвы плиты на 1 м) и некачественное её выполнение. Это привело к замачиванию грунтов основания и к их утечке в ливнеотводящую систему. Осадка одной стороны здания приблизилась к предельно допустимой величине 24 см.
Восстановление вертикальности здания свелось к сознательному ухудшению несущей способности грунта под той частью плиты, которая не просела. Процесс возвращения дома в вертикальное положение занял почти три месяца. Когда дом начал приближаться к вертикальному положению, началось закрепление грунтов основания под всей плитой инъекцией твердеющих растворов под высоким давлением. После восстановительных работ дом оказался ниже исходной проектной отметки на 30 см.
Мероприятия по устранению неравномерных осадок
Устранение неравномерности осадки фундамента сводится к определенным конструктивным проработкам и к проведению некоторых профилактических мероприятий:
– выбор площади подошвы фундамента, отвечающей величине предполагаемых нагружений;
– рациональная компоновка зданий и сооружений, обеспечивающая более равномерную передачу нагрузки от веса здания на основание;
– уменьшение чувствительности здания через увеличение его изгибной жесткости, если оно короткое, и через уменьшение изгибной жесткости здания, если оно длинное;
– горизонтальное армирование стен и устройство сейсмопоясов;
– устройство деформационных или осадочных швов между секциями сооружения;
– устройство компенсирующего фундамента (столбчато-ленточный фундамент по технологии ТИСЭ);
– придание сооружению или отдельным его частям строительного подъема, соответствующего величине прогнозируемой осадки;
– проработка систем отвода ливневых осадков, систем водоснабжения и канализации с профилактическими мероприятиями по их обслуживанию, не допускающими неравномерного увлажнения грунта и возникновения подземных потоков.
Как можно уменьшить изгибную жесткость дома
У застройщика с большой семьей, но с ограниченными финансовыми возможностями было желание построить двухэтажный дом 11 х 8 м с мансардой. Грунт был слабый и внушал определенные опасения: могли появиться трещины в стенах каменного дома. Было предложено разбить возведение дома на несколько этапов и ввести компенсационную вставку. Для этого дом разделили на три секции: две внешние – каменные, фундамент и стены которых возводились по ТИСЭ; и среднюю деревянную секцию, которая объединяла их в целый дом. У застройщика появилась возможность растянуть строительство, возвести и обживать сначала одну секцию (жилую и гараж…), а затем – и все остальные (Рисунок 20). Одновременно с этим деревянная секция дома могла скомпенсировать неравномерности в просадке грунта без каких-либо разрушений.
Рисунок 20. Этапы возведения здания с уменьшенной изгибной жесткостью:
А – возведение первой каменной секции; Б – возведение второй каменной секции; В – соединение каменных секций балками и стропилами; Г – дом построен
Источник