Расчет несущей способности ленточного фундамента
Ленточный фундамент получил распространение в строительстве благодаря своей универсальности. Конструкция может быть изготовлена как из сборного, так и из монолитного бетона. Такой тип фундамента может с одинаковой успешностью применяться в индивидуальном и в массовом строительстве. Чтобы гарантировать прочность конструкции, ее долговечность и устойчивость, перед началом работ требуется выполнить расчет по несущей способности.
Порядок расчета
При проведении подготовительных конструкторских работ необходимо определиться со следующими значениями:
Ширина подошвы и ленты будут различаться при строительстве дома на фундаменте т-образного типа. При применении прямоугольного сечения опорной конструкции, эти значения равны. Т-образные ленты применяются для возведения массивных зданий из кирпича, широкая подошва фундамента снижает давление на единицу площади от здания на грунт. Если дом строится по каркасной технологии или из бруса, достаточно прямоугольного фундамента. Расчет подошвы для монолитного и сборного фундамента не отличаются.
Чтобы найти или рассчитать нужные значения, работы проводятся в несколько этапов:
- изучение характеристик грунта;
- назначение глубины заложения;
- сбор нагрузок;
- расчет по несущей способности.
Каждый из этих этапов имеет свои особенности, поэтому требует отдельного рассмотрения.
Геологические условия участка
Для частного дома проводить дорогостоящие геологические исследования нецелесообразно. Все, что необходимо узнать это:
- тип грунта;
- уровень нахождения грунтовых вод;
- наличие линз слабого грунта.
Это можно определить двумя способами:
Исследование почвы необходимо проводить на 50 см ниже предполагаемой отметки ленточного фундамента, которая на данном этапе принимается в зависимости от наличия подвала и величины промерзания (подробнее в следующем пункте).
Шурфы представляют собой ямы прямоугольного сечения, земляные работы можно проводить с помощью обычной лопаты. Грунт анализируется по стенкам откопанного шурфа. Бурение в условиях самостоятельного возведения дома можно проводить ручным буром. Анализ проводят по почве на лопастях инструмента.
Необходимо выбрать несколько точек для исследования, все они располагаются под пятном застройки дома. Одну скважину или шурф делают в самой низкой точке участка. Чем больше точек для исследования взять, тем точнее будут результаты, но главное не переусердствовать.
Если грунтовые воды не найдены, можно принимать фундаменты глубокого заложения и обустраивать в доме подвальные помещения. Если УГВ располагается на глубине 1 м от поверхности земли и ниже, самым простым решением станет устройство мелкозаглубленных опор (50-60 см). Более сложным для выполнения вариантом будет устройство заглубленной ленты с дренажом и надежной гидроизоляцией подвала (снаружи и изнутри).
По типу найденных грунтов определяют их несущую способность, которая потребуется в дальнейшем расчете.
| Тип грунта | Несущая способность, кг/см 2 |
| Галечный с глиной | 4,5 |
| Гравий | 4,0 |
| Крупнозернистый песчаный | 6,0 |
| Среднезернистый песчаный | 5,0 |
| Мелкозернистый песчаный | 4,0 |
| Пылеватый песчаный* | 2,0 |
| Супеси и суглинки | 3,5 |
| Глины | 6,0 |
| Просадочные грунты* | 1,5 |
| Насыпной уплотненный* | 1,5 |
| Насыпной неуплотненный* | 1,0 |
* грунт не подходит в качестве основания. Требуется полная его замена на песок крупной или средней фракции. В данном случае лучше остановиться на применении свайного фундамента или монолитной плиты.
Назначение глубины заложения
Как уже говорилось ранее, отметка подошвы зависит от уровня грунтовых вод. Изучив характеристики основания и обозначив допустимые границы, рассматривают другие факторы.
При наличии подвала, отметку подошвы выбирают не менее чем на 20-30 см ниже пола по подвала. Промерзание почвы также влияет. Лучше опирать конструкции дома на незамерзающий слой почвы. Для различных регионов он отличается. Самые точные значения приведены в СП «Строительная климатология». Значения для некоторых городов приведены в таблице.
| Город | Промерзание почвы, м |
| Москва | 1,4 |
| Санкт-Петербург | 1,4 |
| Ростов-на-Дону | 1,0 |
| Волгоград | 1,2 |
| Архангельск | 1,8 |
| Нижний Новгород | 1,6 |
| Уфа | 1,8 |
| Екатеринбург | 1,9 |
| Челябинск | 2,0 |
| Омск | 2,2 |
| Новосибирск, | 2,2 |
| Воркута | 2,9 |
| Иркутск | 2,3 |
| Владивосток | 1,6 |
Сбор нагрузок
Нагрузки разделяют на два типа: временные и постоянные. Постоянные — масса конструкций здания, временные — людей, мебели, оборудования, снега.
Чтобы рассчитать все значения достаточно воспользоваться таблицей.
| Тип нагрузки | Величина |
| Кирпичные стены толщиной 510 мм | 920 кг/м 2 |
| Кирпичные стены толщиной 640 мм | 1150 кг/м 2 |
| Стены из бруса толщиной 150 мм | 120 кг/м 2 |
| Стены из бруса толщиной 200 мм | 160 кг/м 2 |
| Утепленные каркасные стены толщиной 150 мм | 30-50 кг/м 2 |
| Гипсокартонные перегородки 80 мм без утеплителя | 27,2 кг/м 2 |
| Гипсокартонные перегородки 80 мм с утеплителем для шумоизоляции | 33,4 кг/м 2 |
| Железобетонное перекрытие сборными плитами толщиной 220 мм и цементно-песчаной стяжкой толщиной 30 мм | 625 кг/м 2 |
| Деревянное перекрытие по балкам с утеплителем плотностью до 200 кг/м 3 | 100-150 кг/м 2 |
| Фундамент железобетонный | 2500 кг/м 3 |
| Кровельный пирог в зависимости от типа покрытия, кг/м 2 | |
| Металлическая черепица | 40-60 |
| Керамическая черепица | 80-120 |
| Гибкая черепица | 50-70 |
| Временные нагрузки | |
| Полезная (мебель и оборудование) | 150 кг/м 2 |
| Снег | См. в табл. 10.1 СП «Нагрузки и воздействия» в зависимости от климатического района |
Каждое значение, перед тем как взять в расчет, требуется умножить на коэффициент надежности по нагрузке. Для металлических элементов он составляет 1,05, для деревянных — 1,1, для железобетонных заводского изготовления — 1,2, для железобетонных, изготавливаемых на стройплощадке — 1,3. Полезная нагрузка умножается на 1,2, а снеговая на 1,4. При уклоне кровли свыше 60 градусов нагрузку от снега в расчет принимают равной нулю.
Расчет ширины подошвы
Фундамент — это конструкция передающая нагрузку от дома на грунт, т.е. при расчете фундамента по несущей способности главным параметром является несущая способность грунта под ним. По сути расчет несущей способности сводится к расчету минимальной площади опирания фундамента на грунт, при которых его пространственные характеристики останутся в заданных пределах в течение всего времени эксплуатации здания, при заданной массе строения (считается из учета проекта). Варьируя ширину фундамента можно изменять удельное давление (давление на единицу площади кг/см²) здания на грунт. Т.к. периметр строения известен из проекта, нужно определить минимально возможную ширину ленточного фундамента.
Рассчитать фундамент можно по формуле:
где В — значение требуемой ширины подошвы фундамента, L — общая длина всей ленты по периметру дома и внутренних несущих стен, R — несущая способность грунта (по таблице выше), P — масса дома с учетом всех нагрузок, умноженных на коэффициенты запаса по несущей способности.
Пример расчета
Для более точного представления, приведем пример для двухэтажного дома из бруса размерами 6 на 6 м и высотой этажа 3 м. Наружные сены на втором этаже(мансардном) имеют высоту 1,5м. Кровля из битумной черепицы, фундамент ленточный мелкого заглубления (60 см). Пример предусматривает район строительства — г.Москва. Опирание выше глубины заложения обусловлено высоким УГВ, для защиты от сил морозного пучения предусмотрено утепление ленты фундамента пенопластом (в расчет не учитывается). Геологические исследования показали, что на выбранной глубине опирания находятся суглинки.
Рассчитать нагрузки можно в табличной форме.
| Нагрузка | Величина, кг |
| Наружные стены из бруса толщиной 200 мм | 6 м (длина) * 4 шт * 4,5 м (высота) * 160 кг * 1,1 = 19000 кг |
| Внутренняя стена из бруса толщиной 150 мм | 6 м (длина) * 6 м (высота) * 120 кг * 1,1 = 4750 кг |
| Перегородки из гипсокартона без шумоизоляции | 20 м (длина) * 2,7 м (высота) * 27,2 кг * 1,2 = 1770 кг |
| Перекрытия по балкам толщиной 300 мм | 2 шт * 6 м (ширина) * 6 м (длина) * 150 кг * 1,1 = 11880 кг |
| Кровля | 6 м * 6 м * 70 кг * 1,2/соs45ᵒ(угол наклона кровли) = 4260 кг |
| Полезная нагрузка на перекрытия | 2 шт * 6 м * 6 м * 150 кг * 1,2 = 12960 кг |
| Снег | 6 м * 6 м * 180 кг * 1,4 = 9080 кг |
Итого с учетом всех коэффициентов — 63700 кг.
В примере ленточный фундамент закладывается под наружные стены и под внутреннюю. Подбираем ширину в зависимости от толщины стен. Предварительно значение ширины равно 25 см. Высота цоколя равна 40 см, глубина заложения 60 см, общая высота фундамента -100 см.
Предварительная масса ленточного монолитного фундамента = (6 м * 4 шт + 6 м * 1 шт) * 1 м (высота) * 0,25 м (ширина) * 2500 кг * 1,2 (коэффициент надежности по нагрузке) = 18750 кг .
Общая нагрузка от дома — 82450 кг. Периметр фундамента L=5 шт * 600 см = 3000 см.
В = Р/(L) * R = 82450/(3000 см * 3,5 кг/см²) = 7,85 см.
Такое небольшое значение в примере получено из-за небольшого веса здания из бруса и достаточно высокой несущей способности ленточного фундамента. Принять число меньше ширины стен возможно только при кирпичном здании (допускается свесы кладки до 10 см), но в тоже время принимать значение ширины фундамента меньше 30 см для частного дома не рекомендуется, поэтому остается величина 30 см (под внутреннюю стену можно сделать 25 см). Пример предусматривает прямоугольное сечение ленточного фундамента.
Если предварительная ширина фундамента отличается от конечной в меньшую сторону или в большую менее, чем на 5 см, перерасчет конструкции не требуется. При получении значения отличающегося от предварительного более чем на 5 см в большую сторону расчет проводят еще раз с полученной шириной. В данном случае нужно провести расчет веса фундамента заново, но мы не будем этого делать, так как и так понятно что запас просто огромный.
Рассчитать ленточный фундамент по примеру с учетом несущей способности для дома из бруса просто. Действие не отнимет большого количества времени, но обеспечит высокую надежность.
Совет! Если вам нужны строители для возведения фундамента, есть очень удобный сервис по подбору спецов от PROFI.RU. Просто заполните детали заказа, мастера сами откликнутся и вы сможете выбрать с кем сотрудничать. У каждого специалиста в системе есть рейтинг, отзывы и примеры работ, что поможет с выбором. Похоже на мини тендер. Размещение заявки БЕСПЛАТНО и ни к чему не обязывает. Работает почти во всех городах России.
Если вы являетесь мастером, то перейдите по этой ссылке, зарегистрируйтесь в системе и сможете принимать заказы.
Источник
Практический пример расчета ленточного фундамента
Расчет фундамента — ответственный этап подготовки к строительству. Выполнить его нужно для того, чтобы понять какие размеры сечения нужны, сколько необходимо арматуры и какого диаметра. Перед тем как правильно рассчитать опорную часть здания, потребуется собрать исходные данные. Именно от их точности будет зависеть грамотность вычислений.
Что нужно сделать
Чаще всего при частном строительстве используют ленточный фундамент. Такой тип позволяет сделать в доме подвал, но в некоторых случаях он может быть экономически невыгодным. Чтобы составить смету на выполнение работ (или примерно прикинуть, сколько потребуется вложений), нужно выполнить расчет арматуры для ленточного фундамента, также вычислить объем бетона и его геометрические размеры.
Чаще всего в частном строительстве закладывают ленточный фундамент
Методика расчета предполагает вычисление трех величин. Расчет ленточного фундамента в результате должен дать такие сведения о конструкции:
- глубина заложения подошвы;
- ширина основания;
- ширина по всей высоте.
Расчет фундамента для дома из кирпича или других материалов обязательно начинают с определения глубины заложения. Она зависит от пучинистости грунта, уровня грунтовых вод и климата. Если неправильно высчитать эту характеристику, здание может разрушиться под действием сил морозного пучения. Лента будет одновременно подвергаться воздействию влаги и холода, что приведет к неравномерным деформациям и трещинам.
Ширина основания должна быть достаточной для того, чтобы равномерно передать массу здания на грунт. Чем меньше прочность почвы, тем шире потребуется подошва. За счет большой площади удается распределить нагрузку от ленточного фундамента для дома на основание так, что на каждый его участок приходится не больше допустимой величины.
Фундамент должен быть заложен ниже уровня промерзания грунта
Ширина ленты по всей высоте обычно принимается конструктивно. Она должна быть чуть больше наружных стен. При этом учитывают способ изготовления ленты. Для монолитного фундамента может быть достаточно ширины сечения 200—300 мм, в то время как сборный рекомендуют делать не менее 400—600 мм. Также этот показатель зависит о глубины заложения. Чем она больше, тем сильнее будут опрокидывающие воздействия (потребуются более мощные стены подвала).
Подготовительные работы
Перед тем как рассчитать фундамент для дома, проектировщику нужно выяснить геологические данные участка. Для крупных зданий выполняют специальные геологические изыскания. В частном строительстве допустимо провести исследования самостоятельно. При этом все характеристики назначаются по визуальному осмотру.
Чтобы правильно рассчитать фундамент, почву исследуют двумя способами:
- отрывка шурфов, которые представляют собой глубокие ямы с размерами в плане 1х2 м (в среднем);
- бурение скважин ручным буром.
В первом случае на тип грунта смотрят по стенкам шурфа. Во втором — проверяют почву на лопастях бура.
Для исследования почвы проводят осмотр стенок шурфа
Исследования проводят на глубину, которая на 50 см превышает предполагаемое заложение ленты (которое назначили только по отметке промерзания). При проведении работ надо выяснить следующие характеристики:
- тип грунта в уровне подошвы;
- расположение уровня грунтовых вод (УГВ);
- наличие на участке линз слабой почвы.
Чтобы точно понять УГВ, потребуется провести исследование в нескольких точках. Минимум одна из этих точек должна находиться в низине участка. Работа в засуху не дает точного результата, поскольку влага может уйти глубоко в землю.
Лучше всего выяснять УГВ весной. В этом случае фундамент ленточный не будет бояться даже половодья.
Линзы слабого грунта найти бывает сложно. Для этого нужно делать шурфы или скважины очень часто. В большинстве ситуаций в этом нет необходимости. Если во время строительства обнаружится такая неприятность, ее засыпают щебнем, гравием или песчано-гравийной смесью.
Если УГВ на участке находится глубоко, то можно использовать ленту глубокого заложения (более 1,5 м). При этом вода должна располагаться на 50 см ниже подошвы здания. При расположении УГВ на расстоянии менее чем 1,5 м от поверхности, разумно выбрать мелкозаглубленную конструкцию. Но такой тип имеет ограничения. Если влага находится выше, стоит рассмотреть другой вариант фундамента: плиту или сваи.
Выбор фундамента по заглублению зависит от УГВ
Чтобы выполнить расчет основания фундамента, потребуется знать прочность почвы. Характерные признаки каждого типа грунта можно найти в ГОСТ 25100-2011. Особое внимание стоит обратить на приложения к этому документу. Несущую способность каждого типа берут из таблицы ниже.
| Тип основания | Максимальная несущая способность в кг/см2 |
|---|---|
| Галька с примесью глины | 4,50 |
| Гравийный | 4,00 |
| Песок крупной фракции | 6,00 |
| Песок средней фракции | 5,00 |
| Песок мелкой фракции | 4,00 |
| Песок пылеватой фракции | 2,00 |
| Суглинок или супесь | 3,50 |
| Глинистый | 6,00 |
| Просадочный | 1,50 |
| Насыпной с уплотнением | 1,50 |
| Насыпной без уплотнения | 1,50 |
Типы, которые обладают прочностью 2 и менее кг/см2, не рекомендуют использовать в качестве основания. Перед строительством потребуется выполнить их замену на песок средний или крупный.
Источник