Расчет размера подошвы ленточного фундамента

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:

1. изучение характеристик грунта;
2. назначение глубины заложения;
3. сбор нагрузок;
4. 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

Расчет ширины ленточного фундамента

Монолитные и сборные фундаменты ленточного типа являются наиболее распространенными в малоэтажном строительстве. Это объясняется оптимальным соотношением надежности, несущей способности и финансовых затрат на строительство.

От чего зависит оптимальная ширина ленты

Размеры поперечного сечения ленточного фундамента определяются проектным расчетом и зависят от таких факторов как:

• тип грунта на участке застройки;
• глубина промерзания почвы;
• уровень залегания грунтовых вод;
• расчетный вес здания с учетом снегового покрова;
• ветровые нагрузки на стены и кровлю;
• материал, из которого будет возводиться основание.

Для сбора исходных данных приходится использовать справочную литературу, проводить гидрогеологические изыскания на участке.

Нормативные документы

Ширина ленточного фундамента, прежде всего, привязана к несущей способности грунта. Для плотной устойчивой почвы достаточно добавить по 70-100 мм с каждой стороны от толщины стены для получения оптимальной ширины ленты. А вот при неплотном и рыхлом грунте ее необходимо значительно увеличивать — в некоторых случаях она может достигать 900 мм.

Чтобы избежать большого расхода бетона или каменных материалов, применяют составные конструкции из широкой бетонной опоры внизу и верхней части ленты, ширина которой зависит от толщины стен. Основная проблема широких ленточных фундаментов заключается в невозможности их применения на подвижных пучинистых почвах и при высоком уровне грунтовых вод.

Нормативных документов, которые следует использовать при выполнении расчетов, три:

• СНиП 2.01.07-85 – Нагрузки и воздействия;
• СНиП 2.02.01-83 – Основания зданий и сооружений;
• СП 131.13330.2012 – Строительная климатология.

В первом изложена методика расчета фундамента. Во втором приведены стандартные требования к фундаментным конструкциям. В третьем указана глубина промерзания грунта по климатическим зонам для большинства крупных населенных пунктов.

Минимальная ширина

Методика расчета размеров сечения ленты определяет не конкретное числовое значение ширины, а величину, меньше которой она быть не должна. Реальное основание обычно на 10-20% больше, а минимальная ширина ленточного фундамента нужна для определения оптимального значения ширины и снижения расходов на строительство.

Иногда, при плотном устойчивом грунте и получении в расчетах минимальной ширины фундамента 200-250 мм, применяют компромиссный вариант. Строят нижнюю часть узкой, а верхние 300-400 мм определяют толщиной стен. Такой способ можно часто увидеть при строительстве легких бань, веранд и хозяйственных построек.

Максимальная ширина

В указанных выше нормативных документах понятие максимальной ширины фундаментной ленты отсутствует. Проектный расчет ширины ленточного фундамента должен быть направлен на обратное – определение оптимальных размеров с целью снижения финансовых затрат.

Однако, есть один важный нюанс, который следует учесть при строительстве зданий с обустройством подвала. В этих случаях ограничение максимальной ширины фундамента существует. Оно связано с весовым давлением на грунт и зависит от длины каждой отдельной стены, а также материала, из которого она сделана.

Для стен длиной до 3 метров фундаментная подошва должна быть не более:

• бетонный монолит – 400 мм;
• бетонные фундаментные блоки – 500 мм;
• бутобетон – 600 мм;
• кирпич полнотелый – 750 мм;
• бутовый камень – 800 мм.

Если стены длиной более 3 метра, то максимально допустимая ширина составляет:

• железобетонный монолит – 500 мм;
• бетонные фундаментные блоки – 600 мм;
• бутобетон – 800 мм;
• кирпич полнотелый – 900 мм;
• бутовый камень – 1000 мм.

Эти данные не являются нормативным требованием и взяты из практических наблюдений строителей. Поэтому их следует учитывать при расчетах, но не принимать за безусловные.

Какие данные потребуются для расчета

Кроме климатологических показателей региона, гидрогеологической структуры грунта и определения материала фундаментных стен, для разработки проекта требуется определить полный вес постройки, несущую способность грунта и длину стен.

Определение нагрузки от здания

Весовая нагрузка на ленточный фундамент определяется по простой формуле:

М+П+С+В, где:

• М – мертвая масса здания, включающая вес всех строительных конструкций и элементов, в том числе фундамента;
• П – полезная нагрузка или вес всего, что будет находиться внутри постройки и создавать давление на перекрытия;
• С – максимально возможная масса снегового покрова зимой и в начале таяния;
• В – ветровое давление на стены и кровлю.

Полученный расчетный результат следует умножить на коэффициент 1,2-1,25, обеспечивая 20-25% запаса прочности конструкции ленточного фундамента.

Несущая способность или сопротивление грунта

Этот показатель приводится в нормативной литературе и определяется ГОСТ 25100-95 «Классификация грунтов». Для наиболее распространенных типов почвы он составляет (в кг/см 2 ):

• суглинок – 1,5-2,8;
• глина сухая плотная – 1,6-3,0;
• песок мелкозернистый – 2,2-3,4;
• среднезернистый – 2,5-3,6;
• супесь – 2,6-3,6;
• песок крупных фракций – 3,6-4,6;
• гравий, щебень, галька – 5,1-6,5.

На показатель сопротивления весовым нагрузкам также влияет влажность, текучесть и пористость почвы, которые приходится учитывать при подготовке расчетных данных.

Пример расчета ширины подошвы под ленточный фундамент

Определение размера опорной фундаментной подошвы производится по формуле:

Ширина = масса здания : длина стен : сопротивление грунта

Предположим, что первоначальные расчеты при сборе данных показали:

• здание из газобетонных блоков с учетом полезной, снеговой и ветровой нагрузки создает весовое давление 165800 кгс;
• общая длина фундаментной ленты в доме 10 х 8 метров с одной поперечной перемычкой составляет 44 метра или 4400 см;
• грунт – сухая плотная глина с несущей способностью 1,9 кг/см 2 .

На основании этих показателей выполняем расчет ширины ленты для дома из газобетона:

165800 : 4400 : 2,1 = 19,83 см, округляем до 20 см

Получается, минимальная ширина ленты может быть равна 20 см. Однако, толщина газобетонных блоков 300 мм и фундамент должен выступать за края стены как минимум на 5 см. Следовательно, оптимальная ширина подошвы будет равна 400 мм, что обеспечит двойной запас прочности конструкции. К слову, полный просчет ленточного основания представлен тут, а вопрос оптимальной глубины заложения ленты рассмотрен здесь.

Усредненные значения ширины ленты для различных типов построек

Как показывают результаты эксплуатации здания, средняя ширина монолитного ленточного фундамента, в зависимости от типа грунта и размеров постройки, составляет:

Бани, веранды, гаражи, сараи и другие легкие хозяйственные постройки:

• на плотном грунте и глине – 250 мм;
• суглинки – 300 мм;
• песок и супеси – 350 мм;
• рыхлый песок, насыпные грунты – 450 мм.

Ширина ленты фундамента для одноэтажного дома из газобетона и легких каркасных зданий:

• плотный грунт и сухая глина – 300 мм;
• суглинки – 350 мм;
• крупно- и среднезернистый песок и супеси – 400 мм;
• рыхлый песок, плохо уплотненный насыпной грунт – 450 мм.

Под кирпичный дом высотой до двух этажей:

• плотные типы грунта – 500 мм;
• супеси и слежавшиеся пески – 600 мм.

Для строительства тяжелых домов на рыхлых, пучинистых и неустойчивых грунтах от ленточного основания лучше отказаться и подобрать другой тип основания. Однако, сначала обратитесь за консультацией к опытному специалисту. Не исключается, что в ваших расчетах есть ошибка.

Источник