Расчет фундаментов
Решающими факторами при выборе типа фундамента и глубины его заложения должны стать: вид грунта, глубина промерзания, уровень грунтовых вод и нагрузки, которые будут действовать на фундамент в процессе его эксплуатации. В зависимости от этих нагрузок подбирают площадь основания фундамента и глубину его заложения. Нагрузки бывают временными и постоянными.
К постоянными нагрузками относят:
- вес строительных конструкций (самих фундаментов, стен и перекрытий, в том числе и кровли);
- эксплуатационные нагрузки (вес мебели, оборудования и проживающих людей и т.д.).
К временным нагрузкам относят:
- вес снежного покрова, присущего для данного региона;
- ветровые нагрузки.
Площадь основания фундамента выбирают из такого расчета, чтобы на каждый ее квадратный сантиметр приходилась нагрузка, не превышающая критическое значение. Расчетное сопротивление грунтов выбирают, исходя из таблицы 8.
Таблица 8. Значения расчетных сопротивлений основных видов
Следует отметить, что при строительстве дома и в первые годы его эксплуатации грунты сжимаются под действием прилагаемых нагрузок. В результате этого фундамент опускается на определенную величину, называемую осадкой. Большие, а главное, неравномерные осадки являются основной причиной трещин, деформаций и других разрушений здания. Несущую способность основания определяют величиной нагрузки, при которой не превышена установленная нормативами осадка.
Нагрузки от строительных конструкций рассчитывают, исходя из удельного веса материалов, используемых для их сооружения. Для этого проще всего воспользоваться нижеприведенными таблицами.
| Таблица 9. Удельный вес 1 м3 фундамента | |
| Материал фундамента | Удельный вес, кг/м3 |
| Бутовый камень | 1600-1800 |
| Бутобетон, кирпич | 1880-2200 |
| Бетон, железобетон | 2200-2500 |
| Таблица 10. Удельный вес 1 м2 стен | |
| Тип стен | Удельный вес, кг/м2 |
| Деревянные каркасно-панельные толщиной 150 мм с утеплителем | 30-50 |
| Бревенчатые, брусчатые | 70-100 |
| Таблица 11. Удельный вес 1 м2 перекрытий | |
| Тип перекрытий | Удельный вес, кг/м2 |
| Чердачное, по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до 200 кг/м3 | 70-100 |
| То же, с плотностью утеплителя до 500 кг/м3 | 150-200 |
| Цокольное, по деревянным балкам с плотностью утеплителя до 200 кг/м3 | 100-150 |
| То же, с плотностью утеплителя до 500 кг/м3 | 200-300 |
| Железобетонное монолитное | 500 |
| Плиты перекрытия бетонные пустотные | |
| Таблица 12. Нагрузка от элементов крыши | |
| Вид кровли | Нагрузка, кг/м2 |
| Кровля из листовой стали | 20-30 |
| Рубероидное покрытие (2 слоя) | 30-50 |
| Кровля из асбестоцементных листов | 40-50 |
| Кровля из черепицы гончарной | 60-80 |
| Таблица 13. Нагрузки от снегового покрова | |
| Регион застройки | Величина нагрузки, кг/м2 |
| Для средней полосы России | 100 |
| Для Юга России | 50 |
| Для Севера России | 190 |
Глубина заложения фундамента. Грунт, являющийся основанием для фундамента дома, должен обладать достаточной прочностью и несжимаемостью. Однако этим требованиям отвечают далеко не все грунты.
В скальных и полускальных породах котлованы под деревянные дома не делают, ограничиваясь снятием просадочного верхнего слоя грунта.
В непучинистых грунтах при достаточно большом (2 м и более) промерзании глубину заложения фундаментов выбирают не менее расчетной глубины промерзания грунта. Но в любом случае эта глубина должна быть не менее 0,5 м.
Зимой, в зависимости от природно-климатических условий, грунты промерзают на различную глубину. Промерзание грунтов приводит к вспучиванию пучинистых грунтов, которые впоследствии оседают неравномерно, что может вызвать появление трещин в фундаментах и стенах. Для исключения этих негативных явлений необходимо заложить фундамент ниже точки промерзания грунта. В большинстве регионов РФ глубина промерзания грунта лежит в пределах 1,2 м, поэтому достаточно заложить фундамент на глубину 1,5 м. Под жилым домом, который эксплуатируют постоянно, грунт не промерзает. Поэтому если между заложением фундамента и заселением дома не будет холодного периода (строительство завершают в сезон весна — осень), то глубину промерзания грунта можно не брать в расчет. Однако при этом следует учитывать, что основанием фундамента должен быть слежавшийся материковый грунт и глубина заложения фундаментов не должна быть меньше 0,5 — 0,7 м. Для уменьшения осадки слой относительно рыхлого грунта, залегающего непосредственно под фундаментом, часто заменяют более плотным, а значит, менее сжимаемым. В этом случае делают подушку из крупно- или среднезернистого песка без глинистых примесей. ‘Засыпанный песок уплотняют трамбовками.
Ссылки на другие страницы сайта по теме «строительство, обустройство дома»:
Источник
Сколько весит дом: расчет фундамента с примерами
Чтобы заложить фундамент дома, для начала нужно его рассчитать: оценить вес строения и сопоставить его с несущей способностью грунта на участке. Это поможет подобрать оптимальный тип фундамента (ленточный, столбчатый, плитный, свайный, винтовой) и определить площадь подошвы фундамента.
Этапы расчета
Фундамент рассчитывают за несколько шагов:
- Определение веса дома без учета фундамента.
- Определение снеговой и ветровой нагрузок.
- Определение несущей способности грунта.
- Подбор оптимального типа фундамента.
- Расчет площади подошвы фундамента.
Вес дома без учета фундамента
Если у вас есть смета, то вам повезло: для расчета веса дома достаточно узнать вес всех материалов. Если же нет, то вам придется ее составить. Далее рассчитываем объем каждого материала в смете, считаем вес и складываем. Так получаем суммарное давление на фундамент дома.
Мы не будем приводить здесь массу всевозможных материалов, потому что их выбор огромен. Эти характеристики вместе со всеми необходимыми материалами можно легко найти в каталоге ГдеМатериал. Перечислим только основные элементы строения, необходимые для расчета фундамента:
- Вес стен зависит от строительного материала из которого они сделаны.
- Давление от элементов крыши. В конструкцию крыши входят—стропила, обрешетка, кровля, утеплитель.
- Вес межэтажных перекрытий определяется материалом самих перекрытий и плотностью используемого утеплителя.
- Эксплуатационная или полезная нагрузка. Сюда входит вес мебели, одежды, различной домашней техники — всего, что не является частью строительных конструкций. Эта нагрузка распределяется равномерно по всей площади перекрытий. В среднем для цокольного и межэтажного перекрытия жилых домов она составляет 210 кг/м2, для чердачного перекрытия 105 кг/м2.
Снеговая нагрузка
Отлична в каждом районе. Вес снегового покрова в вашей местности прописан в «СНиП 2.01.07-85* НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ». В этом СНиП в приложении 5 есть карта, по которой можно определить эти данные. Вот некоторые из них:
Все значения приведены для горизонтальной проекции крыши — снежный покров давит на нее только сверху вниз. Поэтому при расчете необходимо брать не площадь крыши, а только площадь ее горизонтальной проекции.
Ветровая нагрузка
Рассчитать давление от ветра достаточно сложно. Оно зависит от многих факторов: расположение относительно направления ветра, материал стен и крыши, от форма сооружения и т.д.
Но его можно посчитать по упрощенной формуле:
Ветровая нагрузка = (15 * h + 40)*S,
где h – высота от уровня земли до верхней точки строения, S – площадь здания.
Несущая способность грунта
На каждом строительном участке грунт может быть абсолютно разным. Даже если у соседа один вид грунта, то на вашем участке он может быть совершенно другой.
В зависимости от того, какие виды грунтов залегают на участке, меняется несущая способность основания. Для расчетов чаще всего необходимо значение, которое показывает максимальную нагрузку в кг на 1 см2 площади. Классификация грунтов по прочности:
Теперь можно подбирать оптимальный тип фундамента и рассчитывать его. Сделаем это на примере.
Пример расчета фундамента
Подсчитаем примерно, какова масса дома размерами 6х6 из оцилиндрованного бревна — древесины сосны естественной влажности. Считаем вес стен, полов, перекрытий и кровли:
Мы получили суммарную массу дома в 13384 кг. Прибавим сюда полезную или эксплуатационную нагрузку — возьмем средние данные. Наш дом размером 6х6 имеет площадь 36 м 2 . Одно перекрытие на уровне пола и одно чердачное. Подсчитаем:
36 м 2 *210 кг/м 2 =7560 кг
36 м 2 *105 кг/м 2 =3780 кг.
Суммируем и получаем 11340 кг.
Теперь найдем нагрузку от снежного покрова. Пусть наш дом находится в Москве, площадь горизонтальной проекции крыши составляет 49 м 2 . По таблице находим, что Москва находится в III климатической зоне и имеет снеговую нагрузку 180 кг/м 2 .
49 м 2 * 180 кг/м 2 =8820 кг.
Найдем ветровую нагрузку. Наш дом имеет площадь 36 м 2 . Высоту 5,5 м.
(15*5,5м+40)*36м 2 =4410 кг
Масса дома – 13384 кг. Нагрузки: полезная – 11340 кг., снеговая – 8820 кг, ветровая — 4410 кг.
Суммируем и получаем 37954 кг. Еще нужно прибавить 30% на возможные ошибки в расчетах. В итоге мы получим что нагрузка на фундамент составляет 49340 кг.
Теперь нам необходимо выбрать какой тип фундамента для нас оптимален. Предположим, что грунт у нас песчаный с несущей способностью 2 кг/см 2 . Если мы нагрузку на фундамент поделим на несущую способность грунта, то получим площадь подошвы фундамента:
49340 / 2 =24670 см 2 .
Зная площадь, которую должен занимать фундамент можно подобрать наиболее подходящую основу.
Ленточный фундамент
Сначала рассмотрим для нашего дома возможность заложения ленточного фундамента. Площадь подошвы основания поделим на длину ленточного фундамента. Не забываем о внутренней несущей стене, тогда длина фундамента составит 30 м или 3000 см.
Получается, что минимальная ширина ленточного фундамента составит чуть больше 8 см. Но ширина основания должна быть больше толщины стен, а дом сделан из бревна диаметром 20 см, тогда минимальную ширину следует брать больше 20 см.
Подсчитаем необходимое количество бетона. При песчаных грунтах основание можно закладывать на глубину 0,5 м. Перемножаем длину, ширину и глубину фундамента:
30 * 0,5 * 0,2=3 м 3 — столько бетона потребуется для заложения ленточного фундамента нашего дома.
Столбчатый фундамент
Тот же фокус провернем со столбчатым фундаментом. Будем делать столбы с шагом 1,5 м — нам понадобится 19 штук. Можно взять и большее количество, тогда диаметр столбов уменьшится. Если общую площадь фундамента поделить на количество столбов, то мы получим площадь подошвы одного столба:
24670 / 19=1298,4 см 2 .
Сечение столба это квадрат, поэтому берем корень из этого числа и получаем размер столба 36х36 см.
Столбчатый фундамент необходимо закладывать на глубину промерзания грунта. Для Москвы примерно 1,4 м. Подсчитаем необходимое количество бетона:
0,36*0,36*1,4*19=3,4 м 3 .
Получается, что при всех приведенных условиях выгоднее закладывать ленточный фундамент. Для расчета мы брали песчаный грунт — глубина заложения основания для него минимальна. Если на участке лежит промерзающий глинистый грунт, то фундамент придется закладывать на глубину в 2-3 раза большую. Не забудьте учесть этот фактор при своих расчетах.
Источник