На стадии проектирования строительства жилого дома для правильного определения геометрических размеров фундамента в обязательном порядке выполняется сбор нагрузок, действующих на конструкции здания. От того, насколько точно будет выполнен расчет, зависит общая несущая способность дома или сооружения, его долговечность и прочность. По результатам расчетных данных подбирается площадь фундамента, его конфигурация, глубина расположения нижней отметки. Существуют нормативные строительные документы (СНиП), в которых четко описан принцип составления сбора нагрузок и их предельно допустимые значения.
Как выполняется расчет
Что включается в такой расчет, и что нужно учитывать? Рассмотрим некоторые параметры.
- У различных видов грунта отличная друг от друга несущая способность, поэтому нельзя опираться на тот факт, что у друга дом на мелкозаглубленном ленточном фундаменте стоит уже несколько лет, и ничего.
- Учитывая вес строительных материалов, проводится вычисление массы строения.
- Какая снеговая нагрузка на кровлю в регионе. Тип, и форма крыши играют огромную роль в таком подсчете.
- Ветровая нагрузка. Любой дом, особенно высокий, испытывает ощутимые нагрузки в ветреную погоду, а если ветер постоянно дует в одну и ту же сторону, то фундамент будет подвержен дополнительной нагрузке. Особенно это ощутимо в легких домах, с не очень прочным фундаментом.
- Вес мебели, сантехники и отделочных материалов.
Полученные данные и собранная информация служит для учета несущей характеристики, размера и опорной площади возводимого фундамента. Пренебрежение этими требованиями приводит к ситуациям, описанным в начале статьи.
Разновидность нагрузок
Конструкция фундамента находится под влиянием постоянных и временных нагрузок, значение которых зависит от многих факторов: климатического района застройки, видов грунтов основания, строительных материалов для основных конструкций стен, крыши, перекрытий.
Постоянные нагрузки
К постоянным видам нагрузок относятся:
- Собственный вес конструкций здания.
- Расчетные показатели давления грунтов на боковую поверхность ленточного фундамента.
- Давление от грунтовых вод.
При выполнении расчетов усилия от постоянного веса считаются самым серьезным видом нагрузки.
Временная нагрузка
Конструкция здания может подвергаться периодическим временным нагрузкам, таким как:
- Снеговая, показатель которой зависит от толщины снежного покрова в каждом конкретном регионе.
- Ветровая, определяемая по таблице усредненных показателей розы ветров в данной местности.
- Сейсмическая (для районов с повышенной сейсмичностью).
- От веса мебели в помещениях и перемещения людей.
Показатели временных нагрузок можно найти в ДБН В.1.2-2 2006 «Нагрузки и воздействия» в разделе 6 по таблице 6.2.
Расчет нагрузки для ленточного фундамента
При расчете нагрузки на ленточный фундамент, нужно определить количество заливаемого бетона, для чего нужно узнать общую площадь с учетом установленной опалубки. Полученную цифру (в м3) нужно умножить на массу 1 м3, которая колеблется в пределах 2000–2500 кг. При расчете фундамента лучше перестраховаться, поэтому за основу возьмем 2500 кг.
Потребуется узнать полную массу дома, снеговую нагрузку на крышу и давление ветра. Эти 4 показателя слаживаются и делятся на площадь основания. Выглядит это так:
(масса фундамента + масса дома + снеговая + ветровая нагрузка) / площадь основания = искомая цифра.
Поскольку расчет получается приблизительным, нужно иметь запас прочности около 25%.
Определение удельной нагрузки на 1 кв.м. почвы
В завершение находим сумму всех выполненных результатов, не забывая вычислить допустимую нагрузку на фундамент. Вместе с этим стоит учитывать, что давление, создаваемое стенами с кровельной системой на опору, будет выше своих рядом расположенных собратьев.
Посмотрите видео, как провести полный расчет давления на основание дома.
Фиксированный показатель сопротивляемости почвы вычисляем по таблицам, указанных в СНиП 2.02.01-83 и описываемых правила изготовления фундаментов зданий и построек.
- Находим сумму масс, создаваемых всеми элементами сооружения, в том числе и основания: 800 + 2399,04 + 7 000 + 4 200 + 2 000 = 16 399,04 = 16,5 т/кв.м.
- Определяем показатель сопротивляемости почвы, для супесей с коэффициентом пористости 0,7 составляет 17,5 т/ кв.м.
Из полученных расчетов можно сделать вывод о том, что давление, создаваемое выбранной для примера постройкой, располагается в рамках допустимой границы.
Расчет нагрузки для столбчатого фундамента
Для того чтобы определить нагрузку на столбчатый фундамент, придется умножить площадь сечения столба на его высоту, в результате чего станет известен объем одной опоры. Полученные данные умножаются на цифру, обозначающей плотность материала, из которого сделаны столбы (q). Таким образом произведен расчет нагрузки для одного столба, а чтобы узнать расчетную нагрузку всего фундамента, результат перемножим на количество опор.
Если при расчете получилось, что фундамент не соответствует требованиям, то можно увеличить сечение столбов или увеличить число опор, сократив между ними расстояние.
Вес строительных конструкций
При расчете нагрузок обязательно учитывается вес следующих конструкций:
- фундамент;
- стены;
- перекрытия;
- лестничные марши;
- перегородки;
- кровля.
Вес стандартных заполнений оконных и дверных проемов при проектировании частного дома можно не учитывать, так как он не превысит вес стен и перегородок.
При расчете необходимо полученное значение умножить на коэффициент надежности ϒϝ.
| Конструкции сооружений: | коэффициент надежности ϒϝ |
| 1. металлические | 1,05 |
| 2. бетонные (со средней плотностью более 1600 кг/куб. м), железобетонные, каменные, армокаменные, деревянные | 1,10 |
| 3. бетонные (со средней плотностью 1600 кг/куб. м и менее), изоляционные, выравнивающие, отделочные слои (плиты, рулонные материалы, засыпки, стяжки и т.п.) | 1,30 |
Фундамент
Поскольку в будущем величина нагрузки будет использована для расчета площади подошвы фундамента, необходимо принимать во внимание и его вес, так как он тоже оказывает давление на грунт.
Чтобы определить вес фундамента, нужно просто умножить объем конструкции на объемный вес материала. Чаще всего фундамент выполняется из сборного или монолитного железобетона. Объемный вес материала ленточного или столбчатого фундамента равен 2000-2100 кг/куб. м. Для сплошного (плитного) фундамента эта величина составит уже 2500 кг/куб. м, так как в такой конструкции намного больше стальной арматуры.
Стены
Стенами называются конструктивные элементы здания, ограждающие или разделяющие его по всей высоте, независимо от количества этажей. На несущие стены опираются перекрытия и кровля. Нагрузка, производимая стенами, зависит от их толщины, высоты и объемного веса материала. Для определения веса стен нужно высчитать объем материала и умножить на его объемный вес (плотность). Кроме основного конструктивного материала нужно учитывать еще и вес утеплителя, а также облицовочных материалов.
| Наименование строительных материалов: | Объемный вес, кг/куб. м |
| 1. бетон | до 2400 |
| 2. бетон высокопрочный | 2000-2800 |
| 3. бетон пористый | 350-1000 |
| 4. блок газосиликатный | 200-600 |
| 5. блок керамзитобетонный, пенобетонный | 500-1200 |
| 6. железобетон | до 2500 |
| 7. сайдинг виниловый | 800-1550 |
| 8. камень натуральный | 800-2500 |
| 9. кирпич строительный | 1000-2200 |
| 10. пенопласт | 10-25 |
| 11. экструдированный полистирол | 15-30 |
| 12. дерево | 420-1200 |
Перекрытия
Вес перекрытий можно определить, умножив объем материала на плотность. Если перекрытия из железобетонных пустотных плит, то их вес будет на 30% меньше, чем у монолитного железобетона. Вес перекрытий, выполненных по деревянным балкам, можно определить, зная объем необходимых пиломатериалов и плотность древесины. При расчете нагрузки, создаваемой перекрытием, нужно учитывать и вес напольных покрытий, а также вес теплоизоляции, если перекрытие утепленное.
Лестничные марши
Лестничные площадки и марши опираются на стены и перекрытия. Их вес также нужно учитывать. Чтобы упрощенно определить, какую нагрузку производят лестницы, достаточно перемножить площадь лестницы и высоты подступенка, а потом учесть уклон марша, то есть полученное значение разделить на cos α, где α – угол наклона. Умножив полученное значение на количество этажей здания, можно получить объем материала лестницы. Далее все, как обычно, объем умножается на плотность материала и получается вес. Если и перекрытия, и лестницы выполнены из одинакового материала, например, из железобетона, то можно отдельно не учитывать вес лестниц. При этом, производя расчет фундамента, площадь перекрытий нужно принимать без вычета площади лестниц.
Перегородки
Вес перегородок рассчитывается аналогично весу стен.
Вес перегородок обязательно нужно учитывать, как нагрузку от строительных конструкций при проектировании каждого перекрытия, на котором перегородки установлены.
Кровля
Чтобы рассчитать вес кровли, необходимо знать вес материалов, которые применяются при ее изготовлении, включая утеплитель и пароизоляцию. В индивидуальном строительстве обычно применяют скатные кровли выполненные по деревянным стропилам. В качестве покрытия кровли используются асбестоцементные листы (шифер), керамическая черепица, стальные профилированные листы.
| Наименование строительных материалов: | Объемный вес, кг/куб. м |
| 1. черепица кровельная керамическая или цементная | до 2200 |
| 2. шифер | до 2800 |
| 3. профилированные металлические листы (металлочерепица) | 5-10 |
| 4. экструдированный полистирол | 15-30 |
| 5. стекловата, минвата | 15-250 |
| 6. пенопласт | 10-25 |
| 7. дерево | 420-1200 |
Расчет нагрузки для свайного фундамента
Расчет нагрузки на свайный фундамент выполняется таким образом:
- Полная масса будущего здания умножается на коэффициент запаса надежности.
- Опорная площадь 1 квадратного сечения сваи определяется путем перемножения размеров двух сторон. При использовании круглых свай опорная площадь одной из них вычисляется по формуле: R2×3,14. Затем полученные данные умножаются на количество используемых свай, задействованных в фундаменте.
- Теперь необходимо узнать нагрузку на 1 см2 грунта, для чего масса здания делится на опорную площадь фундамента, и удостовериться, что нормативная допустимая нагрузка на грунт в норме.
Одной из особенностей свайного фундамента является правильный выбор сечения и длины свай, для чего нужно знать особенности грунта. Например, в некоторых районах, свая длиной в 3 м может не дойти до твердого основания, и приобретать опоры нужно только после предварительной геологической разведки.
В случае необходимости грунт можно уплотнить путем вбивания дополнительных, не предусмотренных проектом свай, но это приведет к дополнительным, незапланированным затратам.
Расчет усилий передаваемых от кровли
Кровля оказывает нагрузку на фундамент через опоры
Нагрузка от кровли перераспределяется на несущее основание через те конструкции, на которые кровля опирается. Для четырехскатной кровли их четыре, а двускатная кровля передает давление по двум несущим элементам.
Для определения значения давления кровли на несущее основание требуется отношение площади ее проекции к площади основания,на которое передается нагрузка от кровли, умножить на удельный вес кровельных материалов.
Удельный вес различных видов кровли, так же как и характеристики других материалов, можно найти в справочной или нормативной документации. Отличия веса используемого кровельного материала от аналогов не так значительны, как отличия веса материала, используемого для устройства перекрытий. Вес одного кубического метра кровельного материала составляет от 30 до 80 кг в зависимости от того, что используется: рубероид или керамическая черепица.
Анализ грунта
Проектируя фундамент, можно самостоятельно выполнить геодезический анализ грунта, узнав:
- Тип почвы.
- Уровень расположения грунтовых вод.
Также необходимо узнать уровень промерзания грунта, в чем могут помочь карты с такими данными.
Рис. Уровень промерзания грунта в России
Используя ручной бур, по периметру площадки и в центре делается несколько скважин, глубиной до 2,5 м, в результате чего можно увидеть, какой тип почвы, а на следующий день можно увидеть, появилась ли в ней вода, и какой ее уровень.
Рис. Слои почвы в Московской области
Что касается типа почвы, то разобраться в этом непростом вопросе поможет дополнительная информация:
- Если при извлечении бура почва рассыпается – это песчаный грунт.
- Из извлеченного грунта можно скатать цилиндр, но при этом он весь покрывается трещинами – это супеси.
- Получается скатать цилиндр, но при попытке согнуть он ломается – это легкий суглинок.
- Скатанный цилиндр на изгибе покрывается многочисленными трещинами – это тяжелый суглинок, в составе которого много глины.
- Цилиндр скатывается легко, на изгибе не ломается и не трескается – перед нами глинистый грунт.
Используя полученные данные, можно определить какой тип фундамента лучше всего сделать на этом участке и нужно ли делать для него дренажную систему.
Информация по назначению калькулятора.
Онлайн калькулятор монолитного ленточного фундамента
предназначен для расчетов размеров, опалубки, количества и диаметра арматуры и объема бетона, необходимого для обустройства данного типа фундамента. Для определения подходящего типа фундамента, обязательно обратитесь к специалистам.
Все расчеты выполняются в соответствии со СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции», СНиП 3.03.01-87 и ГОСТ Р 52086-2003
Ленточный фундамент представляет собой монолитную замкнутую железобетонную полосу, проходящую под каждой несущей стеной строения, распределяя тем самым нагрузку по всей длине ленты. Предотвращает проседание и изменение формы постройки вследствие действия сил выпучивания почвы. Основные нагрузки сконцентрированы на углах. Является самым популярным видом среди других фундаментов при строительстве частных домов, так как имеет лучшее соотношение стоимости и необходимых характеристик.
Существует несколько видов ленточных фундаментов, такие как монолитный и сборный, мелкозагубленный и глубокозагубленный. Выбор зависит от характеристик почвы, предполагаемой нагрузки и других параметров, которые необходимо рассматривать в каждом случае индивидуально. Подходит практически для всех типов построек и может применяться при устройстве цокольных этажей и подвалов.
Проектирование фундамента необходимо осуществлять особенно тщательно, так как в случает его деформации, это отразится на всей постройке, а исправление ошибок является очень сложной и дорогостоящей процедурой.
При заполнении данных, обратите внимание на дополнительную информацию со знаком.
Дополнительная информация .
Далее представлен полный список выполняемых расчетов с кратким описанием каждого пункта. Вы так же можете задать свой вопрос, воспользовавшись формой справа.
Определение несущей способности грунта
Ниже приведена таблица, с помощью которой можно разобраться с несущей способность грунта. Зная, какой тип грунта вы извлекли при пробном бурении, не составит его найти в таблице, и получить больше информации.
| Тип почвы | Несущая способность |
| Супесь | От 2 до 3 кгс/см2 |
| Щебенистая почва с пылевато -песчаным заполнителем | 6 кгс/см2 |
| Плотная глина | От 4 до 3 кгс/см2 |
| Щебенистая почва с заполнителем из глины | От 4 до 4.5 кгс/см2 |
| Среднеплотная глина | От 3 до 5 кгс/см2 |
| Гравийная почва с песчаным заполнителем | 5 кгс/см2 |
| Влагонасыщенная глина | От 1 до 2 кгс/см2 |
| Гравийная почва с заполнителем из глины | От 3.6 до 6 кгс/см2 |
| Пластичная глина | От 2 до 3 кгс/см2 |
| Крупный песок | Среднеплотный — 5, высокоплотный — 6 кгс/см2 |
| Суглинок | От 1.9 до 3 кгс/см2 |
| Средний песок | Среднеплотный — 4, высокоплотный — 5 кгс/см2 |
| Песок, супеси, глина, суглинок, зола | От 1.5 до 1.9 кгс/см2 |
| Мелкий песок | Среднеплотный — 3, высокоплотный — кгс/см2 |
| Сухая пылеватая почва | Среднеплотная — 2.5, высокоплотная — 3 кгс/см2 |
| Водонасыщенный песок | Среднеплотный — 2, высокоплотный — 3 кгс/см2 |
| Влажная пылеватая почва | Среднеплотная — 1.5, высокоплотная 2 кгс/см2 |
| Водонасыщенная пылеватая почва | Среднеплотная — 1, высокоплотная — 1.5 кгс/см2 |
Таблица 1: Расчетное сопротивление разных видов грунтов
Осадка фундамента
Ещё одной жестко нормируемой величиной при расчёте ленточного фундамента является его осадка. Её определяют методом элементарного суммирования, для которого вновь понадобятся данные из отчета об инженерно-геологических изысканиях.
Формула определения средней величины осадки по схеме линейно-деформируемого слоя (приложение Г СП 22.13330.2011).
Схема применения методики линейно-деформируемого слоя.
Исходя из опыта строительства и проектирования известно, что для инженерно-геологических условий, характерных отсутствием грунтов с модулем деформации менее 10МПа, слабых подстилающих слоев, макропористых ИГЭ, ряда специфичных грунтов, то есть при относительно благоприятных условиях расчёт осадки не приводит к необходимости увеличения ширины подошвы фундамента после расчёта по несущей способности. Запас по расчётной осадке по отношению к максимально допустимой обычно получается в несколько раз. Для более сложных геологических условий расчёт и проектирование фундаментов должен выполняться квалифицированным специалистом после проведения инженерных изысканий.
