443 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Какую нагрузку выдержит фундамент

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 основанияМаксимальная несущая способность в кг/см2
Галька с примесью глины4,50
Гравийный4,00
Песок крупной фракции6,00
Песок средней фракции5,00
Песок мелкой фракции4,00
Песок пылеватой фракции2,00
Суглинок или супесь3,50
Глинистый6,00
Просадочный1,50
Насыпной с уплотнением1,50
Насыпной без уплотнения1,50

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.

Расчет нагрузки на фундамент

Расчет нагрузки на фундамент необходим для правильного выбора его геометрических размеров и площади подошвы фундамента. В конечном итоге, от правильного расчета фундамента зависит прочность и долговечность всего здания. Расчет сводится к определению нагрузки на квадратный метр грунта и сравнению его с допустимыми значениями.

Для расчета необходимо знать:

  • Регион, в котором строится здание;
  • Тип почвы и глубину залегания грунтовых вод;
  • Материал, из которого будут выполнены конструктивные элементы здания;
  • Планировку здания, этажность, тип кровли.

Исходя из требуемых данных, расчет фундамента или его окончательная проверка производится после проектирования строения.

Попробуем рассчитать нагрузку на фундамент для одноэтажного дома, выполненного из полнотелого кирпича сплошной кладки, с толщиной стен 40 см. Габариты дома – 10х8 метров. Перекрытие подвального помещения – железобетонные плиты, перекрытие 1 этажа – деревянное по стальным балкам. Крыша двускатная, покрытая металлочерепицей, с уклоном 25 градусов. Регион – Подмосковье, тип грунта – влажные суглинки с коэффициентом пористости 0,5. Фундамент выполняется из мелкозернистого бетона, толщина стенки фундамента для расчета равна толщине стены.

Определение глубины заложения фундамента

Глубина заложения зависит от глубины промерзания и типа грунта. В таблице приведены справочные величины глубины промерзания грунта в различных регионах.

Таблица 1 – Справочные данные о глубине промерзания грунта

Глубина заложения фундамента в общем случае должна быть больше глубины промерзания, но есть исключения, обусловленные типом грунта, они указаны в таблице 2.

Таблица 2 – Зависимость глубины заложения фундамента от типа грунта

Глубина заложения фундамента необходима для последующего расчета нагрузки на почву и определения его размеров.

Определяем глубину промерзания грунта по таблице 1. Для Москвы она составляет 140 см. По таблице 2 находим тип почвы – суглинки. Глубина заложения должна быть не менее расчетной глубины промерзания. Исходя из этого глубина заложения фундамента для дома выбирается 1,4 метра.

Расчет нагрузки кровли

Нагрузка кровли распределяется между теми сторонами фундамента, на которые через стены опирается стропильная система. Для обычной двускатной крыши это обычно две противоположные стороны фундамента, для четырехскатной – все четыре стороны. Распределенная нагрузка кровли определяется по площади проекции крыши, отнесенной к площади нагруженных сторон фундамента, и умноженной на удельный вес материала.

Таблица 3 – Удельный вес разных видов кровли

  1. Определяем площадь проекции кровли. Габариты дома – 10х8 метров, площадь проекции двускатной крыши равна площади дома: 10·8=80 м 2 .
  2. Длина фундамента равна сумме двух длинных его сторон, так как двускатная крыша опирается на две длинные противоположные стороны. Поэтому длину нагруженного фундамента определяем как 10·2=20 м.
  3. Площадь нагруженного кровлей фундамента толщиной 0,4 м: 20·0,4=8 м 2 .
  4. Тип покрытия – металлочерепица, угол уклона – 25 градусов, значит расчетная нагрузка по таблице 3 равна 30 кг/м 2 .
  5. Нагрузка кровли на фундамент равна 80/8·30 = 300 кг/м 2 .

Расчет снеговой нагрузки

Снеговая нагрузка передается на фундамент через кровлю и стены, поэтому нагружены оказываются те же стороны фундамента, что и при расчете крыши. Вычисляется площадь снежного покрова, равная площади крыши. Полученное значение делят на площадь нагруженных сторон фундамента и умножают на удельную снеговую нагрузку, определенную по карте.

  1. Длина ската для крыши с уклоном в 25 градусов равна (8/2)/cos25° = 4,4 м.
  2. Площадь крыши равна длине конька умноженной на длину ската (4,4·10)·2=88 м 2 .
  3. Снеговая нагрузка для Подмосковья по карте равна 126 кг/м 2 . Умножаем ее на площадь крыши и делим на площадь нагруженной части фундамента 88·126/8=1386 кг/м 2 .

Расчет нагрузки перекрытий

Перекрытия, как и крыша, опираются обычно на две противоположные стороны фундамента, поэтому расчет ведется с учетом площади этих сторон. Площадь перекрытий равна площади здания. Для расчета нагрузки перекрытий нужно учитывать количество этажей и перекрытие подвала, то есть пол первого этажа.

Площадь каждого перекрытия умножают на удельный вес материала из таблицы 4 и делят на площадь нагруженной части фундамента.

Таблица 4 – Удельный вес перекрытий

  1. Площадь перекрытий равна площади дома – 80 м 2 . В доме два перекрытия: одно из железобетона и одно – деревянное по стальным балкам.
  2. Умножаем площадь железобетонного перекрытия на удельный вес из таблицы 4: 80·500=40000 кг.
  3. Умножаем площадь деревянного перекрытия на удельный вес из таблицы 4: 80·200=16000 кг.
  4. Суммируем их и находим нагрузку на 1 м 2 нагружаемой части фундамента: (40000+16000)/8=7000 кг/м 2 .

Расчет нагрузки стен

Нагрузка стен определяется как объем стен, умноженный на удельный вес из таблицы 5, полученный результат делят на длину всех сторон фундамента, умноженную на его толщину.

Таблица 5 – Удельный вес материалов стен

  1. Площадь стен равна высоте здания, умноженной на периметр дома: 3·(10·2+8·2)=108 м 2 .
  2. Объем стен – это площадь, умноженная на толщину, он равен 108·0,4=43,2 м 3 .
  3. Находим вес стен, умножив объем на удельный вес материала из таблицы 5: 43,2·1800=77760 кг.
  4. Площадь всех сторон фундамента равна периметру, умноженному на толщину: (10·2+8·2)·0,4=14,4 м 2 .
  5. Удельная нагрузка стен на фундамент равна 77760/14,4=5400 кг.

Предварительный расчет нагрузки фундамента на грунт

Нагрузку фундамента на грунт расчитывают как произведение объема фундамента на удельную плотность материала, из которого он выполнен, разделенное на 1 м 2 площади его основания. Объем можно найти как произведение глубины заложения на толщину фундамента. Толщину фундамента принимают при предварительном расчете равной толщине стен.

Таблица 6 – Удельная плотность материалов фундамента

  1. Площадь фундамента – 14,4 м 2 , глубина заложения – 1,4 м. Объем фундамента равен 14,4·1,4=20,2 м 3 .
  2. Масса фундамента из мелкозернистого бетона равна: 20,2·1800=36360 кг.
  3. Нагрузка на грунт: 36360/14,4=2525 кг/м 2 .

Расчет общей нагрузки на 1 м 2 грунта

Результаты предыдущих расчетов суммируются, при этом вычисляется максимальная нагрузка на фундамент, которая будет больше для тех его сторон, на которые опирается крыша.

Условное расчетное сопротивление грунта R определяют по таблицам СНиП 2.02.01—83 «Основания зданий и сооружений».

  1. Суммируем вес крыши, снеговую нагрузку, вес перекрытий и стен, а также фундамента на грунт: 300+1386+7000+5400+2525=16 611 кг/м 2 =17 т/м 2 .
  2. Определяем условное расчетное сопротивление грунта по таблицам СНиП 2.02.01—83. Для влажных суглинков с коэффициентом пористости 0,5 R составляет 2,5 кг/см 2 , или 25 т/м 2 .

Из расчета видно, что нагрузка на грунт находится в пределах допустимой.

Как рассчитать максимальную нагрузку на фундамент дома

Фундамент – это ключевой элемент любого дома, без которого сооружение не способно длительное время выдерживать резкие порывы ветра, проливные дожди и воздействие грунтовых вод. Но подобрать оптимальное основание довольно сложно, исходя исключительно из финансовых возможностей и геодезических исследований.

Для того чтобы выбрать оптимальное решение, а также построить действительно мощный, надежный и долговечный фундамент, нужно провести тщательные расчеты. И один из основных – это расчет нагрузки на фундамент.

Существует множество формул для таких расчетов, но все они нуждаются в сборе подробной информации о будущем здании и далеко не всегда частный застройщик способен ее собрать. Но сделать это нужно, причем сбор и систематизацию данных нужно делать максимально четко и правильно.

В чем суть такого расчета?

Всем известен тот факт, что основную нагрузку на грунт создает не фундамент, а сам дом, ведь даже монолитная железобетонная плита может весить в минимум полтора-два раза меньше, чем несущие стены и перекрытия здания в целом. Также и само основание имеет способность воздействовать на грунт за счет не только своей массы, но и сопротивления вертикальным и горизонтальным подвижкам почвы.

Также здесь всегда учитывается сопротивление давлению грунтовых и дождевых вод, с которым вода давит на боковые стенки основания и хочет сдвинуть его со своего места. Поэтому, расчет нагрузки на любое основание – это сбор всех основных данных, связанных с конкретным зданием, а также выбор оптимального по техническим данным фундамента. Условно, нагрузка на фундамент – это сбор и сумма следующих показателей:

  • масса самого здания;
  • масса будущего фундамента и его тип;
  • прочность и несущие свойства грунта;
  • климатические характеристики территории и строение почвы;
  • масса используемых строительных материалов.

Если проанализировать все такие факторы, тогда станет понятно, что проект будущего фундамента возможен только после длительных расчетов. И в них неизбежно будут учтены все перечисленные выше показатели. Только тогда получится правильно подобрать и рассчитать фундамент, способный выдержать длительные нагрузки и прослужить десятилетия без реконструкции.

Что собой представляет масса здания?

Многие проектировщики считают, что для расчета массы здания будет достаточно получить данные о несущих стенах и перекрытиях. На самом деле, все не так просто.

Масса здания – это суммарная масса всех строительных материалов, необходимая для возведения несущих и промежуточных стен, а также способность стен выдерживать массу перекрытий и конструкций крыши с учетом снегового фактора. Поэтому, масса здания – это сумма:

  1. Масс конструкций несущих стен, промежуточных стенок, перегородок и перекрытий.
  2. Массы крыши вместе с кровельными материалами, несущими балками и стопорами, обеспечивающими способность зданию выдерживать резкие порывы ветра.
  3. Вес коммуникаций, труб и канализационных систем, проектируемых и будущих.
  4. Массы строительных материалов и изделий для фундамента, обеспечивающих способность выдерживать грунтовые подвижки и воздействие влаги.
  5. Мебели и бытовой техники (принимается часто 1−5% от массы несущих стен здания).

Таким образом, провести расчет массы самого здания можно только по проекту. Причем, часто сделать это правильно, технически не представляется возможным.

Обычный сбор информации о сооружении тут не поможет, нужно обращаться к услугам производителей, которые предоставят всю информацию о строительных материалах, запроектированных в данном индивидуальном здании. Также возможны ошибки в расчетах, поэтому лучше сразу использовать готовые формулы.

Что такое нагрузка на фундамент?

В это определение входит несколько параметров:

  • постоянная нагрузка от дома (масса самого здания);
  • временная нагрузка за счет климатических факторов, таких как ветер, дождь, снеговой покрыв на крыше, обильный мощный ливень;
  • нагрузка от установленной в здании техники и интерьера (практически незначительная, часто не учитывается). При правильных расчетах рекомендуется добавлять коэффициент 1,05.

Профессиональные проектировщики, особенно пристальное внимание, обращают на расчет площади опоры основания на грунт. Тут осуществляется сбор и систематизация информации о структуре грунта, его несущей способности, а также типа и степени армирования фундамента. Пренебрегать такими показателями нельзя, ведь от них зависит выбор типа основания. Что позволяет сделать расчет нагрузки на фундамент:

  1. Можно изначально подобрать оптимальное место для будущего дома. Ведь от размера нагрузки зависит способность здания противостоять подвижкам почвы и ветрам, а глубина залегания грунтовых вод – это место расположения дома.
  2. Предотвратить разрушение несущих стен дома.
  3. Предотвратить проседание грунта.
  4. Снизить расходы на строительные материалы, ведь при правильном выборе фундамента можно использовать прочные и легкие строительные материалы.

Теперь пора попробовать самостоятельно рассчитать нагрузку на фундамент одноэтажного дома, сделанного из кирпича сплошной кладки, толщина стен составляет 50 см, площадь дома 10х10 метра (100 м²), есть подвальное помещение с железобетонными перекрытиями. Перекрытие первого этажа деревянное. Крыша двухскатная, имеет уклон 25 градусов, покрыта металлочерепицей.

Дом будет строиться в Подмосковье, тип грунта – суглинок, пористость 0,5. Сам фундамент ленточного типа, будет сделан из пористого бетона, толщина стенок ленты составляет 40 см (как и толщина стен). Все представленные данные можно выбрать из справочников, а также данные о почвах запросить в геодезической службе. Таким образом, для расчетов собраны все необходимые исходные данные, и можно приступать к расчету нагрузки фундамента такого здания.

Итак, рассмотрим последовательность расчета нагрузки на фундамент.

Зависимость глубины заложения фундамента от состояния грунта

Глубина фундамента

Глубина монтажа основания в целом зависит от глубины промерзания почвы и типа грунта. Тут стоит использовать справочные данные:

Учитывая, что глубина заложения фундамента должна быть больше, чем допустимая глубина промерзания почвы, тогда принимается значение 140 см. Но есть также и исключения.

Итак, с учетом обеих таблиц получается, что глубина заложения фундамента должна составлять не менее 140 см, причем тип грунта тут не играет существенной роли.

Нагрузка кровли

Нагрузка всегда ложится на несущие стены и перекрытия, если балки имеют способность передавать нагрузку на промежуточные элементы дома. Для обычной двухскатной крыши с небольшим углом наклона конструктивно предусматривается две равноценные наклонные деревянные стороны, нагрузка от которых равномерно распределяется между всеми несущими стенами.

Поэтому, тут нужно рассчитать площадь проекции крыши на горизонтальную поверхность, затем умножить ее на удельную массу строительных материалов для возведения крыши:

  1. Расчет площади проекции крыши. Учитывая, что площадь дома составляет 80 м 2 , тогда проекция также будет составлять 80 м².
  2. Длина фундамента – это сумма двух самых длинных сторон, на которые опирается крыша и несущие стены. Составляет она 10 х 2=20 м.
  3. Площадь фундамента составляет 20 х 0,4=8 м².
  4. Материал кровли – металлочерепица, угол наклона составляет 25º, поэтому нагрузка от кровли суммарно будет составлять 80/8 х 30=300 кг/м 2 .

Расчет нагрузки от снежной массы

Для крыш с большим углом наклона и оборудованных снеговой защитой, нагрузка будет минимальной. Многие проектировщики ее стараются не принимать во внимание. Но такая особенность кровли не относится к крышам с углом наклона до 10º или плоских конструкций. Тогда расчет снеговой нагрузки нужно делать в обязательном порядке и дополнительно усиливать чердачное помещение.

Нагрузка от перекрытий

Перекрытия также опираются на две основные несущие стены, но возможна нагрузка и на промежуточные перекрытия. При этом, принцип расчета практически не отличается, только нужно учитывать особенности перекрытий, а также материала, из которых они сделаны.

Площадь перекрытий всегда равна площади этажа (самого здания), поэтому тут достаточно только знать количество этажей, наличие или отсутствие подвальных помещений, а также материал перекрытия. Рассчитывается нагрузка следующим образом:

  1. Площадь перекрытий равна 80 м². В доме есть их два − железобетонное над первым этажом и деревянное на стальных балках между подвалом и первым этажом.
  2. Масса железобетонного перекрытия составит 80 х 500=40000 кг (где 500 – это удельная масса квадратного метра железобетона).
  3. Масса деревянного перекрытия составляет 80 х 200=16000 кг.
  4. Суммарная нагрузка на 1 м² составляет (40000+16000)/8=7000 кг/м 2 .

Нагрузка несущих стен

Нагрузка всех стен – это масса несущих стен, промежуточных конструкций, умноженная на удельный вес используемых строительных материалов. Полученный результат умножают на толщину стен и делят на периметр дома. Для примера можно посчитать нагрузку всех стен, сделанных из полнотелого кирпича:

  1. Площадь стен: 3 х (10 х 2+8 х 2)=108 м 2 .
  2. Объем – 108 х 0,4=43,2 м 2 .
  3. Масса всех стен составит: 43,2 х 1800=77760 кг.
  4. Площадь фундамента: (10 х 2+8 х 2)*0,4=14,4 м 2 .
  5. Нагрузка стен: 77760/14,4=5400 кг.

Нагрузка основания на единицу площади грунта

Итак, главный этап расчета нагрузки на фундамент. Именно по этому параметру и выбирается оптимальный фундамент, а также проверяется правильность выбора запроектированной конструкции и способность ее выдержать массу здания.

Рассчитывается она способом умножения объема фундамента на плотность используемого строительного материала, полученный результат делится на площадь фундамента. Объем рассчитывается как произведение глубины погружения основания на толщину стен здания, она будет условно составлять 20,2 м 3 , а это масса 36360 кг при плотности пористого бетона 1800. Таким образом, суммарная нагрузка на грунт будет составлять не менее 2525 кг/м 2 .

Условное сопротивление грунта подбирается по таблицам СНиП 2.02.01—83. Для этого суммируются все нагрузки от стен, крыши, перекрытий, а также фундамента, и затем проверяется полученное значение по таблицам.

Рассчитать ленточный фундамент на первый взгляд сложно, но на практике сделать расчет можно и самостоятельно, достаточно только внимательно сделать сбор всей информации и итоговую калькуляцию. Намного сложнее рассчитывается свайно-ростверковые основания, монолитная плита в свою очередь вообще практически не нуждается в расчетах. Количество материала на фундамент Вы можете рассчитать на нашем онлайн калькуляторе.

Онлайн калькулятор расчета размеров, арматуры и количества бетона монолитного ленточного фундамента

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.

Л енточный 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.

С уществует несколько видов ленточных фундаментов, такие как монолитный и сборный, мелкозаглубленный и глубокозаглубленный. 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.

П роектирование 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.

Д алее представлен полный список выполняемых расчетов с кратким описанием каждого пункта.

Читать еще:  Какой нужен фундамент
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector