Как правильно рассчитать нагрузку на фундамент

Результаты расчетов

На результатах расчетов основан весь процесс постройки фундамента

По результатам расчета фундамента делают вывод о допустимости применения тех или иных материалов. В случае необходимости вносят изменения в размеры и конструкцию элементов сооружения. По измененным величинам проводят повторные вычисления.

Вычислительный процесс осуществляют с особым вниманием ко всем деталям. Используемые характеристики берут из достоверных источников информации, нормативной литературы, технических справочников. Процедуру принятия решений повторяют несколько раз для исключения ошибок

Каждый результат подлежит многократной разносторонней проверке. Правильность вычислений гарантирует высокое качество, надежность и долговечность конструкций

Процедуру принятия решений повторяют несколько раз для исключения ошибок. Каждый результат подлежит многократной разносторонней проверке. Правильность вычислений гарантирует высокое качество, надежность и долговечность конструкций.

Видео по теме: Самостоятельный расчёт необходимой площади фундамента

Публикации по теме

Возведение перекрытий в доме из газобетона

Как правильно рассчитать толщину фундаментной плиты

Способы расчёта веса 1 метра арматуры 12 мм

РАСЧЕТ ЛЕНТОЧНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

Ширина ленточного фундамента b_f определяется по формуле

, м, (61)

Затем находится расчетное сопротивление R по формуле (7) и уточняется размер ширины фундамента путем подстановки в формулу (7) вместо R значения R. При внецентренно нагруженном фундаменте находят краевые напряжения P_max и P_min по формуле

, (62)

где – момент сопротивления подошвы условного фундамента.

Делается проверка следующих условий:

Расчёт осадки ленточных фундаментов

Расчет осадки ленточных фундаментов производится по аналогии со столбчатыми фундаментами. При этом должны учитываться погонные нагрузки, приложенные на обрез фундамента, распределенные на один погонный метр или на участке между серединами соседних простенков стены.

Расчет прочности нормальных сечений ленточного фундамента

Расчет сводится к определению требуемой площади арматуры вдоль длинной стороны фундамента (рис. 15).

Рассчитываем только подушку, выступы которой работают как консоли, загруженные реактивным давлением грунта P_I (без учета массы веса тела подушки и грунта на её обрезах)

, кПа, (63)

где g_f = 1,2 – коэффициент надежности по нагрузке; N_II – погонная нагрузка на обрез фундамента при расчете по второй группе предельных состояний; A_f = b_f×1 п.м. – площадь фундамента, м 2 .

Сечение арматуры подушки подбираем по моменту консоли в сечении I-I по формуле

, кН×п.м. (64)

Определяем значение a_m по формуле

, (65)

где R_b – расчётное сопротивление осевому сжатию (призменная прочность бетона), кПа, определяется по табл. 13 ; l₁ – ширина сжатой зоны (в верхней части) сечения ленточного фундамента равная 1 п.м.; h – рабочая высота рассматриваемого сечения, см; b₁ – вылет консоли, м, определяется по формуле

, (66)

где b_f и b_c – соответственно ширина подошвы фундамента и стены (колонны).

По табл. 20 в зависимости от a_m(А) определяем n и по формуле вычисляем площадь арматуры A_s:

, см 2 , (67)

где R_s – расчетное сопротивление арматуры для предельных состояний первой группы, кПа (кгс/см 2 ), определяется по табл. 22 .

По сортаменту арматурной стали подбираем расчетную арматуру.

7.4. Расчет прочности ленточных фундаментов

на действие поперечной силы

При расчете наклонных сечений на действие поперечной силы должно соблюдаться следующее условие:

Расчет на действие поперечной силы НЕ ПРОИЗВОДИТСЯ при выполнении следующего условия:

где k₁ – коэффициент, для тяжелого бетона принимается равным 0,75;

R_bt – сопротивление осевому растяжению бетона.

Расчет свайных фундаментов зданий и сооружений следует начинать с определения (назначения) глубины заложения d_p подошвы ростверка FL_p из условий рекомендуемых пп. 2.25 ¸ 2.33 . Затем определяется длина сваи l, назначаемая из условий выбора инженерно-геологического элемента ИГЭ по глубине грунтового массива с наиболее приемлемым условным расчетным сопротивлением R по эпюре на рис. 16.

Острие сваи, в первом приближении, располагаем в ИГЭ с R, значение которого наибольшее из массива грунта под ростверком. Величина анкеровки l_анк острия сваи из условия погружения принимается:

– на глубину не менее 0,5 м в крупнообломочные грунты, гравелистые, крупные и средней крупности песчаные грунты и глинистые грунты с показателем текучести J_L £ 0,1;

– на глубину не менее 1 м – в остальные грунты.

Оголовок сваи при свободном сопряжении с ростверком должен быть заделан в ростверк на глубину l_задел. = 5 ¸ 10 см. Тогда из рис. 16 имеем:

+ 1,2 + 0,35 + 0,1 = 5,65 м, принимаем сборную железобетонную сваю

Определяем несущую способность призматической висячей сваи или сваи трения по глубине основания. Для этого используем практический метод, основывающийся на табличных данных .

, кН. (70)

Обозначения, входящие в формулу, приведены в формуле (3) . Далее рассчитывается допустимая нагрузка N_d, кН на сваю, по формуле

, кН, (71)

где g_k – коэффициент надежности (если несущая способность F_d определена расчетом или по результатам динамических испытаний без учета упругих деформаций грунта, g_k = 1,4; если F_d найдена по результатам полевых испытаний грунтов эталонной сваей или зондом статического зондирования, а также по результатам динамических испытаний с учетом упругих деформаций грунта, g_k = 1,25; если F_d определена по результатам полевых испытаний статической нагрузкой, g_k = 1,2).

По величине допустимой нагрузки определяется количество свай n, шт, по формуле

, шт. (72)

Результат округляется до целого числа свай. Например: N_I = 1500 кН, N_d = 430 кН, тогда 3,488 шт, принимаем n = 4 шт.

Для столбчатых ростверков оптимальное количество свай должно быть от 3-х до 5-ти штук. Оптимальное расположение свай под ленточными ростверками может быть в один ряд, два или три.

После определения количества свай следует решить вопрос об их размещении в плане и конструирование ростверка.

Принципы расчетов

Расчет фундамента строения включает определение таких важнейших параметров, как заглубление, площадь опоры на грунт, размеры основания. Он должен учитывать все определяющие факторы – геофизические характеристики грунта, климатические особенности, величины и направленность нагрузок, в том числе от веса всех элементов строения и самого фундамента.

Необходимые исходные данные следует брать у организаций, специализирующихся на геологических изысканиях, а также из проверенных источников.

Прежде чем приступить к строительству, необходимо определить потребность в бетоне, армирующих элементах и других материалах. Возведение фундамента нельзя останавливать на середине, а потому расчеты должны помочь правильно закупить нужное их количество.

Следует учитывать, что расчеты несколько различаются для разных типов фундаментов. Свои методики существуют для ленточных, столбчатых, плитных и свайных вариантов оснований. При отсутствии достоверных данных о состоянии грунта в месте закладки дома, придется проводить геологические исследования с привлечением специалистов.

Устройство фундамента

• Мероприятия, предшествующие определению нагрузки на фундамент
• Показатели грунта, важные для прочности фундамента
• Определение несущей способности грунта
• Классификация нагрузок на фундамент здания
• Расчет нагрузки с учетом площади основания
• Допустимые деформации строений и их превышение
• Причины и способы устранения неравномерных осадок оснований
• Технологические особенности столбчатого фундамента
• Пример расчета нагрузок на столбчатый фундамент

Мероприятия, предшествующие определению нагрузки на фундамент

При строительстве дома вначале закладывается фундамент, через который на грунт передаются нагрузки от всего строения. Нагрузка на фундамент определяет стабильность, надежность и долговечность всего здания, поэтому, приступая к устройству фундамента, нужно соблюсти все технологические процессы. Правильный расчет нагрузки на фундамент позволяет избежать трещин и разрушений и обеспечить равномерную осадку зданий.

В основе всех домов лежит фундамент. От качества его строительства зависит стабильность, надежность и долговечность всего здания в целом.

Перед началом строительства дома нельзя обойтись без геологических работ на месте планируемого строительства, исследования грунт. К важным показателям относится показатель глубины залегания грунтовых вод и сезонного промерзания почвы. Эти показатели меняются в зависимости от регионов строительства. В московском регионе грунт промерзает на глубину 1,6 метра, на Юге России может быть менее 1 метра.

Следующий этап #8211 нужно правильно рассчитать все нагрузки, которые через основание дома будут действовать на грунт.

Показатели грунта, важные для прочности фундамента

Основанием фундамента служит грунт. Самыми прочными считаются скальные породы.

Для грунта, который является основанием под строение, наиболее важны два показателя #8211 прочность и несжимаемость.

Самые прочные #8211 полускальные и скальные породы. Поэтому при устройстве фундамента деревянных домов котлованов не делают, а ограничиваются тем, что снимают просадочный верхний слой грунта.

Если дом закладывается в условиях непучинистых грунтов при их промерзании до 2 и более метров, следует рассчитать глубину котлована под фундамент в соответствии с расчетной глубиной промерзания почвы. Исключение #8211 дома, которые эксплуатируются постоянно, но и при этом под фундамент роют котлован с глубиной не менее 0,5 метров.

С позиций промерзания следует учесть, что грунт бывает непучинистый и пучинистый (дисперсный).

Таблица видов грунтов и нагрузки на них.

Дисперсный грунт промерзает в морозные зимние месяцы, что вызывает деформации и изменения основания фундамента из-за нагрузок.

Поэтому основание котлована делают на уровне, который располагается ниже, чем глубина промерзания.

Если грунт непучинистый, деформация не происходит, но тем не менее можно несколько уменьшить осадку с помощью практически не сжимаемого материала (крупного строительного песка, в который вмешивается рыхлая горная порода #8211 гравий) под основание.

Определение несущей способности грунта

Около 15-20 % затрат от строительства дома занимает обустройство фундамента.

Устройство фундамента любого дома составляет от 15 до 20% затрат на общую стоимость строительства. Причем чем глубже фундамент закладывается в грунт, тем выше стоимость проводимых строительных работ. Эта причина довольно часто заставляет большинство застройщиков поднимать подошву фундамента ближе к поверхности грунта. В таком случае необходимо правильно рассчитать возможности несущей способности грунтов. Расчет начинается после сбора и анализа информации о пористости грунта, которая обусловлена его сопротивлением и степенью влажности.

Данные для расчёта массы здания

Приводятся средние значения

Полностью учесть всю массу не представляется возможным, так как придётся принимать во внимание массу мелких и крупных метизов, различных замазок, мелких деталей отделки и другие подобные «мелочи». Поэтому лучше вычислить массу основной конструкции и добавить к ней 5…10%

Для расчёта веса отдельных элементов здания, необходимо знать плотность материалов, применяемых при строительстве:

• железобетон, 2300…2700кг/м³;кирпич, 1400…1800кг/м³;стена из дерева, 650…800кг/м³;стена каркасного дома 350…500кг/м³.

Для стен из железобетона и кирпича принимался в расчёт вес цементного скрепляющего раствора.

Формула расчёта веса стен здания:

• Mзд – общая масса стен здания без фундамента;Q – плотность материала стены, соответственно, первой, второй и т.д;V – объём стены, соответственно, первой, второй и т.д.

Нагрузка от снега, 50…200 кг/м².

Vф = a*b*h, где

На сегодняшний день в зависимости от грунта, на котором планируется возведение здания, используют три основных вида первоэлемента.

1. Монолитный.Ленточный.Столбчатой.

Каждый из вышеописанных видов фундамента имеет свои преимущества и недостатки. Обусловлено это тем, что каждый тип основания по-разному ведёт себя на различных грунтах в зависимости от этажности возводимого здания.

Анализ грунта

Лучше заказать исследование специалистам, которые бурят скважины на разной глубине и берут образцы для лабораторного исследования физических и механических свойств. На поверхности находится слой плодородной почвы, затем располагается несущий грунт, на который опирается фундамент.

Основные виды грунтов:

• скальные;
• мерзлые с вкраплениями льда;
• дисперсные;
• техногенные с насыпными и намывными участками.

Самостоятельно можно определить категорию грунта, прокопав скважины под углами будущего дома. Нужно помнить, что перерасход материалов вызывает лишние траты, но слабое основание становится причиной разрушения строения.

Горсть грунта смачивают водой и скатывают в жгут, диаметр которого около 1 см. Полученный образец скатывают в кольцо.

Результаты:

• жгут распадается — песок;
• скатывается, но достаточно хрупкий — супесь;
• шнур получается, но в кольцо не складывается — легкий суглинок;
• сгибается в круг, но на поверхности есть трещины — тяжелый суглинок, приближенный к глине;
• липкий жгут при сгибании не образует трещин — глина.

Уровень грунтовой жидкости определяют по отметкам воды на стенках подвала у соседей. Глубина промерзания берется из справочника для области строительства.

Геологические изыскания

Не только расчет фундамента важен для возведения устойчивого каркасного дома, важны характеристики грунта и геологические особенности. Специалисты, проектирующие сооружения, проводят сложные геологические изыскания – бурение и изучение материала в лаборатории.

Если каркасное здание будет возводиться самостоятельно, то часто достаточно визуального исследования. С этой целью проводится бурение на глубину ниже подошвы фундамента примерно на 50-100 см. Это поможет определить тип почвы и исключить наличие водонасыщенных слоев. Рекомендуется такую проверку делать в нескольких местах, поскольку неустойчивый грунт может находиться рядом, в пределах постройки.

Алгоритм исчислений

Все расчеты производят согласно четким алгоритмам и условиям, в зависимости от результатов. Вычисление того, сколько и как долго может сопротивляться нагрузкам база, не является исключением и состоит из следующих последовательных действий:

Проектирование дома

Определение глубины промерзания грунта в зависимости от региона, где планируется стройка (обычно эти данные имеют справочный характер и их можно найти в нормативах). Есть четкое правило: глубина заложения должна превышать глубину промерзания;
Следующим шагом идет определение возможной силы давления на базис от снега. Она передается на него через конструктивные решения. За основу берется площадь крыши;
Перекрытия. Это исчисление проводится с учетом площади всех сторон здания. За основу берется равенство суммы площади сторон = площади здания

Во внимание берется количество этажей, а также пол первого этажа;
Стены – этот пункт схож с предыдущим шагом;
Предварительный расчет нагрузки на грунт зависит от площади непосредственно заливания, глубины его заложения и массы бетона, который используется для заливки;
Общий результат нагрузки на 1 м2 получается путем суммирования предыдущих итогов.

Эти данные позволяют правильно оценить надежность и долговечность, его предрасположенность к деформации и просадке. Таким образом, пройдя правильно все шаги в алгоритме, можно получить сбор нагрузок.

Предварительным этапом перед любой стройкой является произведение необходимых расчетов и анализ их результатов для возможности дальнейшей оценки. Он зачастую не дает спокойно спать проектировщикам и строителям, поскольку от него очень многое зависит.

Для исчисления, сколько же может выдержать будущее основание той или иной постройки, нужно максимально внимательно и осознанно оценить его параметры и характеристики, сопоставить их с типажом земельного участка и природными климатическими условиями.

Верно собранные исходные данные, правильность и последовательность пунктам алгоритма даст возможность понять, насколько прочным и долговечным будет базис постройки, возможны ли его повреждение и просадка, а также на каких моментах можно немного сэкономить на расходе материалов и трудозатратах.

Плюсы и минусы материала

Прежде чем выбрать блоки для выполнения монтажных работ нужно ознакомиться с преимуществами и недостатками материала ФБС

Прежде чем выбрать блоки для выполнения монтажных работ нужно ознакомиться с преимуществами и недостатками материала ФБС. А именно таких:

• Хорошая прочность;
• Долговечность;
• Устойчивость к механическому и биологическому воздействию;
• Высокий уровень теплоизоляции;
• Экологическая безопасность;
• Широкий ассортимент моделей блоков.

Такие достоинства расширяют спектр применения изделий ФБС, позволяя использовать их в самых некомфортных условиях. Специалисты строительной сферы настоятельно рекомендуют использовать такой материал для укладки цокольных помещений, так как это позволить сократить время на возведения дома. Конечно, такие блоки имеют огромное количество преимуществ, но мы должны рассмотреть и минусы данных изделий:

• Стоит отметить, отметить, что блоки имеют высокую стоимость, но, она ниже, чем у монолита;
• Кроме этого, в большинстве случаем не получается получить максимальную герметизацию в местах стыкования. Если устанавливать фундамент наливного типа и цоколь, то можно получить более надежное строение. Особенно актуальна такая конструкция в сложных климатических условиях.
• Для строительных работ возведения цоколя, необходимо воспользоваться услугами специальных машин.

Нагрузка на фундамент

Что представляет собой нагрузка на фундамент? В это определение входит:

1. Постоянная нагрузка от дома.
2. Временная нагрузка в зависимости от различных погодных условий: ветра, снега, обильного дождя.
3. Нагрузка расположенной в доме обстановки, а также бытовой техники.

Вычисление нагрузки  позволяет:

• Определить наиболее подходящее место для возведения дома. От размера нагрузки зависит глубина фундамента, а от залегания грунтовых вод на участке – место расположения дома.
• Предотвратить возможную деформацию основания здания или его стен.
• Предотвратить проседание грунта под тяжестью здания, что приведет к его частичному или полному разрушению.
• Уменьшить расходы строительного материала на возведение стен. Правильно обустроенный фундамент является самым прочным основанием для дома, что позволяет использовать различный строительный материал для формирования внешних стен здания.

Точное вычисление суммарной нагрузки может сделать только специалисты, однако проведение максимально приближенных расчетов доступно для любого человека, собравшегося строить дом самостоятельно. Необходимо лишь сделать нужные замеры и воспользоваться калькулятором. Это позволит заранее обезопасить строение и продлить срок его службы.

Рассчитать фундамент под дом

В современных реалиях рассчитать фундамент под дом может практически каждый — вам не нужно обладать специальными знаниями и необязательно пользоваться дорогостоящими услугами специалистов. Однако перед тем, как начать строительство необходимо понимать, какой вид фундамента будет наиболее рациональным для вашего участка. Напомним, что физико-географическое положение и геоморфологические условия местности, оказывают непосредственное влияние на тип и стоимость будущей конструкции.

Факторы выбора типа основания

Почва — важнейший фактор при строительстве дома, от ее состава напрямую зависит, трудоемкость процесса и затраты на сооружение фундамента. В некоторых случаях доходит до того, что выгоднее купить новый участок, чем вкладываться в преобразование существующего. Поэтому самое первое, что вам необходимо сделать на новом участке – это определить тип грунта.

Описание и порядок расчета нагрузки на фундамент

При сборе нагрузок на фундамент (общем и обязательном этапе расчет вне зависимости от типа основания) последовательно определяются и суммируются:

• Постоянная нагрузка от стен – в простейшем приближении высота стен (включая внутренние) умножается на их длину и толщину. Далее полученная величина умножается на удельный вес основного материала, взятого из таблиц или технического паспорта. Минимальную нагрузку (от 300 кгс/м3) имеют каркасные стены, низкую (≈600 кгс/м3) – газобетон или дерево, высокую (1200) – шлакоблок и пустотелая керамика, максимальную (1800) конструкции из полнотелого кирпича или камня. Размером окон при простых расчетах как правило пренебрегают, вес утеплителя или фасадных систем, наоборот, следует учесть.
• Нагрузка от пола и перекрытий. В расчет принимаются любые опирающиеся на стены конструкции, включая полы первого этажа, перекрытия между этажами, жилой мансардой или чердаком. Их площадь обычно совпадает с размерами дома, для получения нагрузки объем перекрытий умножается на их удельный вес (100-200 кгс/м3 для деревянных разновидностей с разной плотностью, 200-300 – цокольные утепленные полы из дерева, 500 – стандартные ж/б конструкции).
• Кровельная нагрузка, определяемая исходя из веса материала и типа конструкции крыши. Эту величину стоит рассчитывать с помощью онлайн-калькуляторов, определить точную площадь проекционных линий и длину опорных участков при сложной конфигурации кровли могут только специалисты. При отсутствии такой возможности площадь кровли просто умножают на удельных вес ее материала (20-30 кгс/м2 у всех кровель из облегченной стали, 40-50 – шифера, 30-50 – рубероида и мягкой кровли, 60-80 – керамической или композитной черепицы).
• Снеговая нагрузка на крышу дома – усредненная табличная величина, выбираемая с учетом региона проживания и умножаемая на опорную площадь кровли. Последняя получается путем деления всей площади кровли на площадь опорных скатов. Проще всего снеговая нагрузка высчитывается для плоских кровель – вес снежного покрова на горизонтальной плоскости (от 80 до 560 кг/м2) просто умножается на их площадь.
• Другие временные нагрузки (ветровая, сейсмическая, вес печей, мебели и проживающих людей). При упрощенном варианте эксплуатационная нагрузка на перекрытия в жилых этажах принимается равной 195 кг/м2.

Подробный перечень правил и рекомендаций при расчете нагрузок на основания приведен с СП 20.13330 (замена действующего, но частично устаревшего СНиП 2.01.07-85).

Ветровой нагрузкой при упрощенном общем сборе пренебрегают за исключением расчета домов с высокой парусностью (а именно – при расчете легких каркасников на высоких свайных фундаментах в регионах с сильными ветрами).

Дальнейшие действия зависят от типа фундамента. При необходимости определения минимальной площади основания (актуальной при заложении ленты или расчете сечения опор с ростверком) стоит использовать формулу:

S>(Yн×F)/Yc×R0),

• Где S – оптимальная площадь основания, м2
• F – общая нагрузка на основание (к весу дома и дополнительным нагрузкам добавляется вес самого фундамента).
• Yн – коэффициент надежности, 1,1-1,3
• Yc- коэффициент условий работы, зависящий от типа грунта, длины и жесткости здания.

Для определения веса фундамента нужно знать удельный вес его материала основы (2500 кг/м3 для любых армированных конструкций из бетона), глубину заложения (выбирается исходя из условий на участке), высоту поднятия над нулевой отметкой (в пределах 10-30 см) и ширину (не менее толщины стен с учетом толщины фасадных систем с утеплителем или без него).

Общая смета

Подводя итог, чтобы вся изложенная теория стала чуточку понятнее, приведём пример расчёта основания для одноэтажного дома.

Здание габаритами 6х10 м, с внутренней шестиметровой стеной. При этом высота первого этажа – 3 м, а высота чердака – 2 м.

Фундамент ленточный, из железобетона, глубиной 1,5 м, шириной – 0,5 м. Кровля двускатная из шифера.
Площадь поверхности стен = (6+10+6+10+6)*3 + (1/2*6*2)*2 = 126 кв.м.
Площадь поверхности перекрытия = 6*10 = 60 кв.м.
Площадь поверхности кровли = 4*10*2 = 80 кв.м.
Нагрузка на фундамент = 126*270 + 60*300 + 60*200 + 80*50 = 68020 кг.
Площадь основания фундамента = Площадь по внешним границам – Площадь по внутренним границам + Площадь внутренней стены = = 6*10 – (6-2*0,5)*(10-2*0,5) + 0,5*(6-2*0,5) = 17,5 кв.м.
Объём фундамента = 17,5*1,5 = 37,5 кв.м.
Вес фундамента = 37,5*2500 = 93750 кг.
Нагрузка на 1 кв.см. грунта = (93750+68020)/(17,5*10000) = 0,9244 кг/кв.см. Такая нагрузка допустима для самых слабых грунтов – для насыщенных водой песков.
Объём бетона = Объём фундамента = 37,5 кв.м.
Арматура ребристая = (2*(6+10)+6)*3*2 = 228 м
Количество соединений арматуры = (2*(6+10)+6)/0,5 + 1 = 77
Арматура гладкая на 1 соединение = (0,5-2*0,05) + (1,5-2*0,05)*3 = 4,6 м
Арматура гладкая всего = 4,6*77 = 354,2 м
Проволоки вязальной = 0,3*3*4*77 = 277,2 м

Как вы видите, расчёт фундаментов – не настолько сложная наука, чтобы отказываться от стройки своими силами, и данный пример расчёта фундамента приведён здесь как главное доказательство.

Мастер-класс для мастеров: укладка плитки на деревянный пол. Разбираемся с методами крепления ламината на стену. О нюансах установки можете узнатьздесь.

О выборе и укладке теплого электрического пола для дома читайте в нашей статье.