Перед началом постройки какого либо здания, необходимо правильно рассчитать фундамент. Произвести расчет можно с помощью специалистов или самостоятельно, при этом немного сэкономив. Сделав правильный расчет фундамента, ваш дом будет надежно стоять на земле. Рассмотрим основные моменты, такие как расчет нагрузки, объем фундаментного котлована и рекомендации, которые следует обязательно учитывать для создания правильного проекта фундамента дома.
Типы фундамента
Фундамент должен быть прочным и надежным. Существует несколько типов фундамента, каждый из которых подходит под разные типы конструкций и почвы.
Ленточный фундамент
Этот тип фундамента представляет собой закопанную в землю ленту, которая принимает на себя всю нагрузку конструкции дома. Основанием самой ленты являются фундаментные плиты. Применяется для частных домов различного размера, имеющих более двух этажей. Также внутренняя площадь фундамента может использоваться в качестве подвала. Сам дом может быть возведен из кирпичей, блоков, железобетона. Этот тип фундамента очень часто используется благодаря своей простоте, долговечности и способности выдерживать тяжелую конструкцию.
Столбчатый фундамент
Представляет собой конструкцию столбов, погруженных на определенную глубину и соединенных балками. Применяется для небольших 1-2х этажных домов, возведенных из легких материалов, например, брус или сруб. Этот тип фундамента применим на грунте, который не подвергается температурным изменениям. К тому же, такой фундамент намного дешевле ленточного.
Плиточный фундамент
Это монолитная армированная плита из железобетона, уложенная в углубленный грунт. Грунт выравнивается при помощи бетона, песка или гравия. Применяя этот фундамент, нагрузка конструкции будет равномерно распределяться по всей поверхности фундамента. Применим на неблагоприятных грунтах, также используется для тяжелых конструкций, имеющих два и более этажа. Единственный недостаток - это очень большая стоимость по сравнению с другими типами фундамента.
Свайный фундамент
Это конструкция, состоящая из группы свай, соединенных между собой железобетонной плитой или балкой. Используется этот фундамент для слабого грунта, который не сможет выдержать больших нагрузок, также они применяются для больших многоэтажных домов. Установка такого фундамента требует привлечения большого количества техники. Стоимость такого фундамента для дома будет очень высокой.
Вычисление веса конструкции дома
Для того, чтобы сделать расчет фундамента под дом, необходимо рассчитать нагрузку, которую он будет испытывать. Средний вес основных конструкций дома представлен в этой таблице.
Используя данные представленные в этих таблицах, можно вычислить примерный вес конструкции.
Применим эти данные на примере:
Вы собираетесь построить дом высотой в 1 этаж, размером 5 на 8, плюс внутренняя стена, а высота от пола до потолка составит 3 метра. Подставим данные и рассчитаем длину стен: 5+8=13 метров, затем прибавляем длину внутренней стены: 13+5=18 метров. В итоге получаем длину всех стен, после чего произведем вычисление площади, умножив длину на высоту: S=18*3=54 м.
Для того, чтобы вычислить площадь кровли, необходимо длину листа умножить на ширину, например, лист кровельного покрытия будет иметь длину 6 метров, а ширина 2 метра, значит площадь одного листа будет составлять 12 м, а всего нам понадобится по 4 листа с каждой стороны. Итого получается 8 листов кровельного покрытия с площадью 12. Общая площадь кровельного покрытия будет составлять 8*12=96 м.
Чтобы вычислить площадь лицевой части крыши необходимо обратиться к формуле нахождения площади треугольника: S=1/2*a*h, где А - ширина, H - высота от угла до противолежащей точки. Например, высота крыши составит 3 метра, а ширина 5, значит площадь лицевой части крыши 15 м с каждой стороны.
Получив все эти данные по таблице, можно произвести расчет приблизительной нагрузки на фундамент. Лучше всего брать максимальный вес, чтобы расчет был с запасом.
Вычисляем площадь фундамента и вес
Немаловажным фактором является сам грунт, так как он может и не выдержать высокой нагрузки. Для этого нужно вычислить полный вес здания, включая фундамент.
Рассмотрим процесс вычисления примерного веса фундамента на примере.
Вы собираетесь построить кирпичный дом и выбрали под него фундамент ленточного типа. Фундамент будет углублен в грунт ниже глубины промерзания, примерно 1,5 метра и плюс к этому прибавим 50 сантиметров выше уровня земли, итого фундамент будет иметь высоту 2 метра. Далее вычисляем длину всей ленты, то есть периметр: P= (a+b)*2=(5+8)*2=26 м, после прибавляем длину внутренней стены, она составляет 5 метров, в итоге получаем общую длину фундамента 31 м. Затем делаем расчет объема, для этого нужно ширину фундамента умножить на длину и высоту, пусть ширина будет 50 см, значит 0,5см*31м*2м= 31 м2. Железобетон имеет площадь 2400 кг/м3 (см. по таблице), имея все эти данные можно найти вес конструкции фундамента: 31м3*2400 кг/м=74 тонны 400 килограмм. А его опорная площадь будет составлять 3100*50=15500 см2.
Затем следует прибавить вес фундамента к весу дома и разделить на опорную площадь, в результате у вас получится нагрузка килограмм на 1см2.
В этой таблице представлены допустимые значения для различных типов грунта. Если же по вашим расчетам допустимая нагрузка будет превышать эти типы грунтов, можно изменить размеры фундамента для того, чтобы увеличить опорную площадь. Например, если вы выбрали ленточный фундамент, то увеличить его опорную площадь можно путем увеличения ширины. В случае если у вас столбчатый фундамент, то можно увеличить размеры столба или их количество. Но помните, полный вес дома от этого увеличится, поэтому обязательно сделайте повторный расчет.
Вычисляем количество бетона, необходимого для фундамента
Перед началом строительства необходимо составить проект фундамента частного дома, согласно которому вы сможете вычислить необходимое число строительных материалов для возведения конструкции. В нашем случае нужно сделать вычисление необходимого количество бетона для создания фундамента. Данными для расчета количества бетона служит тип фундамента и некоторые параметры. Рассмотрим систему вычисления на примере.
Ленточный фундамент
Объем ленточного фундамента вычисляется намного проще остальных, для этого нам нужны такие данные, как суммарная длина, высота и ширина. Ширина зависит от площади опоры, которую мы вычисляли в начале, но в среднем ширина такого фундамента составляет 40 сантиметров. Высота так же берется из предыдущих расчетов, возьмем значение в 1,5 метра. Общая длина ленты вычисляется как периметр. Для дома, имеющего размер 5 на 8 метра и имеющего одну стену длинной 5 метров, периметр будет равен 5+(8+5)*2=45 метра. При ширине ленты в 50 сантиметров количество бетона будет равно 0,5*45*1,5=33,75 м3.
Столбчатый фундамент
Чтобы вычислить необходимое количество бетона, нужно знать площадь поперечного сечения и высоту столба. Вспомним формулу нахождения поперечного сечения круга, S=3.14*R2, где R - это радиус круга. Значит поперечное сечение столба, имеющего диаметр 15 сантиметров, будет составлять 3,14м2*0,075м2=0,2355 м2. Если такой столб будет иметь высоту 1,5 метра, то его объем будет равен 0,2355*1,5=0,353 м3. Затем можно легко вычислить общее количество столбов для вашей конструкции.
Плиточный фундамент
Плиточный фундамент - это монолитная конструкция, залитая под всей площадью дома. Для выполнения расчета нужны исходные данные, то есть площадь и толщина. Наш дом имеет размеры 5 на 8 и его площадь будет 40 м2. Рекомендуемая минимальная толщина 10-15 сантиметров, исходя из этого, чтобы залить фундамент нам понадобится 40*10=400 м3 бетона.
Также для большей прочности конструкции, добавляются дополнительные ребра жесткости по всей площади поверхности фундамента. То есть на нижнем уровне делаются углубления в форме квадрата, которые обеспечат дополнительную поддержку. Чтобы рассчитать количество бетона необходимое для ребер жесткости, нужно знать их общую длину и площадь. Например, в доме размером 5 на 8, ребра заливаются через каждые 2,5 метра, а два их них будут располагаться по краям. Количество ребер по ширине составит 3, а по длине 4. Длина одного ребра жесткости по длине составит 8 метров, а по ширине 5 метров, в итоге общая длина будет составлять (5*3)+(8*4)=47 метров.
Ширина и высота ребра жесткости обычно равняется высоте основной плиты Соответственно при высоте основной плиты в 10 сантиметров, глубина и ширина ребра жесткости будут 10 сантиметров, из этого следует, что поперечное сечение 10 сантиметровой ребра будет 0,1 м*0,1=0,01 метра, затем умножаем результат 0,01 метра2, на всю длину ребра 47 метров, получаем объем 0,41 м3.
Вычисление необходимого количества арматуры и проволоки
Для создания более надежного, долговечного и прочного фундамента применяется арматура. Для вычисления нужного количества арматуры учитывается сам тип фундамента, грунта и нагрузки. Чем больше диаметр арматуры, тем больше допустимая нагрузка для фундамента. При выборе нужно учесть вид грунта и вес сооружения. Если грунт достаточно плотный, то под воздействием веса дома его деформация будет мала, тогда от фундамента не будет требоваться слишком высокая устойчивость. Также количество арматуры зависит от веса дома, чем он больше, тем больше нагрузки должен выдерживать фундамент.
Ленточный фундамент. Количество арматуры и вязальной проволоки.
Для такого типа фундамента не требуется слишком толстая арматура (10-12 мм), так как ленточный фундамент имеет большую несущую способность. В нем используется только два пояса армирования, независимо от высоты. Продольные прутки арматуры будут испытывать основную нагрузку и укладываются в 5-10 сантиметрах от поверхности бетона. Вертикальные и поперечные прутки при этом не будут испытывать нагрузки, поэтому для них используется гладкая арматура.
Для дома 5 на 8 и плюс одна внутренняя стена, общая длина фундамента составит 45 метров. Для выполнения продольного армирования в 4 прута приблизительный расход будет 45 м*4=180 метров. Количество арматуры для соединения одного уровня при ширине в 50 см и высоте 1,5 м и шаге в 40 см будет равно по длине: (8 /0,4)*0,5=10 м, при 3-х уровнях соединения 10*3=30, а на две стены по длине понадобится 60 метров. По ширине: (5 /0.4)*0.5=6.25, при трех уровнях 6,25*3=18,75, а всего на две стены по ширине понадобится 37,5 м. Общий расход гладкой арматуры на всю площадь фундамента составит 37,5 м+60 м=97,5 метра. Плюс еще прибавляется длина фундамента для внутренних стен.
Количество вязальной проволоки при общей длине фундамента 45 м и шаге в 40 см для одного соединения будет равна 30 см, а общее количество (45 м /0,4 м)*3 (кол-во уровней)=338, умножаем на размер проволоки 338*0,3=102 метра вязальной проволоки.
Столбчатый фундамент. Количество арматуры и вязальной проволоки.
Так как столб не будет испытывать слишком сильной нагрузки, то для его армирования по вертикали подойдет ребристая арматура с диаметром в сантиметр. Арматура по горизонтали не будет испытывать на себе никаких нагрузок, она будет служить только для соединения вертикальных, поэтому для нее подойдет гладкая арматура толщиной 0,6. Количество прутьев и их толщина в каркасе зависит от диаметра столба, в среднем около 4.
Например, при высоте столба в 1,5 метра и имеющий диаметр 15 см, будет достаточно 4 прута с частотой 7,5 см и связкой в 3-х местах. Общее количество ребристой арматуры толщиной 1 см составит 1,5 м*4=6 м. Нужное количество гладкой арматуры для одного соединения будет 7,5 см*4=30 см, а общее количество- 30 см*3=90 см. Допустим, фундамент содержит 20 столбов, для которых понадобится 20*6 м=120 метров ребристой арматуры и 90 см*20=18 метров гладкой.
Расчет количества вязальной проволоки очень прост. Количество соединений, то есть 3 горизонтальных прутка, умножается на количество вертикальных и на количество проволоки для одного соединения: 3*4*30 см=3,6 метра, а общее количество 3,6*20=72 метра.
Плиточный фундамент. Количество арматуры и вязальной проволоки.
Количество арматуры зависит от грунта и веса дома. Если ваша конструкция стоит на устойчивом грунте и имеет не очень большой вес, то для нее подойдет тонкая арматура, диаметром 1 сантиметр. Если же наоборот, ваша конструкция имеет большой вес и плохой грунт, то вам подойдет более толстая арматура от 14 мм. Шаг арматурного каркаса составляет как минимум 20 сантиметров, в зависимости от вышеуказанных параметров.
Так, например, фундамент частного дома имеет длину 8 метров и ширину 5 метров. При частоте шага в 30 сантиметров по длине нам понадобится 27 прутков, а по ширине 17. Также минимальное количество поясов армирования составляет 2, поэтому нужное число прутков составляет (30+27)*2=114. Затем это число умножается на длину одного прутка.
После делается соединение- в местах верхней сетки арматуры с нижней, в местах пересечения продольных и поперечных прутков. Общее число соединений будет равно 27*17= 459. При толщине плиты равной 20 сантиметров и расстоянии каркаса от поверхности 5 сантиметров, тогда для одного соединения понадобится прут арматуры длиной 20см-10 см(5+5 снизу и сверху)=10 см, а при общем числе таких соединений получится 459* 0,1 м=45,9 метров арматуры. В итоге все значения складываются, и вы получите длину всей арматуры, после чего, используя таблицу ниже, вы сможете рассчитать приблизительный вес конструкции.
Чтобы посчитать количество вязальной проволоки, нужно рассчитать число мест пересечения горизонтальных прутков. Согласно расчету выше, соединений на нижнем уровне будет 459 и столько же на верхнем, всего получается 918 соединений. Для связки одного такого места понадобится проволока, согнутая пополам, общая длина для одного соединения составит 30 сантиметров, значит 918 м *0,3 м=275,4 метра.
Сколько будет стоить армирование фундамента частного дома?
Получив число необходимого количества метров арматуры и проволоки, зная толщину, по таблице выше можно рассчитать приблизительный вес конструкции. Далее для расчета стоимости выясняем цену за 1 кг арматуры и проволоки. Так как цены в разных регионах могут существенно отличаться, для расчета стоимости вы можете узнать ее в пунктах металлопроката в вашем городе.
Сколько будет стоить фундамент дома?
Произведя все необходимые вычисления и узнав количество требуемых кубов бетона и цену металлической конструкции, вы можете рассчитать ваши затраты и узнать общую стоимость фундамента частного дома. Цены на один куб бетона уточняются у продавцов. Также не забывайте учитывать подготовительные работы, такие как раскопка грунта под фундамент, доставка материалов, рабочая сила и создание опалубки (состоит из досок, которые нужно будет приобрести).
Эта статья предназначена для застройщика, с целью помочь ему произвести элементарный расчет ленточного фундамента под дом, при отсутствии возможности выполнить расчет фундамента для дома профессионалами. Расчет не претендует на 100% достоверность, но позволяет понять основные принципы как рассчитать фундамент для дома. Мы расскажем как рассчитать кубатуру (объем) фундамента, произведем расчет нагрузки на фундамент и определим геометрические размеры фундамента.
Введение
Расчет фундамента при строительстве дома включает:
- расчет по несущей способности грунта;
- расчет на деформацию грунта.
Мы рассмотрим пример расчета фундамента по несущей способности грунта, т.к. он достаточно прост и доступен застройщику обладающему знаниями в математике и физике в объеме средней школы.
Расчет состоит из трех этапов:
- Определение веса конструкций дома, снеговой, полезной нагрузок и удельного давления на подошвенный грунт фундамента.
- Определение размеров фундамента.
- Корректировка размеров фундамента.
Далее подробно разберем все три этапа. А в следующих статьях будет рассмотрено три примера данного расчета для разных видов домов (расчет фундамента для дома из кирпича, расчет фундамента для каркасного дома и расчет фундамента для дома из газобетона).
Определение веса конструкций дома
1.1. Расчет веса конструкции дома
- Фундамент. Подробно выбор параметров ленточного фундамента изложен в статье ;
- цоколь и его отделка;
- полы, в том числе цокольное перекрытие;
- стены;
- внутренние перегородки;
- отделка стен (внутренняя и наружная) и перегородок;
- окна;
- двери;
- потолочное перекрытие и отделка потолка;
- стропильные конструкции крыши;
- материал покрытия крыши;
- лестницы;
- металлические крепежные изделия (гвозди, скобы, металлические стяжки и т.п.);
- тепло и гидроизоляция.
Чтобы определить объем этих элементов без графических работ не обойтись. Обладая элементарными познаниями в черчении, не трудно будет выполнить эскизы (справка: эскиз это чертеж, выполненный от руки) всех элементов конструкции дома участвующих в расчете. Элементы должны быть прорисованы не обязательно с точностью до миллиметра, а максимально приближенно к будущей реальной конструкции. По этим эскизам определяем объем конструкции. Для прямоугольных форм конструкций, характерных для строительства, определив геометрические размеры Д (длина), В (высота), Ш (ширина) и перемножив их, получаем объем V (объем). Если конструкция сложной прямоугольной формы, ее необходимо разбить на простые геометрические фигуры. Размерность элементов можно брать в сантиметрах или метрах, получая объем в см 3 или м 3 .
Удельный вес Y (кг/м 3) основных строительных материалов приведен в (по данным СНиП II-3-79). Однако в бурно развивающейся строительной отрасли появляются все новые материалы. Их удельный вес можно легко найти в интернете, проведя поиск физических характеристик конкретных строительных материалов.
Теперь зная объем и материал всех этих элементов, определяем их вес, умножая объем V м 3 конструкций на удельный вес материалов Y кг/м 3 , из которых они изготавливаются, получаем вес конструкции Р в килограммах, который можно перевести в тонны (1т=1000 кг).
Применяя стандартные строительные элементы, при строительстве дома, например плиты перекрытий, фундаментные блоки, различные балки, теплоизоляционные маты, гидроизоляционные покрытия, листовые ДВП, стальной профнастил и т.д., мы, по нормативным документам, можем сразу определить их вес в зависимости от размера и количества, что упрощает расчет.
*На условно непучинистых (крупнообломочных с пылевато-глинистым заполнением, мелких и пылеватых песках и всех видах глинистых грунтов твердой консистенции) при нормальной глубине промерзания до 1 м - не менее 0,5 м, до 1,5 - не менее 0,75 м, от 1,5 до 2,5 м - не менее 1 м;
Толщина фундаментов зависит от категории грунта и, как правило, принимаются не менее 350 мм.
Руководствуясь объективными данными (проектом дома, рекомендуемой минимальной шириной фундамента и т.п.) и рекомендациями по устройству фундаментов определяем (в метрах) его геометрические размеры: длину Д, высоту В, ширину Ш . Перемножив эти величины, мы производим расчет объема фундамента ДхВхШ=V (объем в м 3) . Для определения веса фундамента его объем V умножаем на удельный вес Y и получаем вес Р в килограммах (п ереводим их в тонны).
Необходимо отметить, что основным параметром для дальнейших расчетов фундамента будет являться ширина его подошвенной части, т.к. от нее зависит удельное давление на грунт). Исходя из этого, мы будем оценивать достаточность площади (м 2) подошвенной части фундамента (Д х Ш) для работоспособного фундамента. Здесь Ш является переменной функцией, которую мы и будем подбирать по расчетам.
1.2. Определение снеговой нагрузки дома
Умножив площадь крыши на характеристические значениям веса снегового покрова, получим снеговую нагрузку на дом. Эта величина зависит от районов строительства. Для России определена в СНиП 2.01.07-85 "Нагрузки и воздействия", для Украины определена в ДБН В.1.2-2:2006 "Нагрузки и воздействия". Карты районирования территорий России и Украины по снеговой нагрузке приведены в .
В зависимости от угла наклона одно и двухскатной крыши, применяется поправочный коэффициент μ . Умножая на этот коэффициент величины 80-180 кг/м 2 , уточняем снеговую нагрузку:
Поправочный коэффициент μ в зависимости от угла (а) наклона одно и двухскатной крыши.
μ =1 при а≤25º, μ = 0 при а>60º . При промежуточных значениях а , коэффициент μ экстраполируется.
1.3. Расчет полезной нагрузки дома
Нагрузка от мебели, печки, бытовых и хозяйственных аппаратов и оборудования, максимальное количество людей в доме и т. д., т.е. все, что будет находиться в доме. Обычно эта величина (с запасом) принимается равной общей площади дома умноженная на 180 кг/м 2 .
1.4. Определение удельного давления на подошвенный грунт фундамента
Сложив все полученные величины: вес всех элементов конструкции, снеговую нагрузку, полезную нагрузку, получаем общий вес дома (в тоннах) воздействующий на фундамент. Разделив общий вес дома на общую площадь подошвы фундамента (в метрах квадратных), мы получим удельное давление на грунт под подошвой фундамента от всех нагрузок действующих на дом и обозначается эта величина - Р, т/м 2 .
Определение размеров фундамента
Различные виды грунтов воспринимают без осадки определенные величины удельных нагрузок Р, т/м 2 . Этот показатель называется - расчетным сопротивлением грунта и обозначается как R, т/м 2 .
Основное условие для надежной работы фундамента: величина удельного давления дома на подошвенный грунт (описанная в п.1.3.) должна быть меньше расчетного сопротивления грунта.
Т.е. P < R , (1).
Как определить R ? Эта величина регламентирована в нормативной документации - ДБН В.2.1-10-2009 "Основания и фундаменты сооружений". ().
Зная категорию грунта под подошвой фундамента (по геологическим исследованиям, отрывкой контрольных шурфов и т.д.) по таблицам приложения 4, приблизительно определяется величина R .
Например, величины R для грунтов, т/м 2:
- Галька (щебень) 60-40;
- Гравий 50-35;
- Песок крупный 60-50;
- Средний 50-40;
- Супеси 30-20;
- Суглинки 30-10;
- Глина 60-10.
Если выполняется требование (1) , значит, расчет выполнен правильно. Для создания запаса прочности фундамента, перекрывающего неточности в выборе исходных данных, необходимо чтобы величина R была на 15-20% больше, чем Р .
Корректировка размеров фундамента
Если R равна или меньше Р (с учетом 15-20%), необходимо уточнить размеры фундамента. В первую очередь увеличить площадь его подошвы.
Если R значительно больше, чем на 15 - 20% Р , тогда для экономии средств можно уменьшить размеры фундамента.
Откорректированные размеры фундамента следует проверить расчетным путем, как изложено выше. При этом необходимо учесть, что уменьшение размеров фундамента влечет к уменьшению его веса. Следовательно, в проверочном расчете необходимо закладывать новый вес фундамента.
Как самостоятельно определить тип грунта на участке
Индивидуальные жилые дома имеют сравнительно небольшие размеры и вес, который могут воспринимать все грунты, за исключением илов и торфяников. Поэтому их можно строить без проведения специальных геологических изысканий, самостоятельно обследовав грунт в пределах строительной площадки.
Для этого отрывают пробный колодец - шурф размером 0,8х0,8 и глубиной 2,0-2,5 м. По мере заглубления через 0,5 м берут пробы грунта, маркируют и размещают отдельно друг от друга в какие либо емкости, исключив попадания на них осадков (складируют в помещении, под навесом) и испарения из него влаги (изолируют, например полиэтиленовой пленкой).
Для определения вида грунта собственными силами, можно провести простые тесты:
1. Небольшую порцию грунта обильно смачивают водой, затем из полученной массы, между ладоней рук скатывают жгут (Ø12-15 мм, длиной 10-15 см) и загибают в кольцо. Кольцо из супеси рассыпается на мелкие фрагменты, из суглинка на 2-3 части, из глины - кольцо остается целым;
2. Для определения коэффициента пористости: из тестируемого грунта вырезают кубик размером 10х10х10 см и взвешивают. Полученная величина является объемной массой грунта в естественном состоянии. Затем этот грунт измельчают и уплотняют, удаляя из кубика воздушные поры. Затем измеряют объем полученной массы грунта, т.е. находят объемную массу грунта без пор. Коэффициент пористости (Е) определяется по формулам:
E=1-Y 0 /Y;
Y 0 =G/V 0 ;
Y=G /V 1
где Y 0 , Y - объемный вес грунта в естественном и уплотненном состоянии, G -вес единицы объема грунта, V 0 и V 1 - объем грунта в естественном и уплотненном состоянии. Y-кг/см 3 , G-кг, V-см 3 .
При вырезании кубика из грунта он может рассыпаться. Ничего страшного - объем известен и нам нужен только вес. Объем грунта без пор можно определить мерным стаканом или другой мерной емкостью.
Пример: исходные данные - грунт суглинок, V 0 =1000 см 3 ; G=2,01 кг; Y 0 = 2,01 кг: 100 см 3 = 0,0201 кг/см 3 .
Полученные данные: V 1 =301 см 3 . Y=2,01 кг: 301см 3 =0,0667 кг/см 3 .
Рассчитываем Е=1-Y 0 /Y=1-(0,0201 кг/см 3: 0,0667 кг/см 3)=-0,3=0,7.
Коэффициент пористости Е=0,7.
3. Показатель текучести определить более сложно, но существуют такие критерии: при нулевой текучести лопата в глину почти не входит, при текучести = 1 глина прилипает к лопате намертво.
Определение других видов грунтов, приведенных в таблицах ДБН, не составляет особого труда. Если возникают сомнения в определении вида грунта, нужно принимать значение расчетного сопротивления грунта сжатию в сторону уменьшения, т.е. перестраховаться и сделать подошву фундамента несколько шире, чем нужно.
При встрече на участке строительства биогенных (торфяников, илов и пр.) засоленных, набухающих либо просто непонятных грунтов необходимо приостановить строительство и пригласить специалистов.
Грунт считается упругопластическим материалом. Под действием нагрузки, не превышающей определенного значения, он способен сжиматься и расправляться после ее снятия. Расчет фундамента на такую нагрузку называется расчетом по несущей способности грунта.
При увеличении нагрузки происходит необратимое смятие грунта. Расчет в таком случае называется расчетом на деформацию грунта. Его могут выполнить только квалифицированные специалисты, при наличии инженерно-геологических исследований грунтов на участке.
Заключение
Представленная упрощенная методика расчета фундамента по несущей способности грунта, предназначена для понятия застройщиком общих принципов работы по конструированию и возведению ленточного фундамента при загородном строительстве. Она позволяет с достаточной степенью достоверности определить основные размеры будущего ленточного фундамента. При необходимости, для полного расчета фундамента (плюс расчета по деформации грунтов) необходимо обратиться к квалифицированным специалистам.
С расчетов начинаются непосредственно строительные работы. Чтобы рассчитать фундамент для одно- или двухэтажного дома, помощь квалифицированных специалистов, возможно, не понадобится. Однако при сложных вариантах расчета, к примеру, трехэтажной виллы на склоне холма на свайном фундаменте, лучше не экономить на специалисте.
Выбор типа фундамента
Перед тем, как начать расчеты, необходимо выбрать тип используемого фундамента соответственно обстоятельствам:
Ленточный фундамент – самый универсальный тип, поскольку является надежным и долговечным, подходит для зданий любой высотности, в здании можно обустроить подвал. Минусом является большой расход материалов и громоздкость конструкции. Представляет собой заглубленную в землю ленту из армированного бетона, вылитую на подушке из песка и щебня.
Столбчатый фундамент – представляет собой заглубленные в землю на определенном расстоянии друг от друга бетонные столбы, соединенные балками. Подходит для возведения малоэтажных (1-2 этажа) домов из бруса, из сип-панелей, или срубов. Данный вид фундамента подойдет для почв, где нет резких температурных колебаний.
Плиточный – требует предварительного заглубления грунта, а неровности почвы под ним выравниваются подсыпкой песка, щебня или бетона.
Плита для фундамента предварительно армируется. Применяется для строительства массивных 2-3-х этажных зданий. Самый затратный вариант относительно других видов.
Свайный – состоит из соединенных балками и железобетонными плитами свай. Применяется в условиях зыбких почв, для строительства легких многоэтажных зданий. Монтаж свай требует применения множества строительной техники и обходится недешево.
Нюансы расчета
Расчет заложения фундамента производят, учитывая такие нюансы:
- глубину залегания грунтовых вод;
- глубину промерзания грунта в данном регионе согласно таблицам;
- рельеф местности и состояние грунта;
- наличие или отсутствие подвала;
- наличие подземных коммуникаций – кабелей, трубопроводов рядом с местом строительства.
Расчет нагрузки на фундамент
В качестве примера для расчета будет рассмотрено одноэтажное здание 6X8 метров с высотой потолков 3 метра, длина простенков в доме составляет 10 метров, а толщина 0,1 м. Нагрузка на фундамент рассчитывается следующим образом. Длина стен равна:
После этого вычисляется объем стен, в данном случае считается, что они все толщины 10 см:
V=L*H*T V=38*3*0.1=11.4 м3.
Из таблиц берется коэффициент плотности материала P, из которого выполнены стены, и масса стен обсчитывается по формуле:
Вес перекрытий и кровли высчитывается при помощи таблиц, умножая их предварительно высчитанную площадь на удельный вес материала, из которого они состоят.
При расчете нагрузки на фундамент производится учет снеговой и ветровой нагрузки, а также находящихся в здании людей и предметов интерьера.
Расчет нагрузки на грунт
Производится данный обсчет, чтобы выяснить, не является ли здание слишком тяжелым для данного типа грунта. Нагрузка на грунт складывается из масс фундамента и здания. Масса фундамента вычисляется умножением объема на удельную плотность.
При этом у почвы согласно таблицам есть допустимая максимальная нагрузка на м2. Высчитывается нагрузка путем деления массы здания вместе с фундаментом на общую площадь подошвы основания.
Нагрузку на грунт можно уменьшить следующими способами:
- Сделать ленту в основании трапециевидной с расширением книзу.
- При использовании столбчатого основания сделать большее число и габариты столбов.
Расчет количества арматуры для ленточного фундамента
Для ленточных фундаментов применяют два армирующих пояса и арматуру толщиной до 12 мм. При наборе каркаса следует помнить, что вертикальные и поперечные прутья подвергаются меньшей нагрузке, чем продольные.
В качестве вертикальных и поперечных прутьев подойдет катанка, а для горизонтальных применяют рифленую арматуру. Ставятся продольные пруты не реже чем через 40 см, но не менее двух прутков.
Высчитывается необходимое количество рифленой арматуры, перемножая длину ленты на количество рядов прутьев. Поперечные прутки ставятся через каждые 50 см, отступив по 5 см от стенок основания.
Длина катаной арматуры считается по количеству поперечных прутков, умноженных на длину поперечного прутка, и количеству вертикальных прутков, умноженных на длину вертикального прутка. Конструкция собирается при помощи вязальной проволоки, ее количество обсчитывается из расчета около 30 см проволоки на одну скрутку.
Расчет бетона на фундамент производится так — количество использованного бетона равняется объему фундамента. Метод расчета объема фундамента – вычисляется площадь геометрической фигуры, которую он собой представляет (в данном случае произведение длины ленты на ее ширину). Площадь затем умножается на высоту заливки бетона.
Строительство дома всегда начинается с фундамента. Он является одной из главных составляющих частей постройки. Если всё учесть и сделать хорошее основание, то сооружение будет служить человеку долгие годы. Для этого важно не только купить качественные материалы, а ещё надо сделать расчёт фундамента. Хорошо, когда этим занимаются проектировщики. Что если вы сами строите дом? Придется вести подсчёты самостоятельно. Узнаем у опытных мастеров, как рассчитать фундамент под дом.
Вначале определите состав грунта на участке, где собираетесь построить сооружение. Выкопайте пять-шесть ям в разных местах глубиной не менее двух метров. Такой тест поможет безошибочно установить тип почвы. Ниже читайте, какие бывают основные виды грунтов:- Лессовидный – рыхлый грунт, который состоит из глины, большого содержания пылевидных частиц.
- Биогенный – это песчаные и торфяные почвы.
- Скальный – прочный грунт с жёсткой структурной связью.
- Глинистый – состав: глина и песок. Несущая часть зависит от количества влаги. Сухая глинистая почва выдерживает большие нагрузки.
- Полускальный – главное отличие его от скального, что в нём нет жесткой структурной связи между прочными породами.
- Песчаный. Зёрна кварца, минералы и глина (не более 3%) – это составляющие данного грунта.
- На каком уровне протекают подземные воды. Если их глубина – один метр, то фундамент делают плитный. При более глубоком уровне расположения подземных источников используйте ленточный.
- Глубину промерзания земли. Пучинистый грунт надлежит заменить до уровня промерзания, или же уложите плиточное малозаглубленное основание. Также подходящей разновидностью для пучинистой почвы станет свайная или заглубленная ленточная основа.
- Величину нагрузки на фундамент.
S ≥ F Yn / Ro Yc; где: S – площадь, Yn – постоянный показатель надежности (1,2 для всех видов почвы), F – сила тяжести, Ro – сопротивление грунта, Yc – показатель условия работы на грунте.
Здесь вы можете скачать: .
Остаётся узнать нагрузку на основание, то есть вес дома и сопротивление грунта. Для просчитывания массы сооружения следует учесть не только саму тяжесть постройки, а ещё вес мебели, людей, техники и т.д. Не забывайте и о том, что зимой вес дома будет увеличиваться от снега. Специалисты учитывают это, прибавляя 100 кг на каждый квадратный метр крыши. Теперь математика посложней – считаем массу дома. Понадобится подробный план, где есть все размеры комнат, кровли, толщина стен, площадь полов. При помощи схемы вы узнаете площадь в м², например, кровли. Затем, используя данные таблицы о весе материалов, узнаете массу. Для этого умножьте полученную площадь кровли на примерный вес материала (шифер). И так просчитайте каждую стенку, перегородку, пол, а в конце просуммируйте результат. Сопротивление почвы вы найдёте ниже в документе. Затем подставляем все известные значения в вышеприведенную формулу и подсчитываем площадь фундамента (S).Кстати, скачайте у нас на портале ещё.
Любой дом строиться строго по проекту, который разрабатывается специалистами. Один из важнейших пунктов строительного планирование считается расчет фундамента. Но часть построек приходится строить самостоятельно. К таким относятся бани, гаражи беседки и даже небольшие жилые дома. В таких случаях важно подобрать и спроектировать качественный и надежный фундамент. Тем более стоимость фундамента от всех работ порой доходит до 1/3. Если допустить ошибку, то переделать основание дома порой не возможно, и всегда затратно. А затраченные силы и время вообще никто не вернет. О том, как рассчитать фундамент для дома, выбрать подходящий, можно узнать из этой статьи.
Фундамент дома в первую очередь является основанием для конструкции, от качества которого будет зависеть, сколько прослужит здание. Любое строительство дома из брусастроиться согласно утвержденной документации, в которой расчет фундамента занимает не последнее место.
Правильно спроектированный фундамент предохранит здание от подтопления и сбережет строительство дома из клееного бруса и любого другого от растрескивания и разрушения. Платформа должна быть рассчитана так чтобы без проблем выдержать вес дома и при этом распределять нагрузку равномерно на грунт.
В расчет фундамента входят:
- Расчет нагрузки для различного рода грунта.
- Расчет кубатуры (определение, сколько строительных материалов необходимо).
- Расчет стоимости фундамента, включая работу и материалы.
Самые распространенные ошибки при монтаже основания можно увидеть на видео:
Какую конструкцию основы выбрать
В строительстве деревянных домов использую конструкции:
- Плиточный.
- Ленточный.
- Столбчатый.
- Свайный.
Есть территории, где рационально применять платформу смешанного типа, например ленточно-свайный. Такой является модификацией одного из основных видов. Но это сложная конструкция и строители стараются изменить состав почвы под один из основных типов. Так осушается болотистая и намывается песок, или часть грунта просто вынимают и засыпают шлаком, который трамбуясь, превращается в бетон.
Выбирают основание в зависимости от строящегося дома. Чем тяжелее конструкция, тем массивнее фундамент. Для строительство дома из профилированного бруса или оцилиндрованного бревна используют ленточный или столбчатый виды. Причем ленточный, делают мелко заглубленным.
Глубину залегания рассчитывают, отталкиваясь от двух основных факторов:
- Глубина залегания грунтовых вод.
- Промерзание почвы в местности будущего строительства.
Существуют средние нормы для глубины залегания подошвы на различных почвах:
- Супесь — 125см
- Глина и суглинки — 150 см
- Песок и гравий — 100 см
Это максимальное залегание основания дома по строительному ГОСТу, но в нем указаны и максимальные показатели залегания:
- Для сухой почвы — 70 см,
- Для влажной, с близким залеганием грунтовых вод — 120 см.
Если дом по плану имеет подвальные помещения, то подошва конструкции должна быть, ниже уровня пола минимум на 40 см.
Каждый тип основания имеет свои плюсы и минусы. Так, например столбчатый, возводят за короткие сроки, ленточный считается одним из самых прочных из-за жесткого соединения конструкции как поперек, так и вдоль. Монолитный дорогостоящий, его строят в редких случаях, когда почва сильно подвижна.
Какие нагрузки влияют на фундамент
На основание всегда действую две силы:
При правильном расчете фундамент должен выдерживать вес дома, мебели, жильцов, снега и ветра, а так же давление от вспучивания почвы. Вес здания при планировании высчитывается в соответствии со специальными таблицами, в которых указан примерный вес того или иного материала. Высчитать сколько стоит дом, имея эти таблицы не сложно. Вес дома на 1 см 2 /кг должен превышать нагрузку которую выдерживает грунт. Так для некоторых видов грунта эта нагрузка ровняется:
- Гравий и крупный песчаник — 3,5-4,5 кг/см 2 .
- Мелкий песчаник — 2-3 кг/см 2
- Глинистая твердая почва — 3-6 кг/см 2 .
- Щебенка — 5-6 кг/ см 2 .
Делая расчет не нужно забывать, что сама конструкция основания тоже имеет определенный вес. В любом случае расчет конструкции всегда индивидуален для различных участков и строений.
Все нагрузки на фундамент разделяют на постоянные (крыша, стены, балки перекрытий, гидроизоляция и т.д.) и временные (снежный покров, ветровые и т.д.).
Рассчитываются общая нагрузка (сам дом, фундамент, система утепления) и при эксплуатации (мебель, люди проживающие и т.п.).
После строительства дом дает усадку, так и фундамент. Почва под ним утрамбовывается и фундамент «проседает» — это значение называется осадкой. Если осадка будет неравномерной, то фундамент быстро растрескается и развалиться. Чтобы этого избежать, нужно точно высчитать площадь фундамента, и рассчитать нагрузку на него.
Как высчитывается нагрузку на фундамент
Определив размеры дома не сложно высчитать площадь фундамента под него. Это делается для правильного расчета нагрузки. Нагрузка зависит от того из какого материала собирается дом. В нормативной строительной документации приведен удельный вес фундамента в зависимости от различных материалов:
- Кирпич и бетон — 1880-2200 кг/м 3 ,
- Камень бытовой — 1600-1800 кг/м 3 ,
- Вес стен деревянного дома:
- Каркасно — панельный — 30-50 кг/м 2 ,
- Брусовый, оцилиндрованное и рубленное бревно — 70-100 кг/м 2 .
Для определения нагрузки важно знать вес перекрытий:
- Цокольные перекрытие — 100-300 кг/м 2 ,
- Чердачные перекрытие — 150-300 кг/м 2 ,
- Железобетонные перекрытие — 500 кг/м 2 .
Удельный вес кровли:
- Листовая сталь — 20-20 кг/м 2
- Рубероид — 30-50 кг/м 2
- Шифер — 40-50 кг/м 2
- Керамическая черепица — 60-80 кг/м 2 .
Посмотрим, как можно использовать эти показатели на реальном примере:
По плану бедующий дом имеет размеры 8х5 с одной внутренней стеной. Высота здания 3 м. Для того чтобы узнать длину стен: 5+8+5=18 м. Высчитываем площадь стен: 18х3=54 м2.
Для вычисления пощади цокольных перекрытий составим произведение длинны и ширины дома: 5х8=40 м 2 . Чердачные перекрытия имеют одинаковую площадь с цокольными, значит тоже 40 м2.
Следующим этапом рассчитывается вес и площадь фундамента
Площадь и вес фундамента
Рассчитать фундамент не сложно, рассмотрим конкретный пример:
Для строительства дома был выбран ленточный фундамент с подошвой в 1,5 м, к этой цифре нужно прибавить 50 см, над уровнем грунта. Высота фундамента будет ровна 1,50+0,50= 2 м. Затем рассчитывается длинна: (5+8)х2=26 м. Внутренняя перегородка имеет длину 5 м. 26+5=31 м.
Рассчитаем объем фундамента, произведением длины и высоту и ширину. Возьмем ширину в 50 см, 0,5х31х2=31 м 2 . Теперь, по вышеуказанным данным, рассчитаем вес фундамента: Железобетон веси 2400 кг/м3, 31х2400=74 400 т. Опорная площадь фундамента будет 31000х50 =15 500 см 2 .
Для определения общего веса конструкции нужно вес дома сложить с весом фундамента и разделить на полученную опорную площадь. Так мы получим вес 1 кг/см 2 .
Если допустимая площадь для определенного вида грунта выше, то нужно изменять ширину платформы у ленточного, и количество столбов у столбчатого. Но при этом общий вес конструкции увеличится, поэтому расчеты нужно начинать заново.
Как рассчитать бетон для фундамента
Чтобы не совершать покупку лишних строительных материалов, важно произвести точный расчет кубатуры фундамента. Для расчета кубатуры важно учесть два фактора: вид фундамента и сложность его конструкции. Для удобства читателей рассмотрим расчет различного вида фундамента отдельно.
Расчет кубатуры ленточного основания
Рассчитать кубатуру ленточного фундамента проще всего. Для этого необходимо сложить длину, ширину и высоту. Пусть ширина будет 50 см, высоту мы уже рассчитывали выше 1,5 м Длинна высчитывается по периметру 5+ (8+5)х2=45 м. Кубатура рассчитывается: 0,5х45х1,5 = 33,75 м 3 . Округляем эти данные и прибавляем 10% (запас), получается 37 кубов бетона.
Расчет кубатуры столбчатого основания
Столбчатый фундамент может иметь различную форму (круг, квадрат ит.д.). Рассчитаем для примера кубатуру круглых столбов. Для этого нужны значения: диаметр, поперечное сечение, высота столба. Площадь высчитывается умножением числа Пи на радиус х 2. Поперечное сечение для столба с радиусом 15 см: 3, 14х0,075м = 0,2355 м. Зная радиус и высоту можно высчитать объем: 0,2355х1,5 =0, 353 м 3 . Это число нужно умножить на количество столбов в фундаменте.
Расчет кубатуры для плиточного основания
Для расчета монолитной прямоугольной плиты нужно знать ее площадь и толщину. Планируемый дом имеет размер 5 х 8, следовательно площадь плиты будет 40 м 2 . Специалисты рекомендуют использовать монолит толщиной 10-15 см. Высчитываем кубатуру при 10 см толщины: 40х10=400 м 3 .
На монолитном фундаменте по периметру делают ребра жесткости. Для расчета их площади необходимо знать их длину и ширину. В конструкции 5х8 ребра жесткости монтирую через 2,5 м. По ширине таких ребер будет 3, по длине 4. Общая длинна будет ровна: (5х3)+(8х4) = 47 м.
Теперь высчитываем кубатуру. Ширина ребра ровняется толщине плиты- 10 см. Значит площадь одного ребра ровно 0,1 х 0,1=0,01 м 2 . Умножаем площадь на длину 47=0,47 м 3 .
Как определить количество арматуры и проволоки
Для создания жесткой и долговечной конструкции в монтаже используют железную арматуру. Ее количество зависит от типа фундамента, нагрузок и грунта. Арматуру с большим диаметром применяют для получения платформы с большей возможностью нагрузки. Но вес фундамента с арматурой увеличивается. Если почва жесткая, то деформироваться фундамент будет минимально, а значит и арматура нужна минимального диаметра.
Количество арматуры для ленточного основания
Арматура для ленточного фундамента берется диаметром 10-12 мм, так как сама конструкция выдерживает большие нагрузки. Укладывают ее в два прута, независимо от заглубленности основания. Специалисты рекомендуют укладывать арматуру на 10-15 см от верхней точки заливки. Вертикальные пруты при этом не имеют нагрузки, поэтому их можно использовать самые дешевые.
Для дома размерами 5х8 длинна ленточного основания ровняется 45 м. При армирование 4 прута расход будет: 45х4=180 м. Добавляем поперечны при высоте фундамента 150 см и ширине 50 см с шагом в 40 см: (8/0,4)х0,5=10 м. Добавляем их к длине: 180+10=190 м.
Вязальной проволоки понадобиться на одно соединение 30 см. Длина 45 м и шаг 40 см: 45/0,4- 112,5. Эту цифру умножаем на размер одного соединения: 112,5х 0,3= 33,7 м вязальной проволоки нужно на 1-о уровневый фундамент.
Количество арматуры для столбчатого основания
Для армирования столбчатого основания используют толстую арматуру от 40 мм. По горизонтали арматура не несет никакой нагрузки, поэтому тут можно взять самую недорогую. В среднем в каркасе одного столба используется 4 прута. Зная количество столбов, будет не сложно высчитать размер арматуры.
Для конструкции выстой в 1,5 м диаметром 15 см нужно 4 прута, с шагом 7,5 см и связующими в 3-х точках. Толстой арматуры нужно: 1,5х4=6м. Для связки тонкой: 30 см (для одного узла)х3=90 см. Если в фундаменте используется 20 столбов, то количество умножается на эту цифру.
Вязальной проволоки нужно для соединения в 3-х точках одного прута. Это число умножается на число прутов и на вертикальные соединения: 3х4х30=72 м.
Количество арматуры для монолитного основания
Для плотного устойчивого грунта можно взять тонкую арматуру от 10 мм. Для тяжелой конструкции и неустойчивой почвы от 14 мм. Крепиться связка с шагом в 20 -30 см.
Для плотформы 5х8 нужно по длине 27 шт., и по ширине 17 шт. Так как обвязка нужна двойная: (17+27)х2=88. Это число нужно умножить на длину прута, получится метраж арматуры.
Как рассчитать стоимость фундамента
После того как произведены расчеты кубов, количества арматуры несложно посчитать стоимость фундамента. К основной стоимости добавляются работы и цена досок для опалубки + земельные работы и техника.
В среднем стоимость на конструкцию под ключ начинается от 15 000 м 2 . Но можно сэкономить и выполнить все работы своими руками.
Стоимость готового бетонного раствора колеблется от 700 руб./куб, но можно сократить затраты сделав бетон самостоятельно. Для этого понадобиться песок, гравий и цемент М250 или 400. Средняя цена на цемент от 800 руб. за мешок в 40 кг. КамАЗ песка стоит от 2 500 руб., его хватит на заливку фундамента.
Сокращаются расходы и при выполнении частичных работ, например, вырыть траншею и сделать опалубку своими руками, а залить бетоном, доверить специалистам.
В любом случае не стоит экономить на основании дома, так как оно должен быть надежным и прочным. А как рассчитать и не переплачивать мы подробно рассказали.
