Как правильно рассчитать нагрузку на фундамент

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

Справочная таблица для определения глубины заложения фундамента по регионам

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

Зависимость глубины заложения фундамента от типа грунта

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

Расчёт нагрузки с учётом площади и региона дома

Все нагрузки на фундамент состоят из двух величин — постоянных и переменных. К постоянным нагрузкам относится вес самого здания, к переменным — сила давления снегового покрова и ветра, величина которой зависит от региона, где ведется строительство. Зная площадь дома и нормативный вес материалов, из которого он будет возводиться, можно рассчитать ориентировочную нагрузку на фундамент, исходящую от массы строения. Для проведения расчетов воспользуйтесь следующими справочными таблицами:

Таблица 2: Расчетный вес стен

Таблица 3: Расчетный вес перекрытий

Таблица 4: Расчетный вес кровли

Важно! Определив массу здания вам необходимо добавить к ней полезные нагрузки (вес людей, мебели), которые будет испытывать фундамент в процессе эксплуатации здания. Расчетная величина полезных нагрузок для жилищного строительства на каждый квадратный метр перекрытия составляет 100 кг

Следующий этап расчетов — определение нагрузок от снегового покрова. Нормативная величина снеговой нагрузки различается в разных регионах России. Для расчета вам необходимо умножить площадь кровли здания на вес 1 м2 снега и коэффициент уклона крыши.

Таблица 5: Нагрузка от снегового покрова на фундамент здания

Осталось лишь рассчитать ветровую нагрузку на здание. Делается это по формуле:

площадь здания * (N +15*высота здания); где N — расчетная ветровая нагрузка для разных регионов России, которую вы можете увидеть на нижеприведенной карте.

Рис: Карта ветровых нагрузок в разных регионах России

Важно! Определив все постоянные и переменные нагрузки вам необходимо их просуммировать, так вы получите совокупную нагрузку на фундамент здания. Для дальнейших расчетов ее необходимо умножить на коэффициент запаса надежности 1,5

Видео: как определить несущую способность свай эксплуатируемого здания

Железобетонный ленточный

Процесс расчета осуществляется по такой формуле:

• S>Yn×F/Yc×Ro
• S – площадь основания (опорная).
• Yn – коэффициент надежности.
• F – совокупность всей нагрузки дома.
• Yc – коэффициент работы основания в почве.
• Ro – расчетное сопротивление почвы.

Подобные вычисления представлены ниже:

Рис. 1.5: коэф. надежности при работе основания в почве.

Винтовые сваи

В этом случае за основу вычислений берутся хар. одной сваи, а потом умножается на общее количество используемых свай для фундамента.

Совет эксперта! Как показывает наша практика, фундамент на сваях одно из лучших решений. Также нашим клиентам мы рекомендуем микросваи. Если смотреть на них в разрезе цены и качества, то это оптимальное решение. Поэтому мы рекомендуем его к реализации, особенно в сложных грунтах.

Рис. 1.6: схема, как работают сваи в грунте винтового типа.

Чтобы определить опорную площадь одной сваи диаметром 133 мм с лопастями в 300 мм используется следующая формула:

«R2*3.14» — 15*15*3,14 = 706.5 см2

По силе сопротивления несущая способность рассчитывается так: 706,5×3,6=2,55 тонн. Как следствие, несущая способность фундамента будет равняться следующему 14×2,55 = 35,7 тонн.

Важно! Во всех случаях выполняются индивидуальные расчеты, важно чтобы несущая способность свай соответствовала ожидаемой нагрузки всего строения. По этой причине следует обращаться исключительно к профессионалам

Железобетонные сваи

Преимущество ЖБИ свай в том, что они имеют рабочие боковые стенки, как следствие они имеют улучшенную несущую способность.

Вычисления выполняются посредством такой формулы: P = 10Rh×F+u×l×f>P.

• Rh – сопротивление грунта под острием свай.
• u – поперечное значение (периметр).
• F – поперечное значение.
• f – сопротивление грунта боковыми стенками.
• l – глубина забивки.

Величина массы на грунт

Таблица расчета ленточного фундамента для дома.

В первую очередь считается вся тяжесть на грунтовое основание. Сюда входит масса постройки, мебель, количество людей, оборудование и временные тяжести (погодные условия).

Чтобы произвести расчет площади опор, на которые будет ложиться постройка, считаются следующие параметры:

• тяжесть несущего основания;
• все материалы, которые планируется применять при строительстве, включая все отделочные работы;
• Характерные особенности грунтового основания.

Чтобы произвести расчет нагрузок, к примеру, на ленточный фундамент, необходимо учесть следующий сбор:

• несущая подошва;
• грунт выше подошвы;
• пол и лестница;
• цоколь;
• потолок;
• крыша;
• стены с внутренней и внешней отделкой.

Таблица расчета нагрузки на фундамент по регионам.

Определение нагрузок на фундамент производится калькуляцией средних справочных данных массы всех материалов. Если умножить величины на объем строения, то можно получить необходимый расчет нагрузок. Изначально производится калькуляция несущего основания. Для определения веса необходимо объем основания умножить на удельную тяжесть.

Расчет площади подошвы повлияет на давление, на грунтовое основание. При этом нагрузка на каждый квадратный см не должна превышать критического значения. Необходимо учитывать тот факт, что несущая способность грунта (почвы) имеет несколько значений, которые и называют расчетом сопротивления.

Расчет общего давления на грунт

Целью всех этих расчетов является подтверждение того, что усилия, передаваемые от здания на 1 см основания, не превышают предельно допустимого сопротивления грунта. Это значение можно определить, зная виды грунтов, залегающих под проектируемым сооружением.

Для того, чтобы дом в будущем не осел и не деформировался необходимо правильно рассчитать давление конструкции на грунт

Под действием давления здания на грунт происходит его сжатие и неравномерное оседание всего дома. В результате этого процесса в несущих конструкциях дома происходят деформации и появляются трещины.

Для предотвращения этих негативных последствий необходимо на стадии предпроектной подготовки правильно подбирать материал, учитывая его удельный вес, и выполнять качественный расчет давления несущих строительных конструкций на грунт основания.

Для получения общей предельной нагрузки и определения возможности устройства дома принятой конструкции суммируются все результаты сбора нагрузок и определяется ее большее значение, которое будет на тех участках, где передается давление с кровли.

Это максимальное значение должно быть меньше условного расчетного сопротивления грунта, определенного по СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений».

Переходим к расчету фундамента

Напомню, что все предыдущие и весьма занимательные вещи мы считали для одной только цели – рассчитать фундамент здания по той нагрузке, которую он будет оказывать на почву. Вопрос об определении степени трудносжимаемости грунта мы пока оставим в покое. Надо же понять сначала, с какой нагрузкой мы дело имеем.

Считать площадь опоры фундамента – одно удовольствие. Там все прямо и перпендикулярно. Считать вес дома – тоже особого труда не представляет. В любом случае можно прикинуть вес, а потом пару тонн добавить. На погрешности, на мебель и на себя любимых.

Для простоты расчетов возьмем простой прямоугольный дом 10Х10 метров. Причем домик наш будет стоять на фундаменте из бетонных блоков. Толщина фундамента 30 см. Высота фундамента вместе с цоколем составляет 1,5 метра. Стены нашего дома выложены из пенобетона плотностью 600 килограмм в кубе. Толщина стен 20 см Коробка высотой 6 метров. Не забудем про фасады из тех же блоков – два треугольника высотой 4 метра. Стропилы и крыша из ондулина. На всякую сопутку типа балок для пола, половых досок и всего такого добавим полторы тонны. Это 2 куба дерева. Ну и как обещал, еще пару тонн на все про все. Кстати, домик не маленький получается.

Пример выполнения вычислений с помощью калькулятора

Процесс расчета нагрузки на фундамент полностью автоматизирован. Для выполнения задачи используются компьютерные технологии. Компьютерные программы для расчета зданий называются калькуляторами.

Алгоритм автоматизированного подсчета указан в СНиП 2.01.07-85 от 01.01.1987 г. «Нагрузки и воздействия».

Исходные данные

В качестве примера для расчета фундамента используем следующие исходные данные:

Программа для расчета фундамента согласно свойствам грунта

• Здание 2-этажное кирпичное.
• Размеры строения в плане — 6*6 метров.
• Высота этажа – 3 м, высота помещения – 2,7 м.
• Толщина наружных стен – 510 мм.
• Толщина внутренней стены – 250 мм.
• Фундамент ленточный из монолитного железобетона.
• Ширина опоры – 600 мм, высота – 2000 мм.
• Толщина перекрытия из монолитного железобетона – 220 мм.
• Толщина цементно-песчаной стяжки по верху перекрытия – 30 мм.
• Кровля 4-скатная с уклоном 45°. Материал кровельного покрытия – металлочерепица.
• Суммарная длина всех межкомнатных перегородок из гипсокартона – 10 м. Толщина перегородок – 80 мм.
• Нагрузка от кровли – 120 кг/м2 кровли.
• Снеговой район строительства – ll.

Расчет

Последовательность и результаты расчета ленточного фундамента приведены в таблице.

Порядок вычислений	Коэффициент надежности	Полученное значение, т
Определяем вес фундамента Объем ленточной опоры 0,6*2*(6*4 +6) = 36 м3 Масса опорной части (железобетон – 2500 кг/м3) 36*2500=90 тонн	1,3	117,0
Определяем тяжесть наружных стен дома Суммарная длина наружных ограждений 6*4=24 м Площадь наружных ограждений в пределах одного этажа 24*3=72 м2 Масса наружных ограждений (удельный вес полнотелого кирпича – 918 кг/м2) (72*2) *918≈133 тонны	1,2	159,6
Определяем тяжесть внутренних стен Площадь внутренних ограждений 6*2*3= 36 м2 Масса внутренних ограждений (пустотелый кирпич – 450 кг/м2) 36*450 кг/м2=16,2 тонны	1,2	19,4
Определяем тяжесть перекрытий Площадь перекрытий 6*6=36 м2 Масса одного перекрытия (железобетон – 625 кг/м2) 36*625=22, 5 тонны Масса всех перекрытий (подвального, межэтажного и чердачного) 22,5*3=67,5 тонны	1,2	81,0
Определяем вес перегородок Площадь перегородок 10*2,7=27 м2 Масса перегородок (гипсокартон – 28 кг/м2) 27*28 кг/м2=756 кг≈0,76 т.	1,2	0,9
Определяем вес крыши Площадь кровли (6*6)/cos45ᵒ= (6*6)/0,7=51,5 м2 Тяжесть кровли (древесина – 60 кг/м2) 51,5 м2*60=3090 кг≈3,1 тонны	1,2	3,7
Определяем массу цементно-песчаной стяжки (раствора – 150 кг/м2) Площадь перекрытий 6*6=36 м2 Масса цементно-песчаной стяжки 36 м2*150*3=16200 кг=16,2 тонны	1,2	19,4
Определяем вес снежного покрова Площадь кровли (6*6)/cos45ᵒ= (6*6)/0,7=51,5 м2 Масса снежного покрова (уплотненный снег – 120 кг/м2) 51,5*120=6180 кг=6,18 тонны	1,2	8,7
Всего		409,7
Итоги расчета нагрузки на фундамент 409,7/30=13,66 т/пог.м

Суммарную нагрузку на 1 м2 грунта сравнивают с допустимой величиной. Искомую цифру принимают равной удельному сопротивлению грунта на сжатие. Указанная величина указывается по нормативным документам.

Что нужно учесть при расчете фундамента

Особенности грунта и какого типа делать фундамент

Фундамент бывает нескольких типов: плитный, ленточный, свайный, на столбах. Иногда применяются и несколько измененные конструкции, являющиеся «модификациями» основных типов. Однако зачастую принимаются меры для изменения грунта. Например, если местность болотистая, то делается частичная выемка грунта и засыпается более прочный материал. Часто используется граншлак, который постепенно превращается в бетон;

 Глубина закладки фундамента

Этот параметр зависит от двух факторов. Нужно определить, насколько глубоко залегают в этом месте грунтовые (подземные) воды. Также учитывается и то, на какую глубину промерзает почва в зимний период;

Какую нагрузку должен выдерживать фундамент

Нужно понимать, что на фундаменте (основании) держится все сооружение, которое имеет определенный вес. Вес имеют стены, крыша, потолок, пол. Плюс к этому вес имеют и двери, оконные рамы и т. п. Как этот вес посчитать? Известен материал, известны площади, известен удельный вес каждого вида материала (в интернете много справочных таблиц на эту тему). Поэтому общий вес всего сооружения можно высчитать. Не нужно забывать, что в здании что-то будет: мебель, бытовые приборы и т.д. Все это также будет добавляться к общему весу, даже включая людей, находящихся в помещениях дома.

 Траншея под фундамент

Естественно, что перед тем, как делать фундамент, следует подготовить траншею. Ориентировочно можно указать ее максимальную глубину для некоторых грунтов:

• песчаный или гравелистый 1 м
• супесь 1,25 м
• глина, суглинок 1,5 м

Но имеется и определенный минимум закладки:

• сухой грунт 0,7 м
• влажный грунт 1,2 м

Если в здании предусмотрен подвал, то минимальная глубина – 0,4 м (от уровня пола подвала) В индивидуальном строительстве чаще всего применяется фундамент ленточного типа. Он имеет такое преимущество, как жесткая связка всех элементов в любом направлении (продольном, поперечном).

кликните для увеличения

Предельные нагрузки

Понятно, что «общий» вес сооружения не должен превышать той нагрузки, которую может выдержать грунт. Приведем некоторые данные максимальной нагрузки в зависимости от вида грунта (в кг/см²).

•  крупный песок, гравелистый 3,5 – 4,5
• мелкий влажный песок 2 — 3
• твердая глина 3 — 6
• гравий, щебень 5 — 6

При этом следует учитывать и вес самого фундамента. В любом случае нужно понимать, что такие расчеты делаются индивидуально для каждого строения.

Пример расчета фундамента для дома

Исходные данные: одноэтажный дом с жилой мансардой из газобетонных блоков D600 толщиной в 400 мм с общей высотой в 6 м (3 м – высота первого этажа), 10×10 м, одной внутренней несущими перегородкой и тремя ненесущими из блоков D 400 с толщиной в 300 мм. Тип кровли – двускатная, полы заложены из дерева и утеплены, межэтажное перекрытие выполнено из дерева с прокладкой утеплителя, дом расположен в средней полосе РФ, 4 район по снеговой нагрузке. Порядок и результаты расчета приведены в таблице ниже:

Нагрузка	Расчет	Итого:
Нагрузка от капитальных несущих стен при условии высоты до фронтонов 4 м и общей высоты дома в 6 м	Общая площадь стен (10+10+10+10)*4+2 фронтона по 10 м2=180 м2. Общий объем =180*0,4=72 м3 Нагрузка 72*600=43200 кг	43200
Нагрузка от фасадной теплоизоляционной штукатурки	180*0,05*300=2700	2700
Нагрузка от несущей перегородки	10*3*0,3*600=5400	5400
Нагрузка от цокольного перекрытия	100 м2*300=30000	30000
Нагрузка от межэтажного перекрытия	100*200=20000	20000
Эксплуатационная нагрузка на оба перекрытия	100*195*2=39000	39000
Кровля (металлочерепица с утеплителем по лагам)	Уклон — 22° Общая площадь скатов 10*5,28*2=107,7 м2 Ориентировочный вес кровли 107,7*30≈3250	3250
Снеговая нагрузка	107,7*240 (снеговая нагрузка для 4 региона)=25848≈26000	26000
Всего	169550
Вес дома с учетом коэффициента надежности в 1,1	186505

Вес внутренней отделки и лестниц, размеры оконных и дверных проемов в данном примере не учитываются, как и другие дополнительные нагрузки.

Для проверки несущей способности фундамента дома и вычисления его оптимальной опорной площади следует найти его объем и вес. Исходя из параметров участка в примере (плотные супеси, с низким заложением грунтовых вод и средней глубиной промерзания в 110 см и несущими способностями не ниже 3 кгс/см2) лента закладывается на глубину в 90 см со средней толщиной песчано-щебенчатой подушки в 30 см. Общая высота ленты составляет 70 см, при длине по несущими стенами в 50 м и ширине в 45 см (толщина блока + слой штукатурки).

Опорная площадь фундамента в этом случае составляет 50*0,45=22,5 м2, объем – 22,5*0,7=15,75 м3, вес – 15,75*2500=39375 кг.

Минимально допустимая площадь основания составляет: (1,1*(39375+169550)/(1,3*3)= 58927,56 см2=5,9 м2.
Выбранная опорная площадь в ленте (22,5 м2) превышает минимально допустимую, фундамент считается устойчивым.

Для проверки несущих способностей фундамента вычисляется общая нагрузка строения на 1 м2. (39375+169550)/22,5=9285 кг/м2=0,98 кг/см2, что также соответствует норме для сухих супесей.

В обратных ситуациях (полученная при расчете минимальная опорная площадь превышает заданную) рекомендуется:

• Увеличить толщину ленты в пределах допустимой сметы и провести новый проверочный расчет.
• Рассмотреть возможность снижения веса основных конструкций или выбрать другой тип фундамента (в данном конкретном случае – плитного или ленточного с расширенной нижней частью).
• Оценить целесообразность смены почвы в котловане на грунт с более высокими несущими способностями (а именно – замены пучинистых или слабых грунтом песком с крупными зернами или песчано-гравелистой смесью).

Приведенный пример расчета фундамента для дома свидетельствует, что проведение таких сложных расчетов не всегда возможно провести своими силами, не имея достаточной подготовки в этом вопросе. Поэтому рекомендуется доверить расчет нагрузки и обоснование параметров фундамента специалистам, тогда можно смело браться за строительство своего дома, без риска, что вас постигнет неудача.

Тяжесть на грунтовое основание

Таблица рекомендуемых пропорций фундаментов в зависимости от расстояния.

Для того чтобы произвести верный расчет нагрузок, необходимо сложить сбор массы дома и фундамент. Помимо типа грунтового основания, следует учесть размеры, тип строения и глубину закладки. Схема и эскиз значительно упростят расчет, а удельное давление необходимо вычислить как отношение тяжести дома к общей площади подошвы.

Рассмотрим один пример калькуляции нагрузок на фундамент и того, как выбрать основание. По условию задачи нам дан двухэтажный дом, площадью 6 х 6 м и высотой этажа 2,5 м. Для начала найдем длину внешних и внутренних стен одного этажа. Для этого (6 + 6) х 2 + 6 = 30 м. Умножаем данную сумму на 2 и получаем длину двух этажей. В нашем случае получается 60 м.

Схема расчетов нагрузки, допускаемых на сваю, с учетом допустимых перегрузок.

Следующим шагом станет определение площади стен. Для этого 60 м х 2,5 м = 150 м2. Далее следует вычислить площадь перекрытий чердачного и цокольного уровней (6 х 6 = 36 м2). В большинстве случаев крыша выступает за стены конструкции. Для примера в расчет возьмем длину выступа 50 см и определим площадь. В этом случае длина получится на 1 м больше (7), таким образом, площадь получится 49 м2.

Затем находим дополнение побочных нагрузок на фундамент (мебель, оборудование, люди). К примеру, 100 кг/кв.м (49 кв.м х 100 кг/кв.м = 4900 кг), все суммируем и получаем цифру воздействия на несущее основание. Примерный расчет и сбор нагрузок на фундамент разных типов строения, включая временные осадки.

Вид строения	Стеновые конструкции	Чердак	Цоколь	Крыша	Временные осадки	Полученный результат
Каркасный дом	7 500 кг	3 600 кг	5 400 кг	1 470 кг	4 900 кг	22 870 кг
Кирпичный дом	40 500 кг	3 600 кг	5 400 кг	1 470 кг	4 900 кг	55 870 кг
Строение из железобетона	52 500 кг	18 000 кг	18 000 кг	3 920 кг	4 900 кг	97 320 кг

На непучинистых грунтах самая малая глубина заложения несущего основания должна быть 0,5 м. Если говорить о российских регионах, то придел грунтового промерзания составляет примерно 1,2 м. В этом случае фундамент закладывают на глубину 1,5 м. Жилое строение исключает замерзание грунта под собой, поэтому с учетом нагрузок минимальная глубина должна быть 0,5-0,7 м. Если грунт рыхлый, то его необходимо заменить на более плотный.

Расчёт несущей способности грунта

Расчет несущей способности грунта зависит от типа грунта. Измерение необходимо проводит с учетом данных о влажности на объекте, для этого в нескольких местах проделываются скважины и высчитывается уровень грунтовых вод. Если в углублениях накапливается вода, то дополнительно нужно измерить уровень воды в них

Особенно данные расчеты важны для глинистых грунтов, так как при сильной важности рекомендуется устанавливать сваи. При расчете несущей способности также нужно учитывать отдельные данные о глубине заложения фундамента и длине и ширине самого основания

Чтобы определить, сможет ли грунт выдержать возводимое на участке строение, необходимо провести следующие расчеты:

• Высчитать массу дома, умножив площадь его конструктивных элементов (кровли, стен, перекрытий) на удельный вес стройматериалов;
• Добавить к массе дома снеговые нагрузки, определенные посредством умножения площади кровли на нормативный вес м2 снегового покрова в вашем регионе;
• Добавить эксплуатационные нагрузки (100 кг на м2 перекрытий дома);
• Определить вес фундамента, умножив его объем на удельный вес одного кубометра железобетона;
• Просуммировать полученные нагрузки (1+2+3+4) и умножить их на коэфф. надежности 1.2;
• Определить опорную площадь фундамента (длина умножается на ширину) и высчитать давление на 1 см2. грунта (общие нагрузки/опорная площадь).

Далее полученная величина сравнивается с фактической несущей способностью почвы. Если нагрузка превышает норму, необходимо увеличивать опорную площадь фундамента и проводить перерасчет.

Причины и способы устранения неравномерных осадок оснований

Схема причин деформации зданий.

Сложная деформация сооружения может наступить вследствие следующих причин:

• нарушение систем отопления, канализации, в том числе ливневой, водоснабжения, вызывающее вымывание грунта из-под основания дома;
• неоднородное основание, представленное пластами разной толщины или плотности;
• наличие подземных выработок;
• изменение уровня производственных или грунтовых подземных вод;
• повышение пористости грунта из-за перемещения его частиц при подмывании водяными потоками;
• избыточное увлажнение какой-либо части основания;
• излишнее удаление грунта при устройстве фундамента (выравнивающая подсыпка, заменяющая его, имеет более низкую прочность);
• наличие неравномерной нагрузки на основание;
• постройка отдельных частей здания в разные периоды времени;
• наличие в основании материалов, которые поддаются гниению (древесина, корни деревьев);
• уплотнение грунта, связанное с возрастанием веса в течение процесса эксплуатации дома;

Не допустить неравномерные осадки возможно с помощью следующих изменений:

• придать дому, отдельным частям строительный подъем, соответствующий величине возможной осадки;
• увеличить изгибную жесткость короткого дома, а также уменьшить изгибную жесткость длинного дома;
• построить компенсирующий фундамент;
• провести горизонтальное армирование всех стен;
• при проектировании дома следует предусмотреть необходимость равномерной передачи всей нагрузки здания на основание;
• устроить осадочные и деформационные швы;
• проводить профилактику систем канализации, водоснабжения, а также осуществляющих отвод дождевой воды.

Принятые меры позволят увеличить прочность и долговечность дома.

Определение веса фундамента

Расчет нагрузки на фундамент следует выполнять с учетом всех эксплуатационных условий. К полученной массе потребуется добавить вес крупногабаритной мебели и оборудования в доме

Также важно рассчитать вес фундамента, его давление на грунт. Далее сопоставляется несущая способность почвы с полученным результатом

Определяется нагрузка, которую оказывает 1 м. фундамента на грунт. Нужно определить плотность этого объекта. В соответствии с официальными данными строительных норм и правил, при глубине закладки фундамента на 1 м. объем этого объекта составит 0,45 м³. Основа здания представляет собой слой бетона на гранитном щебне, поэтому нагрузка составит 1035 кгс.

Чтобы определить вес столбчатого фундамента, потребуется рассчитать массу каждого из его объектов. Далее полученный результат умножается на количество свай опоры. Следует отметить, что опытные строители рекомендуют применять при строительстве именно этот тип фундамента. В этом случае допустить ошибку сложнее. Здание будет крепче стоять на грунте. При строительстве в климатических зонах с большим количеством осадков и сильными ветрами лучше отдать предпочтение свайной конструкции. В этом случае количество земляных работ будет меньше, а расход бетона сократится в несколько раз.

Расчёт нагрузки на ленточный фундамент

Определение нагрузки на ленточное основание начинается с подсчёта массы самой ленты, для чего используется следующая формула:

Pфл= V × q.Расшифровка формулы:V – объём стен;q – плотность материала основания.

Необходимо произвести суммирование всех типов давления на фундамент, для чего можно воспользоваться следующей формулой: (Pд+Pфл+ Pсн+Pв)/ Sф.

Внимание! Важно, чтобы результат вычислений, выражающийся в удельной нагрузке, был меньше допустимых значений сопротивления почвы. Разница должна составлять порядка 25%, что необходимо для компенсации неточностей

Получение точных сведений, возможно при учёте видов стен, надо определить, какие из них несущие и выполняют функцию удержания перекрытий, лестничных пролётов, стропил. Выявляются самонесущие стены, выполняющие функцию поддержания исключительно собственной массы.

Исходя из этих данных, определяют под какую сторону закладывать стены определённой ширины, с обязательной проверкой допустимых значений.
Расчёты нагрузки в программе «APM Civil Engineering»

Расчет ленточного фундамента: определяем ширину подошвы

При расчете ленточного фундамента необходимо будет определить два его параметра:

• глубина заложения + высота цоколя = высота;
• ширина ленты;

Третий — длина — известен. Это сумма длин всех стен, под которыми будет закладываться фундамент.

Глубина заложения во многом определяется в зависимости от типа находящихся под подошвой грунтов. Общие рекомендации можно найти в таблице, а описание определения глубины заложения  читайте в статье «Какой глубины должен быть фундамент».

Таблица с рекомендуемой глубиной заложения фундамента в зависимости от типа грунта и уровня подземных вод (для увеличения размеров картинки щелкните по ней правой клавишей мыши)

Пусть мы примем, что глубина залегания фундамента для наших условий — ниже уровня промерзания грунта, высота цоколя — 20 см. Грунт промерзает в нашем регионе на 1,4 м. По рекомендациям фундамент должен находится на 15 см ниже уровня промерзания. Получаем общую высоту: 1,4 м + 0,2 м + 0,15 м = 1,75 м.

Теперь нужно рассчитать ширину ленточного фундамента. Она зависит от расстояния, на котором находятся стены и материала, из которого будем его строить. Рекомендованные значения  приведены в таблице.

Выбираете ширину фундамента в зависимости от материала и расстояния между стенами (для увеличения размеров картинки щелкните по ней правой клавишей мыши)

Расчет нагрузки на фундамент

Теперь нужно найти, с какой силой будет давить дом на фундамент. Для этого общую массу дома (масса всех элементов + полезная нагрузка + снеговая) делим на площадь фундамента.

Площадь ленточного фундамента находим умножив ее длину на выбранную в предыдущем пункте ширину. Потом общую нагрузку от дома делим на площадь фундамента в квадратных сантиметрах. Получаем удельную нагрузку на каждый квадратный сантиметр ленточного фундамента.

Пример. Пусть нагрузка от дома 408000 кг, площадь ленточного фундамента (длинна 4400 см, ширина 30 см)  — 132000 см2. Разделив эти значения, получаем: на каждый сантиметр давит 3,09 кг.

Теперь необходимо узнать, выдержат ли грунты под подошвой фундамента это значение. Любой грунт в состоянии выдержать какое-то давление. Эти значения просчитаны и занесены в таблицу. Находим тип грунта под подошвой фундамента (определяется геологическими исследованиями) и смотрим его удельную несущую способность.

Несущая способность грунтов — сравниваем найденную нагрузку от дома с нормативной для вашего грунта

Если несущая способность грунта больше чем нагрузка от дома, все выбрано правильно. Если нет, необходимо вносить корректировки.

Корректировка параметров

Если нагрузка, передаваемая через ленточный фундамент, для данных грунтов велика, выхода два: использовать при строительстве более легкие материалы или увеличить ширину ленты.

Изменение материала очень трудоемко: часто изменение одного материала тянет за собой цепочку изменений параметров целого ряда других. В результате расчет массы приходится переделывать. Потому чаще увеличивают толщину ленты в фундаменте. Этим увеличивается уменьшается удельная нагрузка.

Но слишком широкий ленточный фундамент (шире 60 см), особенно глубокого заложения,  невыгоден экономически: большой расход материала и трудозатараты. В этом случае необходимо сравнивать стоимость нескольких типов фундамента.

Ширину монолитно-ленточного фундамента подбирают исходя из рассчитанной нагрузки от дома и несущей способности грунтов

Не забудьте после изменения ширины ленты пересчитать ее массу и соответствующим образом откорректировать массу строения.

Учет деформации

Расчет фундамента под нагрузку предполагает определение уровня деформации сооружения. Любое строение со временем дает усадку. Чтобы при этом на конструкции не появились различные дефекты, трещины, необходимо предусмотреть это при проведении расчетов.

Фундамент может деформироваться по-разному. Бывают сдвиги, прогибы, крен, выгиб, перекосы и смещения по горизонтали.

Многие из перечисленных деформаций объясняются усадкой грунта. Она может быть критичной. Чтобы этого не произошло, фундамент должен быть достаточно прочным. Крен можно наблюдать преимущественно в многоэтажных зданиях. А вот для частных домов следует опасаться перекоса, сдвига, выгиба или перегиба

Поэтому при определении типа грунта и его особенностей важно учесть процесс его усадки после проведения строительных работ

Что собой представляет масса здания?

Пример некоторых вычислений веса здания для определения нагрузки на фундамент

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:

• Масс конструкций несущих стен, промежуточных стенок, перегородок и перекрытий.
• Массы крыши вместе с кровельными материалами, несущими балками и стопорами, обеспечивающими способность зданию выдерживать резкие порывы ветра.
• Вес коммуникаций, труб и канализационных систем, проектируемых и будущих.
• Массы строительных материалов и изделий для фундамента, обеспечивающих способность выдерживать грунтовые подвижки и воздействие влаги.
• 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.

Для чего нужен цоколь и отмостка

Цоколь – это надземная часть фундамента, своего рода переходник между основанием и стенами, главной задачей которого является равномерное перераспределение веса и защита стен и перекрытий. Кроме того, многие застройщики обустраивают цокольный этаж, получая дополнительную полезную площадь не за счет подъема, а за счет углубления.

Живу с цоколем почти двадцать лет. Лента, шириной 80 см, высота 40 см. Дальше ФБС блоки и лента из полнотелого кирпича. Высота потолка 220 см. Сухо. Пятистенок 10х10 м, половина – гараж на две машины, еще половина – кладовка и котельная-сауна. Гидроизоляцию делал, наклеивая стеклоизол на ФБС. По грунту стеклоизол и армированный полиэтилен в два слоя. В гараже две трубы 200 мм закопаны вертикально для приёма воды с машин. Стены утеплены 100 мм ППС изнутри и оштукатурены по сетке. При повторе сделал бы сразу плиту на всю площадь. Проще, экономней по труду, надёжнее.

Высота цоколя варьируется в широком диапазоне – это может быть и минимум по СНиП – 20 см, а может и 2 метра. Однако, чтобы цоколь эффективно выполнял свои защитные функции, не рекомендуется делать его ниже 40-50 см.

Отмостка – это защита уже для самого цоколя и для здания в целом, в виде полосы непроницаемого покрытия, опоясывающего дом по всему периметру. Отмостка предназначена для отведения от фундамента воды, чтобы грунт в непосредственной близости к основанию оставался сухим. Она защищает фундамент не только от подмокания, но и от воздействия сил пучения, возникающих в промерзшем грунте. Ширина полосы не должна быть меньше 60 см, на верхнюю границу влияют как эстетические, практические и финансовые соображения, так и длина свеса кровли – покрытие должно быть шире на 15-20 см. Глубина отмостки, в среднем, около 30-40 см.

Отмостка нужна всегда! Ее функция – отвод воды от фундамента обычно на 1 м. При мелкозаглубленном фундаменте это более актуально. Нет отмостки – больше воды будет просачиваться под фундамет. Полезно ли это? Я думаю, что нет, по многим причинам.

Так как цоколь непосредственно контактирует с грунтом, материалы для его отделки должны быть рассчитаны на повышенную влажность, а также быть устойчивыми к механическим повреждениям. То есть, цокольная отделка должна быть влагостойкой, максимально прочной и износостойкой, так как на нее приходится «первый удар». Это же касается и материалов для мощения или засыпки отмостки.