Расчет ленточного фундамента по несущей способности грунта

Строительство любого дома начинается с расчета и закладки фундамента. Причем долговечность и прочность фундаментов напрямую зависят от правильности их расчетов. Фундамент является основанием здания, передавая на грунт нагрузку от дома. При этом верхнюю часть фундамента, которая соприкасается непосредственно со стенами, называют обрезом, а нижнюю, которая передает усилия на грунт, — подошвой.

Расчет ленточного фундамента.

В частном строительстве самым распространенным типом фундаментов является ленточный фундамент. Это объясняется тем, что он прост в расчете и закладке и при его возведении не нужна тяжелая строительная техника. Расчет ленточного фундамента может производится по:

1. Расчету деформации грунтов.
2. Расчету несущей способности грунтов.

Расчет фундамента по несущей способности более распространен, так как не требует больших знаний в строительстве и математике.

Расчет фундамента

Схема устройства монолитного ленточного фундамента.

Чтобы рассчитать фундамент, необходимо несколько этапов:

1. Определение веса сооружения, полезной и снеговой нагрузки, а также удельного давления на грунтовое основание.
2. Расчет размеров ленточного фундамента.
3. Корректировка размеров исходя из условий строительства.

Вернуться к оглавлению

Определение веса конструкции

Для точного определения веса всей конструкции необходимо подсчитать вес отдельных ее элементов. Для частного дома определяется вес:

Схема укладки ленточного фундамента.

1. Ленточного фундамента.
2. Цоколя здания.
3. Полов и потолочных перекрытий.
4. Внешних и внутренних стен.
5. Окон и дверей.
6. Стропил и материала покрытия крыши.
7. Крепежа, использованного при строительстве (скобы, стяжки, гвозди).
8. Утеплителя и гидроизоляции.
9. Внутренних элементов здания (лестницы, камин и т.д.).

Для расчета объемов этих элементов необходимо выполнить их эскизы и определить линейные размеры. Эскизы не должны быть выполнены с предельной точностью, так как определяется предварительный объем, погрешности будут учтены при корректировке размеров фундамента.

Если элемент сооружения имеет прямоугольную форму, то его объем высчитывается элементарным перемножением длины на высоту и ширину. Если же объект имеет более сложную форму, то его разбивают на простые и подсчитывают сумму объемов отдельных частей. Исходя из принятых для расчета единиц измерения получается объем элемента сооружения в см3 или м3.

Схема мелкозаглубленного ленточного фундамента для пучинистых грунтов.

Удельный вес элемента зависит от материала, из которого он изготовлен. Удельный вес основных строительных элементов приведен в СНиП II-3-79. Однако стоит учитывать, что отрасль строительства не стоит на месте и с каждым годом появляются новые материалы, которые обладают меньшим удельным весом при аналогичной прочности. Их параметры для расчетов можно узнать у изготовителя. Зная объем элемента и удельный вес материала, высчитывают вес конструкции в килограммах или тоннах.

Если при строительстве будут применяться элементы стандартной формы (пеноблоки, плиты перекрытия, брус и т.д.), то в нормативных документах уже приведен вес каждого элемента, что упрощает расчет нагрузки.

Так как в расчете учитывается вес фундамента, необходимы первоначальные его размеры, которые в дальнейшем будут скорректированы исходя из результатов расчета. При этом необходимо взять приблизительные размеры и определиться с материалом, из которого будет изготовлен будущий фундамент. Материалы подбираются в зависимости от грунта, глубины его промерзания и уровня грунтовых вод.

В таблицах ниже приведены рекомендуемые глубины ленточного фундамента в зависимости от основания, а также их пропорции в зависимости от расстояния между стенами:

Изображение 1

Изображение 2

Объем и вес фундамента высчитывается аналогично объему и весу остальных элементов сооружения.

Необходимо учитывать, что главный параметр расчета фундамента — это ширина его подошвы, от которой зависит давление здания на землю. Поэтому при расчетах оценивается достаточность площади (м2) подошвы для того, чтобы фундамент качественно высполнял свои функции. Именно достаточность будет являться той переменной, которая подбирается по расчетам.

Вернуться к оглавлению

Расчет снеговой нагрузки

Виды ленточных фундаментов.

Снежное покрытие играет большую роль в давлении дома на грунт, особенно в многоснежных районах, потому расчет снеговой нагрузки обязательной включается в расчет фундамента. Снеговая нагрузка определяется путем перемножения площади крыши здания на характеристики веса снежного покрова. Вес снега зависит от района строительства и приведен в СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» и изменяется на территории России от 80 до 180 кг/м2. Исходя из данных, приведенных в документах, и высчитывается нагрузка снега. Кроме того, при ее расчете необходимо учитывать угол наклона крыши. В зависимости от него в формулу расчета вводится поправочный коэффициент.

Изображение 3

Поправочный коэффициент зависит от угла наклона (α) и количества скатов крыши. Так, при α<25° поправочный коэффициент равен 1, а при α>60° — равен 0. При α от 25° до 60° поправочный коэффициент экстраполируется между 1 и 0.

Вернуться к оглавлению

Расчет полезной нагрузки

В полезную нагрузку включают вес мебели, печи или камина, домашней обстановки и людей. Которые будут находиться в здании. Так как точно эту величину рассчитать достаточно сложно, принимается среднее значение, равное 180 кг/м2.

Вернуться к оглавлению

Расчет удельного давления

После определения веса всех элементов здания, а также снеговой и полезной нагрузки определяется общий вес дома, который действует на фундамент. При распределении этого веса на общую площадь подошвы фундамента получается удельное давление здания на грунт, рассчитываемое в т/м2.

Вернуться к оглавлению

Расчет размеров фундамента

Главным условием правильной и надежной работы фундамента является то, чтобы удельное давление здания было ниже, чем расчетное сопротивления грунта. Расчетным сопротивлением называется величина, при которой грунт не дает усадки под действием нагрузки. Значения расчетного сопротивления для разных типов грунта и регионов России представлены в нормативных документах, а именно ДБН В.2.1-10-2009 «Основания и фундаменты сооружений».

Так, зная тип грунта на месте строительства (исходя из контрольных шурфов или геологических изысканий), по нормативным таблицам определяют расчетное сопротивление.

К примеру, расчетное сопротивление некоторых видов грунта в т/м2 составляет:

1. Песок крупный 60-50.
2. Средний 50-40.
3. Супесь 30-20.
4. Суглинок 30-10.
5. Глина 60-10.
6. Щебень 60-40.
7. Гравий 50-35.

Если сопротивление выше, чем нагрузка здания, то расчет фундамента выполнен верно. Для задания некоторого запаса прочности фундамента необходимо, чтобы величина сопротивления грунта была больше нагрузки на нее на 15-20%.

Вернуться к оглавлению

Корректировка размеров

Если по результатам расчета получается, что сопротивление грунта меньше или равно нагрузке на него (с учетом 15-20% превышения), то необходимо увеличить площадь подошвы фундамента и провести новый расчет.

Если же размер сопротивления много больше размера нагрузки (с учетом 15-20% превышения), то размер подошвы можно уменьшить для экономии материалов и затрат и провести новый расчет со скорректированными параметрами.

При новом расчете необходимо учитывать, что при уменьшении размеров подошвы изменяется ее объем и, соответственно, вес.

Вернуться к оглавлению

Самостоятельное определение типа грунта

Как уже говорилось ранее, важную роль при расчете фундамента имеет тип грунта на месте строительства. Так как геологические работы довольно дороги, не всегда целесообразно их заказывать, особенно при строительстве малоэтажных частных домов. Такие дома имеют обычно небольшой вес, который могут выдерживать большинство грунтов (кроме ила или торфяников). В таких случаях можно самостоятельно определить возможный тип грунта для использования его параметров в расчетах.

Для определения типа грунта необходимо сделать пробный колодец размером 0,8х0,8 м и глубиной до 2,5 м. Через каждые 0,5 м глубины берут пробу земли, маркируют ее и отделяют от других проб, защищая от осадков и внешних воздействий.

После взятия проб на всей глубине шурфа проводятся простые тесты, которые помогу определить тип основания:

1. Порцию грунта обильно смачивают водой и скатывают ладонями жгут диаметров 12-15 мм и длиной не менее 10-15 см. Далее жгут загибают в кольцо. Если при загибе кольцо распадается на мелкие фрагменты, с большой вероятностью можно предположить, что в данном месте грунт представлен супесями. Если же кольцо распадается на 2-3 фрагмента, то он представлен суглинками. Если кольцо остается целым — дом строится на глиняном основании.
2. Во втором тесте определяется пористость. Для этого из грунта вырезают кубик со стороной 10 см и взвешивают его. Вес кубика будет представлять объемную массу земли в ее естественном состоянии. Затем кубик уплотняют до максимально плотного состояния, удаляя воздушные поры, и снова взвешивают, определяя массу земли без пор. Соотношение объема каждого кубика к его массе — это объемный вес грунта в естественном и плотном состоянии. Отношение объемных весов обоих кубиков даст нам коэффициент пористости. По данному коэффициенту исходя из нормативных таблиц определяют предполагаемый тип основания. Если при вырезании или сжатии кубик рассыпается на фрагменты, то объем земли с порами известен по размерам кубика, а объем земли без пор можно определить мерным стаканом или другой емкостью.
3. Третьим показателем, который можно определить самостоятельно, является текучесть грунта. Он определяется субъективно по следующему критерию: если лопата сложно входит в землю, то текучесть равна нулю, если же лопата легко входит, но грунт прилипает к ней, то текучесть равна единице.

По показателям этих тестов определяется возможный тип земляного основания. Для того чтобы перестраховаться от ошибок, величину сопротивления можно взять чуть большую, чем та, которая характерна для определенного типа грунта.

Если же по результатам теста не удалось определить тип грунта или грунт оказался илистым или торфяным, то для расчета лучше пригласить специалистов.

Данная методика позволяет упростить расчет размера ленточного фундамента при строительстве малоэтажных частных домов. Она позволяет определить основные параметры будущего фундамента с достаточной точностью. Если же есть какие-либо сомнения в правильности расчетов, то лучше не рисковать и обратиться к специалистам.

Источник