Последствия неправильного расчета несущей способности фундамента Сразу же после сдачи любого сооружения в эксплуатацию, происходит процесс медленного опускания фундамента за счет прикладываемых нагрузок. Фундамент всегда опускается на расчетную глубину, это значение всегда учитывается и закладывается при проведении расчетов.
Большие, неравномерные осадки оснований влекут за собой деформацию конструкций с дальнейшим разрушением здания. Как правило причина кроется в неправильном расчете несущей способности фундаментов, а также из-за ошибок в расчетах допустимых нагрузок на грунты.
Описание дома
Одноэтажный дом из кирпича. Состав помещений изображен на чертеже. Площадь нетто – 84,1 м2.
Площадь жилая – 72,6 м2. Площадь крыши – 175,8 м2. Габаритные размеры дома: 8,9 х 11,9 х 5,55 м.
Общий вид дома
Планировка
Разрез дома
Схема фундамента дома 8,9 м х 11,9 м.
Строительство дома предполагается на мелкопесчаном грунте. Объективные данные: глубина промерзания до 1,4 м; расстояние от планировочной отметки до уровня грунтовых вод в период промерзания грунта превышает расчетную глубину промерзания более чем на 2 м. Место строительства – Московская область.
Учитывая объективные данные, принимаем глубину заложения фундамента 1 м, шириной 0,4 м (предварительные данные). Длина фундамента согласно принятой схеме – 53,5 м. Общая площадь подошвы фундамента: длина 53,5 м х ширина 0,4 м = 21,4 м2.
Читайте также:
Элементы конструкции и применяемые материалы:
фундамент – ленточный, монолитный железобетонный;цоколь – полнотелый кирпич;наружные стены – полнотелые кирпичи (в 2 кирпича) с утеплением, внутренние стены – пустотелые кирпичи (в 0,5 кирпича);конструкция крыши – деревянная, двухскатная.
Угол наклона – 30 градусов. Объем древесины стропильной конструкции крыши: 13,9 м3;окна – деревянные, двойные. Двери наружные – металлические, внутренние – деревянные;кровля – керамическая черепица;фасад – тонкослойная штукатурка;отопительный котел установлен на отдельный фундамент;пол – деревянный брус, половая доска;потолочное перекрытие – плиты перекрытий из газобетона;цокольное перекрытие – плиты перекрытий из газобетона;утеплитель, гидроизоляция.
Этапы деформаций грунтов в классическом виде
- Начальная. Это этап уплотнения почвы под влиянием внешних факторов, происходит из-за уменьшения пор между частицами почвы под подошвой. Фаза отличается тем, что сейчас не происходит сдвига фундамента, ведь все касательные нагрузки равноценные и компенсируются нагрузкой. Но нагрузка всегда возникает спонтанно, она распределяется неравномерно. В результате, в одной точке деформация может быть незначительной, а в другой – сильной. Как итог – происходят сдвиги основания.
- Вторая стадия – фаза сдвига подошвы основания. По мере увеличения нагрузок грунт сжимается все сильнее, захватывает новые районы, происходит значительный сдвиг подошвы в сторону большей нагрузки. Нарушается стандартное равновесие, под подошвой образуется плотный шар почвы, а по сторонам – пустое пространство. Материал фундамента стремится занять освободившееся место за счет естественных сил тяготения, поэтому возникают трещины и разрывы в основании, а затем в несущих стенах дома.
- Третья фаза – это разрушение подошвы. Тут уже материал подошвы выпирает плотный шар грунта и сразу деформируется.
Такая ситуация возникает с теми фундаментами, которые заложены выше граничной глубины промерзания почвы или сверху над горизонтами грунтовых вод. Немного иная картина происходит с глубоко заложенными основаниями. В таких случаях под подошвой также образуется плотный слой грунта, но его не выпирает на поверхность из-за большой площади перекрытия подошвы. Поэтому такой фундамент обладает лучшими несущими способностями, чем мелкозаглубленный.
Если начинается процесс деформации грунтов, то его порой остановить уже нет возможности. Единственный выход, это устраивать специальные защитные конструкции, способные нивелировать нагрузки или по максимуму снизить их воздействие.
Расход строительных материалов и их вес(а):
бетон марки М 150 для ленточного ЖБ монолитного фундамента. Объем фундамента (предварительный) определяем расчетом: ширина 0,4 м х высота 1,0 м х длина 53,5 м = 21,4 м3.
Удельный вес железобетона – 2500 кг/м3или 2,5 т/м3(по данным СНиП II-3-79). Считаем вес фундамента: объем 21,4 м3х 2500 кг/м3= 53500 кг или 53,5 т(предварительные данные);кирпич керамический полнотелый одинарный М 125 (ГОСТ 530-2007) для наружных стен, толщиной в 2 кирпича. Длина периметра стен составит 11,9 +11,9 + 8,9 + 8,9 = 41,6 м.
Высота стен – 2,6 м . За вычетом окон и дверей объем стен составит 41,6 х 2,6 х 0,5 = 44,7 м3. На 1 м3, сплошной стены необходимо 394 штук одинарного кирпича и раствора 0,240 м3.
Всего необходимого кирпича 44,7 х 394 =17612 штук. При весе 1 кирпича 3,4 кг, вес наружных стен составит 17612 х 3,4 = 59880 кг . Или 59,9 т.
-
Читайте также:
На 1 м3кладки необходимо цементного раствора – 0,240 м3.
Удельный вес цементно-песчаного раствора 1,8 т/м3(по данным СНиП II-3-79). На наружные стены потребуется 44,7 х 0,240 =10,7 м3 раствора. Всего вес раствора на наружные стены составит 10,7 х 1,8 = 19,3 т.
Общий вес наружных стен составит 59,9 + 19,3 = 79,2 т;
кирпич керамический полнотелый одинарный М 125 (ГОСТ 530-2007) для цоколя, толщиной в 2 кирпича, высотой в 1 ряд. При периметре фундамента 41,6 м объем цоколя составит 41,6 х 0,5 х 0,130 = 2,7 м3.
На 1 м3сплошной стены необходимо 394 штуки кирпича и 0,240 м3раствора. Вес цоколя составит: по кирпичу – 2,7 х 394 =1064 шт. При весе 1 кирпича 3,4 кг это будет 3617 кг или 3,6 т.
Цементно-песчаного раствора на 2,7 м3кладки необходимо 0,65 м3. Это составит 0,65 х 1,8 = 1,17 т раствора. Общий вес цоколя 3,6 + 1,17 = 4,77 т;
кирпич керамический пустотелый одинарный М 100 (ГОСТ 530 – 95) для внутренних стен. Общая длина внутренних стен составляет 39,2 м. При сплошной кладке в пол кирпича, с вычетом объема внутренних дверей, получаем объем внутренних стен 39,2 х 0,120 х 2,6 = 12,2 м3.
На 1 м3 сплошной стены необходимо 420 штук кирпича и 0,189 м3цементно-песчаного раствора. С вычетом объема внутренних дверей необходимое количество кирпичей составит 3800 штук и цементно-песчаного раствора 1,7 м3. Определяем вес внутренних перегородок.
Вес кирпичной кладки 3800 х 2,5 кг (вес 1 кирпича) = 9500 кг , или 9,5 т. Вес раствора 1,7 х 1,8 = 3.06 т. Общий вес составит 9,5 + 3,06 = 12,56 т;
-
Читайте также:
металл. Сталь на металлические двери: 1 – высотой 2,0 м, шириной 0,8 м с металлической коробкой; 2 – двойная высотой 2,0 м, шириной 1,6 м с металлической коробкой.
По сертификату производителя их общий вес составляет 290 кг или 0,29 т;лесоматериалы (хвойных пород)для сооружения: внутренних деревянных дверей, обналички; короба окон из бруса; пола из бруса и половой доски; стропил крыши из бруса, доски, горбыля; фронтона крыши из досок. Обмер всех составных элементов этих конструкций (по выполненным эскизам) составил объем в сумме 19,5 м3. Удельный вес хвойных пород древесины – 500 кг/м3(по данным СНиП II-3-79).
Определяем вес всего использованного лесоматериала – 19,5 х 500 = 9750 кг или 9,75 т;плиты перекрытий из газобетона. Для потолочного и цокольного перекрытия. Предполагается применить плиты ПП 60.2,5-4,5 (ГОСТ 19570-74).
Удельный вес плит 0,63 т/м3. Общая площадь перекрытий составляет 8,9 х 11,9 = 106,0 м2х 2 = 211,8 м2. При стандартной толщине перекрытия 0,22 м объем составляет 211,8 х 0,22 = 46,6 м3.
Общий вес перекрытий будет составлять 46,6 х 0,63 = 29,36 т;черепица керамическая (ГОСТ 1808—71 ) для покрытия крыши. Вес 1 м2- 46,5 кг. Общий вес черепицы 175,8 х 46,5 кг = 8174 кг или 8,2 т;утеплитель для пола.
Необходимо утеплить пол площадью 8,9 х 11,9 = 106 м2. Для утепления пола применим маты минераловатные с удельным весом 35 кг/м3, толщиной 0,1 м. При этом вес утепления составит – 0,371 т;утеплитель для внешних стен.
Периметр стен 41,6 м, высота 2,6 м. Общая площадь утепления стен 41,6 х 2,6 = 108,16 м2. Для утепления стен применим ЭППС толщиной 0,1 м и плотностью 35 кг/м3.
Вес утеплителя 108,16 х 0,1 х 35 = 0,379 т;утеплитель для крыши. Крышу будем утеплять по чердачному перекрытию минеральной ватой или ЭППС толщиной 0,2 м и плотностью 35 кг/м3. Площадь утепления 106 м2.
Вес утеплителя 106 х 0,2 х 35 = 0,742 т;гидроизоляция для фундамента и крыши. Для фундамента применяем «Акваизол СБС» (ТУ 30510965-001), в два слоя. Удельный вес материала – 2,5 кг/м2.
Длина фундамента 30 м. При укладки «Акваизола» в один слой шириной 0,5 м нам необходимо 53,5 х 0,4 = 21,4 м2материала, а при двух слоях 21,4 х 2 = 42,8 м2. Вес гидроизоляции составит 42,8 х 2,5 = 107 кг или 0,1 т.
Для крыши применим гидроизоляционную мембрану с плотностью 940 кг/м3. Для площади крыши 175,8 м2 вес мембраны 175,8 х 940 х 0,0006 = 99,15 кг или 0,099 т. Общий вес гидроизоляции составит 0,199 т;остекление.
10 окон. Толщина стекол 4 мм. Общий вес – 980 кг или 0,98 т;штукатурка, тонкослойная, цементно-песчаная смесь для фасада и внутренних перегородок -0,62 т.
Выбор фундамента для загородного дома
Надёжный фундамент – основа любого дома. От того, насколько правильно был выбран и построен фундамент, во многом зависит срок эксплуатации дома и комфортность проживания в нём. Любая ошибка, допущенная ещё на этапе возведения основания, приводит к печальным последствиям в будущем: фундамент и, в результате – стены, могут треснуть, или фундамент может «приподнять» силами морозного пучения, строение может просесть и перекоситься. Всё это приведёт к необходимости дорогостоящего ремонта.
Чтобы этого избежать, надо выбрать правильный фундамент . Из нашего материала вы узнаете ответы на следующие вопросы:
- С чего начинается выбор фундамента.
- Для чего нужно проводить геологические изыскания на участке.
- Какие нагрузки собираются для расчёта несущей способности фундамента.
- Какие типы фундаментов являются наиболее распространёнными.
- Какую наиболее частую ошибку допускают застройщики при выборе конструкции фундамента.
Общий вес дома с нагрузками
Эта величина состоит из суммы веса материалов используемых для строительства (а): 53,5 + 79,2 + 4,77 + 12,56 + 0,29 + 9,75 + 29,36 + 8,2 + 0,371 + 0,379 + 0,742 + 0,199 + 0,98 + 0,62 = 200,92 т;
Расчет проводим в соответствии с требованием ДБН В.1.2-2:2006 «Нагрузки и воздействия» раздел 8.
Площадь крыши 175,8 х 160 = 28128 кг , или 28,1 т. Где 160 кг/м2величина снеговой нагрузки в районе строительства дома.
С учетом угла наклона ската крыши (30 градусов) применяем поправочный коэффициентМ= 0,86. 28,1т х 0,86 = 24,1 т.
Эта величина (с запасом) принимается равной общей площади дома умноженная на 180 кг/м2. В нашем случае 72,6 х 180 = 13068 кг или 13,0 т.
(площадь котельной исключаем, т. к. отопительный котел и коммуникации расположены на отдельном фундаменте).
Итого суммарный вес дома с нагрузками составляет 200,92 +24,1 +13,0 = 238 т.
Группы предельных состояний
Предельные состояния оснований – это состояния, при которых строительная конструкция прекращает удовлетворять требуемым параметрам (уменьшается сопротивление нагрузкам, возникают недопустимые смещения и повреждения).
В целом все несущие основания рассчитываются по 2-м группам предельных состояний. По 1-й группе основание рассчитывают на прочность и устойчивость, а по 2-й группе – на прогибы, деформации и величину раскрытия трещин:
- Первая группа (потеря несущей способности) — основная, т.к. если конструкция не проходит расчетами по ней, то это будет представлять угрозу для жизни.
- Вторая группа связана с непригодностью конструкций к нормальной эксплуатации.
Рассчитываем удельное давление на грунт
Проводим проверку выбранных размеров нашего фундамента на работоспособность.
Проверка проводится по упрощенной методике на соответствие фундамента требованиям ДБН В.2.1.-10-2009 «Основания и фундаменты сооружений». (Приложение Е). (Подробнее смотрите в статье Расчет ленточного фундамента).
Целью расчета является определение соотношения величин удельного давления на грунт под подошвой фундамента от веса дома – Р т/м2и расчетного сопротивления грунта – Rт/м2. Расчетное сопротивление грунта характеризует его способность воспринимать нагрузку от здания без осадки. Величина Р определяется расчетом, а Rрегламентируется ДБН В.2.1.-10-2009.
Главным требованием для надежной работы фундамента является соблюдение условий, при которых величина Pдолжна быть меньше величины R.
Определяем удельное давление на грунт под подошвой фундамента Р т/м2.
Для этого общий вес дома с нагрузками 238,0 т делим на площадь подошвы фундамента 21,4 м2получаем Р = 11,12 т/м2.
По таблице Е.2 ДБН находим что R для мелких песков составляет 20,0 т/м2. При определении R, поскольку не проводились геологические исследования грунта, из таблицы выбираем самый минимальный показатель этой величины (показатели пористости, влажности и насыщенности водой грунта).
Как видим R больше Р, что соответствует главному условию надежной работы фундамента.
Для создания запаса прочности фундамента, перекрывающего неточности в выборе исходных данных, необходимо чтобы величина R была на 15-20% больше, чем Р. У нас, при 20% запасе, достаточно выполнить условие – величина Р должна быть не более 16,0 т/м2(контрольная величина).
Пример расчета ленточного фундамента по несущей способности грунта для дома из кирпича
Для получения более достоверных и надежных данных рекомендуется использовать прочностные характеристики грунта, полученные в результате испытаний. Это также приводит, как правило, к уменьшению ширины фундамента при его проектировании (при расчете минимальной ширины фундамента).
Рекомендуемый вариант. Если вам известны прочностные характеристики грунта, конструктивная схема здания (сооружения), длина и высота здания (сооружения), то выбираем данный пункт меню.
Также данный пункт меню выбираем при условии, если прочностные характеристики получены не в результате испытаний, а взяты по таблицам приложения Б СП 22.13330.2011 (Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*). Для того чтобы подобрать расчетное значение удельного сцепления грунта [cII] и угол внутреннего трения [φII] по данному приложению необходимо знать тип грунта, коэффициент его пористости [e] и показатель текучести [IL].
https://www.youtube.com/watch?v=ytcreatorsru
Расчетное сопротивление грунта в данном калькуляторе определяется для бесподвальных сооружений.
Если вы обладаете минимальными данными о параметрах здания (сооружения) и о грунте основания, то выбираем данный пункт меню.
Расчет сопротивления грунта основания [R] в данном случае будет осуществлен через формулу, где основным параметром будет служить табличное сопротивление грунта [Ro].
Для нахождения расчетного сопротивления грунта [Ro] воспользуемся приложением В СП 22.13330.2011. Чтобы определить нужное [Ro] необходимо знать тип грунта, коэффициент его пористости [e] и показатель текучести [IL]. В отличие от приложения Б 22.13330.2011 из первого пункта меню, показатель текучести имеет всего два значения 0 либо 1 (в приложении Б показатель текучести имеет 3 диапазона: от 0 до 0.25; от 0.25 до 0.5 и от 0.5 до 0.75), что облегчает нахождения данного параметра самостоятельно «в домашних условиях».
Самостоятельное определение типа грунта
Самостоятельное определение плотности грунта
Самостоятельное определение коэффициента пористости
Самостоятельное определение показателя текучести
- Общая длина ленты
- Площадь подошвы ленты
- Площадь внешней боковой поверхности
- Объем бетона
- Вес бетона
- Нагрузка на почву от фундамента
- Минимальный диаметр продольных стержней арматуры
- Минимальное кол-во рядов арматуры в верхнем и нижнем поясах
- Минимальный диаметр поперечных стержней арматуры (хомутов)
- Шаг поперечных стержней арматуры (хомутов)
- Величина нахлеста арматуры
- Общая длина арматуры
- Общий вес арматуры
- Толщина доски опалубки
- Кол-во досок для опалубки
Проверка и корректировка размеров фундамента
Исходя из полученных расчетных данных, для экономии средств, целесообразно уменьшить размеры фундамента. Будем поэтапно искать оптимальный вариант.
Уменьшаем ширину фундамента на 15 см (т.е. принимаем ширину 25 см), при этом площадь подошвы фундамента будет составлять 13,4 м2.
Определяем Р, которое будет составлять: 238,0 / 13,4 м2 = 17,76 т/м2, что несколько превышает допустимое Р=16,0 т/м2.
В связи с уменьшением веса фундамента, проведем уточненную проверку Р. Вес фундамента при ширине подошвы – 25 см составит 53,5 х 0,25 х 1,0 х 2,5 = 33,4 т. При этом суммарный вес дома с нагрузками будет 238 – 53,5 + 33,4 = 217,9 т.
Определяем Р – 217,9 / 13,4 = 16,26 т/м2. Эта величина так же выше контрольной контрольной – 16,0 т/м2.
Значит, необходимо увеличть ширину фундамента.
Возьмем ширину 0,3 м. Тогда площадь фундамента будет 53,5 х 0,3 = 16,05 м2. Вес фундамента = 53,5 х 0,3 х 1 х 2,5 = 224,63 т.
Удельное давление Р = 224,64 / 16,05 = 14 т/м2. Данная величина полностью удовлетворяет контрольной. Полученные результаты расчета могут считаться окончательными.
Использование типовых методов облегчит планирование и расчет фундаментов, пример расчета фундамента упростит вычисления. На основе приведенных в статье рекомендаций можно избежать ошибок при возведении выбранной конструкции (столбчатого, свайного, ленточного или же плитного типа).
Пример расчета
Вычисления включают в себя следующие шаги:
- подбор геометрических параметров;
- расчет бетона на фундамент;
- и расчет армирования ленточного фундамента.
Пример расчета геометрии
Для расчета фундамента возьмем двухэтажный кирпичный дом с наружной стеной 510 мм, суммарная высота наружной стены —4,5 м. Внутренних стен нет. Он расположен в г.Москва, грунт на участке — среднезернистый песок (R = 5 кг/см2). Перекрытия (2 шт., над подвалом и над первым этажом) из плит ПК, перегородки гипсокартонные высотой 2,7 м и общей протяженностью 20 м. Высота этажа — 3 м, размеры в плане — 6х6 м. Вода на участке залегает низко, поэтому принято решение строить заглубленный фундамент высотой 2 м. Крыша четырехскатная с покрытием из металла. Наклон ската — 30°.
Пример расчета начинается со сбора нагрузок в форме таблицы.
| Тип нагружения | Вычисления |
| Фундамент монолитный (предварительно шириной 0,6 м по периметру здания, равному 36 м) | 36м*0,6м*2м*2500кг/м3*1,3 = 140400 кг |
| Стена из кирпича | 6м*4,5м*4шт.*920 кг/м2*1,3 = 129168 кг |
| Гипсокартонные перегородки | 20м*2,7м*30кг/м2*1,1 = 1782 кг |
| Перекрытия | 2шт*6м*6м*625 кг/м2*1,2 = 54000 кг |
| Крыша | 6м*6м*60кг/м2*1,05 = 2268 кг 2268 кг/cos30° = 2607 кг |
| Полезное | 2 перекрытия*36м2*150кг/м2*1,2 = 12960 кг |
| Снеговое | 36м2*180кг/м2*1,4 = 9072 кг |
| Сумма | 349 989 кг |
В = Р/(L*R) = 349989кг/ (36000см*5кг/см2) = 1,94м. Конструкция рассчитана.
Рассчитанный размер ширины округляем до 2 м. Для ширины по всей высоте это много, достаточно будет 50 см под стены 51 см. Свес 1 см допускается (максимальный составляет 4 см в одну сторону). Ширина подошвы больше той, которая использована в расчете, но по всей высоте размер меньше первоначального. По этой причине нет необходимости переделывать вычисления с новой массой подземной конструкции.
Подсчет бетона
Перед покупкой смеси должна быть вычислена ее необходимая кубатура. Для этого потребуется просто найти объем ленты. К количеству бетона для ленточного фундамента рекомендуется прибавить запас в 5—7%.
Столбчатое основание
Для примера используется одноэтажное строение с параметрами в плане 6×6 м, а также со стенами из бруса 15×15 см (объёмная масса составляет 789 кг/м³), отделанными с внешней стороны вагонкой по рулонной изоляции. Цоколь зданиявыполнен из бетона: высота – 800 мм и ширина – 200 мм (объёмная масса бетонных материалов – 2099 кг/м³).
Он основан на железобетонной балкесечением 20×15 (объёмные показатели ж/б – 2399). Стены имеют высоту 300 см, а шиферная кровляотличается двумя скатами. Цоколь и чердак выполнены из досок, расположенных на балках сечением 15×5, а также теплоизолированы минеральной ватой (объёмная масса изоляции составляет 299 кг).
Зная нормы нагрузок (по СНиП), можно правильно осуществить расчет фундаментов. Пример расчета фундаментапозволит быстро провести вычисления для собственного здания.
Фундамент из сборного железобетона
Ленточная опора здания из сборного железобетона — это фундаментные блоки заводского изготовления, уложенные в ряд по всему периметру дома и внутри площадки под несущие стены. В некоторых случаях бетонные блоки устанавливают на железобетонные подушки.
Сборные железобетонные блоки
Подушки монтируют вплотную друг к другу. Иногда в целях экономии подушки располагают с интервалом, но не на слабых грунтах. Стандартные железобетонные блоки способны выдерживать нагрузки от многоэтажных домов. Поэтому опора малоэтажных зданий из одного ряда блоков в высоту будет очень надёжным и прочным.
При устройстве подвала, гаража блоки монтируются в несколько рядов, создавая собой стены подземного помещения.
Скрепляют сборные блоки между собой цементным раствором с укладкой арматурной сетки.
Важно помнить что если на строительном участке находятся грунты со слабой несущей способностью, прерывистое расположение подушек неприемлемо.
Давление по каждой оси
Точные показатели конструктивных и нормативных нагрузок позволяют правильно произвести расчет фундаментов. Пример расчета фундамента приведен для удобства начинающих строителей.
Конструктивное давление по оси «1» и «3» (крайние стены):
От сруба стенового перекрытия: 600 х 300 см = 1800 см².
Этот показатель умножается на толщину вертикального перекрытия в 20 см (с учетом внешней отделки). Получается: 360 см³ х 799 кг/м³ = 0,28 т.От рандбалки: 20 х 15 х 600 = 1800 см³ х 2399 ~ 430 кг.От цоколя: 20 х 80 х 600 = 960 см³ х 2099 ~ 2160 кг.От цоколя. Подсчитывается суммарная масса всего перекрытия, потом берется 1/4 часть от него.
Лаги со сторонами 5×15 размещены через каждые 500 мм. Их масса составляет 200 см³ х 800 кг/м³ = 1600 кг.
Необходимо определиться с массой напольного перекрытия и подшивки, включенных в расчет фундаментов. Пример расчета фундамента указывает на слой утеплителя толщиной в 3 см.
Объём равен 6 мм х 360 см² = 2160 см³. Далее, значение умножается на 800, итог составит 1700 кг.
Изоляция из минеральной ваты имеет толщину 15 см.
Объёмные показатели равны 15 х 360 = 540 см³. При умножении на плотность 300,01 получаем 1620 кг.
Итого: 1600,0 + 1700,0 + 1600,0 = 4900,0 кг. Все делим на 4, получаем 1,25 т.
Норма нагрузок для столбчатых конструкций (для оси «1» и «3» требуется найти 1/4 часть от общего давления на кровлю) позволяет осуществить расчет свайного фундамента. Пример рассматриваемой конструкции идеально подойдет для набивного строительства.
В итоге: суммарный показатель конструктивных нагрузок составляет 9,2 т, нормативного давления – 4,1. На каждую ось «1» и «3» приходится нагрузка около 13,3 т.
Конструктивное давление по оси «2» (средняя продольная линия):
Ниже приведена нормативная нагрузка и расчет основания фундамента. Пример используется в приблизительных значениях:
В итоге: суммарный показатель конструктивного давления составляет 10,5 т, нормативных нагрузок – 4,2 т. На ось «2» приходится вес около 14700 кг.
Расчет количества бетона, проволоки и арматуры
Определившись с размерами фундамента, нужно просчитать, сколько арматуры, проволоки и бетона нам понадобится.
С последним как раз всё просто. Объём бетона равен объёму фундамента, который мы уже нашли, когда считали нагрузку на грунт.
А вот какой использовать металл для армирования, ещё не решено. Здесь всё зависит от вида основания.
Арматура в ленточном основании
Для данного типа фундамента используют лишь два пояса армирования и арматуру толщиной до 12 мм. Горизонтальные продольные прутья арматуры подвергаются большей нагрузке, чем вертикальные или поперечные. Поэтому по горизонтали кладут ребристую арматуру, а по вертикали – гладкую.
Длину ребристой арматуры несложно высчитать, если умножить общую длину основания на количество рядов прутков. Если фундамент узкий (40 см), достаточно и двух продольных прутков на каждый пояс. В противном случае, количество арматуры в поясе придётся увеличить.
Поперечные прутья монтируют через каждые 0,5 м, отступая по 5-10 см от края фундамента. Определяем количество соединений, поделив всю длину фундамента на 0,5 (шаг между пересечениями) и прибавив 1.
Чтобы найти длину гладкой арматуры, необходимой для одного пересечения, используем формулу:
Затраты вязальной проволоки для фундамента – это произведение расхода проволоки для одной связки (30 см), количества связок на одном пересечении (приравнивается к количеству рядов арматуры, помноженному на 4) и количества соединений.
Арматура в плитном основании
Для плитного основания применяют ребристую арматуру толщиной 10 мм и больше, укладывая её сеткой, с шагом в 20 см.
То есть на два пояса армирования понадобится:
Учитывая толщину плиты и удалённость каркаса от поверхности плиты, определим необходимое для соединения поясов количество арматуры, используя формулу:
Длина вязальной проволоки рассчитывается, исходя из формулы:
Арматура в столбчатом основании
При армировании фундаментных столбиков используют ребристые прутки толщиной 10-12 мм в вертикальной плоскости и гладкие шестимиллиметровые – в горизонтальной плоскости. Соединяют арматуру через каждые 40-50 см высоты столба.
Длина ребристой арматуры составляет:
Количество гладкой арматуры:
Расход вязальной проволоки соответствует формуле:
Количество столбов
Для определения необходимого количества столбов сечением в 0,3 м, учитывается сопротивление грунта (R):
Для выбранного дома потребуется объем 0,02 м³ железобетона.
Корректировка подсчетов
Если нагрузка, которая передается через фундамент, превышает сопротивление грунта, можно действовать двумя способами:
- Первый – заменить материалы для возведения дома на более легкие. Это нерациональный путь: требуется много времени на переделку проекта и всех расчетов.
- Второй вариант – уменьшить удельную нагрузку за счет увеличения толщины фундаментной ленты.
Стоит отметить, что если ширина ленты больше 60-ти см, особенно с большим заглублением, то работы становятся невыгодными. В таком случае придется сравнить несколько типов фундаментов по стоимости.
Разумеется, изменение ширины ленты требует пересчета ее веса и соответствующей корректировки общего веса здания.
Ленточное основание
Для сравнения ниже произведен расчет ленточного фундамента.
Пример приведен с учетом глубины траншеи 150 см (ширины – 40). Канал будет засыпан песочной смесью на 50 см, дальше он заполнится бетоном на высоту одного метра. Потребуется разработка почвы (1800 см³), укладка песочной фракции (600) и бетонной смеси (1200).
Из 4-столбчатых оснований для сравнения берется третье.
Работы буром осуществляются на площади 75 см³ с утилизацией почвы 1,5 кубических метра, или в 12 раз меньше (остальной грунт используется для обратной засыпки).
Необходимость в бетонной смеси – 150 см³, или в 8 раз меньше, а в песочной фракции – 100 (она необходима под несущей балки). Возле фундамента создается разведочный шурф, позволяющий узнать состояние почвы. По табличным данным 1 и 2 выбирается сопротивление.
Важно! В нижних строках эти данные позволят осуществить расчет плитного фундамента – пример указан для всех типов почвы.
Считаем все материалы
Рассчитать материалы можно самостоятельно. Каждый материал считается отдельно. Сначала песок и щебень для подушки, с учетом ее ширины, высоты и длины. Потом брус и доска для опалубки.
После этого арматура основная, арматура тонкая и проволока для армирования. Далее рассчитывается расход бетона.
Все это можно посчитать при помощи онлайн калькулятора, указав:
- форму,
- размер,
- глубину,
- ширину будущего фундамента.
Плитный фундамент
На первом этапе рассчитывается толщина плиты. Берется сводная масса помещения, включающая вес установки, облицовки и дополнительные нагрузки. По этому показателю и площади плиты в плане рассчитывается давление от помещения на почву без веса основания.
Вычисляется, какой массы плиты недостает для заданного давления на почву (для мелкого песка этот показатель составит 0,35 кг/см², средней плотности – 0,25, твердых и пластичных супесей – 0,5, твердой глины – 0,5 и пластичной – 0,25).
Площадь фундамента не должна превышать условия:
S > Kh × F / Kp × R,
где S – подошва основы;
Kh – коэффициент для определения надежности опоры (он составляет 1,2);
F – суммарный вес всех плит;
Kp – коэффициент, определяющий условия работ;
R – сопротивление почвы.
Пример:
Масса плит отстает на 80 т – это 29 кубов бетонной смеси. На 100 квадратов ее толщина соответствует 29 см, поэтому берется 30.
Итоговая масса плиты составляет 2,7 х 30 = 81 тонна;
Общая масса здания с фундаментом – 351.
Плита имеет толщину 25 см: ее масса равна 67,5 т.
Получаем: 270 + 67,5 = 337,5 (давление на почву составляет 3,375 т/м²). Этого достаточно для газобетонного дома с плотностью цементана сжатие В22,5 (марка плит).
Используемые приборы
Если принято решение возводить строение на основании, которое было в эксплуатации уже несколько лет, тогда в обязательном порядке производятся действия по определению несущей его способности. Для этой цели требуется специальное оборудование, например, как на фото ниже:
Рис. 1.1: прибор ОНИКС-ОС используется для произведения измерений на прочность бетона, способом отрыва со скалыванием.
На первом этапе происходит обследование фундамента здания. Вся работа имеет такую последовательность:
- Специалисты нашей компании изучают проектную документацию на фундамент.
- Производится анализ грунта на стройплощадке.
- Осматриваются поверхностные элементы основания.
- Инструментальное исследование основания.
- Происходит сбор всех предполагаемых нагрузок на фундамент, например, снег, ветер, масса всего строения и прочее.
- Отталкиваясь от предполагаемых нагрузок, происходит сопоставление с силой сопротивления грунта.
В конце специалисты определяют несущую способность. Возможно, будет принято решение об усилении существующего фундамента.
Совет эксперта! Выполняя анализ линейного основания, обязательная процедура – вскрытие основания, который контактирует с грунтом. Также по периметру необходимо сделать выемки, которые предоставляют возможность добраться к опорной подошве. Когда речь идет о работе с основанием свайного типа у оголовка и ростверка свай мы удаляем грунт.
Рис. 1.2: прибор Пульсар 2.1 ультразвуковой измеритель, использующийся для определения прочности бетона
Выбор типа основания по количеству перемычек
Перемычка — это внутренний участок ленты, соединяющий противоположные параллельные внешние участки.
Укрепляет и повышает прочность, жесткость основания, в значительной степени компенсирует боковые нагрузки пучения грунта.
Чаще всего, перемычка размещается под внутренними несущими стенами, но иногда ее расположение выбирается исходя из условий работы ленты, величины и характера имеющихся нагрузок. Обычно перемычками разделяют самые длинные стороны ленты.
Кроме того, наличие перемычек позволяет усилить перекрытие первого этажа, увеличить его жесткость и неподвижность.
Это особенно важно для построек с деревянными перекрытиями, которые начинают прогибаться при большой длине пролетов.
С этой точки зрения предельным расстоянием между перемычками принято считать 3 м, хотя могут быть различные варианты.
С позиций несущей способности ленты и распределения имеющихся нагрузок рекомендуется располагать перемычки с максимальным шагом 3 м.
Это означает, что для участка ленты длиной 8 м понадобится использовать 3 перемычки. Для участков, не являющихся опорами несущих стен, толщина и ширина перемычек может быть уменьшена на 10-15%.
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.
https://youtube.com/watch?v=S33UTty4_Z0
