Правильный ленточный фундамент: расчет и устройство

Этот расчет ведется на расчетные нагрузки с учетом гидростатического давления(взвешивающего влияния воды для фундаментов, располагающихся на водопроницаемом основании) без динамического коэффициента и заключается в проверке условия

Пример сбора нагрузок на фундамент

Исходные данные:

Предполагается строительство жилого 2-х этажного дома с холодным чердаком и двухскатной крышей. Опирание крыши производится на две крайних стены и одну стену под коньком. Подвал не предусмотрен.

Место строительства — г. Нижегородская область.

Тип местности — поселок городского типа.

Размеры дома — 9,5х10 м по наружным граням фундамента.

Угол наклона крыши — 35°.

Высота здания — 9,93 м.

Фундамент — железобетонная монолитная лента шириной 500 и 400 мм и высотой 1 900 мм.

Цоколь — керамический кирпич, толщиной 500 и 400 мм и высотой 730 мм.

Наружные стены — газосиликат плотностью 500 кг/м3, толщина стеной 500 мм и высотой 6 850 мм.

Внутренние несущие стены — газосиликат плотностью 500 кг/м3, толщиной стены 400 м и высота 6 850 мм.

Перекрытия и крыша — деревянные.

Конструкции, которые могли бы задержать снег на крыше, не предусмотрены.

План фундамента.

Разрез дома, с действующими нагрузками.

Требуется:

Собрать нагрузки на центральную ленту фундамента, расположенную под внутренней несущей стеной, если грузовая площадь от перекрытия 4,05 м2, а от крыши — 5,9 м2.

Сбор нагрузок на внутреннюю несущую стену.

Определяем нагрузки, действующие на 1 м2 грузовой площади (кг/м2) всех конструкций, нагрузка которых передается на фундамент.

Вид нагрузки Норм. Коэф. Расч.
Нагрузка от пола 1-го этажа (q1)

Постоянные нагрузки:

— нижняя обшивка из досок t=30мм (ель ρ=450кг/м3)

— утеплитель t=180мм (пенопласт ρ=20кг/м3)

— доски пола t=36мм (ель ρ=450кг/м3)

Временные нагрузки:

— жилые помещения

 

13,5 кг/м2

3,6 кг/м2

16,2 кг/м2

 

150 кг/м2

 

1,1

1,3

1,1

 

1,3

 

15,4 кг/м2

4,7 кг/м2

17,8 кг/м2

 

195 кг/м2

ИТОГО 183,8 кг/м2   232,9 кг/м2
Нагрузка от перекрытия 1-го этажа (q2)

Постоянные нагрузки:

— нижняя обшивка из досок t=16мм (ель ρ=450кг/м3)

— доски пола t=36мм (ель ρ=450кг/м3)

Временные нагрузки:

— жилые помещения

 

7,2 кг/м2

16,2 кг/м2

 

 150 кг/м2

 

1,1

1,1

 

1,3

 

7,9 кг/м2

17,8 кг/м2

 

195 кг/м2

ИТОГО 173,4 кг/м2   220,7 кг/м2
Нагрузка от перекрытия 2-го этажа (q3)

Постоянные нагрузки:

— нижняя обшивка из досок t=30мм (ель ρ=450кг/м3)

— утеплитель t=180мм (пенопласт ρ=20кг/м3)

— верхняя обшивка из досок t=30мм (ель ρ=450кг/м3)

Временные нагрузки:

— чердачные помещения

 

13,5 кг/м2

3,6 кг/м2

13,5 кг/м2

 

70 кг/м2

 

1,1

1,3

1,1

 

1,3

 

15,4 кг/м2

4,7 кг/м2

15,4 кг/м2

 

91 кг/м2

ИТОГО 100,6 кг/м2   126,5 кг/м2
Нагрузка от конструкций крыши (q4)

Постоянные нагрузки:

— внутренняя обшивка из досок t=16мм (ель ρ=450 кг/м3)

— стропила (ель ρ=450кг/м3)

— обрешетка (ель ρ=450кг/м3)

— гибкая черепица (ρ=1 400кг/м3)

Временные нагрузки:

— обслуживание крыши

 

7,2 кг/м2

3,4 кг/м2

3,3 кг/м2

7 кг/м2

 

100 кг/м2

 

1,1

1,1

1,1

1,3

 

1,3

 

7,9 кг/м2

3,7 кг/м2

3,6 кг/м2

9,1 кг/м2

 

130 кг/м2

ИТОГО 120,9 кг/м2   154,3 кг/м2
Вес фундамента (q5)

Постоянные нагрузки:

— вес ж/б ленты шириной 400мм (железобетон ρ=2 500 кг/м3)

 

1 000 кг/м2

 

1,1

 

1 100 кг/м2

ИТОГО 1 000 кг/м2   1 100 кг/м2
Вес керамического кирпича (q6)

Постоянные нагрузки:

— вес керамического кирпича 400мм (ρ=1600 кг/м3)

 

640 кг/м2

 

1,1

 

704 кг/м2

ИТОГО 640 кг/м2   704 кг/м2
Все газосиликаных блоков (q7)

Постоянные нагрузки:

— вес газосиликат 400мм (ρ=500 кг/м3)

 

200 кг/м2

 

1,1

 

220 кг/м2

ИТОГО 200 кг/м2   220 кг/м2
Снег (q8)

Временные нагрузки:

— снег

 

140 кг/м2

 

1,4

 

196 кг/м2

ИТОГО 140 кг/м2   196 кг/м2
Ветер (q9)

Временные нагрузки:

— ветер

 

15 кг/м2

 

1,4

 

21 кг/м2

ИТОГО 15 кг/м2   21 кг/м2

Определяем нормативную и расчетную нагрузки на фундамент:

qнорм = 183,8кг/м2 · 4,05м + 173,4кг/м2 · 4,05м + 100,6кг/м2 · 4,05м + 120,9кг/м2 · 5,9м + 1000кг/м2 · 1,9м + 640кг/м2 · 0,73м + 200кг/м2 · 6,85м + 140кг/м2 · 5,9м + 15кг/м2 · 2,95м = 7174,85 кг/м.

qрасч = 232,9кг/м2 · 4,05м + 220,7кг/м2 · 4,05м + 126,5кг/м2 · 4,05м + 154,3кг/м2 · 5,9м + 1100кг/м2 · 1,9м + 704кг/м2 · 0,73м + 220кг/м2 · 6,85м + 196кг/м2 · 5,9м + 21кг/м2 · 2,95м = 8589,05 кг/м.

Площадь подошвы фундамента

Расчет необходимой толщины подошвы фундамента – важный этап в строительстве дома. Этот этап отпадает, если вы решили устроить под домом плитный фундамент, ведь в данном случае плита-основание располагается по всей площади основания здания.

Приведем формулу для расчета площади подошвы фундамента: S &gt, 1,2 F/(b *R) .

В формулу подставляются следующие переменные:

  • S (площадь подошвы, единицы измерения — см2),
  • 1,2 ( повышающий коэфф-т надежности),
  • F (вес будущего дома, единицы измерения — кг),
  • R (используемое для расчетов сопротивление основания, несущая способность, единицы измерения — кг/см2, ).
  • b (коэффициент условий работы, берется из таблицы в зависимости от типа грунта на участке).

Вес дома включает в себя полный вес самой конструкции дома, вес фундамента, нагрузку при эксплуатации (примерный вес будущих жильцов, мебели, приборов отопления и т.п.) и сезонные нагрузки (снеговой слой на крыше).

Расчетное сопротивление будет зависеть от типа грунта и глубины заложения фундамента и вычисляется в соответствии с данными таблиц СНиП *.

Как мы видим из формулы, немаловажной составляющей для расчета подошвы является вес будущей конструкции ( дома или иного здания).

Формула для расчета нагрузки на фундамент

Для вычисления суммарной нагрузки на основание любого возводимого строения используется такая формула:

P = P1 + Pf

P – это общая нагрузка на основание здания;

P1 – суммарная нагрузка здания;

Pf – общая нагрузка самого фундамента

Суммарная нагрузка здания рассчитывается с учетом таких важных факторов, как масса стен строения, различных креплений, крепежей, обшивочных и других строительных материалов, крыши и теплоизоляции. Также именно к суммарной нагрузке здания относится итоговая цифра временной нагрузки, включающая в себя различные погодные факторы, людей в здании, бытовую технику и предметы мебели. В интернете можно найти готовые таблицы расчета нагрузки различных строительных материалов, используемых для возведения здания.

Расчет нагрузки снега проводится на основании показателей среднестатистического уровня снега за несколько предыдущих лет. Как правило, в зависимости от вида местности и географического расположения конкретного региона данный показатель может варьироваться от 190 кг/кв.м. до 50 кг/кв.м.

Расчет нагрузки ветра производится несколько иначе. Для определения данного показателя используется формула:

Нагрузка ветра (в тоннах) = площадь здания х (40 + 15 х высоту строения)

Суммарная нагрузка самого фундамента рассчитывается по формуле:

Нагрузка фундамента = Vф х Q

Можно сделать вывод, что данный показатель является результатом произведения объема фундамента на граничную плотность строительного материала, который применялся для возведения строения.

Общий объем фундамента можно узнать, если просто умножить площадь на высоту основания.

В случае, если основанием здания является столбчатый фундамент, то расчет нагрузки производится для одного столба путем умножения его объема на плотность. В свою очередь объем одного столба получают путем произведения его площади на высоту. Для того, чтобы узнать общую массу столбчатого фундаментного основания, следует умножить нагрузку одного столба на их количество.

На картинке — пример расчета свайных фундаментов в специальной программе

Расчет ленточного фундамента: методика по определению несущей способности грунта

Все расчеты выполняются после получения на руки проекта со спецификацией по используемым строительным и крепежным материалам, необходимым для возведения и отделки сооружения.

Вычисление параметров основания по данной методике выполняется в три этапа:

  1. Сбор нагрузок на ленточный фундамент.
  2. Определение параметров (ширина ленты и «подошвы», высота, глубина заложения) фундамента.
  3. Расчет возможной осадки.

Еще одним этапом, который не указан в методике, но может быть необходим при выполнении расчетов ленточного фундамента, является выполнение работ по корректировке полученных данных. Рассмотрим каждый этап более подробно.

Первичный сбор данных

При определении нагрузки на основание необходимо учитывать:

  • массу сооружения;
  • предполагаемый вес ленточного фундамента;
  • массу наполнения постройки (техника, люди, мебель и пр.);
  • коэффициент снеговой и ветровой нагрузки.

Масса здания рассчитывается суммированием веса всех строительных материалов, использованных при возведении дома, учитывая особенности применяемых материалов. Для простоты вычислений рекомендуем ознакомиться с таблицей, в которой показаны нагрузки на фундамент от стен, перекрытий и крыши, выполненных из различных строительных материалов.

При определении снеговых нагрузок в конкретном регионе воспользуйтесь следующей таблицей:

Для жителей Украины данная таблица будет выглядеть следующим образом:

В зависимости от конструкции крыши (угла ската) табличные данные могут потребовать применение корректирующего коэффициента:

  • до 25° — коэффициент равен 1;
  • 60° и более – коэффициент не учитывается.

Для расчета снеговой нагрузки на фундамент необходимо: определить по карте свой регион, вес снежного покрова на 1 м2 кровли, коэффициент, учитывающий угол ската, после чего перемножить площадь кровли на полученные данные.

При использовании классических архитектурных решений малоэтажного строительства ветровые нагрузки на основание сооружения можно не учитывать.

Расчет ленточного фундамента: методика по определению несущей способности грунта

Расчет высоты ленточного фундамента

Высота фундаментной ленты представляет собой сумму параметров, включающих в себя следующие данные:

Для определения рекомендованной глубины заложения ленточного фундамента в зависимости от грунта воспользуйтесь таблицей:

Расчет ленточного фундамента: методика по определению несущей способности грунта

Для противодействия силам пучения необходимо заглублять основание ниже точки промерзания на 15-20 см.

На примере рассмотрим расчет предполагаемой высоты основания, при условии, что глубина промерзания грунта в регионе – 1,5 м; предполагаемая высота цоколя – 0,5 м.

Расчет ширины «подошвы» ленточного фундамента

Расчет ленточного фундамента: методика по определению несущей способности грунта

Вычисление данного параметра зависит от используемого в строительстве «коробки» материала, длины и толщины несущих стен. Упрощенный вариант расчета ширины ленты – использование усредненных данных, приведенных в таблице ниже:

Для более точных вычислений ширины «подошвы» ленты можно воспользоваться формулой:

Где:

Расчет ленточного фундамента: методика по определению несущей способности грунта
  • 1.3 – коэффициент запаса по нагрузке;
  • Р – полная масса постройки с фундаментом в кг;
  • L – длина фундаментной ленты в см;
  • Ro – удельное сопротивление грунта.

Зная параметры ленты можно легко посчитать объем ленточного основания. Делается это следующим образом: необходимо перемножить длину ленты на ее ширину и высоту.

Следует понимать, что конструкция фундамента может не иметь постоянного сечения. В некоторых случаях сечение ленточного фундамента может быть выполнено в форме параллелепипеда с наклонной наружной поверхностью для лучшего сопротивления силам пучения. Т-образная форма сечения с расширенной «подошвой» (лента с расширенным основанием) возводится в целях экономии материала.

Для определения массы опорной конструкции нужно объем ленты умножить на ее удельный вес, учитывая использованные для его возведения материалы.

Расчет ленточного фундамента для частного дома

Глубина заложения. Подошву заглубленного ленточного фундамента чаще всего располагают на глубине околов 200 мм ниже промерзания грунта; при наличии подвала нижний край стен должен находиться на 200-300 мм ниже уровня подвала.

Что касается мелкозаглубленных ленточных фундаментов, то минимальная глубина их заложения варьирует в зависимости от нормативной глубины промерзания грунта.

Для Московской области оптимальной глубиной для мелкозаглубленного фундамента будет предел 0,75 — 1 м.

Высоту надземной части фундамента рекомендуют принимать равной его ширине, умноженной на 4. Нежелательно, чтобы надземная часть была по высоте больше подземной.

Ширина ленты фундамента – важнейшая характеристика, требующая инженерного расчета и зависящая от несущей способности грунта. За счет ширины фундамента регулируется распределение удельной нагрузки здания на грунт. По нормативам она должна составлять не более 70% от несущей способности (расчетного сопротивления) подлежащего грунта на единицу его площади.

Для расчета ширины определяется суммарная нагрузка (вес здания в килограммах), это значение делится на длину фундамента (в сантиметрах) и несущую способность грунта (в кг/см2). Ориентировочные значения расчетного сопротивления разных типов грунта можно узнать из СНиП (СП ) «Основания зданий и сооружений».

Дом на ленточном фундаменте

Общий вес здания складывается из веса всей постройки и ее обстановки плюс снеговая и ветровая нагрузка.

При подсчете «мертвого» веса здания суммируется вес следующих его элементов: наружных стен и внутренних перегородок вместе с отделкой и утеплителем, перекрытий со стяжкой (если она есть), теплоизоляцией и напольным покрытием, фронтонов, стропильной системы, кровельного пирога. Окна и двери обычно не учитываются. Понятно, что для такого расчета необходимо иметь уже готовый проект дома и расчет требуемого количества строительных и отделочных материалов.

Для определения веса обстановки дома можно воспользоваться расчетным значением полезной нагрузки на перекрытия жилого дома из СНиП (СП ) «Нагрузки и воздействия» – это 195 кг/м2. Данные по снеговой и ветровой нагрузке для каждого региона приведены в этом же документе, при этом в расчет фундамента закладывается 30% от значения ветровой нагрузки по СНиП.

Эти цифры суммируются и умножаются на коэффициент запаса прочности, равный 1,3.

Важно помнить, что фундамент по ширине не может быть меньше опирающейся на него стены.На практике минимальная ширина фундамента одноэтажного дома с мансардой на грунтах с хорошей несущей способностью составляет около 30 см; для двухэтажного коттеджа минимальная допустимая ширина начинается с 50 см, а для просторного загородного дома высотой 2-3 этажа – с 65 см.

Ленточный фундамент

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.

Определение крыши и итоговый результат

Схема свайно-ростверкового фундамента.

Для определения тяжести крыши возьмем в качестве примера площадь проекции 120 кв.м и угол наклона крыши 30 градусов. Предположим, что для нашего домика понадобится 32 доски длиной 200 мм, толщиной 50 мм и 10 брусьев 150 мм на 100 мм. Удельный вес пиломатериалов на ленточный фундамент 500 кг/кв.м, теперь можно рассчитать вес стропил:

((32 х 0,06) + (10 х 0,09)) х 500 = 1410 кг.

К данной цифре прибавляется масса материала, выбранного для крыши. Возьмем ондулин (150 х 4 = 600 кг), общий вес кровли получится 2010 кг (1410 + 600).

Определение крыши и итоговый результат

К данному значению возьмем снеговую дополнительную нагрузку, к примеру, 120 кг/кв.м. Умножаем площадь крыши 120 на 120 кг и получаем 14400 кг дополнительной тяжести. Также следует учесть и ветровую нагрузку на ленточный фундамент. Здесь умножается площадь дома на 15 и высоту дома и прибавляется 40, получается ветровая нагрузка (100 х 15 х 7 + 40 = 14500 кг). Затем просчитывается еще дополнительная нагрузка, которая будет находиться в доме (мебель, оборудование, люди). Для помощи можно воспользоваться еще одной таблицей.

Строения Дополнительный вес
Квартиры, общежития, гостиницы, детские сады, дома 195 кг/кв.м
Административные здания 240 кг/кв.м
Кабинеты и лаборатории научных, лечебных и образовательных учреждений 240 кг/кв.м
Читальные залы библиотек 240 кг/кв.м
Кафе, рестораны, столовые 360 кг/кв.м
Чердачные помещения 91 кг/кв.м

В качестве примера мы используем жилой дом, поэтому умножаем площадь дома на 195 (100 х 195 = 19500 кг). На финише мы получили все цифры, необходимые для суммирования подсчета на ленточный фундамент.

  • стены дома – 75000 кг.;
  • перекрытия – 65000 кг.;
  • временная снеговая нагрузка – 144000 кг.;
  • крыша – 2010 кг.;
  • ветровая нагрузка на кв.м – 14500 кг.;
  • дополнительная нагрузка (мебель, оборудование, люди) – 19500 кг.

Общая сумма получается 320010 кг. Теперь можно определить общий вес строения и превратить его сразу в формулу. Полный вес дома умножается на 1,3, тогда получаем несущую конструкцию грунта. Несущая способность грунта равна ширине основания, умноженной на его длину и умноженной на сопротивление грунта. Таким образом можно легко рассчитать ширину подошвы. Полную массу строение умножают на 1,3 и делят на длину основания, умноженного на сопротивление грунта.

Технологические особенности столбчатого фундамента

Столбчатый фундамент устраивается по принципу свайного. Столбчатый фундамент придает всему каркасу устойчивость и повышает способность противостоять разрушительным воздействиям.

Схема устройства столбчатого фундамента.

Главная особенность конструкции – установка системы столбов в точках строения, которые наиболее подвержены нагрузке, например, в его углах, местах соединения стеновых панелей. Это позволяет стабилизировать все здание.

Располагают столбы в местах, требующих особого внимания из-за возможных проблем с устойчивостью и безопасностью конструкции. При расчете фундамента столбчатого типа включается установка ростверка – армированного пояса и элементов монтажа (обвязочных балок и рандбалок). Благодаря ростверку предотвращается смещение фундамента в горизонтальной плоскости, давление равномерно распределяется по системе столбов.

В качестве материала для столбчатого фундамента чаще всего используют монолитный железобетон.

Количество блоков

Расход фундаментных блоков зависит от их размеров.

Итак, план утвержден и можно приступать к расчетам. Чтобы узнать, сколько нужно , необходимо знать разновидности блоков. ФБС изготавливаются из песчано-цементного бетона марок М100 и М200, и ассортимент их достаточно велик, чтобы удовлетворить любые потребности. Их габариты, в зависимости от вида ФБС, указаны в таблице ниже. То, сколько уйдет блоков на постройку, зависит от габаритов отдельно взятого блока.

Наименование ФБС Длина, мм Ширина, мм Высота, мм Масса, т Объем, м3
ФБС 24-3-6 2380 300 580 0,97 0,41
ФБС 12-3-6 1180 300 580 0,49 0,21
ФБС 9-3-6 880 300 580 0,35 0,15
ФБС 24-4-6 2380 400 580 1,30 0,54
ФБС 12-4-6 1180 400 580 0,64 0,27
ФБС9-4-6 880 400 580 0,47 0,20
ФБС 24-5-6 2380 500 580 1,63 0,68
ФБС 12-5-6 1180 500 580 0,79 0,23
ФБС 9-5-6 880 500 580 0,59 0,23
ФБС 24-6-6 2380 600 580 1,96 0,82
ФБС 12-6-6 1180 600 580 0,96 0,41
ФБС 9-6-6 880 600 580 0,70 0,31

Чтобы расчитать, сколько блоков будет в фундаменте, нужно узнать его объем. Чтобы рассчитать объем кладки, достаточно длину всего фундамента умножить на его толщину и высоту. Итоговую цифру делят на объем одного блока, в результате чего получается количество блоков ФБС, необходимых для кладки. Если строительство предусматривает различную толщину кладки в разных ее отрезках, то необходимо произвести расчеты для каждого участка по предложенной формуле.

Влияние размеров фундамента на несущую способность основания

Графическое изображение зависимости осадки основания фундамента от несущей нагрузки Некоторые строители вынуждены для одного сооружения использовать сразу несколько различных видов фундаментов. Причем расчеты нужно делать для каждой подошвы индивидуально. Также возможно применение оснований с длиной, значительно превышающих их ширину.

Влияние размеров фундамента на несущую способность основания

Графики указывают, что с увеличением ширины фундамента увеличивается объем грунта, способного привести к разрушению подошвы. Поэтому при абсолютно одинаковых условиях и составу грунта, узкие фундаменты менее склонны к деформации, чем широкие.

Влияние размеров фундамента на несущую способность основания

Также несущая способность оснований зависит от их формы и используемых строительных материалов. Если два фундамента имеют абсолютно одинаковые размеры, одинаково заглублены в грунт, но один имеет длину и ширину практически одинаковую, а другой – более длинный, тогда первая конструкция будет создавать большую нагрузку на грунт, чем другая.

Влияние размеров фундамента на несущую способность основания

Причина кроется в особенностях подошвы. Для деформации и сдвига квадратного или круглого фундамента нужно затратить больше энергии, чем для ленточного длинного. Также необходимо учесть, что на песчаное основание размеры и форма фундамента влияет больше, чем на глинистые грунты.

Влияние размеров фундамента на несущую способность основания

Влияние размеров фундамента на несущую способность основания
Читайте также:  Виды свай для фундамента, классификация, как их делают