Выполнение расчета ленточного фундамента

Чтобы заложить фундамент дома, для начала нужно его рассчитать: оценить вес строения и сопоставить его с несущей способностью грунта на участке. Это поможет подобрать оптимальный тип фундамента (ленточный, столбчатый, плитный, свайный, винтовой) и определить площадь подошвы фундамента.

Каким может быть основание

Изначально нужно будет определиться с типом ленточного фундамента и его размерами: длиной, шириной и глубиной залегания. Далее необходимо установить все данные о самом доме, рассчитать возникающие нагрузки и т.д. По завершении все вычислений, у вас сложится чёткое представление, фундамент какой разновидности может быть использован для данного строения, на конкретном типе почвы. Также, в статье будет приведён пример расчёта ленточного фундамента для двухэтажного дома.

На сегодняшний день в частном строительстве применяются четыре основных разновидности основания. Произвести их расчет можно своими руками или использовать калькулятор расчета ленточного фундамента онлайн.

  1. Мелкозаглубленный. Данный тип фундамента используется для малогабаритных строений, которыми могут являться: небольшой дачный дом, гараж, сарай, бытовка и т.д. Данные постройки должны быть выполнены из бревна или дерева, т.е. не сильно нагружать основание. Мелкозаглубленный ленточный фундамент устанавливается на глинистых или песчаных почвах на глубину около 60 см. Ширина такого основания редко, когда превышает 40 см.
  2. Заглубленный. Данная разновидность фундамента может выдерживать более серьёзные нагрузки от дома, чем предыдущий тип. Исходя из этого, его используют для строительства массивных и габаритных построек. Перед возведением ленточного фундамента необходимо провести тщательный анализ грунта и точно определить все его свойства. Главным значением в этом случае, является глубина промерзания почвы. Необходимо помнить, что глубина ленточного фундамента закладывается на 25 см больше, чем уровень промерзания. Средняя его ширина обычно составляет 40 см, однако для очень габаритных и нагруженных строений, она может быть увеличена.
  3. Монолитный. Подобный вид фундамента предназначен для возведения деревянных или облегчённых кирпичных строений. Устанавливаться данное основание может на любые сложные грунты, с высоким уровнем залегания подземных вод. Конструкция монолитного ленточного фундамента – это бетонная полоса, которая заливается по всему периметру дома. При повышенной нагрузке, его рекомендуют устанавливать и под внутренние несущие стены. Перед началом установки проводят анализ почвы и выбирают необходимые габариты.
  4. Сборный. Используется для возведения зданий различных конструкций, как одноэтажных, так и с несколькими этажами. Конструкция сборного ленточного фундамента собирается из отдельных блоков, которые укладываются в предварительно вырытую траншею. Между собой они скрепляются при помощи бетонного раствора. В зависимости от максимальной нагрузки, которую будет оказывать строение, для устройства фундамента могут применяться блоки, изготовленные из различных материалов (бетон, бутобетон, силикатная смесь и т.д.). При этом, они могут быть пустотелые или сплошные.

Особенности бруса как строительного материала

Ленточный фундамент – оптимальное решение для брусового дома

Древесина имеет многотысячную историю использования в качестве материала для возведения жилых и вспомогательных сооружений. За это время человечество накопило огромный багаж знаний по хранению, обработке этого уникального сырья, эксплуатации сделанных из него сооружений.

Выбирая фундамент для дома из бруса, необходимо учитывать такие свойства древесины:

  • Относительно небольшой удельный вес. Даже толстая стена не создает значительного давления на основание. Нет необходимости возводить мощную опорную систему, если только это не набитый бытовой техникой многоэтажный дом.
  • Пористость и гигроскопичность. Древесина при повышенной влажности впитывает воду и становится тяжелее в 1,5-2 раза. Это исключает возможность изготовления легкого фундамента под брус, рассчитанного на минимальные значения.
  • Гибкость. Без упора по всей длине венцы прогибаются, что приводит к деформации стен и перекрытий. Необходимо жесткое и статичное основание.
  • Склонность к гниению. Под воздействием сырости древесина начинает разлагаться, постепенно превращаясь в труху. Требуется поднимать ее на значительное расстояние от земли, уделяя должное внимание гидроизоляции.

Разработаны средства, повышающие устойчивость дерева к влажности, огню, насекомым и микроорганизмам. Правильная и своевременная обработка материала позволит продлить срок его службы до 70-100 лет.

Этапы расчета

Фундамент рассчитывают за несколько шагов:

  • Определение веса дома без учета фундамента.
  • Определение снеговой и ветровой нагрузок.
  • Определение несущей способности грунта.
  • Подбор оптимального типа фундамента.
  • Расчет площади подошвы фундамента.

ГдеМатериал рассказал, как армировать фундамент и какую арматуру для этого использовать.

Вес дома без учета фундамента

Если у вас есть смета, то вам повезло: для расчета веса дома достаточно узнать вес всех материалов. Если же нет, то вам придется ее составить. Далее рассчитываем объем каждого материала в смете, считаем вес и складываем. Так получаем суммарное давление на фундамент дома.

Читайте также:  Глубина фундамента для двухэтажного дома

Мы не будем приводить здесь массу всевозможных материалов, потому что их выбор огромен. Эти характеристики вместе со всеми необходимыми материалами можно легко найти в каталоге ГдеМатериал.  Перечислим только основные элементы строения, необходимые для расчета фундамента:

  • Вес стен зависит от строительного материала из которого они сделаны.
  • Давление от элементов крыши. В конструкцию крыши входятстропила, обрешетка, кровля, утеплитель.
  • Вес межэтажных перекрытий определяется материалом самих перекрытий и плотностью используемого утеплителя.
  • Эксплуатационная или полезная нагрузка. Сюда входит вес мебели, одежды, различной домашней техники — всего, что не является частью строительных конструкций. Эта нагрузка распределяется равномерно по всей площади перекрытий. В среднем для цокольного и межэтажного перекрытия жилых домов она составляет 210 кг/м2, для чердачного перекрытия 105 кг/м2.

Снеговая  нагрузка

Отлична в каждом районе. Вес снегового покрова в вашей местности прописан в «СНиП * НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ». В этом СНиП в приложении 5 есть карта, по которой можно определить эти данные. Вот некоторые из них:

Все значения приведены для горизонтальной проекции крыши — снежный покров давит на нее только сверху вниз. Поэтому при расчете необходимо брать не площадь крыши, а только площадь ее горизонтальной проекции.

Этапы расчета

Ветровая нагрузка

Рассчитать давление от ветра достаточно сложно. Оно зависит от многих факторов: расположение относительно направления ветра, материал стен и крыши, от форма сооружения и т.д.

Но его можно посчитать по упрощенной формуле:

Ветровая нагрузка = (15 * h + 40)*S,

Этапы расчета

где h – высота от уровня земли до верхней точки строения, S – площадь здания.

Несущая способность грунта

На каждом строительном участке грунт может быть абсолютно разным. Даже если у соседа один вид грунта, то на вашем участке он может быть совершенно другой.

В зависимости от того, какие виды грунтов залегают на участке, меняется несущая способность основания. Для расчетов чаще всего необходимо значение, которое показывает максимальную нагрузку в кг на 1 см2 площади. Классификация грунтов по прочности:

Теперь можно подбирать оптимальный тип фундамента и рассчитывать его. Сделаем это на примере.

Расчет нагрузки на фундамент

В строительстве достаточно часто применяется фундамент на забивных сваях, представляющих железобетонные столбы квадратного сечения с заостренным концом длиной от 3 до 25 метров, которые способны выдерживать большой вес, независимо от типа почвы. Сечение варьирует от 150 до 500 мм. Главным показателем прочности конструкции является несущая способность каждой сваи. От этого находим необходимое их количество, частоту установки.

Правильно вычисленная нагрузка на фундамент позволяет:

  • рационально использовать участок;
  • исключить проседание грунта, деформацию строения;
  • использовать различные материалы для возведения объекта.

Проводя расчет нагрузки на фундамент необходимо учитывать способность грунта на площадке выдерживать воздействующий на него вес. Рассчитываются следующие критерии:

Расчет нагрузки на фундамент
  • общая нагрузка;
  • несущая способность сваи.

На конструкцию действует вес всех элементов здания от основания до кровли, а также грунт, находящийся над подошвой. Это является постоянной нагрузкой. Также действует временная в виде природных явлений и осадков и имеющихся в здании мебели, оборудования, находящихся людей.

Нагрузка на фундамент в зависимости от материалов

В расчете нагрузок используются усредненные данные удельного веса материалов. Умножая эти величины на объем, получаем необходимый результат.

Стены (в кг/м2)

  • кирпичные (1.5 кирпича) 30-50
  • рубленые, из бруса 70-100
  • ж/б панель 15 см 300-350
  • панели каркасные 15 см 30-50

Перекрытия ( в кг/м2)

  • чердачные в зависимости от плотности утеплителя 70-200
  • цокольные 100-300
  • междуэтажные 500
Расчет нагрузки на фундамент

Кровля (в кг/м2)

  • шиферная 20-30
  • кровельное железо 40-50
  • черепичная 65-80
  • рубероид на изоляционном слое 3-5

Чтобы определить массу здания, объем стен, перегородок, перекрытий, цокольного этажа, площадь крыши, умножается на удельный вес. Приплюсовываем дополнительные воздействия.

Формулы для расчета нагрузки на фундамент

Для определения воздействия осадков, других явлений используется СНИП. Это касается и определения полезной, куда входит вес мебели, оборудования, находящихся в здании людей. Для жилых домов берется средняя величина 150 кг/м2. Для промышленных, производственных объектов существуют соответствующие разделы СНИП.

При вычислении следует применять коэффициент запаса 1.2.

Используется следующая формула:

P=Pl Pf где P – суммарная нагрузка Pl – от строения Pf – фундамента.

Затем следует рассчитать нагрузку самого фундамента, что является произведением объема и удельной плотности Vф x Q. Vф = SxH (умножаем площадь фундаментной конструкции на его высоту).

Расчет нагрузки на фундамент

Расчет свайной конструкции следует начинать с подсчета общей массы дома исходя из материалов, планируемых для строительства. Подсчитав ее, к ней следует добавить 30% запаса. Зная, что железобетонная свая длиной 4 метра способна выдержать нагрузку в 40 тонн, можно рассчитать, сколько их нужно для строительства дома, согласно имеющимся данным.

Несущую способность сваи находим по формуле 0.7 КФ х (Нс х По х Пс х 0.8 Кус х Нсг х Тсг), где:

Кф – однородность почвы Не , Нет – коэффициенты нижнего и бокового сопротивления грунта По – площадь опоры Пе – периметр сваи Куе – условия работы (к) Тсг – высота грунта

Обязательно учитывается плотность грунта по результатам геодезических исследований. Более простой способ заключается в выкапывании шурфа глубиной 50 сантиметров. Следует выбрать наиболее низкий участок площадки. Насколько слои плотные, определяется визуально.

При достаточно плотной породе применяются сваи длиной 2,5 метра. Если она не плотная, шурф углубляется, достигается плотный слой, по фактической глубине подбирается длина сваи. Согласно полученным результатам, выявляются их несущие характеристики. По расчетным данным можно определить необходимое их количество и параметры.

Читайте также:  Гидроизоляционные мембраны для фундаментов и подвалов

Правильный подбор основания гарантирует устойчивость строения, исключает деформацию конструкций, так как в противном случае возможно проедание здания и разрушение отдельных конструкций. Особенно это важно, если имеются перепады высот.

В этих случаях подобранная согласно плотности грунта свая подойдет для высоких участков, на заниженные потребуются более длинные, соответствующие разности высот. Данная величина определяется при помощи нивелира. Целесообразно для этой работы привлекать специализированные организации. Также учитываются глубина промерзания грунта и места пролегания грунтовых вод.

Недостатки ленточного фундамента

С недостатками ленточного фундамента все гораздо проще и понятнее, чем с достоинствами. Потому достаточно их кратко описать списком:

  • ленточный фундамент, все же, дороже винтовых свай и блочных опор, потому не всегда целесообразен;
  • обустройство менее сложное и трудоемкое, чем в случае с монолитной плитой, однако, гораздо сложнее, чем вкручивание свай;
  • монолитная лента после заливки должна набрать прочность, на что уходит не менее месяца;
  • хоть и считается, что ленточный фундамент можно рассчитать и обустроить своими руками – чаще всего в таком исполнении он реализуется с нарушениями технологии, а потому дает трещины, перекашивается, лопается, проседает;
  • зимой обустройство монолитной ленты затрудняется из-за отрицательных температур;
  • монолитная заглубленная лента обладает огромной массой, что делает невозможным ее обустройство на слабых почвах.

Равномерно распределённая нагрузка

Вид нагрузки Нормативная величина, кг/м2 Коэффициент надёжности относительно нагрузки Расчетное значение нагрузки, кг/м2
Масса плитных перекрытий 275 1,05 300
Масса напольного покрытия 100 1,2 130
Масса перегородки из ГКЛ 50 1,3 70
Масса стропильной системы и крыши 150 1,1 170
Снеговые нагрузки 100*1.4 (для мешка) 1,4 200
Полезные нагрузки 200 1,2 340
Равномерно распределённая нагрузка
Равномерно распределённая нагрузка
Равномерно распределённая нагрузка
Равномерно распределённая нагрузка
Равномерно распределённая нагрузка
Равномерно распределённая нагрузка

Нормативное значение снеговой нагрузки зависит от расположения объекта строительства, в котором планируется фундаментная лента. Вес крыши, внутренних конструкций и напольного покрытия взяты в среднем коэффициенте, для того чтобы рассмотреть пример расчета фундамента. Величины определаются в зависимости от используемого материала с использованием специальной документации.

Равномерно распределённая нагрузка
Равномерно распределённая нагрузка
Равномерно распределённая нагрузка
Равномерно распределённая нагрузка
Равномерно распределённая нагрузка
Равномерно распределённая нагрузка

Анализ грунта

Проектируя фундамент, можно самостоятельно выполнить геодезический анализ грунта, узнав:

  • Тип почвы.
  • Уровень расположения грунтовых вод.

Также необходимо узнать уровень промерзания грунта, в чем могут помочь карты с такими данными.

Рис. Уровень промерзания грунта в России

Используя ручной бур, по периметру площадки и в центре делается несколько скважин, глубиной до 2,5 м, в результате чего можно увидеть, какой тип почвы, а на следующий день можно увидеть, появилась ли в ней вода, и какой ее уровень.

Рис. Слои почвы в Московской области

Что касается типа почвы, то разобраться в этом непростом вопросе поможет дополнительная информация:

  • Если при извлечении бура почва рассыпается – это песчаный грунт.
  • Из извлеченного грунта можно скатать цилиндр, но при этом он весь покрывается трещинами – это супеси.
  • Получается скатать цилиндр, но при попытке согнуть он ломается – это легкий суглинок.
  • Скатанный цилиндр на изгибе покрывается многочисленными трещинами – это тяжелый суглинок, в составе которого много глины.
  • Цилиндр скатывается легко, на изгибе не ломается и не трескается – перед нами глинистый грунт.

Используя полученные данные, можно определить какой тип фундамента лучше всего сделать на этом участке и нужно ли делать для него дренажную систему.

Опалубки

Деревянная опалубка под фундаментную ленту изготавливается согласно рис. Толщина досок – от 40 мм. Хомуты, распорки, наружные подпорки и направляющие делают из тех же досок. Опалубка встанет на дно траншеи, так что при ее копке нужно учесть ширину направляющих: ширину опалубки берут точно по рассчитанной или типовой (см. далее) ширине ленты и никак не меньше.

Устройство деревянной опалубки ленточного фундамента

Опалубки

Примечание: при сборке деревянной опалубки гвозди следует забивать изнутри и выступившие их концы не загибать. Работать тогда нужно осторожно, зато опалубка потом легко разбирается, а доски остаются пригодными на стропила, деревянные фронтоны и т.п. Гвозди – 100-150 мм, т.к. опалубку с только что залитым текучим бетоном придется обстукивать деревянной кувалдой-барсиком, см. далее.

Несъемная гидроизолирующая опалубка

При постройке фундаментов на сильно обводненных грунтах иногда используют несъемную сплошную гидроизолирующую опалубку, см. рис. справа. Удовольствие отнюдь не из дешевых, и монтаж ее не так-то прост, но зато бетон застывает и набирает расчетную прочность даже если снаружи вода плещется.

Опалубки

Однако чаще всего в несъемную опалубку заливают фундамент с утеплением. Тогда ее делают обычно из ЭППС расчетной толщины. Последовательность работ такова:

  1. В траншею закладывают геотекстиль с необходимым отгибом крыльев, см. след. рис. справа.
  2. Засыпают подушку.
  3. Укладывают горизонтальный слой утеплителя.

    Выстилка траншеи геотекстилем

  4. Устанавливают плиты ЭППС, распирая изнутри подпорками; желательно использовать куски пластиковых прутков или труб, их не нужно убирать перед заливкой.
  5. Заливают подбетонку, см. далее.
  6. Заворачивают крылья геотекстиля на стенки опалубки.
  7. Производят обратную засыпку карманов траншеи; если нужно – не вынутым, а непучинистым грунтом.
  8. Монтируют каркас.
  9. Заливают бетон; если распорки временные, их по мере заливки убирают.

Главный недостаток этого способа тот, что фундамент – не стена. Между ЭППС и бетоном спустя максимум 3-4 года образуется микрозазор, в котором собирается влага и заводится мелкая живность, от которой может быть все, что угодно, кроме пользы. Другой – заливку нужно делать очень аккуратно и только вручную: струя из бетононасоса может просто снести легкие плиты.

Опалубки

Утепление фундамента – дело сложное, дорогое. Идут на него в крайнем случае, когда невозможно обойтись засыпкой подпола керамзитом и т.п., скажем, на обводненных пучинистых грунтах. Тогда уж лучше будет поднапрячься с деньжатами и несъемную утепляющую опалубку собрать из СИП-панелей.

Несъемная утепляющая опалубка из СИП-панелей

СИП-панели (SIP – Structural Insulated Panel, структурно-изолированная панель) – композитный материал на основе стекломагнезита. Преимущества СИП для теплой несъемной опалубки, см. рис:

Опалубки
  • Рифленая поверхность материала с повышенной адгезией к бетону обеспечивает «мертвое» сцепление утеплителя с монолитом навсегда.
  • Прочность самого материала позволяет собирать опалубку на несъемных регулируемых анкерах без дополнительных подкреплений.
  • Механизированная заливка по той же причине возможна обычным способом.
  • Отделка цоколя на СИП держится также как влитая.

О вентиляции и коммуникациях

В опалубке, разумеется, заранее прорезаются отверстия под вентиляцию подпола и коммуникации; в них до заливки закладываются необходимые трубы, слева на рис. До или после установки арматуры – не суть как важно. Если готовые клети каркаса укладываются в траншею, то, конечно, после. Этот способ требует большего объема земляных работ, зато подбетонку можно вообще не топтать. При вязке каркаса в траншее трубы нужно провести заранее.

Опалубки

Правильная и неправильная прокладка коммуникаций в фундаменте

Две грубейшие ошибки при прокладке коммуникаций в фундаменте во-первых, замуровывание рабочих труб; каждая труба и кабель должны свободно лежать в оболочке. Во-вторых – прокладка коммуникаций вдоль ленты; замурованный стык – это вообще нечто. Справа на рис. обе эти «ошибочки» сведены в одну огромную… удержимся от ненорматива в открытой публикации.

Какие данные потребуются для расчета

Кроме климатологических показателей региона, гидрогеологической структуры грунта и определения материала фундаментных стен, для разработки проекта требуется определить полный вес постройки, несущую способность грунта и длину стен.

Определение нагрузки от здания

Весовая нагрузка на ленточный фундамент определяется по простой формуле:

М+П+С+В, где:

  • М – мертвая масса здания, включающая вес всех строительных конструкций и элементов, в том числе фундамента;
  • П – полезная нагрузка или вес всего, что будет находиться внутри постройки и создавать давление на перекрытия;
  • С – максимально возможная масса снегового покрова зимой и в начале таяния;
  • В – ветровое давление на стены и кровлю.

Полученный расчетный результат следует умножить на коэффициент 1,2-1,25, обеспечивая 20-25% запаса прочности конструкции ленточного фундамента.

Несущая способность или сопротивление грунта

Этот показатель приводится в нормативной литературе и определяется ГОСТ 25100-95 «Классификация грунтов». Для наиболее распространенных типов почвы он составляет (в кг/см2):

  • суглинок – 1,5-2,8;
  • глина сухая плотная – 1,6-3,0;
  • песок мелкозернистый – 2,2-3,4;
  • среднезернистый – 2,5-3,6;
  • супесь – 2,6-3,6;
  • песок крупных фракций – 3,6-4,6;
  • гравий, щебень, галька – 5,1-6,5.

На показатель сопротивления весовым нагрузкам также влияет влажность, текучесть и пористость почвы, которые приходится учитывать при подготовке расчетных данных.

Технология устройства фундаментальной подошвы

Вне зависимости от того, устраиваются подошвы фундаментов мелкого заложения, ленточных, столбчатых или других типов конструкций, работы по их монтажу проводятся поэтапно:

  • подготовительный этап состоит в рытье котлована. На его дне выполняется разметка, с точностью определяющая расположение будущей конструкции;
  • устройство опалубки. Здесь обязательно учитывается толщина подошвы фундамента. Выставляется опалубка таким образом, чтобы по центру подошвы распределялись фундаментальные стенки. для формирования наружных углов пара досок соединяется между собой под прямым углом и выносится на расстояние 17,5 см от разметочного шнура. При наличии слабых участков опалубки их нужно подсыпать снаружи грунтовой смесью для предотвращения протечки бетона. Если строительство предстоит на участке в повышенным уровнем грунтовых вод, то в целях безопасности выполняется гидроизоляция подошвы фундамента;
  • следующий этап – армирование. Металлические прутья обеспечивают усиление подошвы фундамента и соответственно повышают прочностные свойства всей строительной конструкции;
  • заливка бетона. После расположения арматуры выполняется бетонирование подошвы. При этом должна контролироваться расчетная отметка основания. Для более прочного сцепления фундамента с подошвой на ней прорезается шпоночная канавка по центральной оси кромки. После застывания бетона выполняется затирка поверхности.

Если несущая способность грунтов в месте строительства недостаточная, то для достижения нужных эксплуатационных показателей выполняется уширение подошвы фундамента путем устройства двусторонних или односторонних банкет.