5.6.3. Расчет устойчивости фундамента по схеме плоского сдвига

В калькуляторе учтены:

• самые популярные виды фундаментов;
• самые популярные строительные материалы и их марки;
• необходимые расходники;
• сваи и их количество для свайного фундамента и ширину – для ленточного фундамента;
• несущая способность и нагрузка на указанный тип фундамента и т.д.

Онлайн-калькулятор для расчета фундамента легко используют даже те, кто не имеет отношения к строительству, но хотят прикинуть примерные затраты на портландцемент, песок, щебень и арматуру для укладки в опалубку. Расчет бетона и арматуры на фундамент онлайн-калькулятор делает исходя из стандартных данных, поэтому будет нелишне посоветоваться с тем, кто делал исследование на вашем участке, и может порекомендовать правильные параметры для фундамента.

Для расчетов калькулятор фундамента использует сантиметры, а не метры: это значит, что данные фундаментной ленты шириной 0,4 м и общей длиной 30 м будут выглядеть как 40 см и 3000 см соответственно.

В калькуляторе учтены:

• самые популярные виды фундаментов;
• самые популярные строительные материалы и их марки;
• необходимые расходники;
• сваи и их количество для свайного фундамента и ширину – для ленточного фундамента;
• несущая способность и нагрузка на указанный тип фундамента и т.д.

Онлайн-калькулятор для расчета фундамента легко используют даже те, кто не имеет отношения к строительству, но хотят прикинуть примерные затраты на портландцемент, песок, щебень и арматуру для укладки в опалубку. Расчет бетона и арматуры на фундамент онлайн-калькулятор делает исходя из стандартных данных, поэтому будет нелишне посоветоваться с тем, кто делал исследование на вашем участке, и может порекомендовать правильные параметры для фундамента.

Производим правильный расчет нагрузки на фундамент Расчет фундамента: основные формулы и методика расчета различных типов нагрузок Как рассчитать фундамент под дом с помощью простых формул — Построй дом сам Расчет ленточного фундамента пример, формулы, таблицы и калькулятор Как рассчитать нагрузку на фундамент + пример, таблица

Для расчетов калькулятор фундамента использует сантиметры, а не метры: это значит, что данные фундаментной ленты шириной 0,4 м и общей длиной 30 м будут выглядеть как 40 см и 3000 см соответственно.

Какие функции выполняет правильное вычисление нагрузки на фундамент?

Определение нагрузки на фундамент выполняет целый ряд чрезвычайно важных функций:

• Глубина фундамента любого здания полностью зависит от степени нагрузки на основание, а также от залегания грунтовых вод на данном земельном участке. Соответственно, расчет нагрузки на фундамент позволяет определить оптимально подходящее место для строения здания.

• Грамотный расчет нагрузки на фундамент дает возможность избежать такого малоприятного явления, как возможную деформацию фундамента или стен строения в будущем.

• Также данная процедура поможет избежать возможного проседания грунта под тяжестью возведенного строения, которое является основной причиной частичного либо полного разрушения здания.

• Правильный расчет нагрузки на основание здания помогает максимально экономно использовать строительные материалы для возведения стен здания.

Максимально точные показатели нагрузки на основание здания могут предоставить, конечно же, исключительно специалисты. Но приблизительные расчеты суммарного показателя нагрузки может получить и обычный человек, не являющийся специалистом, зная формулу для проведения расчетов нагрузки и имея под рукой калькулятор.

Плитный или монолитный фундамент способен выдержать серьезные нагрузки

Резка прутьев

Проще всего выполнять кройку стержней по шаблону. Для этого сперва необходимо нарезать все продольные куски обоих поясов, а затем подготовить все поперечные стержни.

Проще и дешевле всего осуществить крой при помощи обычный болгарки (УШМ) с диском по металлу. Благодаря этой машине можно резать стержни любого размера.

Также можно использовать:

• Гидравлические ножницы по металлу (болторезы). Однако они подойдут только для прутков диаметром 6-8 мм и обойдутся очень дорого.
• Газовый резак. В этом случае придется получить разрешение, которое позволит выполнять опасные работы.

На этом же этапе необходимо подготовить и нарезать куски арматуры для подставок.

Что нужно сделать

Чаще всего при частном строительстве используют ленточный фундамент. Такой тип позволяет сделать в доме подвал, но в некоторых случаях он может быть экономически невыгодным. Чтобы составить смету на выполнение работ (или примерно прикинуть, сколько потребуется вложений), нужно выполнить расчет арматуры для ленточного фундамента, также вычислить объем бетона и его геометрические размеры.

Чаще всего в частном строительстве закладывают ленточный фундамент

Методика расчета предполагает вычисление трех величин. Расчет ленточного фундамента в результате должен дать такие сведения о конструкции:

• глубина заложения подошвы;
• ширина основания;
• ширина по всей высоте.

Расчет фундамента для дома из кирпича или других материалов обязательно начинают с определения глубины заложения. Она зависит от пучинистости грунта, уровня грунтовых вод и климата. Если неправильно высчитать эту характеристику, здание может разрушиться под действием сил морозного пучения. Лента будет одновременно подвергаться воздействию влаги и холода, что приведет к неравномерным деформациям и трещинам.

Ширина основания должна быть достаточной для того, чтобы равномерно передать массу здания на грунт. Чем меньше прочность почвы, тем шире потребуется подошва. За счет большой площади удается распределить нагрузку от ленточного фундамента для дома на основание так, что на каждый его участок приходится не больше допустимой величины.

Фундамент должен быть заложен ниже уровня промерзания грунта

Ширина ленты по всей высоте обычно принимается конструктивно. Она должна быть чуть больше наружных стен. При этом учитывают способ изготовления ленты. Для монолитного фундамента может быть достаточно ширины сечения 200—300 мм, в то время как сборный рекомендуют делать не менее 400—600 мм. Также этот показатель зависит о глубины заложения. Чем она больше, тем сильнее будут опрокидывающие воздействия (потребуются более мощные стены подвала).

Данные для вычисления характеристик ленты

Примеры расчета оперируют такими данными, как:

Пример расчета бетона на ленточный фундамент.

• проект здания;
• снеговая нагрузка;
• отметка промерзания почвы;
• уровень грунтовых вод;
• характеристики грунта.

Ленточный фундамент рассчитывается в четыре этапа:

• вычисление общей нагрузки на основание: масса конструкций коттеджа, эксплуатационные нагрузки (пользователи, мебель, интерьер), снеговая, ветровая нагрузка;
• определение удельного давления подошвы основания на почву;
• вычисление геометрических размеров ленты;
• корректировка геометрии по результатам предыдущих расчетов.

Пример расчета коттеджа класса эконом оперирует такими конструктивными элементами, как:

• фундамент;
• цоколь;
• перекрытие нулевого уровня;
• коробка дома;
• перегородки;
• облицовки, кровля;
• лестницы (наружные, внутренние);
• тепло-, паро-, шумо- и гидроизоляция;
• прочие конструкции (печь, камин, климатическое оборудование, отопительные котлы, коммуникации)

Ленточный фундамент виды и формы.

На этом этапе расчета ленточного фундамента потребуются чертежи (либо эскизы) с точными размерами. По ним высчитывается объем используемых конструкционных материалов. Для облегчения проектирования в сети существуют бесплатные сервисы для подсчета объемов бетона, количества кирпича, пиломатериала. После получения значений объемов конструкций цифры умножаются на плотность материалов, из которых они изготовлены. Полученный вес фундамента, перегородок, стен, перекрытий, кровли умножается на коэффициенты надежности, различные для отдельных конструкционных материалов:

• металл – 1,05;
• дерево, камень, железобетон, бетон – 1,1;
• заводские ж/б конструкции – 1,2;
• железобетон, залитый в пятне застройки – 1,3;
• грунт – 1,1;
• легкие материалы – 1,3.

Плотность материалов берется из таблиц справочников либо СНиП. Например, бетоны, в зависимости от наполнителя, могут существенно отличаться этой характеристикой (от 1,8 до 2,5 т в кубе объема). Параметры ленты задаются исходя из характеристик грунта, ширины стеновых материалов.

Что учесть при расчете столбчатого или свайного фундаментов?

Такие основы представляют собой систему квадратных или круглых опор, расположенных по углам несущих стен и по их периметру со средним шагов в 2 м. Глубина заложения зависит от параметров грунта, уровень грунтовых вод не должен подходить к подошве столбов ближе 50 см, нижнее основание размещается исключительно в устойчивых слоях. Для фиксации их между собой, принятия и равномерного распределения суммарной весовой нагрузки обустраивают ростверк, его вес также учитывается при расчете. Такие конструкции менее подвержены морозному пучению и оптимальны в плане бюджета при строительстве легких домов или при минимальных рисках усадки.

Расчет нагрузки на столбчатый фундамент проводится по аналогии с ленточным: исходными данными являются глубина вод и промерзания, несущие способности грунта и общий вес сооружения. Важный нюанс – учет массы ростверка и самих столбов обязателен. Составляется предварительная схема расположения опор для подсчета их числа, рассчитывается их несущая способность. Для получения всех этих параметров важно заранее определиться с глубиной заложения.

Площадь квадратных столбов найти легко, рекомендуемый минимум при заливке из бетонного раствора составляет 25×25 см, кладочные изделия размещают с перевязкой рядов (длина стороны совпадает с размерами блока или кирпича). При использовании труб или свай эта величина находится по стандартной формуле: S=π·R2, где π=3,1415, R – радиус. Искомая несущая способность одной опоры определяется путем деления общего веса сооружения на суммарную площадь столбов. После этого она сравнивается с нормативным значением для конкретного грунта, при ее превышении площадь фундамента из столбчатых свай следует увеличить. Возможны два пути решения этой проблемы: установка большего числа опор или усиление их сечения.

Расчет свай проводят аналогичным образом, при этом учитывается вес не только металлических стенок, но и материала заполнения (бетона или песка). Он усложняется из-за необходимости учета сопротивления грунта для боковой поверхности. Средняя глубина заложения свай составляет 2,5 м, влияние таких факторов, как однородность слоев и их высота, неизбежны. Рекомендуемая формула для расчета несущей способности одной опоры:

P=0,7·RH·F+0,8·U·L·FH, где:

• Значение 0,7 характеризует степень однородности грунта, 0,8 – коэффициент условий работы.
• RH и FH представляют собой сопротивление грунта под нижним концом сваи и его боковой поверхности, соответственно. Оба показателя нормативные и определяются с помощью таблиц в зависимости от вида и состояния почвы.
• F – площадь опоры сваи, в одних случаях она совпадает с сечением, в других – берется с учетом размеров опорной площадки.
• L – высота несущего слоя грунта (упрощенно – длина сваи).
• U – боковой периметр опоры.

Знание несущей способности одной сваи помогает проверить, выдержит ли фундамент вес здания при выбранной схеме их размещения. При увеличении диаметра опор их количество можно уменьшить, как и при организации опорных площадок под нижним концом. Но эти показатели зависят от многих факторов, в ряде случаев минимальный интервал расположения свай нельзя нарушать, при ведении строительства на проблемных грунтах расчет такого основания и его ростверка однозначно стоит доверить специалистам.

Общие рекомендации

Большинство используемых при вычислениях данных являются табличными, к таким относят снеговую и ветровую нагрузку, несущую способность грунта, глубину промерзания и уровня ГВ в зависимости от региона проживания, удельный вес стройматериалов. Для упрощения процедуры расчета целесообразно использовать онлайн калькуляторы, позволяющие быстро проверить соответствие выбранных параметров фундамента. Для исключения ошибки проводится анализ грунта: пробы собираются на 20 см ниже уровня глубины промерзания и скатываются в шарик.

Песчаники узнать легко по внешнему виду, на несущие способности у них влияет размер фракций: 2 – для мелких, 3 – у среднего, 4,5 – у крупнозерного песка. Супеси вообще не соединяются в единую массу и рассыпаются, расчетная нагрузка у них принимается равной 3. Покрытие шарика трещинами характерно для суглинков, средние несущие способности у них варьируются от 2 до 4. Выкопанная яма не засыпается, отслеживается ее заполнение водой (в идеале – весной, в период подъема паводков).

Расстояние от верхнего края воды до нулевой отметки почвы определяет глубину заложения фундамента и потребность в усилении (утеплении, засыпке более толстой подушке).

Ошибки при анализе геологического участка обходятся дорого, пропускать этот этап нельзя. С видом стройматериалов для стен, перекрытий и кровли, типом, размером постройки и этажностью определяются заранее. Все эти данные вводятся в графы калькулятора, итоги расчета используются для выбора ширины ленточного основания, числа и сечения опор для свайного или столбчатого. Важны любые мелочи, вплоть до веса утеплителя и фасадных систем, увеличение фактической нагрузки свыше расчетной в процессе эксплуатации приводит к усадке или подвижкам фундамента и снижает его устойчивость.

Из чего начать расчеты?

Чтобы с точностью выполнить сбор нагрузки, нужно поэтапно рассчитать массу элементов всего сооружения: крыши, стен и перегородок.

Вес крыши

Схема нагрузок снеговой массы на кровлю (равномерное, не симметричное, снеговой мешок)

Если сравнивать с другими частями конструкции, то массу кровли стоит рассчитывать по особому принципу:

• При исчислении ее площади нельзя брать равное значение размерам дома: она больше него на 50 см с каждой стороны, поэтому к длине и ширине приплюсовывается 1 м.
• На ее общий вес будут влиять осадки, выводить которые в отдельный пункт не имеет смысла.

Используя винтовые сваи для основания или сооружая столбчатый фундамент, все пытаются отказаться от массивных материалов и поступают правильно: такое основание не способно выдерживать большие нагрузки. Поэтому, как пример, рассмотрим несколько самых используемых материалов:

• Синтетика. Гибкая кровля может иметь разный вес, но среднее значение равно 25 кг/м2 (при этом минимальное равно 8 кг/м2).
• Металл. Для расчетов принято использовать показатель в 30 кг/м2. Правда в зависимости от вида покрытия, значение веса может варьироваться.
• Шифер. Такой материал достаточно тяжелый: 50 кг/м2.
• Натуральная кровля. Вес 1 м2 будет составлять всего 15 кг, но о долгой службе такого покрытия говорить не приходится.

Вес некоторых кровельных материалов

Масса снега, воздействующего на поверхность крыши, а, следовательно, и на столбчатый свайный фундамент рассчитывается не по средним показателям, а по максимальным для определенного региона.

Вес стен

Показатели веса материалов для стен

Если используются винтовые сваи или столбчатый фундамент, то скорее всего дом будет строиться из бруса или по каркасной технологии. Для менее габаритных построек могут применяться и другие материалы.

Вес материалов, которые могут выдержать винтовые сваи:

• Стеновые панели. В таком случае масса на 1 м2 будет равной 40 кг. Используют для экономии на фундаменте и времени работы.
• Брус. В среднем вес такого материала 90 кг/м2. Используется очень часто. Здание отлично выдерживает столбчатый фундамент, при сооружении которого использовались винтовые сваи.
• Кирпич. Такой пример встречается редко, но иногда, в силу острой необходимости, имеет место в строительстве. Как правило, из него сооружают дома в 1 этаж – большего веса сваи выдержать просто не способны.

При расчетах учитывайте, что приведенные выше данные взяты на основе стен в м. Имея точную ширину собственных стен не составит труда узнать их вес.

Вес перекрытий

Средний вес перекрытий

Перед тем, как рассчитать нагрузку на фундамент, нужно учесть и массу перекрытий. Как уже неоднократно говорилось, используя столбчатый опорный элемент или винтовые сваи, пытаются снизить нагрузку на основание. Поэтому при сооружении домов на свайном фундаменте для перекрытий используют:

• Монолит. Масса: около 500 кг/м2. Применяется исключительно в виде цоколя: прибавляет нагрузки и винтовые элементы могут его не выдержать. Срок службы: более века.
• Дерево с утеплителем. При использовании в качестве цоколя будет иметь вес в 130 кг/м2, а в качестве перегородки этажей – не больше 80 кг/м2. Этот вариант имеет наилучшие характеристики экологичности, но служит мало.
• Пустотная плита. Не используются как цоколь (не способны выдержать большую нагрузку). Масса: 300 кг. Такой пример веса для междуэтажного использования достаточно тяжелый, но показатели времени службы (больше полвека) заставляют задуматься.

Если хочется выбрать оптимальный вариант времени службы и прочности, то лучше выбрать пустотную плиту, но это требует дополнительного укрепления основания.

Определение момента по обрезу фундамента

При проверке максимальных и минимальных напряжений по подошве фундамента следует учитывать момент от внецентренного приложения нагрузок первого и вышележащих этажей относительно оси, проходящей через центр тяжести фундамента (рисунок 4).

Рисунок 4 — Схема действия сил

Момент от этажных нагрузок MII), в кНм определяется по формуле

, (7)

где Nпocт1– постоянная погонная нагрузка на 1-й этаж, кН;

Nвp1 – временная погонная нагрузка на 1-й этаж, кН;

e1 – эксцентриситет приложения погонных нагрузок на

1-й этаж, м;

N – сумма погонных постоянных и временных нагрузок на вышележащие этажи и собственная масса стены, кН;

e– эксцентриситет приложения нагрузок вышележащих этажей, м.

Т а б л и ц а 6 – Сбор нагрузок на фундамент по сечению I-I , грузовая площадь

16

Приложение А

(основное)

Влияние размеров фундамента на несущую способность основания

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.

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.

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.

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.

Определение качеств опорного грунта

При произведении расчетов нагрузки на фундамент здания следует учитывать множество факторов. При этом одним из ключевых моментов операции является выявление характеристик грунта на выбранном для строительства участке. На рассмотрение обычно берется четыре следующих особенности земельной поверхности местности:

• несущая способность;
• уровень усадки;
• глубина промерзания;
• уровень нахождения относительно грунтовых вод.

Первый параметр характеризует способность грунтовых слоев сопротивляться внешним нагрузкам. Данная особенность напрямую влияет на размер будущего здания. Высокая несущая способность грунта позволяет уменьшить площадь подошвы фундамента. Все значения принято приравнивать к средней цифре, которая равна 2 кг/м2. Относительно этого числа собственно и определяется уровень несущей способности поверхности участка.

Усадка грунта — особенность, которая указывает на плотность земельного слоя. Также она определяет склонность поверхности к деформациям. Чем прочнее грунт, тем меньше шансов, что он прогнется под воздействием тяжелой конструкции. Именно поэтому участки с небольшим значением усадки считаются самыми надежными.

По глубине промерзания грунта также можно определить его склонность к деформациям. При пониженных температурах почвенные слои могут начать расширяться, тем самым выталкивая фундамент здания наружу. В этом случае происходит процесс деформации, обратный усадке.

Что касается наличия в грунте влаги, то этот фактор имеет массу деталей и он активно влияет на значения предыдущих трех параметров. Во-первых, близкорасположенные к поверхности почвенные воды делают земельный слой менее прочным, а, значит, уменьшают его несущую способность. Во-вторых, влажная почва становится более мягкой и податливой, что способствует ее деформированию при нагрузках. Это касается как усадки, так и расширения грунта.

Проблема подобных исследований в том, что они требуют специализированного вмешательства с применением геологических испытаний. Обычно такая проверка дает подробные и качественные результаты, однако в большинстве случаев она невыгодна как по экономическим, так и по временным затратам. Поэтому, дабы найти более универсальный способ получения нужных значений, можно воспользоваться справочными данными. При этом подсчет характеристик опорного грунта будет происходить методом сопоставления нескольких чисел и нахождения по ним средней цифры.

Расчет фундамента под дом из блоков: расход и масса материалов, вес здания с нагрузкой, расчет давления на грунт, вычисление опт

В последнее время газосиликатные блоки стали популярны для индивидуального строительства домов.

Строительство дома из пеноблоков

Параметры дома

В расчетах речь пойдет про одноэтажный дом из газосиликатных блоков.

Проект дома Планировка дома Дом в разрезе План фундамента

• Жилая площадь – 64,9 м2;
• Длина * Ширина * Высота стен: 9,1*8,8*6,3 м.
• Площадь крыши – 123,5 кв. м.
• Строительство будет проходить на глинистой почве в Киевской области.
• Максимальный уровень промерзания земли – 90 сантиметров.
• Грунтовые воды находятся на глубине 2 метра.

Фундамент для дома из арболитовых блоков: схема строения

Исходя из этих данных, зададим предварительные параметры под фундамент дома из блоков:

• Толщина 30 см (не может быть меньше, чем толщина стен).
• Высота 75 см.
• Длина 44,9 м.
• Площадь подошвы 13,47 м2.

Глубину заложения для вашего грунта можно определить с помощью этой таблицы:

Уровень заложения фундамента

Для того чтобы определить толщину фундамента, нужно рассчитать общую нагрузку дома вместе со всеми стенами, крышей, полом, мебелью и людьми.

Для этого вначале определим, какие материалы будут использоваться в проекте:

• Ленточный монолитный фундамент из железобетона;
• Цоколь высотой 25 сантиметров над уровнем земли из железобетона;
• Несущие стены будут построены из газобетонных блоков для стен;
• Внутренние стены в комнатах будут сделаны из межкомнатных газобетонных блоков;
• Двойные окна из дерева. Входные двери металлические, внутренние – деревянные;
• Двухскатная крыша с наклоном 28 градусов, её площадь 123,5 м2, перекрытия из дерева;
• Кровельное покрытие – профнастил;
• Утеплитель, гидроизоляция;
• Фасад будет отделан штукатуркой;
• Перекрытия пола – брус, черновой пол из половой доски;
• Потолочное перекрытие из дерева;
• В качестве цокольного перекрытия будут использоваться сборные пустотные плиты из бетона;

Расход и масса материалов

Внешний вид дома

• Для фундамента и цоколя нам понадобиться бетон М150. Для вычисления расхода, сначала рассчитаем их общий объем. 0,3 м ширины умножим на 1 м высоты (с цоколем) и умножим на 44,95 м длины, получим объем ленты с цоколем 13,5 м2. Удельный вес железобетона составляет 2500 кг на кубический метр. Умножим объем предполагаемый объем фундамента на 2500 и получим его массу – 33,75 тонны.
• Один газобетонный блок для наружных стен 30*20*60 см плотности Д500 весит 20 кг. Для несущей стены толщиной в один блок, нам понадобиться 660 таких блоков, с вычетом окон и дверей. Умножаем 660 на 20 и получаем 13,2 тонны.
• Для внутренних стен блоки идут толщиной не 30, а 12 сантиметров, а также их плотность будет меньше – 300 кг на м3, итого масса одного элемента будет 4,35 кг. Отнимаем дверные проемы, и получаем 560 блоков, масса которых будет 2,4 тонны.
• Массу дверей берем из сертификата производителя, в нашем случае на 2 стальных двери с коробками приходится 0,25 т.
• Теперь вычисляем все элементы из дерева: внутренние двери, окна, пол, перекрытия, стропила и т.п. Чтобы сделать своими руками более точный расчет, вам нужно будет нарисовать эскиз или модель в 3д редакторе, и вычислить общий объем дерева. У нас этот объем составил 22,7 м3. Удельный вес дерева хвойных пород равен 500 кг на м3, поэтому наши лесоматериалы будут весить 11,35 т.
• Преднапряженные бетонные плиты с круглотельными пустотами ПК по ГОСТ 9561-91 для цокольных перекрытий имеют удельный вес 1,36 т/ перекрытий будет равна примерно 80,1 м2 (площадь дома). При стандартной толщине плит 22 см, их объем составит 17,6 м3, тогда масса будет равна 23,9 т (17,6 * 1,36).
• Теперь вычислим объем облицовочного кирпича для цоколя, согласно ГОСТ 530-2007. Для начала вычислим площадь облицовки: умножим периметр стен на высоту цоколя 25 см: 35,8*0,25 = 8,9 м2. При кладке в ½ кирпича, на 1 квадратный метр с учетом швов понадобиться 51 кирпич, каждый весом 2 кг. Посчитаем массу всего кирпича: 51*8,9*2 = 908 кг. Также не забываем посчитать и вес раствора, на 1 м2 кладки его объем будет примерно 0,02 м3, итого: 8,9*0,02 = 0,178 м3. Цементно-перлитовый раствор весит 1,1 т/м3, поэтому его масса составит 0,196 т. Всего облицовка цоколя будет весить 1,1 т.
• Узнаем вес профнастила для кровли площадью 123,5 м2. Для этого мы будем использовать профлист НС18 шириной 1 м, вес которого составляет 4,35 кг на погонный метр. С учетом нахлеста листов, нам понадобиться 140 м2 профнастила, то есть при нашей ширине это будет 140 погонных метра. Умножим 140 на 4,35 и получим массу кровельного покрытия 0,61 т.
• Для пола мы будем использовать минеральную вату толщиной 10 см, удельный вес которой составляет 35 кг/м3. Умножаем площадь пола (80,1 м2) на толщину и удельный вес утеплителя, и получаем: 80,1*0,1*35 = 0,28 т. Крышу мы будем утеплять по чердачным перекрытиям этим же материалом, но толщина утеплителя будет не 10, а 20 см, поэтому чтобы узнать вес утеплителя для чердака, умножим вес напольного утеплителя на 2, получим 0,56 т. Итого общий вес утеплителя составит 0,84 т.
• Для гидроизоляции мы используем рубероид в 2 слоя, общий вес которого составит 0,027 т (1 кг/м2 умножить на площадь фундамента и умножить на два слоя). На крыше будет применяться гидроизоляционная мембрана (плотность 940 кг/м3), её общий вес составит 0,069 т. Итого общая масса гидроизоляции составит 0,096 т.
• Вес деревянных двойных окон берем из сертификата производителя, на 4 штуки будет 0,65 т.
• Для штукатурки фасада понадобиться примерно 250 кг (0,25 т).

Вес здания с нагрузкой

Для расчета общей нагрузки дома на грунт, нужно прибавить к его весу снеговую и ветровую нагрузку, а также вес мебели:

• Определим «мертвый» вес дома, для этого сложим массу всех элементов, описанных выше, и получим 88,4 тонны.

Расчет нагрузки на фундамент

Фундамент является едва ли не главной частью любого здания. Именно он определяет устойчивость и прочность строения, срок его службы. Поэтому крайне важно еще на этапе планирования провести расчет нагрузки на фундамент.

Нагрузка на фундамент

Что представляет собой нагрузка на фундамент? В это определение входит:

1. Постоянная нагрузка от дома.
2. Временная нагрузка в зависимости от различных погодных условий: ветра, снега, обильного дождя.
3. Нагрузка расположенной в доме обстановки, а также бытовой техники.

Обратите внимание! Рассчитывая нагрузки на фундамент нужно особенно точно вычислить площадь опоры основания на грунт. Здесь большое значение имеет качество грунта, его несущая способность. Оно же будет определять степень армирования фундамента здания.

Вычисление нагрузки позволяет:

• Определить наиболее подходящее место для возведения дома. От размера нагрузки зависит глубина фундамента, а от залегания грунтовых вод на участке – место расположения дома.
• Предотвратить возможную деформацию основания здания или его стен.
• Предотвратить проседание грунта под тяжестью здания, что приведет к его частичному или полному разрушению.
• Уменьшить расходы строительного материала на возведение стен. Правильно обустроенный фундамент является самым прочным основанием для дома, что позволяет использовать различный строительный материал для формирования внешних стен здания.

Точное вычисление суммарной нагрузки может сделать только специалисты, однако проведение максимально приближенных расчетов доступно для любого человека, собравшегося строить дом самостоятельно. Необходимо лишь сделать нужные замеры и воспользоваться калькулятором. Это позволит заранее обезопасить строение и продлить срок его службы.

Формула расчета

Нагрузка на фундамент состоит из двух значений:

• Нагрузки дома;
• Нагрузки самого фундамента.

Другими словами, формула расчета нагрузки будет выглядеть следующим образом:

P = P1 + Pf,

где Р – суммарная нагрузка на фундамент;

P1 – нагрузка дома;

Pf – нагрузка фундамента.

Рассчитываем нагрузку дома

Для того, чтобы приблизительно рассчитать нагрузку дома, нужно учесть вес стен, перекрытий, крыши, крепежа, теплоизоляции и деталей обшивки. Сюда же относится и временная нагрузка: выпавшего снега, сильного ветра, обстановки дома, бытовой техники и проживающих в нем людей.

Для всех использованных при строительстве материалов существуют таблицы уже рассчитанных значений. Например:

Расчет нагрузки снега можно провести самостоятельно, ориентируясь на средний уровень осадков в предыдущие годы в данной местности. В зависимости от региона – от северного до южного – значение нагрузки на кровлю колеблется от 190 кг/кв.м до 50 кг/кв.м.

Нагрузка ветра во многом зависит от площади дома и его высоты. Берем калькулятор и вычисляем:

Нагрузка ветра = площадь строения х (40 + 15 х высоту строения).

Полученная сумма нагрузки дома переводится в тонны.

Рассчитываем нагрузку самого фундамента

Это значение можно определить как результат произведения объема фундамента на удельную плотность используемого строительного материала.

Нагрузка фундамента = Vф х Q;

Объем фундамента можно вычислить по формуле:

V ф = S (площадь фундамента) х H (высота фундамента);

Если при возведении дома был возведен столбчатый фундамент, то необходимые вычисления нужно произвести для одного из столбов:

P (нагрузка столба) = V (Объем столба) х Q (плотность столба);

Объем столба рассчитывается произведением его площади на высоту.

Полный вес столбчатого фундамента является суммой распределенной нагрузки фундамента и произведением нагрузки одного столба на количество столбов.

P = P ф + P с х N

Обратите внимание! Наиболее удачным вариантом основания дома является свайный фундамент. За счет забитых в грунт свай на глубину ниже уровня промерзания, значительно уменьшается не только нагрузка на грунт в сравнении с другими типами фундамента, но и возможность деформации дома.

Несущая способность грунта

Размер дома, располагаемого на данном участке, напрямую зависит от состояния грунта, в частности, от его несущей способности. Средним значением является 2 кг/кв. см.

Если при проектировании дома нагрузка на грунт будет значительно превышать среднее значение, нужно изменить строение фундамента, увеличивая площадь его опоры на грунт до допустимого значения.

От чего зависит?

Нагрузка на фундамент – это сочетание ряда факторов.

К ним относится:

• то, в каком регионе будет осуществляться строительство;
• каков грунт на выбранном участке;
• насколько глубоко залегают грунтовые воды;
• из каких материалов будут выполняться элементы;
• какова планировка будущего здания, сколько в нем будет этажей, какая будет кровля.

Правильно определить тип почвы можно при помощи СП «Нагрузки и воздействия» – документ, который необходим при расчете веса строения. В нем содержится подробная информация о том, какие нагрузки испытывает фундамент и каким образом их определять. Карты в СНиП «Строительная климатология» также помогут определить тип грунта. Несмотря на то, что данный документ отменен, он может быть очень полезен в частном строительстве как материал для ознакомления.

Помимо глубины, важно правильно определить необходимую ширину опорной конструкции. Она зависит от типа фундамента. Ширина ленточного и столбчатого фундаментов определяется исходя из ширины стен. Опорная часть плитного фундамента должна выходить за наружные границы стен на десять сантиметров. Если фундамент свайный – сечение определяется при помощи расчета, а его верхнюю часть – ростверк – подбирают исходя из того, какая нагрузка будет оказываться на фундамент и какая планируется толщина стен.

Кроме того, необходимо учесть и собственный вес опорной конструкции, расчет которого производится с учетом глубины промерзания, уровня залегания грунтовых вод и наличия или отсутствия подвала.

Если подвал не предусмотрен, подошва фундамента должна располагаться не меньше чем на 50 сантиметров выше грунтовых вод. Если же предполагается наличие подвала – основание должно располагаться на 30-50 сантиметров ниже пола.

Также немаловажное значение имеют динамические нагрузки. Это подгруппа временных нагрузок, которые оказывают на фундамент мгновенное или периодическое воздействие. Всевозможные машины, двигатели, молоты (например, штамповочные) – примеры динамических нагрузок. Они оказывают довольное сложное воздействие как на саму опорную конструкцию, так и на почву под ней. Если предполагается, что фундамент будет испытывать подобные нагрузки, их нужно особо учесть при расчете.

Как самостоятельно определить тип грунта на участке

Индивидуальные жилые дома имеют сравнительно небольшие размеры и вес, который могут воспринимать все грунты, за исключением илов и торфяников. Поэтому их можно строить без проведения специальных геологических изысканий, самостоятельно обследовав грунт в пределах строительной площадки.

Для этого отрывают пробный колодец — шурф размером 0,8х0,8 и глубиной 2,0-2,5 м. По мере заглубления через 0,5 м берут пробы грунта, маркируют и размещают отдельно друг от друга в какие либо емкости, исключив попадания на них осадков (складируют в помещении, под навесом) и испарения из него влаги (изолируют, например полиэтиленовой пленкой).

Для определения вида грунта собственными силами, можно провести простые тесты:

1. Небольшую порцию грунта обильно смачивают водой, затем из полученной массы, между ладоней рук скатывают жгут (Ø12-15 мм, длиной 10-15 см) и загибают в кольцо. Кольцо из супеси рассыпается на мелкие фрагменты, из суглинка на 2-3 части, из глины — кольцо остается целым;

2. Для определения коэффициента пористости: из тестируемого грунта вырезают кубик размером 10х10х10 см и взвешивают. Полученная величина является объемной массой грунта в естественном состоянии. Затем этот грунт измельчают и уплотняют, удаляя из кубика воздушные поры. Затем измеряют объем полученной массы грунта, т.е. находят объемную массу грунта без пор. Коэффициент пористости (Е) определяется по формулам:

E=1–Y0/Y;

Y0=G/V0;

Y=G /V1

где Y0, Y – объемный вес грунта в естественном и уплотненном состоянии, G-вес единицы объема грунта, V0 и V1 — объем грунта в естественном и уплотненном состоянии. Y–кг/см3, G–кг, V–см3.

При вырезании кубика из грунта он может рассыпаться. Ничего страшного — объем известен и нам нужен только вес. Объем грунта без пор можно определить мерным стаканом или другой мерной емкостью.

Пример: исходные данные — грунт суглинок, V0=1000 см3; G=2,01 кг; Y0= 2,01 кг : 100 см3= 0,0201 кг/см3.

Полученные данные: V1=301 см3. Y=2,01 кг : 301см3=0,0667 кг/см3.

Рассчитываем Е=1-Y0/Y=1–(0,0201 кг/см3 : 0,0667 кг/см3)=-0,3=0,7.

Коэффициент пористости Е=0,7.

3. Показатель текучести определить более сложно, но существуют такие критерии: при нулевой текучести лопата в глину почти не входит, при текучести = 1 глина прилипает к лопате намертво.

Определение других видов грунтов, приведенных в таблицах ДБН, не составляет особого труда. Если возникают сомнения в определении вида грунта, нужно принимать значение расчетного сопротивления грунта сжатию в сторону уменьшения, т.е. перестраховаться и сделать подошву фундамента несколько шире, чем нужно.

При встрече на участке строительства биогенных (торфяников, илов и пр.) засоленных, набухающих либо просто непонятных грунтов необходимо приостановить строительство и пригласить специалистов.

Грунт считается упругопластическим материалом. Под действием нагрузки, не превышающей определенного значения, он способен сжиматься и расправляться после ее снятия. Расчет фундамента на такую нагрузку называется расчетом по несущей способности грунта.

При увеличении нагрузки происходит необратимое смятие грунта. Расчет в таком случае называется расчетом на деформацию грунта. Его могут выполнить только квалифицированные специалисты, при наличии инженерно-геологических исследований грунтов на участке.

Сбор нагрузок на фундамент

Сбор нагрузок на фундамент – это один из важных этапов проектирования. Правильно собранные нагрузки позволяют эффективно законструировать фундамент, который будет прочно держать все здание.

Для того чтобы понять, как выполняется сбор нагрузок на фундамент, я продемонстрирую небольшой пример. По моему мнению, данные по сбору лучше всего оформлять в табличной форме. Но для начала давайте пройдемся по азам теоретической части.

Виды нагрузок

Виды нагрузок можно разделить на два типа: постоянные и временные. В зависимости от условий строительства и назначения здания на фундамент может передаваться:

1. Постоянная нагрузка. Сюда относится собственный вес конструкций здания, собственный вес самого фундамента, давление от грунта на обрезах фундамента, а также боковое давление грунта и грунтовых вод.

2. Временная нагрузка, которая в зависимости от времени воздействия подразделяется на:

а) Длительная временная нагрузка, которая действует на фундамент достаточно долго. Сюда относят передачу нагрузки от оборудования, а также полезное давление от материалов (в складских помещениях) и прочих элементов наполнения помещения.

б) Кратковременная нагрузка, которая действует непродолжительное время. В этой категории находится полезная нагрузка на перекрытия от людей, в зависимости от назначения здания (поток в жилом здании и офисном помещении значительно отличается), нагрузки от кранов в промышленных зданиях, а также ветровые и снеговые нагрузки.

в) Особая нагрузка, которая возникает в особых случаях. Эта категория учитывает сейсмические нагрузки, аварийные ситуации, а также нагрузки от просадки здания в районах, где ведутся горные выработки.

Полноценно правильный расчет фундамента выполняется после сбора нагрузок на фундамент. При этом складываются наиболее неблагоприятные сочетания нагрузок, которые позволяют выявить поведение фундамента в максимально опасном положении.

Выполняя сбор нагрузок на фундамент необходимо все горизонтальные и вертикальные силы (кроме бокового давления грунта) приложить на обрезе фундамента.

Сбор нагрузок на фундамент. Пример

Конструктивная схема нашего здания представлена на картинке. Сооружение имеет несущие кирпичные стены по цифровым осям и самонесущие стены по буквенным. Монолитное перекрытие опирается только на стены по цифровым осям.

Самонесущая стена передает на фундамент только собственный вес, а вот несущие стены, кроме собственного веса, еще воспринимает давление от плит перекрытия и всего, что находится на плите. Возьмем плиту в пролете между осями 1 и 2.

Она опирается только на две стены, поэтому вес от плиты будет равномерно передаваться: половина на стену по оси 1, а вторая половина на стену по оси 2. Аналогична ситуация с плитой в пролете осей 2 и 3.

В итоге получается, что стена по оси 2 получает в два раза больше нагрузки от плиты перекрытия, чем стена по оси 1 и 3.

Выполняя сбор нагрузок на фундамент, следует понимать, что в зависимости от воспринимаемого давления, фундаменты будут отличаться по своей геометрии. Поэтому Определим, что фундамент под стены по осям 1 и 3 – будет первого типа, фундамент под стену по оси – будет второго типа, а фундамент под стены по осям А и Б – будет третьего типа.

Теперь приступаем к сбору нагрузок от конструкций на 1 м2. Для правильного понимания процесса сбора, данные заносим в таблицу:

Рассчитываем давление фундаментного основания на грунт

Рассчитываем давление фундаментного основания на грунт

Сам фундамент тоже имеет определенный вес, которым он будет давить на грунт. Его вес вычисляется как произведение объема на плотность использованного строительного материла. Плотность материалов, использованных для постройки фундаментов получаем в справочной таблице.

Производит расчет нагрузки.

1. Общий объем фундамента равен его площади в проекции, умноженной на высоту и составит 20,2 куб.м.
2. Таким образом масса фундамента с учетом использования при строительстве мелкозернистого бетона составит 36,4 тонны
3. Таким образом сам фундамент будет оказывать давление на грунт в размере 2525 кг на один кв.м.

Расчет потребности арматуры

Перед началом работ важно правильно оценить и потребность материалов для обеспечения армирования фундамента. Расчет проводится следующим образом.

Рекомендуем: Монолитная плита фундамента своими руками. Как правильно залить плитный фундамент под частный дом?

Ленточный фундамент

Для него обычно используется 2 горизонтальных ряда стальной арматуры периодического профиля диаметром 10-14 мм.

Для вертикальной и поперечной увязки можно применять гладкие стержни диаметром 8-10 мм.

Связка стержней между собой обеспечивается стальной вязальной проволокой.

Пример расчета для дома 6х8 м. Общая длина фундамента – 28 м. Для продольного армирования используется арматура диаметром 12 мм, и она укладывается по 2 штуки в каждом ряду (в сечении – 4 штуки). Стандартная длина стержней – 6 м.

При соединении применяется нахлест в 0,2 м, а стыков потребуется на 28 м не менее 5. Для горизонтальной армировки нужно 28х4=112 м. Дополнительно, на нахлесты – 5х4х0,2=4 м. Общий итог – 116 м.

Для вертикальной увязки нужны стержни диаметром 8 мм. При высоте фундамента 1,4 м длина каждого стержня составит 1,2 м. Устанавливаются они с шагом 0,6 м, т.е. количество стержней на всю длину 2х28/0,6=94 штуки.

Общая длина составит 94х1,2=113 м. В поперечном направлении связка обеспечивается в тех же точках. При ширине ленты 0,4 м длина каждого стержня составляет 0,3 м. Потребность определится, как 94х0,3=29 м. Общая потребность в арматуре диаметром 8 мм составит 142 м.

Потребность в вязальной проволоке определяется по количеству узлов. В одном сечении их 4 штуки, а общее количество 4х28/0,6 =188. Для одной связки потребуется порядка 0,3 м проволоки. Суммарная потребность – 0,3х188=57 м.

Еще по теме: Правила армирования ленточного фундамента

Расчет онлайн размеров, потребности арматуры и бетона

Столбчатый

Арматура устанавливается в вертикальном положении (стержни диаметром 10-12 мм), увязанные в поперечном сечении стержнями диаметром 6-8 мм. на один столб требуется 4 основных стержня, а увязка производится в 3-х местах. В рассматриваемом примере (заглубление 1,4 м) для одного столба нужно 4х1,4=5,6 м арматуры периодического профиля диаметром 10 мм. Для поперечной увязки используются стержни длиной 0,3 м.

Их общая потребность 3х4х0,4= 4,8 м. Вязальной проволоки нужно 3х4х0,3 м=3,6 м.

Онлайн расчет размеров, потребности арматуры и бетона

Плитный

Обычно армирование производится из стальных стержней диаметром 6-8 мм, уложенных в виде сетки в один ряд. Шаг укладки составляет 0,3 м. Для дома 6х8 м потребуется по ширине 6/0,3=20 стержней, а по длине – 8/0,3=27 штук. Общая длина составит (27х6)+(20х8) =382 м. Количество пересечений стержней – 27х20=540, т.е. вязальной проволоки нужно 540х0,3=162 м.

Калькулятор онлайн размеров, а также потребности арматуры и бетона

Правильная заготовка материалов позволяет избежать проблем при строительстве. При покупке их стоит учитывать наличие строительных навыков. Отсутствие опыта может приводить к незапланированным отходам. Советуем почитать: Устройство фундамента под частный дом своими руками

Строительство фундамента любого типа требует проведения расчетов. Без учета реальных нагрузок и состояния грунта невозможно обеспечить надежную его конструкцию.

Несоответствие его размеров нагрузкам может привести к проседанию сооружения, а то и к его разрушению. Точный расчет могут провести только специалисты, но необходимый оценочный расчет способен осуществить любой человек.

Монолитные фундаменты

Монолитное ленточное основание

Основное характерное преимущество монолитного железобетона – пространственная целостность конструкций. Чтобы соблюсти технологию монтажа монолитного фундамента, нужно постараться бетонировать захватки без прерывания.

Для этого нужно организовать своевременную поставку смеси – готовить на участке, или заказать на ближайшем БРУ или предприятии ЖБК. Кроме расхода раствора, необходимо рассчитать сколько требуется арматуры.

Расчет объема бетона

Чтобы посчитать объем, следует поделить тело будущего фундамента на захватки, представляющие собой простейшие геометрические фигуры и воспользоваться математическими формулами для вычисления их ленточного фундамента считается как сумма объемов заключенных в периметре дома параллелепипедов.

Грамотный расчет бетона — залог быстрого строительства

Следует учитывать высоту фундаментной плиты вместе с выступающей над землей частью. Объем свай считается как объем симметричного цилиндра. Основной параметр, влияющий на объем смеси – усадка раствора. Для высокопрочных бетонов начиная от марки М12, которые рекомендуется использовать при устройстве фундаментов, этот показатель равняется Кy = 1,05.

Этот множитель учитывает запас бетона с учетом моментальной усадки смеси. Уточнить коэффициент усадки можно в сортаменте бетонных смесей или непосредственно у производителя. При изготовлении бетонной смеси вручную на участке, нужно закупить расчетное количество составляющих раствора со значительным запасом.

Расчет количества арматуры

Подсчет количества арматуры ведется с учетом схемы арматурного каркаса. Обычно, поставщики продают прокатный материал по объему или по массе, что затрудняет определение точного количества. Определите количество продольной закладываемой арматуры на метровом участке каркаса, а затем умножьте это значение на общую длину периметра здания. Учитывайте тот факт, что внутренний периметр фундаментной траншеи меньше, чем внешний, поэтому расчет длины ведите по суммарной длине средней линии.

Количество закладываемой поперечной арматуры будет зависеть от шага стержней и высоты фундаментной плиты. Для расчета нужно:

• Разделить длину периметра дома на шаг арматуры – например, периметр Р = 20 м, а шаг 0,5 м, получаем значение, равное 20;
• Рассчитать длину одного поперечного арматурного кольца – для этого сложите высоту фундамента с шириной и умножьте сумму на два;
• Перемножить значения, полученные в первом и втором пункте – это число и будет искомой величиной.

Посмотрите видео, как правильно определиться с количеством арматуры для ленточных оснований.

Сумма длин продольной и поперечной арматуры умножается на массу или объем одного метра арматурного стержня с требуемыми параметрами (толщина, марка стали).Найти массу можно в сортаменте изделий из прокатной стали. Рекомендуемый запас арматуры должен составлять не менее 5% от общего числа – он учитывает затраты при нарезке арматуры. Чтобы посчитать сколько нужно композитной арматуры, следует придерживаться аналогичной схемы.

Этапы деформаций грунтов в классическом виде

В современной литературе принято различать три основных фазы деформирования грунтов:

1. 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.
2. 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.
3. 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.