Как рассчитать нагрузку ленточного фундамента полезные советы

Часто бывает так, что при строительстве загородного дома, бани, любого другого строения, под него строится неоправданно мощное и громоздкое основание. Напротив бывает реже, но грозит это куда более неприятными последствиями.

Преимущества фундаментной плиты

К достоинствам конструкции можно отнести:

  • строительство на грунтах с плохими характеристиками;
  • возможность возведения крупных объектов;
  • возможность самостоятельной заливки;
  • высокая несущая способность;
  • предотвращение локальных деформаций;
  • устойчивость к воздействию сил морозного пучения.

К слабым сторонам такого типа фундаментов относят:

  • нецелесообразность использования на участках с уклоном;
  • большой расход бетона и арматуры;
  • по сравнению с готовыми элементами фундамента, устройство монолитной плиты требует дополнительного времени на набор прочности бетоном;
  • сложный расчет.

Необходимые исходные данные для расчета нагрузки на фундамент

Для того, чтобы приступить к расчету фундамента, вам придется вычислить следующие исходные данные:

  • определить климатические условия региона строительства.
  • Выяснить характеристики почвы на участке и уровень подъема и расположения грунтовых вод.
  • Совокупный вес строительных материалов, которые пойдут на строительство здания.
  • Планировку сооружения, размеры всех его конструктивных элементов.

Приведем пример вычисления нагрузки на фундамент строящегося здания.

Предположим, что мы собираемся строить одноэтажный жилой дом. Размеры дома по его основанию будут составлять 10 на 8 метров. Стены дома будут выкладываться из сплошного кирпича и их толщина составит 40 сантиметров.

Над подвальным помещением будет расположено перекрытие из железобетонных плит, а между жилым помещением и чердаком перекрытие будет построено на основе стальных балок из дерева. Над домом будет двухскатная крыша, в качестве кровельного материала будет использована металлочерепица, угол уклона скатов крыши составит 25 градусов. Дом будет строиться в подмосковном регионе на влажном суглинистом грунте, имеющим коэффициент пористости «». Предполагается, что ленточный фундамент дома будет строиться из бетонабез щебенки и его ширина будет совпадать с шириной кирпичной стены.

Глубину заложения фундамента устанавливаем исходя от климатических условий и типа грунта под домом. Для этого воспользуемся справочными таблицами.

Необходимые исходные данные для расчета нагрузки на фундамент

Первая таблица покажет нам среднюю величину промерзания грунта в зависимости от места расположения дома. Она основана на многолетних климатических наблюдениях.

Средняя величину промерзания грунта

 В большинстве случаев глубина заложения фундамента должна находиться ниже линии промерзания грунта. Однако в зависимости от характеристики грунта глубина заложения фундамента может быть скорректирована. Для корректировки воспользуемся следующей таблицей.

Таблица для расчета нагрузки на фундамент

Вычисляем глубину заложения фундамента для нашего дома. Исходя из региона строительства – Подмосковье – глубина промерзания составит 1,4 метра. Согласно второй таблице на суглинистой почве фундамент должен быть заглублен не выше, чем линия промерзания. Таким образом, расчетная величина залегания нашего фундамента составит 1,4 метра.

Как рассчитать вес строения и нагрузку на фундамент

Безусловно, что все выполняемые вами расчеты будут лишь приблизительными, однако их с успехом можно применять при выборе типа фундамента под строение. Произведем примерный расчет строения исходя из предложенных параметров:

Жилой дом в один этаж.

Размер 10х6 метров.

Внутри дома расположена одна разделяющая стена.

Высота этажа строения 2,5 метра

Перекрытия чердака, а так же цоколя выполнены по балкам с применением утеплителя, плотность которого составляет до 200 кг/м3.

Кровля покрыта — рубероид + шифер

Дом находится в центральной части России.

Первым делом рассчитаем общую длину стен строения: (10+6)х2+6=38 метров, где последняя 6 — это центральная перегородка внутри дома.

Исходя из полученного, можем узнать общую площадь стен строения: 38х2,5=95 м2.м., где 2,5 — это высота этажа.

Читайте также:  Дренаж вокруг дома: 6 видов + инструкция (как сделать своими руками)

Как мы видим, площадь цокольного и перекрытий чердака одинаковы и составляют: 10х6=60 м2.

Площадь кровли считается с расчетом на то, что по всем сторонам сооружения будет произведен напуск как минимум 0,5 метра. Тогда она составит: 11х7=77 м2.

Все расчеты, которые зависят от конкретной постройки, произведены. Далее, необходимо полученные значения сопоставить со значениями, приведенными в специальных таблицах и перевести все это в килограммы. При расчетах, в целях безопасности, необходимо придерживаться верхних величин. Так же необходимо помнить о временных нагрузках. Так, например, для центральной части России, он составляет 100 кг/м2.

Таким образом, сопоставив выполненные нами расчеты с таблицей, получаем:

Масса стен дома: 95х270=25650 килограмм.

Цокольное перекрытие: 60х150=9000 килограмм.

Перекрытия чердачного помещения: 60х100= 6000 килограмм.

Кровельные материалы: (50+50)х77=7700 килограмм.

Нагрузка на крышу от снежной массы: 100х77=7700 килограмм.

Таким образом, общая масса строения получается: 25650+9000+6000+7700+7700=56050 килограмм. Если округлить, то получается, что предполагаемое строение будет иметь вес в 56 тонн.

Исходя из получившегося результата, можно спокойно производить расчеты необходимого фундамента, который идеально подойдет для вашего случая. Таким образом, вы будете на 100% уверены, что ваш фундамент выдержит возложенные на него нагрузки. В то же время, вы сможете сэкономить немало сил, а главное средств, если бы вы затеяли строительство заведомо более мощного основания, чем оно необходимо.

Нагрузка от перекрытий

Перекрытия могут быть деревянными, монолитными, сборными из пустотных плит и металлическими. Расчет нагрузки на фундамент от перекрытий необходимо выполнить следующим образом: площадь перекрытия умножается на удельный вес материала,из которого оно изготовлено. Удельный вес определяется по таблицам, имеющимся в СНиП и других нормативных документах, а также в документах, прилагаемых к материалам. Нужно учитывать, что показатели веса одного кубического метра используемого материала могут отличаться в два раза, и больше. Так, например, вес одного кубического метра деревянного перекрытия, выполненного по деревянным балкам, составляет 100 кг, а такой же конструкции, но опирающейся на металлические балки — 200 кг. Вес 1 м3 пустотных железобетонных плит перекрытия будет равным 500 кг, а вес монолитного железобетонного перекрытия может быть равным от 1000 до 2500

Нагрузка от кровли Этот вид нагрузки перераспределяется на несущее основание через те конструкции, на которые кровля опирается. Для четырехскатной кровли их четыре, а двускатная кровля передает давление по двум несущим элементам. Для определения значения давления кровли на несущее основание требуется отношение площади ее проекции к площади основания,на которое передается нагрузка от кровли, умножить на удельный вес кровельных материалов. Удельный вес различных видов кровли, так же как и характеристики других материалов, можно найти в справочной или нормативной документации. Отличия веса используемого кровельного материала от аналогов не так значительны, как отличия веса материала, используемого для устройства перекрытий. Вес одного кубического метра кровельного материала составляет от 30 до 80 кг в зависимости от того, что используется: рубероид или керамическая черепица.

Уровень подъема грунтовых вод

Второй важный момент – уровень подъема грунтовых вод. Если он значительно ниже горизонта промерзания, то их можно вообще не брать расчет, но если они поднимаются выше, то фундамент должен быть однозначно максимально глубоким, достигающим самых твердых слоев грунта.

На сильно подвижных и влажных грунтах, в болотистой местности, лучше отдать предпочтение свайному фундаменту, либо совместить его с ленточным, но в этом случае сваи должны максимально глубокими, устойчивыми и более частыми, чем в грунтах со средней влажностью.

Преимущества и недостатки разных типов конструкций

Если требуется более прочная конструкция такого фундамента, то лучше использовать технологию его возведения как единого целого. В данном типе постройки отсутствуют провалы, промежутки и щели, в его структуру вводятся различные утеплители. Такой ленточный фундамент называется монолитным, на его постройку требуется больше времени, но он заранее рассчитан на наивысшую степень надежности по сравнению с любыми другими типами фундаментов.

Читайте также:  Заделка трещин в кирпичных стенах технология

Схема гидроизоляции ленточного фундамента.

Другой подход к возведению ленточного фундамента заключается в том, чтобы упростить саму процедуру постройки, придать ей некоторую мобильность, позволяющую оперативно вносить изменения в саму конструкцию. Принцип другого типа ленточного фундамента заключается в том, что он создается как ряд раздельных блоков, из которых и собирают всю конструкцию фундамента. Отсюда и название – сборный. Материалом, из которого такие блоки строятся, может быть как бетон, так и железобетон.

Преимущество возведения такого типа конструкции, как сборный ленточный фундамент, заключается в том, что он позволяет избегать разного рода ошибок при строительстве основы здания. Монолитная постройка подобных сооружений, несмотря на все ее преимущества, требует очень скрупулезного к себе отношения. Но в отличие от монолитной постройки, сборный ленточный фундамент при его постройке будет в изобилии иметь множество маленьких щелей. Для воздвижения подземных сооружений такой тип конструкций не очень годится.

Поэтому, если вы собрались построить себе подземный бункер, то уже знаете,вооружившись описанием выше, что для такого типа постройки вам стоит использовать монолитный ленточный фундамент, который надежнее сборного, не имеет щелей и промежутков, не пропускает влагу. Монолитный тяжелее, чем сборный, но он идеально подходит для возведения абсолютно любых типов зданий. И поскольку сборная основа здания создается по некоторым определенным стандартам, то при его использовании в возведении сложных конструкций могут возникать дополнительные трудности. А любые трудности, которые требуется решать в строительстве, сопряжены с дополнительными расходами.

Расчет нагрузок с учетом допустимых деформаций

Осуществить качественный сбор нагрузок на фундамент совершенно невозможно без учета деформационных явлений. Важно понимать, что для любого жилого здания рано или поздно произойдет определенный этап усадки, который может заметно повредить конструкцию вплоть до нарушения ее целостности. Подобные риски возникают тогда, когда деформация попросту не включается в расчеты по сбору нагрузок. Если же все операции произведены грамотно, то на общей конструкции усадка грунта никак не скажется. При этом допустимая деформация обязательно не должна превышать установленную норму. Отклонение от общепринятых значений также грозит печальными последствиями для постройки.

В фундаменте могут возникать следующие виды деформаций:

  • сдвиг;
  • прогиб;
  • выгиб;
  • крен;
  • смещение по горизонтали;
  • перекос.

Сдвиг в основании может происходить из-за усадки грунта, при которой одна сторона участка опускается гораздо больше другой. При таких существенных изменениях в зоне опасности оказывается стена, попадающая в середину деформации фундамента.

Прогиб и выгиб — также результаты усадки земельного слоя, однако в данном случае процесс происходит не настолько критично. Уровень грунта становится неравномерным, при этом провоцируя видоизменение фундамента в изогнутую форму.

В многоэтажных постройках может образовываться так называемый крен. Он представляет собой уклон здания под каким-либо углом. В невысоких домах такое явление совершенно не встречается. При активном росте крен может разрушить конструкцию здания.

Горизонтальные деформации происходят на фоне множественных нагрузок фундамента. Обычно они охватывают подвальные части дома или его основание.

Еще одним последствием неравномерной просадки грунта может стать перекос. Возникновение такого деформационного явления наиболее вероятно вдоль длинных стен. Однако перекосу подвергается не вся сторона здания, а лишь ее маленьких участок.

Зависимость количества стержней от схемы армокаркаса

Лента испытывает действие двух основных сил. Одна из них давит сверху (нагрузка от дома), другой силовой вектор выталкивает ленту вверх (сопротивление почвы + пучение грунта). Чтобы сбалансировать это явление в массиве монолита делают два горизонтальных пояса из арматурных стержней.

Двухпоясное армирование сверху и снизу внутри бетона актуально для мелко- и среднезаглубленных оснований. Для глубокозаглубленных лент нужно устанавливать 3 пояса. Для фиксации стержней в пространстве их скрепляют вязальной проволокой. Такой вид формирования армокаркаса называют конструкционным типом.

Продольные (работающие) пруты перевязывают с поперечными и вертикальными прутками, которые не несут нагрузки. Согласно СНиП 52-01-2003 и Руководства (см. выше) продольные стержни располагаются по всей длине ленты с зазором между арматурой и опалубкой не менее 30 мм и 50–70 мм снизу.

Вертикальные отрезки располагаются вдоль поясов, чередуясь каждые 100 – 300 мм друг от друга. Поперечные отрезки соответствуют размеру ширины пояса от 300 мм.

При расчёте длиын прутков нужно добавлять припуски — не менее 30 ø стержня для вязки арматурного узла. Наращивание арматуры выполняют внахлёст с заведением концов на 150 мм.

Теперь, зная эти нормы, легко определить количество стержней всех направлений. После этого останется определить их диаметры.

Глубина размещения

В большинстве случаев закладка плитной фундаментной основы выполняется с незначительной глубиной. Если проектом не предусмотрены подвалы или подземные парковки, плиту разрешается заливать по уровню земной поверхности.

При наличии подвала или подземного яруса, глубину расположения плиты уточняют с учетом размеров запланированного помещения и значением его высоты.

Глубина размещения
  • точка промерзания почвы;
  • тип почвенного состава;
  • создаваемая нагрузка на грунт;
  • расположение грунтовой влаги.

Решив возводить плитный фундамент своими руками, размеры котлована определите сами, уточнив число слоев:

  • если грунт илистый, то укладывается слой геотекстиля. В иных случаях такая работа не выполняется;
  • подушка из щебенки и песка. Значение ее толщины варьируется в пределах пятнадцати – шестидесяти сантиметров и определяется промерзанием земли и ее типовыми отличиями. Если земля промерзает на глубину более метра, следует насыпать около сорока сантиметров песка и до пятнадцати – щебенки. В случае, когда промерзание не превышает метровую отметку, общая высота подушки может составлять тридцать – сорок сантиметров;
  • толщина бетонной основы, с помощью которой формируется ровная поверхность под укладку теплоизоляционного материала. Если предстоит строительство небольшого домика, то этот вид работ разрешается не выполнять;
  • теплоизоляционный слой. Для теплых районов он достигает десяти сантиметров, для холодных – пятнадцати. Следует также учесть показатель влажности почвенного состава, от которого тоже зависит толщина теплоизоляции.
Глубина размещения

А какой должна быть толщина плиты фундамента на скальном участке? Достаточно двадцати сантиметров.

Оптимальное расстояние

Оптимальное расстояние между сваями — это абстрактное понятие, не имеющее реального числового выражения.

Некоторые источники приводят вполне конкретные значения, но они вызывают больше сомнений, чем полезной информации.

Прежде всего, необходимо учесть нагрузку на каждую опору, которая должна быть меньше предельно допустимых величин.

Оптимальное расстояние

Кроме этого, необходимо обеспечить такую длину пролетов между сваями, чтобы балки ростверка сохраняли неподвижность и не прогибались.

В этом отношении оптимальное расстояние определяется материалом и размерами ростверка, величиной нагрузки и прочими факторами воздействия.

Поэтому общего оптимального значения расстояния между сваями нет и не может быть. Это величина расчетная, зависит от многих факторов и в каждом конкретном случае имеет собственное значение.

Расчет фундамента для дома: нагрузка на фундамент и грунт

На этапе проектирования будущего дома в числе прочих расчетов необходимо выполнить расчет фундамента. Цель этого расчета – определить, какая нагрузка будет действовать на фундамент и грунт, и какой должна быть опорная площадь фундамента. Суммарная нагрузка на фундамент это постоянная нагрузка от самого дома и временная от ветра и снежного покрова. Для того, чтобы определить общую нагрузку на фундамент, необходимо посчитать вес будущего дома со всеми эксплуатационным нагрузками (проживающими там людьми, мебелью, инженерным оборудованием и т.п.). Так же при расчете фундамента определяется и его вес и площадь опоры, чтобы определить, выдержит ли грунт нагрузку от дома и фундамента. Профессиональные проектировщики делают точные расчеты на основании геологических изысканий грунта и точно рассчитывают вес будущего дома и количество строительных материалов. При самостоятельном строительстве в такой точности нет нужды, но приблизительно рассчитать фундамент своего дома надо, равно как и иметь какой-то план всего строительства.

В приведенном в этой статье примере расчета фундамента подразумевается, что нагрузка от дома распределяется равномерно по всей площади.