Расчет фундамента. Оценка сжимаемости грунта. Доступно о сложном. Площадь опоры фундамента

Расчет фундамента. Оценка сжимаемости грунта. Доступно о сложном

Автор: Дмитрий Белкин

Дорогие друзья!

Сегодня я хотел бы показать пример простых математических расчетов, которые очень могли бы пригодиться вам не только для расчета фундамента своего дома или сарая, но, также и для занимательного и веселого времяпровождения, особенно, если вы любите занимать свой пытливый и беспокойный ум расчетами в уме или на калькуляторе. Метод расчета фундамента, который приведен в этой статье, доступен абсолютно каждому.

Как и всегда, голые расчеты ничего не стоят без кропотливой и аккуратной проработки предметной области. Поэтому и в этой статье я не хотел бы эту предметную область обойти стороной. Кроме того, именно для анализа предметной области я и пишу эту статью. Собственно расчет фундаментов идет в качестве довеска к предметной области, как первый поцелуй двух школьников к двухчасовой прогулке на морозе.

Предварительные соображения (проработка предметной области)

Первое, что хотелось бы заметить, так это то, что я, на собственном дворе хожу по земле, и эта земля у меня под ногами не проваливается. Надеюсь, что и у вас такая же ситуация. Причем, если ситуация другая, что вполне может быть, то ничего страшного! Нужно просто будет приводимые расчеты скорректировать. Дальше, я думаю, будет понятно, как именно. Но я лично не проваливаюсь. От этого и будем отталкиваться.

Поскольку я на собственной земле стою и даже следов не оставляю, то из этого факта сразу следует вывод, что нагрузка, которую я оказываю на почву не достаточно велика для того, чтобы та деформировалась. Похоже, этот факт говорит о том, что почва у меня под ногами достаточно трудносжимаема для той нагрузки, которую я на нее оказываю.

Заметьте

Прозвучал очень важный термин, который используется при расчетах фундамента. Это термин "степень трудносжимаемости почвы".

А какую я оказываю нагрузку на почву? Сейчас посчитаем

Нагрузка на почву, оказываемая обычным человеком.

Для подсчета нагрузки нам надо посчитать площадь наших стоп. Причем не по ноге, а по обуви. Площадь прямоугольника считается умножением его длины на ширину. Но ноги у нас, как правило, не имеют форму прямоугольника. Нам придется это учитывать, особенно потому, что мы поставили себе цель не загружаться теорией, а провести расчет просто, весело и занимательно.

Так вот я беру свой ботинок и линейкой очень приблизительно (округляю в меньшую сторону) меряю длину и ширину, как если бы это был прямоугольник. У меня получилось длина 28 см, ширина 10 см. Это по минимуму. Площадь прямоугольника получилась 28*10 = 280 см2 или 0,028 м2. При переводе мы помним, что в одном метре 100 сантиметров, а в одном квадратном метре - 10 000 (Десять тысяч) квадратных сантиметров. На сколько реальная площадь стопы меньше площади этого прямоугольника? На глаз не очень на много. Ну, скажем, на 20%. Ноги у нас две, и того получается общая площадь моей опоры на землю равна 280*2/20% = 448 см2 или 0,045 м2. Мой вес составляет 75 кг (и мне было не просто его достичь). Таким образом, нагрузка, которую я оказываю на почву, равна 75/448 = 0,167 кг на см2.

А какую нагрузку на почву оказывают другие знакомые нам предметы?

Со мной все понятно. Я давлю на каждый см2 почвы весом в 167 грамм, и это совсем не много. Это позволяет мне не оставлять на почве глубоких следов. А вот мой автомобиль тоже не проваливается и тоже стоит во дворе и не оставляет на земле следов. Какую же он оказывает нагрузку на грунт? У автомобиля 4 точки опоры, площадь которых подсчитать очень сложно. Как вы понимаете, опорой для автомобиля выступают так называемые "пятна контакта" резиновых колес с почвой. Как подсчитать площадь этих пятен - я даже не представляю. Но приблизительно можно попробовать. Ширина колеса 205 мм. Я вот сейчас перекрещусь и буду считать, что пятно каждого колеса составляет прямоугольник 210 на 100 мм. Интересно, на сколько я ошибся? К тому же пятна передних колес, наверное, больше по площади пятен задних колес. Вес автомобиля 1200 кг. Считаем...

Площадь одного пятна (в см): 21*10 = 210 см2
Площадь четырех пятен: 210*4 = 840 см2
Нагрузка автомобиля на почву: 1200/840 = 1.42 кг/см2

Вывод

Автомобиль давит на почву существенно сильнее, чем человек. Почти в 9 раз. Если автомобиль наедет вам на ногу одним колесом, то вам будет больно. Но, думаю не смертельно. Может быть даже костей не сломает, если это будет заднее колесо. Но не думаю, что стоит пробовать. Сказать по правде, у меня на дворе за 10 лет образовалась довольно глубокая колея от ворот гаража до ворот участка. Теперь понятно почему.

Переходим к расчету фундамента

Напомню, что все предыдущие и весьма занимательные вещи мы считали для одной только цели - рассчитать фундамент здания по той нагрузке, которую он будет оказывать на почву. Вопрос об определении степени трудносжимаемости грунта мы пока оставим в покое. Надо же понять сначала, с какой нагрузкой мы дело имеем.

Считать площадь опоры фундамента - одно удовольствие. Там все прямо и перпендикулярно. Считать вес дома - тоже особого труда не представляет. В любом случае можно прикинуть вес, а потом пару тонн добавить. На погрешности, на мебель и на себя любимых.

Для простоты расчетов возьмем простой прямоугольный дом 10Х10 метров. Причем домик наш будет стоять на фундаменте из бетонных блоков. Толщина фундамента 30 см. Высота фундамента вместе с цоколем составляет 1,5 метра. Стены нашего дома выложены из пенобетона плотностью 600 килограмм в кубе. Толщина стен 20 см Коробка высотой 6 метров. Не забудем про фасады из тех же блоков - два треугольника высотой 4 метра. Стропилы и крыша из ондулина. На всякую сопутку типа балок для пола, половых досок и всего такого добавим полторы тонны. Это 2 куба дерева. Ну и как обещал, еще пару тонн на все про все. Кстати, домик не маленький получается.

Вес будущего дома

Собственно фундамент

Площадь основания (см2): (1000*4)*30 = 120 000 см2 (Сто двадцать тысяч)
Площадь основания (м2): (10*4)*0,3 = 12 м2
Объем (м3): 12*1,5 = 18 м3
Плотность бетонных фундаментных блоков: 2200 кг/м3 (это тяжелые блоки)
Вес фундамента: 18*2200 = 39 600 кг

Стены (коробка)

Площадь основания (см2): (1000*4)*20 = 80 000 см2 (Восемьдесят тысяч)
Площадь основания (м2): (10*4)*0,2 = 8 м2
Объем (м3): 8*6 = 48 м3
Плотность наших пенобетонных блоков: 600 кг/м3
Вес коробки: 48*600 = 28 800 кг

Треугольники фасадов (2 штуки)

Нас интересует только их вес. Треугольники у нас равнобедренные сложим их так, чтобы получился параллелограмм с основанием 10 метров и высотой 4 метра

Площадь основания (см2): 1000*20 = 20 000 см2 (Двадцать тысяч)
Площадь основания (м2): 10*0,2 = 2 м2
Объем (м3): 2*4 = 8 м3
Плотность наших пенобетонных блоков: 600 кг/м3
Вес обоих фасадов: 8*600 = 4 800 кг

Кровля

Площадь нашей кровли составляет примерно 130 м2. Я, когда считал, имел ввиду, что квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов (теорема Пифагора)Вес ондулина по моим источникам всего 3,3 кг на квадратный метр. Итого вес кровли составит 130*3,3 = 429 кг.

Итого вес дома составит: 39600 + 28800 + 4800+ 429 + 3500 = 77 129 кг (Семдесят семь тысяч сто двадцать девять) или 77 тонн.

Нагрузка дома на почву

А вот теперь самое интересное. Будем рассматривать различные варианты фундаментов

Дом на ленточном фундаменте

Наш дом на простейшем ленточном фундаменте: 77129/120000 = 0,64 кг/см. Всего в 4 раза больше, чем человек на почву. И значительно меньше, чем автомобиль.

Дом на фундаменте с подушкой

Наш дом на фундаменте с подушкой (ширина фундамента увеличивается с 30 до 40 см) Будем считать, что вес дома не меняется. Тогда новая площадь основания составит: (1000*4)*40 = 160 000 см2 и нагрузка уменьшится до 77129/160000 = 0,48 кг/см. Всего в 2,8 раза больше, чем человек на почву.

А какая ширина должна быть у нашего фундамента, чтобы наш дом оказывал давление на почву не больше, чем человек среднего веса? Надо составить уравнение. 77129/4000*X = 0,167.Отсюда Х = 77129/0,167/4000 = 115 см. Напомню. Именно такова должна быть толщина основания фундамента нашего дома, чтобы он оказывал давление на почву не большее, чем человек. Другими словами, если мы при этих условиях поставим наш дом на газоне, то дом даже не продавит дерн! Мы же не продавливаем, когда на газоне стоим?

ВНИМАНИЕ!!!!

В последнем примере мы не учли добавку веса дополнительной подушки к весу дома. Подушка в метр и 15 см шириной уже будет весить довольно много. Если предположить, что толщина подушки 10 см, то площадь ее будет 4000*115 = 460 000 см2 или 46 м2. Объем ее будет 46*0,1 = 4,6 м3. Вес составит 4,6 * 2200 = 10 120 кг. Это довольно существенная прибавка к весу дома. Так что для более точного расчета надо еще поиграть с числами и калькулятором.

Дом на фундаменте типа "плита"

А теперь давайте представим себе, что мы сделали не крутой, а очень крутой фундамент. Мы выкопали котлован, налили на его дне сплошную бетонную плиту, а на ней выстроили дом. Плита не толстая. Всего 10 см толщиной.

Пллощадь плиты: 1000*1000 = миллион квадратных сантиметров или 100 м2Объем: 100*0,1 = 10 м3 и вес (бетон на щебне): 10*2200 = 22 000 кг. Это добавка к весу дома с фундамеитомНагрузка: 77129+22000/миллион = 0,1 кг/см2 (Нагрузка на землю человека 0,167 кг/см2)

Дом на столбчатом фундаменте

И напоследок давайте посчитаем нагрузку того же дома на фундаменте столбчатом. Здесь нам надо пересчитать все, что касается фундамента. Будем считать, что от нашего полутораметрового фундамента остался только ростверк и цоколь. Итого 0,75 метра. Столбы будем использовать диаметром 30 см и длиной 2 м. Столбы будут заполнены бетоном и расположены на расстоянии метра друг от друга. Таким образом, у нас будет (чтобы не заморачиваться) 40 (+-1) столбов

Вес цоколя и ростверка: 19 800 кгОбъем одного столба 0,14 м3. Вес 310 кг (округленно). Общий вес столбов 12 400 кг.Вес фундамента 32 200 кг, а был 39 600 кг.Вес дома стал 69 729 кг, а был 77 129 кг

Площадь одного столба 3,14*15*15 = 706,5 см2Площадь опоры: 706,5 * 40 = 28 260 см2, а было 120 000 см2 (!!!)

Нагрузка на сантиметр: 69 729/28 260 = 2,46 кг/см2 (!!!!!!!), а было 0,64 кг/см2, то есть, почти в 4раза больше.

Вот во столько же раз увеличится и риск трещин и просадок.

Выкинем ростверк с цоколем. Будем жить на столбах, как куры на насесте. тогда дом станет весить на 20 тонн меньше и общий вес дома получится 49 929 кг и нагрузка станет всего-то 1,76 кг/см2, что, положа руку на сердце, тоже довольно много.

Существеннейшие выводы по расчетам фундамента

А выводы просто возбуждающе ошеломляющие.

Если отвлечься от сезонного пучения грунта, например, построить дом из дерева, то, сделав не слишком уж широкий фундамент, можно действительно обойтись вообще без фундамента, ибо нагрузка дома на грунт вполне сравнима с нагрузкой, которую на грунт оказывает вполне стройный мужчина.
У нас все-таки и дом великоват (три этажа) и фундамент тяжеловат (мы могли бы с таким же успехом использовать и пустотные бетонные блоки). И все равно даже такой дом можно строить на мелкозаглубленном ленточном фундаменте. К слову, вес фундамента можно легко уменьшить в 2 раза. Я там все по максимуму считал.

Нет абсолютно никакого смысла в строительстве фундаментой плиты, ибо цена строительства не сравнима с полученным эффектом. Вполне можно обойтись тем, чтобы поставить первый слой бетонных блоков поперек и устроить тем самым фундаментную подушку. А в большинстве случаев можно и без этого вполне обойтись.
Столбчатые фундаменты надо использовать с большой, просто огромной осторожностью, что я и писал в статье про этот тип фундаментов. Теперь, по крайней мере, понятно, что имелось ввиду.

Как измерить, или хотя бы оценить степень сжимаемости грунта

Полагаю, надо сделать некий щуп с площадью основания сантиметров 10 на 20 (200 см2) и нагрузить его хорошим весом. Скажем 200 кг. Тогда нагрузка на один сантиметр будет ровно 1 килограмм. После этого линеечкой, а лучше штангеном, конечно, померить, на сколько основание ушло в грунт. Из полученной величины можно сделать вывод о трудносжимаемости грунта. И замеров надо сделать несколько и в разных местах, чтобы репрезентативность измерений сохранить и чтобы продажной девкой наш щуп никто не назвал бы. Причем основание щупа можно сделать меньше, чтобы меньше использовать вес. Но при этом нужно глобально увеличить количество измерений, ибо грунт - сами понимаете, штука неравномерная и вполне может оказаться, что на большой площади наши замеры имеют довольно значительную погрешность. Заметим, что в случае со строительством столбчатого фундамента вес надо не уменьшать, а увеличивать, причем значительно.

Но я, как принципиальный противник слишком уж научных методов в нашем с вами строительстве, предлагаю на эти чудо-приборы не заморачиваться, а оценивать трудносжимаемость грунта на глаз, то есть постояв, попрыгав и посмотрев, остаются ли после этого на земле следы.

Эпилог

Ну, конечно, я сделал некоторые допущения, о которых хотелось бы сказать. Так реально большой дом в два полных этажа обычно бывает с капитальной стеной. Эта капитальная стена добавит и веса нашему дому, но и площади основания. Разница получится не большая, но кому интересно - советую не пренебрегать проектом дома и все очень аккуратно считать.

Материал по расчету фундаментов, который вы только что прочитали, может помочь не только в выборе и расчете фундамента, но также и в выборе и расчете материалов для фундамента и стен. Удивительно, но деревянный дом не будет на на много легче пенобетонного. А использование полнотелых блоков в фундаменте вообще неоправдано. Опять же разброс в плотности фундаментных блоков тоже довольно велик. Рекомендую интересоваться спецификациями производителей.

Надеюсь, что этот материал кого-то позабавил, кому-то открыл глаза, а кому-то и помог сделать правильный выбор.

Обожающий все десять цифр и их сочетанияДмитрий Белкин

Статья создана 24.07.2012

Похожие материалы - отбираем по ключевым словам

belkin-labs.ru

Проектирование фундаментов опор мостов. Определение размеров фундамента

Содержание

1 Нагрузки, передаваемые на снование...…………..…….………….…………………..…

2 Инженерно – геологические условия площадки……………….….……………..….……

3 Определение размеров фундамента……………………………...…...………………..….

3.1 Минимальные размеры фундамента в плане……………………….…………………..

3.2 Минимальная глубина заложения и высота фундамента…………..………………….

3.3 Максимальные размеры фундамента в плане……………………...……………………

3.4 Расчетное сопротивление основания…………………………….....………………...…

3.5 Требуемая площадь подошвы фундамента……………………….…………………….

3.6 Конструирование фундамента………………………………….…..……………………

3.7 Проверка давлений по подошве фундамента ………..…………………………………

3.8 Проверка положения равнодействующей…………………………………….…………

3.9 Расчет устойчивости на опрокидывание……………………………………….……….

3.10 Расчет устойчивости против сдвига………………………………………….………..

4 Расчет по второй группе предельных состояний (по деформациям)…………….………

4.1 Определение вертикальных давлений от собственного веса грунта………….………

4.2 Определение дополнительных давлений………………………………………….……

5 Проектирование свайного фундамента ………………………………………….…….….

5.1 Определение размеров ростверка и выбор типа свайного фундамента……….….….

5.2 Выбор типа свай и назначение их размеров…………………………………….….…..

5.3 Определение несущей способности свай…………………………..……...…….…...…

5.3.1 Сваи-стойки…………………………………………………………………..…….…

5.3.2 Несущая способность сваи по материалу…………………………………..…….…

5.4 Определение количества свай и размещение их в ростверке..………………..…....…

5.4.1 Нагрузки и количество свай ………………..…………………..………..…..….…..

5.4.2 Размещение свай в ростверке ………………………………..…..…...…..…..

5.5 Расчет свайного фундамента, как статически неопределимой стержневой системы…..…………………………………………………………………..….…….…….…..

5.5.1 Общие положения расчета ……………………………………………..…………

5.5.2 Определение и проверка усилий в сваях……………………………………….

5.6 Проверка свайного фундамента как условного сплошного массива……………….…

5.7 Расчёт основания свайного фундамента по деформациям……………….……………

6 Технико-экономическое сравнение вариантов фундамента ………………………..…..

Литература…….…………………………………………………………….…………..…

1 Нагрузки, передаваемые на основание

На основание фундамента передаются постоянные (вес конструкций) и временные (подвижная, тормозная, ветровая и прочие) нагрузки.

Все нагрузки, действующие на сооружение объединяются сочетания.

Основные сочетания включают одну или несколько следующих нагрузок: постоянные, вертикальные поездные нагрузки, давление грунта (от воздействия поездной нагрузки) и центробежную силу для мостов на кривых.

Дополнительные сочетания наряду с одной или несколькими нагрузками основных сочетаний включают одну или несколько дополнительных нагрузок от давления ветра, навала судов, давления льда.

Все нагрузки, действующие на сооружение, следует привести к уровню обреза фундамента, сгруппировав их в виде различных сочетаний, ориентированных по осям. Принимаем направление осей: Х – вдоль моста, Y – поперек, Z – вертикально вниз, совместив начало координат с центром тяжести сечения опоры в уровне обреза фундамента.

Все нагрузки, передаваемые на фундамент сооружения и используемые в расчете, представим в виде таблицы 1.

Таблица 1 — Нагрузки, действующие на фундамент, кН

Наименование нагрузок и воздействий		Обозначение	Нормативные значения	Расчетные значения			Постоянные нормативные	Расчетные сочетания				Плечи сил, м
				Расчетные значения				Основное N	дополнительные
				Для основного сочетания	Для дополнительных сочетаний	Для расчетов устойчивости		Основное N	N	Fx	Fy
Постоянные	Вес опоры	Nоп	14050	15455	15455	12645	14050	15455	15455	-	-	-
	Вес пролетного строения lр = 55 м	Nn1	1090	1199	1199	981	1090	1199	1199	-	-	0,6
	Вес пролетного строения lр = 55 м	Nn2	1090	1199	1199	981	1090	1199	1199	-	-	0,6
Временные	Подвижная нагрузка на пролетное строение lр = 55 м	Nвр1	4340	4978	3982	3982	-	4978	3982	-	-	0,6
	Подвижная нагрузка на пролетное строение lр = 55 м	Nвр2	4340	4978	3982	3982	-	4978	3982	-	-	0,6
	Тормозная	F1	480	-	385	385	-	-	-	385	-	19,15
	От давления продольного ветра на пролетное строение	F2	100	-	75	75	-	-	-	75	-	19,15
	От давления продольного ветра на опору	F3	167	-	125	125	-	-	-	125	-	6,5
	От давления поперечного ветра на пролетное строение	F4	333	-	250	250	-	-	-	-	250	19,6
	От давления поперечного ветра на опору	F5	55	-	41	41	-	-	-	-	41	6,5
	От давления льда на опору	F6	450	-	378	378	-	-	-	-	378	3,1
Σ							16230	27809	25817	585	669

При проектировании фундамента должны рассматриваться все возможные комбинации нагрузок, которые могут возникнуть как в процессе эксплуатации, так и при возведении сооружения. Однако количество комбинаций (сочетаний) может быть ограничено и принято в соответствии с таблицей 2, которая рассчитывается по данным таблицы 1.

Таблица 2 — Комбинации нагрузок, действующих в уровне обреза фундамента

Сочетания нагрузок		Нормальная сила N, кН	Усилия, направленные вдоль моста		Усилия, направленные поперек моста		Примечания
Сочетания нагрузок		Нормальная сила N, кН	Fx, кН	Мy, кН×м	Fy, кН	Мx, кН×м	Примечания
Постоянные нормативные		16230	-	-	-	-	Ось Х направлена вдоль моста Положительные моменты направлены по часовой стрелке
Основное сочетание		27809	-	-	-	-
Дополнительные сочетания	Основные нагрузки и ветер вдоль моста	25817	585	9623,5	-	-
	Основные нагрузки и ветер вдоль моста в обратном направлении	19240	572	-8116	-	-
	Основные нагрузки и ветер поперек моста	19240	-	4805	748	3849

2 Инженерно-геологические условия площадки

Инженерно-геологические условия стройплощадки, на которой возводится фундамент, имеют большое значение, так как именно они в первую очередь определяют глубину заложения фундамента, его тип и размеры.

Описание геологического разреза выполняем в порядке напластования грунтов сверху вниз, приводя все необходимые характеристики:

1 слой – песок мелкий:

- коэффициент пористости ;

- песок средней плотности сложения,плотность сложения r=1,70 т/м3;

- степень заполнения пор грунта водой Sr=1,0; песок водонасыщенный;

- удельный вес γ=17,4кН/м3;

- угол внутреннего трения φ=32,4º;

- коэффициент сцепления C=2,2 кПа;

- модуль деформации Е=29 МПа;

- расчётное сопротивление R0=147 кПа;

2 слой - песок средний:

-коэффициент пористости ;

-песок средней плотности сложения, плотность сложения r=1,74 т/м3;

-степень заполнения грунта водой Sr=1,0; песок водонасыщенный;

- удельный вес γ=17,4 кН/м3;

- угол внутреннего трения φ=36,1º;

- коэффициент сцепления C=1,2 кПа;

-модуль деформации Е=31 МПа;

-условное сопротивление R0=245кПа;

3 слой – песок крупный с гравием и галькой:

-коэффициент пористости ;

-песок средней плотности сложения, плотность сложения r=1,9 т/м3;

-степень заполнения грунта водой Sr=1,0; песок водонасыщенный;

- удельный вес γ=18кН/м3;

- угол внутреннего трения φ=38º;

-модуль деформации Е=30 МПа;

-условное сопротивление R0=345 кПа;

4 слой– гранит- скальный грунт;

3 Определение размеров фундамента

3.1 Минимальные размеры фундамента в плане

Минимальные размеры определяются шириной и длинной опоры в уровне обреза фундамента

где Со – уступы, принимаемые Со = 0,5 м.

Для l =11,8 м; b =4,6 м,

Минимальная площадь фундамента

3.2 Минимальная глубина заложения и высота фундамента

Глубина заложения подошвы фундамента при наличии размыва речного дна и отсутствии не несущих грунтов равна dmin=2,5.

Минимальная высота фундамента может быть определена следующим образом

hф= hв + hр +2,5-d0 ;(4)

где hв – мощность слоя воды, м;

hраз – глубина размыва, (из задания dраз = 0.9м), м;

d0-заглубление обреза ниже поверхности грунта или уровня воды (d0=0.9 м), м.

hф =1.74+0.9+2.5-0.9=4,24 м

Принимаем hф =4.24 м. Получаем, что фундамент мелкого заложения.

3.3 Максимальные размеры фундамента в плане

Принимаем фундамент с развитием не более α = 30°.

Рисунок 1 — Конструкция фундамента мелкого заложения с развитием

vunivere.ru

Как правильно рассчитать фундамент под дом своими силами?

Опора дома — самая важная его часть, в которой сходятся многие факторы. Тут и желания застройщика, и его финансовые возможности, и особенности выбранной архитектуры, и свойства грунта. Все это нужно учитывать, выполняя расчет фундамента под дом.

С технической точки зрения фундамент должен служить опорой для строения, принимать нагрузку и распределять ее равномерно на основание, принимать на себя деформирующие усилия от грунта.

Чтобы рассчитать конструкцию опоры, необходимо учитывать несколько важных факторов:

нагрузку, какую фундаменту предстоит выдерживать;
максимально допустимые деформации опорной площадки;
несущую способность основания;
гидрогеологические свойства почвы;
характер и силу статических и динамических нагрузок со стороны грунта;
сейсмические, вибрационные нагрузки;
срок службы.

Конечно, еще приходится брать во внимание стоимость, удобство закладки, сложность, потери времени на работы и многое другое. Но только после изучения эксплуатационных характеристик проекта.

Нагрузка на основание

При составлении проекта логичнее всего начать с подсчета нагрузки, которую фундамент должен будет выдержать. Она включает в себя следующие факторы:

масса постройки, включая отделку, коммуникации, мебель и пр.;
снеговая нагрузка;
динамическая нагрузка, например, ветровая.

Последний пункт играет значимую роль только при возведении легких строений с большой парусностью, в обычной же приусадебной стройке им вполне можно пренебречь.

Со снегом все тоже довольно просто. Расчет производится по следующему алгоритму:

Определяется усредненная максимальная толщина снегового покрова в данной местности.

Такую информацию следует искать в метеорологических справочниках.
Далее высчитывается масса снега на один квадратный метр площади.

Для этого толщину снежного покрова нужно умножить на его плотность, которая редко превышает 0,4кг/куб.м.
Остается массу снега на одном квадратном метре умножить на площадь кровли.

Однако основную нагрузку составляет в большинстве случаев непосредственно сам дом. И придется считать ее массу.

Для этого нужно определить размеры всех конструктивных элементов — стен, перекрытий, пола, крыши.
Определив размеры, высчитываем объем каждого элемента. Можно объединять объемы разных частей, но только если они выполнены из одного и того же материала.
Зная объем, найдя в справочниках плотность материалов, можно рассчитать массу элементов.
Затем складываем все вместе, добавляем приблизительную массу мебели, коммуникаций.

Поскольку точно определить вес конструкции невероятно сложно и даже невозможно, обязательно следует делать запас прочности — двух или трехкратный.

Намного лучше иметь опору с избытком прочности, чем ломать голову ее ремонтом.

В итоге следует сложить все составляющие и в итоге получится цифра, от которой уже можно отталкиваться при расчете конструкции фундамента.

Смотрите нашу видео-подборку по теме:

к оглавлению ↑

Характеристики грунта

Они оказывают очень сильное влияние на все расчеты. От них в большой степени зависит и выбор конструкции.

Главное — определить несущую способность почвы. Лучше всего это делать экспериментальным путем, выполнив геологическую разведку на участке.

Свойства грунта

Дешевый, но не самый правильный вариант — воспользоваться справочниками и определить вероятную несущую способность, исходя из типа почвы (песчаная, супесь, суглинок, глина и пр.).

Зная, какой вес без просадки может выдержать один квадратный сантиметр грунта, можно считать, какая площадь опоры должна быть, чтобы выдержать массу постройки.

Чтобы правильно рассчитать площадь, к массе самой постройки нужно еще добавить вес фундамента. Возникает парадокс: чтобы знать массу опоры, нужно знать ее размеры, а чтобы узнать размеры, нужно знать площадь подошвы фундамента и, соответственно, массу.

Решение у задачи такое:

В зависимости от характеристик грунта, типа выбранной конструкции, климатических условий определяем общую высоту фундамента.
Зная высоту, можно определить массу опоры, которая давит на один квадратный сантиметр почвы.
Вычитаем ее из несущей способности грунта и далее проводим расчеты с новой цифрой, не беря во внимание массу фундамента.

Может случиться такое, что почва не способна выдержать даже массу опоры. В таком случае нужно искать другой тип конструкции.

Например, хорошо работает на слабонесущих грунтах плитный фундамент. Также имеет смысл рассмотреть вариант с винтовыми сваями, которые можно заглубить на 10-15 метров и более, чтобы добраться до плотных слоев.

к оглавлению ↑

Выбор конструкции

Зная нагрузку и несущую способность грунта, определив необходимую опорную площадь, можно приступать к выбору типа конструкции фундамента.

При возведении частных домов чаще всего используют одну из следующих конструкций:

ленточная;
плитная;
столбчатая;
свайная.

Столбчатый фундамент имеет небольшую площадь подошвы, поэтому его можно применять только на грунтах, характеризующихся хорошей несущей способностью. Или как опору для легкого строения. Зато он заметно дешевле ленточного или плитного, проще в закладке.

Классический столбчатый конструктив не способен обеспечивать высокую жесткость, поэтому для строений, выложенных камнем или другим склонным к образованию трещин материалом, обязательно следует дополнительно обвязывать столбы ростверком.

Выбор ленточного основания

Свайная конструкция тоже не подходит для массивных построек и для домов из кирпича.

Такой вариант стоит рассматривать только в том случае, если возводится легкий малоэтажный дом.

Учитывать нужно и то, что сваи не связаны друг с другом, потому не обеспечивают жесткой опоры, не могут компенсировать неравномерности нагрузки.

Исключение — свайные опоры с бетонным ростверком, но такая конструкция встречается редко.

Универсальный тип — ленточный фундамент. Он хорошо работает даже при огромной нагрузке и при не особо плотных грунтах. Но он и по стоимости, материалоемкости отличается впечатляющими цифрами.

Его достаточно просто рассчитать, причем как нагрузку, так и расход материалов, массу. Закладка довольно трудоемка, но проста. Конструкция легко прощает небольшие ошибки.

Плита используется как опора для временных и второстепенных построек. Для строительства дома она применяется только в том случае, если слабая несущая способность основания не позволяет закладывать какие-либо другие типы конструкции.

При закладке очень важно правильно подготовить подушку и связать армировочный каркас. Из-за больших нагрузок на излом и разрыв плиты часто трескаются при просчетах.

к оглавлению ↑

Подсчет количества материалов

На заключительном этапе проектирования следует подсчитать, какое количество материалов потребуется для закладки опоры дома. Для этого нужно знать размеры фундамента и тип конструкции, а также требования по прочности.

Расчет материалов

Вначале, используя размеры, высчитывается объем. Этого вполне достаточно, чтобы узнать требуемое количество бетона. Читайте дальше, как правильно рассчитать количество материалов.

Подводя итог, не стоит забывать, что часто неучтенные расходы превышают учтенные, поэтому все ресурсы должны быть с запасом.

Смотрите нашу видео-подборку по реализации фундамента: