Пример расчета фундамента

Сбор нагрузок

Сбор нагрузок осуществляется суммированием их каждого вида (постоянные, длительные, кратковременные) с умножением на грузовую площадь. При этом учитываются коэффициенты надежности по нагрузке.

Значения коэффициентов надежности по нагрузке согласно СП 20.13330.2011.

Нормативные значения полезных нагрузок в зависимости от назначения помещения согласно СП 20.13330.2011.

К постоянным нагрузкам относят собственный вес конструкций. К длительным – вес не несущих перегородок (применительно к частному строительству). Кратковременными нагрузками является мебель, люди, снег. Ветровыми нагрузками можно пренебречь, если речь не идет о строительстве высокого дома с узкими габаритами в плане. Разделение нагрузок на постоянные/временные необходимо для работы с сочетаниями, которыми для простых частных строений можно пренебречь, суммируя все нагрузки без понижающих коэффициентов сочетания.

По своей сути сбор нагрузок представляет собой ряд арифметических действий. Габариты конструкций умножаются на объемный вес (плотность), коэффициент надежности по нагрузке. Равномерно распределенные нагрузки (полезная, снеговая, вес горизонтальных конструкций) формируют опорные реакции на нижележащих конструкциях пропорционально грузовой площади.

Сбор нагрузок разберем на примере частного дома 10х10, один этаж с мансардой, стены из газоблока D400 толщиной 400мм, кровля симметричная двускатная, перекрытие из сборных железобетонных плит.

Схема грузовых площадей для несущих стен в уровне перекрытия первого этажа (в плане.

Схема грузовых площадей для несущих стен в уровне кровли (в разрезе.

Некоторую сложность представляет собой сбор снеговой нагрузки. Даже для простой кровли согласно СП 20.13330.2011 следует рассматривать три варианта загружения:

Схема снеговых нагрузок на кровлю.

Вариант 1 рассматривает равномерное выпадение снега, вариант 2 – не симметричное, вариант 3 – образование снегового мешка. Для упрощения расчёта и для формирования некоторого запаса несущей способности фундаментов (особенно он необходим для примерного расчёта) можно принять максимальный коэффициент 1,4 для всей кровли.

Конечным результатом для сбора нагрузок на ленточный фундамент должна быть линейно распределенная (погонная вдоль стен) нагрузка, действующая в уровне подошвы фундамента на грунт.

Таблица сбора равномерно распределенных нагрузок

Всего: 1076 кг/м2

Нормативное значение снеговой нагрузки зависит от региона строительства. Его можно определить по приложению «Ж» СП 20.13330.2011. Собственные веса кровли, стропил, напольного перекрытия и перегородок взяты ориентировочно, для примера. Эти значения должны определяться непосредственным вычислением веса того или иного конструктива, или приближенным определением по справочной литературе (или в любой поисковой системе по запросу «собственный вес ххх», где ххх – наименование материала/конструкции).

Рассмотрим стену по оси «Б». Ширина грузовой площади составляет 5200мм, то есть 5,2м. Умножаем 1076кг/м2*5,2м=5595кг/м.

Но это ещё не вся нагрузка. Нужно добавить собственный вес стены (надземной и подземной части), подошвы фундамента (ориентировочно можно принять её ширину 60см) и вес грунта на обрезах фундамента.

Для примера возьмем высоту подземной части стены из бетона в 1м, толщина 0,4м. Объемный вес неармированного бетона 2400кг/м3, коэффициент надежности по нагрузке 1,1: 0,4м*2400кг/м3*1м*1,1=1056кг/м.

Верхнюю часть стены примем в примере равной 2,7м из газобетона D400 (400кг/м3) той же толщины: 0,4м*400кг/м3*2,7м*1,1=475кг/м.

Ширина подошвы условно принята 600мм, за вычетом стены в 400мм получаем свесы общей суммой 200мм. Плотность грунта обратной засыпки принимается равной 1650кг/м3 при коэффициенте 1,15 (высота толща определится как 1м подземной части стены минус толщина конструкции пола первого этажа, пусть будет в итоге 0,8м): 0,2м**1650кг/м3*0,8м*1,15=304кг/м.

Осталось определить вес самой подошвы при её обычной высоте (толщине) в 300мм и весе армированного бетона 2500кг/м3: 0,3м*0,6м*2500кг/м3*1,1=495кг/м.

Суммируем все эти нагрузки: 5595+1056+475+304+495=7925кг/м.

Более подробная информация о нагрузках, коэффициентах и других тонкостях изложена в СП 20.13330.2011.

Выбор типа основания по количеству перемычек

Перемычка — это внутренний участок ленты, соединяющий противоположные параллельные внешние участки.

Укрепляет и повышает прочность, жесткость основания, в значительной степени компенсирует боковые нагрузки пучения грунта.

Чаще всего, перемычка размещается под внутренними несущими стенами, но иногда ее расположение выбирается исходя из условий работы ленты, величины и характера имеющихся нагрузок. Обычно перемычками разделяют самые длинные стороны ленты.

Кроме того, наличие перемычек позволяет усилить перекрытие первого этажа, увеличить его жесткость и неподвижность.

Это особенно важно для построек с деревянными перекрытиями, которые начинают прогибаться при большой длине пролетов. С этой точки зрения предельным расстоянием между перемычками принято считать 3 м, хотя могут быть различные варианты

С этой точки зрения предельным расстоянием между перемычками принято считать 3 м, хотя могут быть различные варианты.

С позиций несущей способности ленты и распределения имеющихся нагрузок рекомендуется располагать перемычки с максимальным шагом 3 м.

Это означает, что для участка ленты длиной 8 м понадобится использовать 3 перемычки. Для участков, не являющихся опорами несущих стен, толщина и ширина перемычек может быть уменьшена на 10-15%.

Свайный фундамент: особенности и преимущества

Данный тип фундамента применяется на почвах со слабыми несущими свойствами. Есть и другие случаи, когда используются сваи: глубина замерзания более 2 метров, постройка домов массой свыше 350 тонн, высокий уровень грунтовых вод.

На почвах со слабыми несущими свойствами используют свайный фундамент

Преимуществами такого фундамента являются экономичность, скорость возведения, возможность проведения работ в условиях зимы. Сваи придают высокую устойчивость дому, несмотря на пучение грунта, сдвиг почвы или наводнение.

Отдельные сваи объединяются монолитным или сборным ростверком.

Существуют 3 вида свай: забивные, буронабивные и винтовые.

С чего начать расчёт свайного фундамента

Сначала вычисляют общую нагрузку на фундамент. Далее, определяют значение несущей способности одной сваи.

Глубина погружения свай в землю выбирается самостоятельно, но не меньше глубины замерзания почвы плюс 0,5 метра или не меньше глубины залегания твёрдого слоя почвы.

Сваи различного диаметра имеют разную несущую способность

Зная несущую способность одной опоры, вычисляют нужное их количество. Далее, можно узнать величину шага установки свай путём деления суммы длин несущих стен на число этих свай.

Для расчёта основания фундамента любого здания следует учесть осадку находящихся рядом сооружений, которые отличаются нагрузками на почву, загрузкой территории дополнительными постройками, насыпями

Также придётся принять во внимание величину сопутствующих осадков уже существующих фундаментных оснований. Если расчёт осадков  фундаментов превышают допустимые значения, тогда нужно будет увеличить размеры подошвы фундамента, глубину заложения, уплотнить грунт

Для вычислений всех типов фундаментов можно воспользоваться онлайн-калькулятором, который рассчитает для выбранного фундамента, какая глубина заложения потребуется, сколько бетона придётся потратить и т. д. Надо будет указать только некоторые исходные данные по будущей стройке.

Для надёжности и долговечности конструкции следует внимательно отнестись к проектированию и расчёту фундамента, потому что исправить недочёты не получится.

Расчет площади подошвы фундамента

Важное место в проектировании основания для будущей постройки занимает расчет площади подошвы фундамента. Данный этап работы проводится по формуле, представленной на рисунке ниже

Полученное в результате вычислений значение – примерная общая площадь подошвы фундамента, необходимая для того, чтобы буквально под нагрузкой не продавить грунт. Если речь идет о строительстве самого дорогостоящего – плитного монолитного фундамента (в статье расчет арматуры на фундамент вы оцените, насколько «экономично» данное решение), то можно и вовсе избежать этих расчетов, ведь достаточно залить плиту под всей площадью дома, а такой подошвы с избытком хватит для предупреждения всех сюрпризов, которые преподносит грунт.

Каждый тип грунта, в зависимости от глубины заложения, плотности и пористости, обладает своими показателями сопротивления нагрузкам. Само собой разумеется, что пласты почвы на большой глубине в результате естественной прессовки отличаются большими значениями сопротивления. Так, если вы планируете строить фундамент на глубину меньше 1,5 м, то расчетное сопротивление грунта примет несколько иное значение. В этом случае оно будет рассчитываться по формуле: R=0,005R0(100+h/3), где R0 – табличное значение расчетного сопротивления, h – глубина фундамента относительно нулевой отметки, см. В свою очередь, многое зависит от грунтовых вод, ведь повышенная влажность грунта уменьшает его сопротивление нагрузке.

Естественно, что при самостоятельном расчете фундамента под дом придется повозиться над вычислением нагрузки от возводимой конструкции, которая будет оказываться на пласты грунта под подошвой фундамента. Сюда включается:

• суммарная нагрузка от сооружения, в том числе и примерная – от фундамента (используются данные таблицы, представленной на рисунке ниже);
• нагрузка от объектов, которые будут размещены в постройке (камины, мебель, люди);
• вес сезонных нагрузок от снежного покрова. Для средней полосы принимается равным 100 кг на кв. м кровли, для южной – 50 кг, для северной – 190 кг.

Полученное в результате вычислений значение площади подошвы фундамента используется при составлении проекта фундамента: выборе ширины ленты (для ленточного монолитного основания) или площади опоры (для столбчатого, свайного типов фундаментов). Рассмотрим конкретный пример расчета фундамента для каменного дома 6 ? 8 м. О том, как подбирается арматура для фундамента, пойдет речь уже в отдельной статье.

Пример расчета фундамента

Предположим, что мы строим двухэтажный каменный дом 6 ? 8 м, проект которого предусматривает в том числе одну внутреннюю несущую стену. Масса дома с учетом всех нагрузок получилась равной 160 000 кг. Грунт – влажная глина (расчетное сопротивление – 6 кг/см2). Коэффициент условий – 1. Коэффициент надежности – 1,2. Подставляем все значения в формулу расчета площади подошвы фундамента:

S = 1,2 ? 160000 / (1 ? 6) = 32 000 см2 = 3,2 м2

Для ленточного фундамента: при общей длине ленты примерно (6+8) ? 2 + 6 (внутренняя стена) = 34 м минимальная ширина ленты составит 3,2 / 34 = 0,1 м. Это минимальное значение!

Если рассматривать фундамент для легкого деревянного дома при условии, что минимальная площадь подошвы получилась равной 1 м2, то для возведения свайного фундамента (площадь основания каждой сваи принимается равным 0,07 м2, при условии, что нижняя часть сваи в диаметре – 0,3 м) потребуется:

1 / 0,07 = 15 свай

Столбчатый фундамент: особенности конструкции

Название говорит само за себя. Основой фундамента являются столбы, которые заглубляются в грунт на расчётную глубину. По верхам столбов устанавливается бетонная или металлическая рама (так называемый ростверк).

Материалом для изготовления столбов служит бетон, сплошной глиняный кирпич, бутовый камень, бетоноблоки или металлические трубы. Внизу столбы могут иметь более широкую подошву, что увеличивает площадь опоры. Опорные столбы располагают на расстоянии 1,5-2,5 метра друг от друга.

Основой столбчатого фундамента являются заглубленные в грунт столбы

Расчёт столбчатого фундамента согласно формуле

До расчёта количества столбов для конкретного здания необходимо вычислить нагрузку на фундамент, массу фундамента и узнать из справочника максимально допустимую нагрузку на одну опору. При расчётах должно соблюдаться условие: давление на подошву фундамента должно быть меньше показателя сопротивления грунта.

Предлагается следующая формула:

Минимальное число опор = («нагрузка на фундамент» + «масса фундамента») / «допустимая нагрузка на одну опору».

Для запаса прочности допускается увеличение числа столбов на 40%. Расположение столбов должно учитывать нагрузки по стенам (под несущими их должно быть больше). Столбы должны обязательно располагаться по углам дома и под точками пересечения всех стен.

Для увеличения запаса прочности фундамента допускается увеличение количества столбов на 40%

Пример расчёта столбчатого фундамента

Проведём расчёт фундамента под дом каркасной конструкции с габаритами 6х7 и высотой потолка 3 метра. Грунт – глина, крыша – из металлочерепицы, этажей – один. Место стройки: регион средней Волги, город Саратов.

Исходные данные:

• столбы фундамента – круглые железобетонные;
• глубина промерзания 1,08 метра (рассчитывается для каждого региона);
• грунтовые воды ближе 2-метровой глубины не обнаружены;
• грунт на месте застройки – глиняный значение несущей способности Ro – 6 кг/см², берётся из таблицы ниже.

Таблица значений несущей способности грунта:

Определяем общую нагрузку:

• общая площадь всех стен равна 78 м², их вес составит 78х50 = 3900 кг, где 50 кг/м³ является удельным весом каркасных стен. Значения удельного веса для каждого стройматериала можно получить из справочников;
• масса цокольного перекрытия площадью 42 м² составляет 42х100 = 4200 кг, а вес чердачного перекрытия – 42х150 = 6300 кг, где 100 кг/м³ – уд. вес межэтажного перекрытия с утеплителем, а 150 кг/м³ – уд. вес чердачного перекрытия с утеплителем;
• общая площадь кровли равна 68 м², весить она будет 68х30 = 2040 кг, где 30 кг/м³ – уд. вес крыши из металлочерепицы;
• снеговая нагрузка будет иметь коэффициент 0.5 от нормативной при скате 45˚, что составит 68х0,5х100 = 3400 кг, где 100 кг/м² – снеговая нагрузка в районе строительства;
• эксплуатационная нагрузка на каждом этаже составит 42х200 = 8400 кг;
• теперь вычисляем массу фундамента: количество столбов для размеров здания 6х7 будет равно 12 (из расчёта шага между столбами 1.5-2.5 м), а их диаметр минимально допустимый будет равен 400 мм. Итак, масса 12 столбов длиной 1,5 метра будет равна
• (3.14х0.16)х1.5х12х2500 = 22608 кг, где в скобках вычисляется площадь поперечного сечения, 2500 кг/м³ – удельный вес железобетона;
• масса ростверка складывается из массы всех железобетонных перекладин сечением 400х400 мм, соединяющих опорные столбы. Она будет равна 0.16х24.2х2500 = 9680 кг.

Перед расчётом количества столбов необходимо сначала вычислить нагрузку на фундамент

Сложив все полученные значения, получаем общую нагрузку дома вместе с фундаментом. Вес дома составит 54228 кг.

Далее, для определения суммарной площади сечения столбов делим 54228/6,0 = 9038 см².

Соответственно площадь сечения каждого из 12 столбов будет равна 753 см², что соответствует диаметру 310 мм. Но так как минимальный диаметр не может быть меньше 400 мм, то принимаем это значение. Берём диаметр равным 400 мм и определяем, что для данного здания необходимо минимальное количество столбов составляет 10 штук. Но надо ещё учесть коэффициент прочности 1.4 или 40%. Следовательно, для фундамента потребуется 14 опорных столбов диаметром 400 мм.

ПЛАНИРОВАНИЕ: СУТЬ, МЕТОДЫ И ВИДЫ

Планирование — это разработка и установление руководством предприятия системы количественных и качественных показателей его развития, определяющих темпы, пропорции и тенденции развития как в текущем периоде, так и на перспективу.

Существует несколько основных методов планирования:

• балансовый;
• расчетно-аналитический;
• экономико-математический;
• графоаналитический;
• программно-целевой.

Балансовый метод обеспечивает установление связей между потребностями в ресурсах и источниками их покрытия, а также между разделами плана.

Расчетно-аналитический метод используют для расчета показателей плана, анализа их динамики и факторов, обеспечивающих необходимый количественный уровень. В рамках этого метода определяют базисный уровень основных показателей плана, их изменения в плановом периоде за счет количественного влияния основных факторов, рассчитывают индексы изменения плановых показателей по сравнению с базисным уровнем.

Экономико-математические методы позволяют разработать экономические модели зависимости показателей на основе выявления изменения их количественных параметров по сравнению с основными факторами, подготовить несколько вариантов плана и выбрать оптимальный.

Графоаналитический метод дает возможность представить результаты экономического анализа, используя графические средства. С помощью графиков можно выявить количественную зависимость между сопряженными показателями.

Программно-целевые методы позволяют составлять план в виде программы, то есть комплекса задач и мероприятий, объединенных одной целью и приуроченных к определенным срокам. Характерная черта программы — ее нацеленность на достижение конечных результатов.

По срокам различают следующие виды планирования:

• перспективное (стратегическое);
• текущее (годовое);
• оперативно-производственное.

Перспективное (стратегическое) планирование основывается на прогнозировании. С его помощью прогнозируют перспективную потребность в новых видах продукции, товарную и сбытовую стратегию предприятия по различным рынкам сбыта и т. д. Стратегическое планирование подразделяется на долгосрочное (10–15 лет) и среднесрочное (3–5 лет).

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ

Прогнозирование основано на предвидении, построенном на экономико-математическом, вероятностном и в то же время научно обоснованном анализе перспектив развития предприятия в обозримом будущем.

Текущее (годовое) планирование уточняет показатели среднесрочного плана. Структура и показатели годового планирования различаются в зависимости от объекта и подразделяются на заводские, цеховые и бригадные.

Оперативно-производственное планирование уточняет задания текущего годового плана на более короткие отрезки времени (месяц, декаду, смену, час) и по отдельным производственным подразделениям (цеху, участку, бригаде, рабочему месту). Есть три вида оперативно-производственного планирования:

• межцеховое;
• внутрицеховое;
• диспетчирование.

Завершающим этапом заводского оперативно-производственного планирования является сменно-суточное планирование.

Выбор вида фундамента и его расчет

Прежде всего важно понимать, какую нагрузку фундамент должен нести, и на какую площадь её передать. Далее будет представлен упрощённый расчёт для определения габаритов фундамента:. Шаг 1

Для начала считают вес дома. В упрощенном виде это делают так: периметр всех стен умножают на их высоту и толщину, то есть просто определяют объем, а затем высчитывают массу. Чтобы не усложнять себе жизнь расчетами, обычно оперируют какими-то усредненными величинами. Например, массу одного куба кирпичной кладки принимают за 1800 кг. Масса каменной бутовой кладки — 2т куб. Древесина обычно считается как 800 кг за куб. А легкие каркасные стены, в зависимости от утеплителя, могут весить до 700 кг

Шаг 1. Для начала считают вес дома. В упрощенном виде это делают так: периметр всех стен умножают на их высоту и толщину, то есть просто определяют объем, а затем высчитывают массу. Чтобы не усложнять себе жизнь расчетами, обычно оперируют какими-то усредненными величинами. Например, массу одного куба кирпичной кладки принимают за 1800 кг. Масса каменной бутовой кладки — 2т куб. Древесина обычно считается как 800 кг за куб. А легкие каркасные стены, в зависимости от утеплителя, могут весить до 700 кг.

Шаг 2. К полученной массе стен плюсуют вес перекрытий (зависит от материала) и кровли. Тут тоже стоит учитывать, из чего сделана кровля. Квадратный метр черепицы весит много тяжелее ондулина да и требует более мощной стропильной системы, но высчитать эти значения не сложно.

Шаг 3. К массе крыши, стен и перекрытий добавляем снеговую нагрузку (табличные данные есть для каждого региона) — минимально 80 кг, максимально — 560 кг на квадратный метр кровли – и вес людей и мебели, обычно 150 кг на метр площади.

Шаг 4. Теперь мы получили вес здания со всей начинкой, но эту цифру пускать в ход все равно рано. Дому нужен запас надежности, для чего полученное число обычно умножают на коэффициент 1,2. Но данный коэффициент годится тогда, когда у вас на руках заключение экспертной комиссии по геологии участка, на котором планируется поставить дом. Если его нет и особенности грунта определяются приблизительно, то значение коэффициента должно быть уже 1,4.

Шаг 5. Дальше оцениваем несущие особенности грунта: какую нагрузку он
способен воспринять. Во многом на эту особенность влияет влажность и плотность породы, но, чтобы не ошибиться, можно брать минимальное значение. Среднее расчётное сопротивление самых распространённых грунтов:

• песок мелкий — 1 кг/см2;
• песок крупный — 3 кг/см2;
• крупные хрящи — 6 кг/см2;
• глина твердая — 3 кг/см2;
• глина мягкая, увлажненная — 1,5 кг/см2;
• супесь — 2,5 кг/см2;
• щебень, гравий — 5 кг/см2.

Шаг 6. Дальше все просто. Массу дома (с учетом коэффициента) переводят в килограммы и делят ее на расчётное сопротивление грунта. Так получается минимальная опорная площадь фундамента в см2 (чтобы перевести в м2 необходимо разделить значение на 10000). И, если мы имеем сваи, то делим цифру на площадь опоры одной сваи — получаем нужное количество свай. Если речь шла о ленте, то значение опорной площади делят на периметр дома — получают необходимую ширину фундамента. Тут нужно понимать, что ширина фундамента должна быть никак не меньше толщины стен. Но, если этого значения не хватает, то можно фундамент расширить в нижней части — сделать так называемую подошву.

Если все же технология расчета фундамента покажется слишком сложной и недоступной или строительство назревает масштабное, то лучше заказать подробные геологические исследования участка. Нужно помнить, что на фундаменте экономить нельзя — это основа всего, пусть она порой бывает и незаметна после окончания строительства.

Ленточный

Наиболее популярным основанием для возведения частного дома считают ленточный фундамент. Он представляет собой своего рода замкнутую ленту из бетона, проходящую под всеми несущими стенами здания.

Как посчитать, сколько кубов бетона надо на фундамент? Калькуляторы, помогающие определить расход цементно-песчаного раствора для заливки, имеются на многих сайтах со строительной тематикой, один из таких представлен в конце данного материала. Чтобы вычислить объем в кубометрах, необходимо знать линейные размеры сооружения: высоту, ширину и общую длину основания.

Бетонирование ленточного основания происходит путем заливки готового цементно-песчаной смеси в деревянную опалубку с предварительно установленной арматурной сеткой. В раствор добавляют крупные фракции (гравий, щебень) для приобретения более высоких прочностных характеристик фундамента.

Размеры основания зависят от габаритов здания, которое планируется возводить. Обычно ширина фундаментной ленты имеет размер не менее 300 мм, высота наземной части — от 400 мм, а глубина может достигать 1500-2500 мм в зависимости от наличия грунтовых вод, глубины промерзания и желания оборудовать подвал. Ленточные фундаменты не рекомендуется устанавливать на пучинистых грунтах, если заглубление опалубки производится менее глубины промерзания.

Длина фундамента будет равняться суммарной длине всех наружных стен, включая внутреннюю несущую стену, под которой также устанавливается основание. В итоге, получив все требуемые значения, можно рассчитать объем бетона для фундамента. Калькулятор в данном случае может и не потребоваться — достаточно перемножить все показатели в метрах и получить искомое число в кубических метрах.

Формула расчета выглядит так:

V=h*b*l, где:

• V – объем раствора в м 3 ;
• h – высота в м;
• b – ширина в м;
• l – длина ленты в м.

Например, для здания размером 6х6 м и одной внутренней несущей стеной, при высоте фундамента в 2 м и ширине 0,4 м, объем раствора для заливки получится: V=2*0,4*30=24 м 3 . При той же ширине и высоте фундамента, для дома размером 10х10 и двумя несущими внутренними стенами, вычисление будет выглядеть так: V=2*0,4*60=48 м 3 .

Данный расчет позволяет высчитывать почти точную кубатуру раствора, но следует помнить, что при транспортировке часть бетона теряется, а также при неплотной опалубке часть бетонного раствора может вытечь, но при этом существует дополнительный внутренний объем, занимаемый арматурным каркасом. Поэтому правильно будет ввести корректирующий коэффициент в сторону увеличения расчетного значения на 2%.

В итоге получаем более точную формулу расчета объема бетона для ленточного фундамента:

V=h*b*l + 0,02*(h*b*l)

Полученное значение округляется до целого числа. Для наших примеров уточненное вычисление будет выглядеть так: для дома 6х6 V=24+0,02*24=24,48 (25) м 3 , для дома 10х10 V=48+0,02*48=48,96 (49) м 3 .