Как рассчитать прочность фундамента

Расчет нагрузки на фундамент. Расчет подошвы фундамента

Из статьи «Грунты в основании фундаментов» известно, что фундамент дома может опираться на грунт с разной несущей способностью.

Несущая способность грунта — это сила давления от веса здания, которую выдерживает грунт длительное время при допустимой деформации.

Несущая способность грунта характеризуется величиной расчетного сопротивления грунта — R, т/м 2 .

Ширина подошвы фундамента — размер в.
Толщина противопучинистой песчаной подушки — размер t.

Цель расчета – подобрать ширину подошвы фундамента (в) и толщину песчаной подушки между грунтом и фундаментом (t) так, чтобы удельное давление от веса здания было меньше расчетного сопротивления грунта.

Расчет ведем в следующей последовательности:

  1. Выбираем размеры фундамента исходя из конструктивных соображений.
  2. Определяем вес здания, приходящийся на один погонный метр длины стены.
  3. По характеристикам грунта в основании фундамента определяем R – расчетное сопротивление грунта.
  4. Расчитываем необходимую ширину подошвы фундамента на один погонный метр длины (площадь фундамента под 1 погонным метром стены).
  5. Корректируем размеры фундамента по результатам расчета.
  6. Определяем толщину песчаной подушки между грунтом и подошвой фундамента.

Для выполнения расчета удобно использовать программу – калькулятор (книга Excel), которую можно скачать по ссылке «Калькулятор – расчет фундамента». Со скачанным файлом калькулятора удобно работать в онлайн редакторе «Google Таблицы».

Скриншот страницы Excel — калькулятора расчета нагрузки на фундамент от веса здания.

На листе «Расчет» в разделе «1. Определение нагрузки от веса здания на 1 погонный метр подошвы фундамента» в первых столбцах вводим исходные данные по конструкции здания.

Данные берем из чертежей проекта. Для наглядности руководствуемся конструктивной схемой здания.

Затем заполняем столбцы «Удельная нагрузка конструкций». Нагрузки определяем из таблиц на листе «Справочник». При заполнении исходных данных важно отличать вертикальные конструкции стен (нагрузка — т/м 3 ) от горизонтальных (нагрузка – т/м 2 ). Величина нагрузок конструктивных элементов здания принимается укрупненными блоками. Не учитывается вес отделки, оконные и дверные проемы не исключаются из расчета и т.п.

После ввода исходных данных программа выдает результат расчета – нагрузку на 1 погонный метр по каждой оси здания.

В разделе «2. Расчет ширины подошвы фундамента» вводятся исходные данные по грунту и песчаной подушке.

Расчетное сопротивление грунта определяется по таблицам на листе «Справочник». Для мелкозаглубленных фундаментов используется таблица «Расчетное сопротивление грунта R на глубине заложения фундамента 0,3 м.» Программа выдает результат расчета – ширину подошвы фундамента по каждой оси.

С учетом результатов расчета и конструктивных соображений в строке «Принимаем:» назначаем ширину подошвы. Принятые размеры вводим в исходные данные по фундаменту раздела 1. Программа пересчитывает нагрузки и ширину подошвы. Добиваемся, чтобы принятая ширина подошвы была не меньше расчетной величины.

В разделе «3. Расчет толщины песчаной подушки» производится расчет толщины песчаной подушки по исходным данным, взятым из раздела 2. С учетом результатов расчета и конструктивных соображений в строке «Принимаем:» назначаем толщину подушки.

Источник: domekonom.su

Расчет ленточного фундамента для дома

Цель публикуемой статьи – обрисовать основные вопросы по расчёту фундаментов и определить пути их решения. В статье можно представить множество методик по расчёту прочности ленточного фундамента, большое количество сложных формул для определения разных характеристик строительных элементов оснований строений.

Но всё это мало заинтересует человека без специального строительного образования. Поэтому данная информация предлагается для застройщиков, которые самостоятельно хотят рассчитать фундамент с минимальными затратами.

Общие положения

При возведении зданий и сооружений часто применяют ленточную опорную базу. От правильного расчёта на прочность ленточного фундамента зависит дальнейшая эксплуатация строения и его долговечность.

Ленточный фундамент

Застройщики крупных объектов заказывают проектную документацию на строительство зданий, домов и сооружений.При проектировании все конструкции рассчитывают на прочность для обеспечения их долговечной эксплуатации. Особенно важны прочностные характеристики конструктивных элементов основания дома.

Когда объект по своему объёму небольшой (малоэтажный жилой дом, дача или другое сооружение), затраты на изготовление проекта экономически невыгодны.

Даже имея минимум строительного опыта и знаний,можно рассчитать фундамент самостоятельно. На сегодня в интернете существует масса информации по тому, как определить прочность конструкций и материалов для возведения основания дома.Все методики и калькуляторы сети по определению прочностных качеств опорной базы зданий содержат сведения общего характера. Однако в каждом отдельном случае без самостоятельного расчёта конструкций фундамента не обойтись.

Методы расчётов ленточных фундаментов

Рассмотрим схемы прочных конструктивных элементов каждого вида ленточного фундамента.

Его изготавливают в трёх видах:

  • Основание строения из сборных железобетонных блоков и подушек;
  • Монолитное железобетонное основание;
  • Бутобетонная монолитная опора.

Сбор данных для определения вида и конструкции основания

Для определения вида и конструкции опоры строения, собирают и проводят анализ следующих данных:

  • в местном управлении архитектуры утверждают привязку генплана строительства;
  • получают копию вертикальной съёмки залегания грунтов в месте привязки генплана;
  • с помощью СНиП определают снеговую нагрузку.

На основании вертикальной съёмки определают характеристику грунтового основания, его несущую способность. Устанавливают глубину промерзания почвы и уровень грунтовых вод.

Исходя из общей нагрузки на опорную базу, от веса конструкций дома и всей «внутренней начинки здания» с учётом снеговой нагрузки рассчитывают удельное давление на единицу площади фундаментного основания.

Читайте также:  Как собрать нагрузки на фундамент

После анализа полученной информации, возможностей применения тех или иных строительных конструкций и материалов, выбирают вид и размеры ленточного фундамента.

Конструкция глубокозаглубленного ленточного фундамента

Определают показатель несущей способности основания, глубину погружения основания. Фундамент может быть мелкозаглублённым или глубокозаглублённым, с подвальным помещением или с высоким цоколем.

На основании расчёта несущей способности элементов конструкции окончательно выбирают схему фундаментной ленты.

Приведём пример расчёта площади ленточного фундамента, обеспечивающей прочность и устойчивость опоры здания:

Строение может не только выталкиваться промёрзшими вспученными грунтами, но и проседать под собственным весом. Правильно определённая площадь подошвы позволит избежать этих негативных явлений.

Площадь подошвы фундамента (S) рассчитывают по формуле:

k(n) – коэффициент надежности обычно равен значению 1,2, что определяет площадь подошвы с запасом на 20% больше;

F – общая нагрузка на грунт. Это нагрузка от дома, фундамента, коммуникаций и всего того, что может находиться в доме;

k(c) – коэффициент условия работы железобетонной ленты, имеющий значение от 1 для пластичной глины и сооружений жесткой конструкции, до величины 1,4 при каменных стенах и крупном песке;

R – расчетное сопротивление грунта.

Фундамент из сборного железобетона

Ленточная опора здания из сборного железобетона — это фундаментные блоки заводского изготовления, уложенные в ряд по всему периметру дома и внутри площадки под несущие стены. В некоторых случаях бетонные блоки устанавливают на железобетонные подушки.

Сборные железобетонные блоки

Подушки монтируют вплотную друг к другу. Иногда в целях экономии подушки располагают с интервалом, но не на слабых грунтах. Стандартные железобетонные блоки способны выдерживать нагрузки от многоэтажных домов. Поэтому опора малоэтажных зданий из одного ряда блоков в высоту будет очень надёжным и прочным.

При устройстве подвала, гаража блоки монтируются в несколько рядов, создавая собой стены подземного помещения.

Скрепляют сборные блоки между собой цементным раствором с укладкой арматурной сетки.

Важно помнить что если на строительном участке находятся грунты со слабой несущей способностью, прерывистое расположение подушек неприемлемо.

Монолитный железобетонный ленточный фундамент

На формирование монолитного фундамента влияют три фактора:

  • Пучинистость грунта;
  • Несущая способность основания;
  • Глубина промерзания грунта.

От степени пучинистости почвы зависит глубина фундамента. Если по данным вертикальной съёмки грунтовое основание находится в сухом состоянии, то целесообразно устраивать мелкозаглублённое основание. В противном случае основание дома нужно устраивать на глубине залегания более плотного грунта.

Наиболее высокая несущая способность у скалистых оснований, глинистых сухих грунтов. Подошва фундаментного основания должна быть находиться ниже отметки промерзания земли. То есть ниже уровня почвы, подверженной морозному вспучиванию. Посмотрите видео-семинар о том, как заливать фундамент:

Рассчитывая ленточное монолитное основание дома, определают марку бетона, класс арматуры, площадь опоры строения и его габариты.

Ширина ленты монолита должна быть больше ширины стены на 10 см.

Для оснований малоэтажных зданий применяют бетон марки 250 и марки 300.

Для всех ленточных фундаментов малоэтажных зданий применяют арматуру класса А 3.

Для создания армокаркаса монолитного основания для малоэтажных домов в опалубке располагают два параллельных ряда из вертикальных прутьев ребристого сечения с шагом 15 – 20 см. Поперечные отрезки гладкой арматуры фиксируют вязальной проволокой с вертикальными прутьями. Такая схема армирования обеспечит достаточную прочность ленточного монолитного фундамента дома.

Бутобетонный монолитный фундамент

Монолитный фундамент дома из бутобетона по своей прочности не уступает ленточному железобетону. Возводят монолит из бутовых камней крупного размера – 30 см. и больше.

Чем плотней будут прилегать бутовые камни друг к другу, тем меньше потребуется бетонной смеси для их скрепления. Формируют бутовое основание по такому же принципу, что и монолитный железобетонный фундамент.

Заключение

Правильно выполненная опалубка, качественное бетонирование, тщательная гидроизоляция и армирование является гарантией прочности фундамента.

В интернете существует множество калькуляторов по расчёту прочности фундаментов различного вида. Достаточно ввести данные о материалах, конструкциях, качественной характеристике грунта и прочие показатели, чтобы получить точный расчёт прочности проектируемого фундамента.

Источник: fundamentaya.ru

Делаем расчет фундамента под дом: типы оснований

Расчёт фундамента под дом – важнейший этап строительства, который лучше было бы поручить профессиональным инженерам-проектировщикам.

Однако если стройка планируется не выше двух этажей и вы уверены в своих силах, тогда можете взяться за расчёт самостоятельно.

Главное лишь всё учесть.

Основные функции

Фундамент является главной несущей конструкцией дома.

Его главные задачи:

  1. Выдержать вес всего здания.
  2. Равномерно распределить нагрузку на грунт.
  3. Предотвратить подтопление талыми и подземными водами.

Виды фундамента для дома

Прежде чем проводить расчёт основания дома, необходимо определиться какой тип фундамента вы будете использовать для своего строения.

По типу конструкции они подразделяются на:

  • ленточные;
  • плитные;
  • столбчатые;
  • свайные.

Ленточный фундамент являет собой железобетонную полосу, которая проходит под несущими стенами здания, распределяя его вес по всему периметру. Такая конструкция достаточно прочная, долговечная и простая, поэтому применяется очень часто.

Плитным называют монолитную железобетонную плиту, уложенную в углублённый и выровненный грунт. Редкое использование этого типа основания, несмотря на возможность применять его на неблагоприятном грунте, объясняется дороговизной.

Читайте также:  Как сделать фундамент если близко грунтовые воды

Столбчатый – это конструкция из столбов, соединённых балками между собой. Хотя такой вариант и самый дешёвый, его рекомендовано применять для неподверженных температурным изменениям грунтов. К тому же, он способен выдержать только небольшой деревянный дом.

Фундамент на сваях может быть использован на слабых грунтах или при строительстве многоэтажного дома. Однако необходимость задействовать множество техники значительно поднимает стоимость всего здания.

Глубина заложения

Показатель глубины заложения в прямой зависимости от следующих факторов:

  • уровень грунтовых вод;
  • глубина промерзания грунтов (ниже представлены данные по регионам);
  • состояние грунтов, их пучинистость, просадочность и др.;
  • высота возводимого здания;
  • конструктивные особенности (например, запланированный подвал значительно углубит фундамент);
  • наличие в непосредственной близости подземных коммуникаций, зданий и сооружений.

Расчёт нагрузки на основание

Принимаясь за расчёт фундамента под дом, вначале вычислите нагрузку, которую он будет держать.

Для этого рассчитайте площадь поверхности всех стен, перекрытий и кровли, умножьте площадь каждой конструкции на её удельный вес, который можно взять из нижеприведённой таблицы.

Не забывайте также, что к весу дома позже прибавится мебель, бытовая техника, вещи и, конечно же, люди. Всё это тоже надо учесть, когда производите расчёт нагрузки на основание, поэтому считайте лучше с запасом.

Вычисление нагрузки на грунт

Следующим шагом в расчётах является определение нагрузки на грунт. Чтобы понять, сможет ли грунт выдержать здание, необходимо просчитать вес основания дома.

Для этого вычислим объём основания, воспользовавшись математическими формулами, и умножим его на плотность бетона (средние показатели плотности разных видов бетона можно найти в таблице ниже).

Затем проведём несложные вычисления по формуле:

Теперь важно соотнести требуемую нагрузку на грунт с допустимыми значениями, указанными в таблице.

Если полученная в ходе вычислений нагрузка больше расчётного сопротивления заданного типа грунта, нужно увеличить опорную площадь дома, а именно:

  1. Ленточный можно сделать расширенным к основанию (поперечное сечение выглядит как трапеция).
  2. Увеличить ширину фундамента-параллелепипеда.
  3. Для столбчатого основания можно увеличить диаметр столбов или их количество.

Важно! При увеличении размеров основания, конструкция дома станет тяжелее. Поэтому обязательно повторно просчитайте нагрузку на грунт!

Расчет количества бетона, проволоки и арматуры

Определившись с размерами фундамента, нужно просчитать, сколько арматуры, проволоки и бетона нам понадобится.

С последним как раз всё просто. Объём бетона равен объёму фундамента, который мы уже нашли, когда считали нагрузку на грунт.

А вот какой использовать металл для армирования, ещё не решено. Здесь всё зависит от вида основания.

Арматура в ленточном основании

Для данного типа фундамента используют лишь два пояса армирования и арматуру толщиной до 12 мм. Горизонтальные продольные прутья арматуры подвергаются большей нагрузке, чем вертикальные или поперечные.

Поэтому по горизонтали кладут ребристую арматуру, а по вертикали – гладкую.

Длину ребристой арматуры несложно высчитать, если умножить общую длину основания на количество рядов прутков. Если фундамент узкий (40 см), достаточно и двух продольных прутков на каждый пояс. В противном случае, количество арматуры в поясе придётся увеличить.

Поперечные прутья монтируют через каждые 0,5 м, отступая по 5-10 см от края фундамента. Определяем количество соединений, поделив всю длину фундамента на 0,5 (шаг между пересечениями) и прибавив 1.

Чтобы найти длину гладкой арматуры, необходимой для одного пересечения, используем формулу:

Затраты вязальной проволоки для фундамента – это произведение расхода проволоки для одной связки (30 см), количества связок на одном пересечении (приравнивается к количеству рядов арматуры, помноженному на 4) и количества соединений.

Арматура в плитном основании

Для плитного основания применяют ребристую арматуру толщиной 10 мм и больше, укладывая её сеткой, с шагом в 20 см.

То есть на два пояса армирования понадобится:

Учитывая толщину плиты и удалённость каркаса от поверхности плиты, определим необходимое для соединения поясов количество арматуры, используя формулу:

Длина вязальной проволоки рассчитывается, исходя из формулы:

Арматура в столбчатом основании

При армировании фундаментных столбиков используют ребристые прутки толщиной 10-12 мм в вертикальной плоскости и гладкие шестимиллиметровые – в горизонтальной плоскости. Соединяют арматуру через каждые 40-50 см высоты столба.

Длина ребристой арматуры составляет:

Количество гладкой арматуры:

Расход вязальной проволоки соответствует формуле:

Общая смета

Подводя итог, чтобы вся изложенная теория стала чуточку понятнее, приведём пример расчёта основания для одноэтажного дома.

Здание габаритами 6х10 м, с внутренней шестиметровой стеной. При этом высота первого этажа – 3 м, а высота чердака – 2 м.

  • Фундамент ленточный, из железобетона, глубиной 1,5 м, шириной – 0,5 м. Кровля двускатная из шифера.
  • Площадь поверхности стен = (6+10+6+10+6)*3 + (1/2*6*2)*2 = 126 кв.м.
  • Площадь поверхности перекрытия = 6*10 = 60 кв.м.
  • Площадь поверхности кровли = 4*10*2 = 80 кв.м.
  • Нагрузка на фундамент = 126*270 + 60*300 + 60*200 + 80*50 = 68020 кг.
  • Площадь основания фундамента = Площадь по внешним границам – Площадь по внутренним границам + Площадь внутренней стены =
    = 6*10 – (6-2*0,5)*(10-2*0,5) + 0,5*(6-2*0,5) = 17,5 кв.м.
  • Объём фундамента = 17,5*1,5 = 37,5 кв.м.
  • Вес фундамента = 37,5*2500 = 93750 кг.
  • Нагрузка на 1 кв.см. грунта = (93750+68020)/(17,5*10000) = 0,9244 кг/кв.см.
    Такая нагрузка допустима для самых слабых грунтов – для насыщенных водой песков.
  • Объём бетона = Объём фундамента = 37,5 кв.м.
  • Арматура ребристая = (2*(6+10)+6)*3*2 = 228 м
  • Количество соединений арматуры = (2*(6+10)+6)/0,5 + 1 = 77
  • Арматура гладкая на 1 соединение = (0,5-2*0,05) + (1,5-2*0,05)*3 = 4,6 м
  • Арматура гладкая всего = 4,6*77 = 354,2 м
  • Проволоки вязальной = 0,3*3*4*77 = 277,2 м
  • Читайте также:  Что лучше ленточный фундамент или винтовые сваи

    Как вы видите, расчёт фундаментов – не настолько сложная наука, чтобы отказываться от стройки своими силами, и данный пример расчёта фундамента приведён здесь как главное доказательство.

    Разбираемся с методами крепления ламината на стену. О нюансах установки можете узнатьздесь.

    О выборе и укладке теплого электрического пола для дома читайте в нашей статье.

    Наверно, чтобы все так точно рассчитать, надо академию строительную закончить))) А мы на даче, когда дом строили, сперва прикинули, сколько будут стоить работы по фундаменту. Конечно, без главных параметров, как здесь и написано, не обошлись. Посчитали все, потом и у прораба проконсультировались. Наши и его расчеты совпали: как правило, бюджет на строительство любого фундамента (свайный, наверное, дороже обойдется) составляет до 35% от бюджета всей стройки.

    Источник: chastnydom.com

    Расчет фундаментов по материалу

    Материалы для изготовления железобетонных фундаментов

    Для изготовления монолитных фундаментов рекомендуется тяжелый бетон классов В10—В20 и для сборных фундаментов — тяжелый бетон классов В15—В25.

    Армирование подошвы фундаментов (фундаментных подушек) осуществляется сетками из арматуры классов А500, А400. Расстояние между осями рабочих стержней 100 х 200 мм, диаметр стержней при длине фундамента до 3 м — не менее 10 мм, при большей длине — не менее 12 мм. Фундаментные блоки ленточных фундаментов не армируются. Подколонники отдельно стоящих фундаментов должны армироваться продольными стержнями и прикрепляемыми к ним арматурными сетками. Диаметр продольных рабочих стержней подколонника принимается не менее 12 мм, остальная арматура назначается класса В500.

    Арматурные сетки в подошву фундамента ставятся с защитным слоем бетона аь > 40 мм при наличии бетонной подготовки (см. табл. 2.8).

    Расчет отдельно стоящего центрально-сжатого фундамента

    • Расчет площади арматуры фундамента

    Расчет прочности тела фундамента (рис. 12.3) в отличие от расчета основания ведется по первой группе предельных состояний, поэтому используется расчетная нагрузка N. Под подошвой фундамента от действия нагрузки возникает отпор грунта (реакция) р = N/Af (кН/м 2 ), фундамент деформируется, происходит изгиб подошвы фундамента (рис. 12.4). При этом может происходить его разрушение за счет образования трещин по нормальным сечениям, т.е. подошва фундамента работает как плита. Арматура, поставленная в нижней части фундамента (ар-

    Рис. 12.3. Обозначения, принятые при расчете фундамента

    Рис. 12.4. Характер деформации фундамента: 1 — трещины матурные сетки), воспринимает растягивающие напряжения. Расчетом необходимо проверить сечение по краю колонны и те места, где происходит изменение высоты фундамента, которые являются наиболее опасными (сечения 1—1, 2—2, рис. 12.5).

    Рис. 12.5. К расчету арматуры фундамента: а) расчетные сечения фундамента; 6) часть подошвы фундамента, отсеченная сечением 1-1; в) то же сечением 2-2

    Из сказанного понятно, что арматура подошвы фундамента рассчитывается как арматура изгибаемых элементов, воспринимающая растягивающие усилия, возникающие в растянутой зоне бетона. Для определения изгибающего момента в сечении 1 — 1 рассматриваем отсеченную сечением часть фундамента как консоль, равномерно загруженную снизу реакцией грунта р. Равнодействующая реакции грунта на отсеченной части Q приложена в центре тяжести консоли, для сечений 1 — 1, 2—2 соответственно ?>,, Q2:

    Момент, возникающий в сечении 1 — 1, определяется как произведение равнодействующей ?>, на расстояние от равнодействующей до сечения:

    Аналогично можно определить изгибающий момент для сечения 2—2:

    Требуемая площадь арматуры определяется из формулы

    При нахождении площади арматуры в уравнение соответственно подставляется Л/, или М2 и соответствующая рассчитываемым сечениям рабочая высота /?01 или

    • Расчет на продавливание

    Разрушение фундамента может также происходить от продавливания колонной фундамента. При расчете на продавливание рассматривают расчетное поперечное сечение, расположенное вокруг зоны передачи нагрузки на расстоянии hj2 нормально к его продольной оси (рис. 12.6).

    В фундаментах должно выполняться условие прочности на продавливание:

    где F — сосредоточенная сила от внешней нагрузки, F= N — p(Af— ab); р — давление под подошвой фундамента, р = N/Ap Af площадь подошвы фундамента;

    где Ab — площадь расчетного поперечного сечения; Rbr — расчетное сопротивление бетона растяжению.

    где и — периметр контура расчетного поперечного сечения; И0 — приведенная рабочая высота сечения, И = 0,5 + И0)), где И и И рабочая высота сечения для продольной арматуры, расположенной в направлении осей X w Y. Для фундамента, изображенного на рис. 12.6, рабочая высота сечения постоянная в обоих направлениях.

    Рис.12.6. Продавливание фундамента:

    1 – колонна; 2 – расчетное поперечное сечение; 3 – контур расчетного поперечного сечения

    • Расчет прочности фундамента на действие поперечной

    Так как фундамент не имеет поперечной арматуры, следует проверять прочность нижней ступени фундамента на действие поперечной силы Q из условия (7.25):

    где Q = р1Ь^(см. рис. 12.5); И02 — рабочая высота сечения нижней ступени фундамента.

    Источник: studref.com