Воскресенье, 19.08.2018, 08:23
Приветствую Вас Гость | RSS

Строим дом > Строительство фундамента дома >

Расчет фундаментов. Пример расчета фундамента


Порой кажется, что среди нашего славянского народа есть три вещи, которые умеет делать почти каждый, – лечить, управлять страной и строить. Не будем ломать эту традицию, а лишь попытаемся помочь «самостройщикам» произвести расчет фундамента и построить добротный фундамент своими руками. От надёжности фундамента дома, как известно, зависит его долговечность.


Рис.1. План и сечение ленточного фундамента, расчет которого необходимо выполнить

В качестве примера расчета фундамента рассмотрим конструкцию ленточного фундамента из монолитного бетона на гранитном щебне, план и сечение фундамента представлено на рис.1. Размеры ленточного фундамента для расчета 12х6м. Конструкция фундамента для лучшего сопротивления силам морозного пучения, пишет iBud.ua, выбрана с наружной наклонной поверхность. Верхняя часть фундамента имеет ширину 0,4м, а нижняя (подошва) 0.5м. Основные характеристики дома, для которого будет проводиться расчет фундамента:

- стены – газоблок, плотность 600кгc и толщина 40см;
- полы первого этажа насыпные по грунту;
- два полных этажа;
- междуэтажное перекрытие – железобетонные плиты;
- крыша скатная под углом 45 градусов черепичная по деревянным лагам;
- грунт – глина пластичная;
- место строительства – возле Киева.

Самая большая нагрузка на фундамент будет на боковые участки по 12м (сечение А-А на рис. 1), так как на боковые стены опираются плиты перекрытия и лаги кровли. Проведем расчет общей нагрузки на 1м длинны подошвы фундамента в сечении А-А. Нагрузка на фундамент будет равна сумме нагрузок от


Рис. 2. Нормативная снеговая нагрузка от снега

- снега,
- кровли,
- перекрытий,
- стен дома,
- самого материала фундамента.

Для расчета нагрузки на фундамент от снега необходимо нормативную нагрузку снегового покрова умножить на грузовую площадь крыши, приходящейся на 1м фундамента. Нормативная снеговая нагрузка для расчета берется в соответствии со СНиП 2.01.07-85 (см. рис. 2) для Украины. Площадь кровли на 1м фундамента в нашем примере рассчитывается таким образом: общая площадь кровли делиться на общую длину фундамента, при этом учитываться будут только боковые ленты фундамента (12+12=24м). Торцевые части фундамента (6+6=12м) в расчете не учитываются, так как балки кровли опираются только на длинные боковые стены. Результат расчета снеговой нагрузки:

- общая площадь кровли равна произведению удвоенной длины скатов на длину карниза кровли. Длина ската определяется таким образом: Дск=6/2=3/cos45=4,29м. Общая площадь кровли: Sкр=2*4,29=8,58*12≈103м2;

- грузовая площадь кровли на 1м ленты фундамента равна: 103/24=4,3м2;

- удельная снеговая нагрузка для Киева (зона II)из таблицы будет 70кгс/м2 (см. табл.1 и рис. 2);

- снеговая нагрузка на фундамент:4,3х70=301кгс.

Таблица 1. Карта снегового зонирования

Снеговые районы СССР (принимаются по карте 1 обязательного приложения 5)

I II III IV V VI
Ω, кПа(кгс/см2)
0,5 (50)
0,7 (70)
1,0 (100)
1,5 (150)
2,0 (200)
2,5 (250)

Нагрузку от крыши определяем по нагрузке от 1м2 горизонтальной проекции крыши. Для наших расчетов это 3м черепичной двухскатной кровли под углом 45 градусов. Согласно табл. 2 нагрузка от кровли на фундамент равняется: 3*80=240кгс.

Таблица 2. Нагрузка на фундамент от горизонтальной проекции кровли

 Тип кровли
Па
кгс/м2
Металлочерепица или ондулин при уклоне до 27°
300
30
Рубероид в 2 слоя при уклоне 10°
400
40
Шифер асбестоцементный при уклоне 30°
500
50
Черепица керамическая или цементно-песчаная при уклоне 45°
800
80

Нагрузку от перекрытий на фундамент считаем, используя данные табл. 3. При этом грузовая площадь как и для кровли будет приходиться только на боковые ленты фундамента, так как перекрытия опираются только на боковые стены. В нашем случае грузовая площадь перекрытий на 1м фундамента будет равна 3м2 (12*6=72/24=3м2), а нагрузка от деревянного чердачного (плотностью 300кг/м3) и железобетонного междуэтажного перекрытия (плотностью 500кг/м3) будет равна соответственно: 3*300=900кгс и 3*500=1500кгс. Общая нагрузка от перекрытий на фундамент: 900+1500=2400кгс.

Таблица 3. Нагрузка на фундамент от перекрытий

Тип перекрытия кПа кгс/м2
Деревянное по деревянным балкам плотность 200 кг/м3
1
100
Деревянное по деревянным балкам плотность 300 кг/м3
1.5
150
Деревянное по стальным балкам плотность 300 кг/м3
2
200
Железобетонное, плиты серии ПК
5
500

Теперь произведем расчет нагрузки на 1м фундамента от наружных стен. Она будет равна произведению нагрузки от 1м2 стены по табл. 4 на высоту стен и толщину стены над фундаментом. В нашем примере высоту стены из газобетона Д600 примем 6м, толщину стены – 0,4м. Тогда нагрузка от стены на фундамент будет равна: 6*0,4*600=1440кгс.

Таблица 4. Нагрузка от 1м3 стен на фундамент

Материал стен кПа кгс/м3

Каркасные стены на дереве или тонкостенном профиле, с обшивкой листовым материалом и легким эффективным утеплителем 

3
300
Бревенчатые или брусчатые
6
600

Из газобетона или паротерма Д600

6
600
Из шлакоблока Д1200
12
1200
Из ракушечника Д1500
15
1500
Из пустотелого кирпича
14
1400
Из полнотелого кирпича сплошной кладки
18
1800

Рассчитаем нагрузку от фундамента, которая равна объёму 1м длинны фундамента умноженного на плотность материала, из которого он сделан. Плотность материала фундамента можно взять из табл.5. В нашем случае при глубине заложения фундамента 1м (для Киева, если влажный пучинистый грунт) объём примерно составит 0,45м3, а нагрузка будет равна: 0,45*2300=1035кгс.

Таблицы 5. Плотность материала фундаментов

Материал Плотность кг/м3
Бутовый камень, полнотелый кирпич
1600
Мелкозернистый бетон (без щебня)
1800
Бетон на доломитовом щебне
2200
Бетон на гранитном щебне
2300
Железобетон
2500

Подсчитаем общую нагрузку на 1м длинный подошвы ленточного фундамента в сечении А-А (рис. 1). Общая нагрузка составит: 300+240+2400+1440+1035=5415 кгс или примерно 55 кН (5415 кгс~5,5тс). Такая нагрузка будет вполне допустима, так как при опорной площади фундамента в этом сечении, которая равна 5000 см2 (50см*100см), давление на грунт составит всего 1,1кгс/см2 (5415/5000). Расчётное сопоставление несущей способности грунта 1,5кгс/см2 для пластичной глины. Для других типов грунтов расчётные сопротивления можно взять из табл.6.

Таблица 6. Средние расчетные сопротивления грунтов

Грунт кгс/см2
Щебень, гравий
5
Пески крупные, гравелистые
4
Пески средней крупности
3
Пески мелкие и пылеватые плотные
2
Пески мелкие средней плотности
1,5
Суспеси твердые и пластичные
2,5
Суглинки твёрдые и пластичные
1,5
Глины твёрдые
4
Глины пластичные
1,5

Проведем расчет несущей способности столбчатого фундамента из монолитного железобетона (периметр стен и конструкция всего дома остаются прежними). Рассмотрим пример расчета для такого столбчатого фундамента:

 

Рис. 3. План и сечение столбчатого фундамента дома

- сечением столба в верхней части 40х40см;
- сечение подошвы столба 80х80см;
- расстояние между столбами 2м (то есть 1 столб на 2м длинный стены).

План столбчатого фундамента изображён на рис.3.

Подсчитаем общую нагрузку, которая действует на грунт от подошвы столбчатого фундамента в сечении А-А (рис.3). Она будет равна уже подсчитанной нагрузке, действующей на 1м длинны ленточных фундаментов (без учёта веса фундамента): 5415–1035=4380кгс. Далее необходимо умножить нагрузку на расстояние между столбами: 4380*2=8760 и добавить вес одного столба. Объём столбчатого фундамента приведённой конструкции примерно 0,25м3. Таким образом, вес фундамента в соответствии с плотностью для железобетона по табл. 4 равен: 0,25*2500=625кгс. Результат расчета нагрузки фундамента на грунт: 8760+625=9385кгс на один столб. При этом опорная поверхность одного столба 80х80=6400см2. Если учесть несущую способность грунта 1,5гкс/см2, то предельные нагрузки фундамента на грунт будут: 6400*1,5= 9600кгс, что больше расчетных нагрузок (9385кгс). Такой столбчатый фундамент будет надёжен для приведенного в примере дома. Необходимо отметить, что в общем случае для столбчатого фундамента:

- расход бетона будет примерно в 3-4 раза меньше;

- объем земляных работ приблизительно в два раза меньше.

Вот и всё, что касается простейшего расчета несущей способности фундамента. Надеемся, что приведенный пример расчета фундамента поможет Вам подобраться оптимальную конструкцию фундамента, при котором он будет не только надёжным, но и экономичным.


Игорь Шеин