Как правильно произвести расчет фундамента на опрокидывание

Фундамент является едва ли не главной частью любого здания. Именно он определяет устойчивость и прочность строения, срок его службы. Поэтому крайне важно еще на этапе планирования провести расчет нагрузки на фундамент.

Нагрузка на фундамент

Что представляет собой нагрузка на фундамент? В это определение входит:

  1. Постоянная нагрузка от дома.
  2. Временная нагрузка в зависимости от различных погодных условий: ветра, снега, обильного дождя.
  3. Нагрузка расположенной в доме обстановки, а также бытовой техники.

Рассчитывая нагрузки на фундамент нужно особенно точно вычислить площадь опоры основания на грунт. Здесь большое значение имеет качество грунта, его несущая способность. Оно же будет определять степень армирования фундамента здания.

Вычисление нагрузки  позволяет:

  • Определить наиболее подходящее место для возведения дома. От размера нагрузки зависит глубина фундамента, а от залегания грунтовых вод на участке – место расположения дома.
  • Предотвратить возможную деформацию основания здания или его стен.
  • Предотвратить проседание грунта под тяжестью здания, что приведет к его частичному или полному разрушению.
  • Уменьшить расходы строительного материала на возведение стен. Правильно обустроенный фундамент является самым прочным основанием для дома, что позволяет использовать различный строительный материал для формирования внешних стен здания.

Точное вычисление суммарной нагрузки может сделать только специалисты, однако проведение максимально приближенных расчетов доступно для любого человека, собравшегося строить дом самостоятельно. Необходимо лишь сделать нужные замеры и воспользоваться калькулятором. Это позволит заранее обезопасить строение и продлить срок его службы.

Необходимость проведения и его условия

Подсчет необходим для выявления создаваемой нагрузки на 1 кв.м. грунта в соответствии с допустимыми показателями.

Грамотный сбор нагрузок — залог надежности основания

Успешная реализация названного мероприятия предусматривает необходимый учет следующих параметров:

  • условия климата;
  • тип почвы и его особенности;
  • границы грунтовых вод;
  • конструктивные особенности здания и количество используемого материала;
  • планировку сооружения и вид кровельной системы.

С учетом всех перечисленных характеристик расчет основания и проверка соответствия выполняется после утверждения проекта сооружения.

Пример сбора нагрузок на фундамент

Какова нагрузка на фундамент у одноэтажного дома с мансардой

Допустим,на этапе расчета фундамента, у вас есть только планировка дома, эскизы фасадов и исходные данные, в любом случае, у вас уже должны быть оформлены,хотя бы для архитектурного бюро,в котором вы получали разрешение на строительство.

Многие частные застройщики, в виду отсутствия денежных средств на оплату услуг профессиональных дизайнеров и проектировщиков, стараются нанимать квалифицированных подрядчиков, которые специализируются на каком-то виде строительных работ: делают только фундаменты или кладут только кирпичную кладку стен и т.д. В принципе,это выход из положения. Но,все же практические знания и умения подрядчиков нужно проверять,так как и они могут ошибаться из-за отсутствия проекта и индивидуальных условий строительства для каждого конкретного случая.

Итак,поскольку вы уже чертили или делали эскизы дома, то у вас в голове уже есть конструктивные мысли из чего будут сложены стены дома,какое будет перекрытие и какая кровля. Следовательно,можно уже собирать нагрузки на фундамент по укрупненным показателям.

Такой методикой можно рассчитать нагрузку на фундамент не только для дома,но и для бревенчатой нагрузки от кирпичного дома и бревенчатой бани будут на порядок отличаться друг от ,от того какая нагрузка от надземной части,такой и тип фундамента следует ,об этом в следующей статье.

Итак,рассмотрим сбор нагрузок на фундамент на конкретном примере строительства дома:

Сначала нужно посчитать площадь всех вышеперечисленных конструкций надземной части дома:

В данной таблице приведен вес одного квадратного метра конструкций зданий и сооружений:

По таблице можно суммировать вес всех конструкций дома

Теперь считаем вес всех конструкций дома,воспользовавшись усредненными показателями из таблицы:

  • вес стен из газоблока 165 м2*0,3*600=29700кг (где: 100м2-площадь стен, 0,3м-толщина стен, 600кг/м3- объемный вес газоблока)
  • вес облицовки стен из пустотелого кирпича 165*0,12*1400=27720 кг
  • вес внутренней кирпичной стены из полнотелого кирпича толщиной 380мм равен: 10м*0,38м*2,5м*1800кг/м3=17100 кг
  • вес железобетонного цокольного перекрытия 100*500=50000 кг,где 100-площадь в м2, 500-усредненный вес ж/б перекрытия
  • вес чердачного перекрытия -то же самое=50000 кг
  • вес кровли из профнастила 130*30=3900 кг
  • вес конструкций утепления мансарды 130*50=6500 кг

Итого: вес конструкций дома составил 184,92 тонн.

И в заключении, к массе конструкций дома добавим так называемые временные нагрузки:

Полученная цифра расчета нагрузок на фундамент позволит вам выполнить расчет любого типа фундамента под ваш дом.

Вес фундамента Pf 

Если вес здания для всех типов фундаментов считается одинаково, то вес самого фундамента будет подсчитываться по-разному.

1. Расчет нагрузки на ленточный фундамент

Вес фундамента (Pf) в этом случае вычисляется по формуле:

Pf = V x q,

где q – плотность материала, из которого сделан фундамент (определяется по нормативам СНиП), а V – его объем, равный произведению площади опоры фундамента (S) на его высоту (H):

V = S x H;

Зная общую нагрузку на основание ленточного фундамента P и его площадь опоры S, определим величину P/S. Чтобы перекрыть неточности в выборе исходных данных, ее значение должно быть на 15-20% меньше R, расчетного сопротивления грунта, определяемого по справочнику.

2. Столбчатый фундамент

Общая нагрузка, действующая на грунт от подошвы столбчатого фундамента, складывается из распределенного веса строения плюс веса самого столба. Опорная площадь столба – Ss, высота – H.

Тогда его объем равен: V = Ss x H, а вес Ps = V x q, где q– плотность материала, из которого изготовлен столб. Если общее количество столбов N, то общий вес фундамента равен:

Pf = Ps х N,

а общая площадь опоры:

S = Ss x N.

3. Свайный фундамент из заостренных или готовых винтовых свай.

Заостренные концы таких свай уменьшают нагрузку на грунт и не дают выталкивать их при замерзании почвы. Вес планируемого здания определяет необходимое количество свай.

Если известно количество винтовых опор — N и вес сооружения P, то несущая способность одной опоры равна P / N. Выбираем наиболее подходящие готовые сваи с известной несущей способностью и длиной, учитывая геологические особенности местности.

Задачам расчета фундаментов посвящено огромное количество сайтов. Различные по содержанию и сложности разбираемых вопросов.

На сайте  можно не только найти подробные разъяснения, но и воспользоваться необходимыми таблицами.

Теоретические основы устройства фундаментов изложены здесь — _i_osnovaniya/raschet_fundamenta/

С примерами расчета конкретных фундаментов можно ознакомиться на сайтах:

-fundamenta-primer-rascheta-fundamenta-2992

Бесплатными онлайн калькуляторами для строительных расчетов можно воспользоваться здесь:

Пример расчета фундамента

Подсчитаем примерно, какова масса дома размерами 6х6 из оцилиндрованного бревна — древесины сосны естественной влажности. Считаем вес стен, полов, перекрытий и кровли:

Мы получили суммарную массу дома в 13384 кг. Прибавим сюда полезную или эксплуатационную нагрузку — возьмем средние данные. Наш дом размером 6х6 имеет площадь 36 м2. Одно перекрытие на уровне пола и одно чердачное. Подсчитаем:

36 м2*210 кг/м2=7560 кг

36 м2*105 кг/м2=3780 кг.

Суммируем и получаем  11340 кг.

Теперь найдем нагрузку от снежного покрова. Пусть наш дом находится в Москве, площадь горизонтальной проекции крыши составляет 49 м2. По таблице находим, что Москва находится в III климатической зоне и имеет снеговую нагрузку 180 кг/м2.

49 м2 * 180 кг/м2=8820 кг.

Найдем ветровую нагрузку. Наш дом имеет площадь 36 м2. Высоту 5,5 м.

(15*5,5м+40)*36м2=4410 кг

Подведем итог:

Масса дома – 13384 кг. Нагрузки: полезная – 11340 кг., снеговая – 8820 кг, ветровая — 4410 кг.

Суммируем и получаем 37954 кг. Еще нужно прибавить 30% на возможные ошибки в расчетах. В итоге мы получим что нагрузка на фундамент составляет 49340 кг.

Теперь нам необходимо выбрать какой тип фундамента для нас оптимален. Предположим, что грунт у нас песчаный с несущей способностью 2 кг/см2. Если мы нагрузку на фундамент поделим на несущую способность грунта, то получим площадь подошвы фундамента:

49340 / 2 =24670 см2.

Зная площадь, которую должен занимать фундамент можно подобрать наиболее подходящую основу.

Ленточный фундамент

Сначала рассмотрим для нашего дома возможность заложения ленточного фундамента. Площадь подошвы основания поделим на длину ленточного фундамента. Не забываем о внутренней несущей стене, тогда длина фундамента составит 30 м или 3000 см.

24670/3000=8,2 см

Получается, что минимальная ширина ленточного фундамента составит чуть больше 8 см. Но ширина основания должна быть больше толщины стен, а дом сделан из бревна диаметром 20 см, тогда минимальную ширину следует брать больше 20 см.

Подсчитаем необходимое количество бетона. При песчаных грунтах основание можно закладывать на глубину 0,5 м. Перемножаем длину, ширину и глубину фундамента:

30 * 0,5 * 0,2=3 м3 — столько бетона потребуется для заложения ленточного фундамента нашего дома.

Столбчатый фундамент

Тот же фокус провернем со столбчатым фундаментом. Будем делать столбы с шагом 1,5 м — нам понадобится 19 штук. Можно взять и большее количество, тогда диаметр столбов уменьшится. Если общую площадь фундамента поделить на количество столбов, то мы получим площадь подошвы одного столба:

24670 / 19=1298,4 см2.

Сечение столба это квадрат, поэтому берем корень из этого числа и получаем  размер столба 36х36 см.

Столбчатый фундамент необходимо закладывать на глубину промерзания грунта. Для Москвы примерно 1,4 м. Подсчитаем необходимое количество бетона:

0,36*0,36*1,4*19=3,4 м3.

Получается, что при всех приведенных условиях выгоднее закладывать ленточный фундамент. Для расчета мы брали песчаный грунт — глубина заложения основания для него минимальна. Если на участке лежит промерзающий глинистый грунт, то фундамент придется закладывать на глубину в 2-3 раза большую. Не забудьте учесть этот фактор при своих расчетах.

Расчет мелкозаглубленного ленточного фундамента

Расчет мелкозаглубленного ленточного фундамента также основан на учете нагрузки от  дома, несущей способности грунта, его глубины промерзания и свойств, а также материала самого фундамента. От обычного заглубленного такой фундамент отличается меньшей глубиной заложения, которая, как правило, меньше глубины промерзания в данной местности. Кроме этого, особенностью такого фундамента является то, что песчано-гравийная подушка в его основании имеет довольно большую высоту и может занимать до 50% глубины его заложения.

При расчете такого вида ленточного фундамента определяют: необходимую глубину его заложения, высоту цоколя над землей и ширину.

Глубина заложения мелкозаглубленного ленточного фундамента

Глубина заложения такого фундамента фундамента зависит от степени пучинистости грунта, глубины его промерзания, а также глубины грунтовых вод. Ниже приведены рекомендации по выбору глубины заложения мелкозаглубленного фундамента, в зависимости от типа грунта и глубины его промерзания.

Глубина промерзания разных типов грунтов, м                                     Глубина заложения, м

Непучинистый грунт:                            Слабопучинистый грунт:            до 2 м                                                                       до 1 м                                                     0,5 до 3 м                                                                     до 1,5 м                                                    0,7 более 3 м                                                          от 1,5 до 2,5 м                                                1,0 —                                                                        от 2,5 до 3,5 м                                                1,5

Стоит также отметить, что наличие высокого уровня грунтовых вод может  сделать невозможным выбор мелкозаглубленного ленточного фундамента для дома.

Высота надземной части мелкозаглубленного фундамента

Максимальная высота ленточного мелкозаглубленного фундамента над землей, то есть высота его цоколя, не должна быть больше его ширины умноженной на 4. При этом надземная часть не должна быть больше  подземной части такого фундамента.  Наиболее распространен вариант устройства мелкозаглубленного ленточного фундамента, когда наземная и подземная его часть (без учета подушки) в пределах 50 см, если это позволяют характеристики грунтов на участке строительства.

Ширина фундамента

Как правило, ширина мелкозаглубленного ленточного фундамента принимается не меньше толщины опираемой на него стены. Минимальная ширина для легких садовых и хозяйственных сооружений – 25 см, для  дома – 30 см. После предварительного выбора ширины фундамента, её необходимо проверить на соответствие несущей способности грунта под его подошвой. Удельная нагрузка от дома не должна быть больше 70% несущей способности грунта. Если предварительно выбранная ширина фундамента не удовлетворяет это требование, то её необходимо увеличить.

Выводы

Сведем в таблицу полученные варианты расчета столбчатых фундаментов

Как видно, результаты по ручному расчету не сильно отличается от результатов ФОК Комплекс, но при ручном вычислении, мы я не проверял на продавливание, на ширину раскрытия трещин и т.д., а при необходимо посчитать большое количество фундаментов (столбчатых, ленточных, на свайном основании), ручной расчет становится громоздким. Ручной расчет я использую, если нет под рукой программ или необходимо проверить полученные результаты по программе. Использование бесплатных программ возможно, но желательно чтобы они выдавали развернутые результаты, а платные программы должны быть сертифицированными. На данные момент ФОК Комплекс помогает производить расчет фундаментов, сразу введя весь план фундаментов (разных типов), но и выдать чертежи.

Список использованной литературы

  1. СП «Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП *» M., Стройиздат, 2011
  2. , «Примеры расчеты оснований и фундаментов» M.,
  3. Стройиздат, 1986

Расчет материалов

Для того чтобы точно знать, сколько потребуется бетонной смеси при возведении основания дома нужно вычислить объем фундаментной ленты. Как рассчитать кубатуру ленточного фундамента? Нужно перемножить полученные в ходе вычислений показатели фундаментной ленты, а именно длину, ширину и высоту основания. Например: длина ленты – 40 м. ширина – 25 см, высота 2.2 м. Перемножив полученные данные, получаем значение 22 м3. При заказе бетона ориентируйтесь на данную цифру, плюс 10% запаса.

Для расчета заказа количества арматуры нужно знать:

  1. Минимально допустимый диаметр продольных стержней в зависимости площади сечения ленты.
  2. Количество армопоясов с минимально допустимым числом рядов продольных стержней.
  3. Диаметр поперечных стержней.
  4. Шаг поперечных стержней арматуры.
  5. Длина нахлеста стержней.
  6. Вес арматурного каркаса.

Все вычисления делаются на основании нормативных данных, приведенных в СП 52-101-2003. Для упрощения расчетов можно воспользоваться услугами онлайн-калькулятора.

Loading…

Расчет ленточного фундамента: определяем ширину подошвы

При расчете ленточного фундамента необходимо будет определить два его параметра:

Третий — длина — известен. Это сумма длин всех стен, под которыми будет закладываться фундамент.

Глубина заложения во многом определяется в зависимости от типа находящихся под подошвой грунтов. Общие рекомендации можно найти в таблице, а описание определения глубины заложения читайте в статье «Какой глубины должен быть фундамент».

Таблица с рекомендуемой глубиной заложения фундамента в зависимости от типа грунта и уровня подземных вод (для увеличения размеров картинки щелкните по ней правой клавишей мыши)

Пусть мы примем, что глубина залегания фундамента для наших условий — ниже уровня промерзания грунта, высота цоколя — 20 см. Грунт промерзает в нашем регионе на 1,4 м. По рекомендациям фундамент должен находится на 15 см ниже уровня промерзания. Получаем общую высоту: 1,4 м + 0,2 м + 0,15 м = 1,75 м.

Теперь нужно рассчитать ширину ленточного фундамента. Она зависит от расстояния, на котором находятся стены и материала, из которого будем его строить. Рекомендованные значения приведены в таблице.

Выбираете ширину фундамента в зависимости от материала и расстояния между стенами (для увеличения размеров картинки щелкните по ней правой клавишей мыши)

Расчет нагрузки на фундамент

Теперь нужно найти, с какой силой будет давить дом на фундамент. Для этого общую массу дома (масса всех элементов + полезная нагрузка + снеговая) делим на площадь фундамента.

Площадь ленточного фундамента находим умножив ее длину на выбранную в предыдущем пункте ширину. Потом общую нагрузку от дома делим на площадь фундамента в квадратных сантиметрах. Получаем удельную нагрузку на каждый квадратный сантиметр ленточного фундамента.

Пример. Пусть нагрузка от дома 408000 кг, площадь ленточного фундамента (длинна 4400 см, ширина 30 см) — 132000 см 2 . Разделив эти значения, получаем: на каждый сантиметр давит 3,09 кг.

Теперь необходимо узнать, выдержат ли грунты под подошвой фундамента это значение. Любой грунт в состоянии выдержать какое-то давление. Эти значения просчитаны и занесены в таблицу. Находим тип грунта под подошвой фундамента (определяется геологическими исследованиями) и смотрим его удельную несущую способность.

Несущая способность грунтов — сравниваем найденную нагрузку от дома с нормативной для вашего грунта

Если несущая способность грунта больше чем нагрузка от дома, все выбрано правильно. Если нет, необходимо вносить корректировки.

§ Расчет фундаментов на устойчивость против опрокидывания и сдвига

Расчет фундамента на устойчивость должен исключать возможность его опрокидывания, сдвига по основанию и сдвига совместно с грунтом по некоторой поверхности скольжения. Фундамент считают устойчивым, если выполняется условие (6.1), в котором под F понимают силовое воздействие, способствующее потере устойчивости (опрокидыванию или сдвигу) фундамента, а под Fu — сопротивление основания или фундамента, препятствующее потере устойчивости. Расчеты устойчивости выполняют по расчетным нагрузкам, полученным умножением нормативных нагрузок на коэффициенты надежности по нагрузке. Если для одной и той же нагрузки нормами предусмотрены два коэффициента надежности, то в расчете учитывают тот из них, при котором будет меньший запас устойчивости.

Рис. 7.7. Схема к расчету фундамента на устойчивость против опрокидывания

При расчете фундаментов опор мостов на устойчивость против опрокидывания все внешние силы, действующие на фундамент (включая его собственный вес), приводят к силам Fv, Qr и моменту Мu (рис. 7.7). Силы Fv и Qr равны проекциям всех внешних сил соответственно на вертикаль и горизонталь, а момент Ми равен моменту внешних сил относительно оси, проходящей через центр тяжести подошвы фундамента перпендикулярно расчетной плоскости. Момент Ми способствует опрокидыванию фундамента (повороту его вокруг оси О — см. рис. 7.7). Момент Mz, сопротивляющийся опрокидыванию, будет равен Fva, где а — расстояние от точки приложения силы Fv до грани фундамента, относительно которой происходит опрокидывание.

Читайте также:  Как рассчитать количество свай для каркасного дома?