Правильный ленточный фундамент: расчет и устройство

Ленточный фундамент – самый распространенный вариант для загородного дома. Он имеет отличную несущую способность и равномерно распределяет вес конструкций здания, при этом относительно несложен в устройстве.

Этап I. Определение типа грунта

Чтобы определить тип грунта на участке, сегодня существует более десятка верных способов – и дедовских, и с привлечением современной техники. Самый простой из них – сделать несколько глубоких ям по всему участку и рассмотреть так называемый срез почвы. Причем буквально в пару метрах земля уже может быть другой – это нормально. И вот по таким результатам нужно сложить для себя геологическую картину – от нее и будет зависеть и глубина закладывания фундамента, и его вид.

А любой сухой грунт, хоть он песчаный или глинистый, имеет стандартную несущую способность от 2кг/см2. Вот на эту цифру и нужно ориентироваться при расчете ленточного фундамента. Так нагрузка и от бревенчатой, и от кирпичной бани остается все-таки в пределах нормы – еще и с каким-то запасом.

Если же у вас получается, что вес бани будет явно превышать это значение, и вы сомневаетесь, выдержит ли фундамент нагрузку – просто увеличьте ширину его ленты, и все, ведь нужно будет учитывать еще и расчет осадки ленточного фундамента с годами. Только после этого еще раз пересчитайте нагрузку на грунт – вес фундамента в этом случае изменится, и общее значение будет уже другим.

К слову, тяжелыми называются те грунты, что тяжело копаются – и их называют «плотными», т.е. обладающими низкой пористостью и неэластичность. А вот те, что копаются легко – это среднеплотные грунты, которые еще могут зваться пористыми, пластичными и текучими.

Немаловажное значение имеет и глубина промерзания почвы. Дело в том, что та земля, что находится ниже этой точки, уже уплотнена, как говорится, «дальше некуда» — и в этом состоянии она находится сотни лет. А вот тот грунт, что выше этой точки, всегда насыщен влагой и при сезонном размораживании увеличивается в объеме – пучится. Причем не менее чем на 10% — для фундамента это довольно ощутимо, как, впрочем, и для стен бани. Вот откуда взялось понятие максимальной деформации строительного материала, и вот почему так важно вычислить характеристику почвы и ее возможное пучение к весне, и на основе чего делается расчет ленточного монолитного фундамента – точный и надежный.

От чего зависит выбор фундамента?

Выбор определенного вида фундамента будет зависеть от типа почвы, типа возводимой конструкции, особенностей самой конструкции дома и финансовых возможностей застройщика.

Тип почвы (грунта) определяется простым тестом, во время которого на участке застройки в нескольких местах роется яма глубиной не менее 2-х метров.

Самой большой несущей способностью обладают скальные и полускальные почвы, однако они встречаются довольно редко и в определенных местностях. Это грунты практически не подверженные силам пучения и позволяют возводить здания на любом типе фундаментов, за исключением свайного.

  • пучинистый слой,
  • промерзание,
  • грунтовые вода (наличие и уровень расположения)

Как правило, при рытье котлована или установке свай часть пучинистого слоя грунта заменяется непучинистым – песком. Это добавляет фундаменту устойчивости.

От промерзания зависит степень заглубления фундамента. Оптимальным является углубление фундамента ниже метки промерзания.

Грунтовые воды также влияют на выбор типа фундамента. Так, при достаточно близком нехождении грунтовых вод (1 метр вглубь земли), то лучше всего для дома на таком участке выбирать плитное основание. При более глубоком расположении – возможны и другие варианты, например незаглубленный ленточный фундамент.

Тяжесть на грунтовое основание

Таблица рекомендуемых пропорций фундаментов в зависимости от расстояния.

Рассмотрим один пример калькуляции нагрузок на фундамент и того, как выбрать основание. По условию задачи нам дан двухэтажный дом, площадью 6 х 6 м и высотой этажа 2,5 м. Для начала найдем длину внешних и внутренних стен одного этажа. Для этого (6 + 6) х 2 + 6 = 30 м. Умножаем данную сумму на 2 и получаем длину двух этажей. В нашем случае получается 60 м.

Схема расчетов нагрузки, допускаемых на сваю, с учетом допустимых перегрузок.

Следующим шагом станет определение площади стен. Для этого 60 м х 2,5 м = 150 м2. Далее следует вычислить площадь перекрытий чердачного и цокольного уровней (6 х 6 = 36 м2). В большинстве случаев крыша выступает за стены конструкции. Для примера в расчет возьмем длину выступа 50 см и определим площадь. В этом случае длина получится на 1 м больше (7), таким образом, площадь получится 49 м2.

Затем находим дополнение побочных нагрузок на фундамент (мебель, оборудование, люди). К примеру, 100 кг/кв.м (49 кв.м х 100 кг/кв.м = 4900 кг), все суммируем и получаем цифру воздействия на несущее основание. Примерный расчет и сбор нагрузок на фундамент разных типов строения, включая временные осадки.

Читайте также:  Баня на плитном фундаменте устройство полов
Вид строения Стеновые конструкции Чердак Цоколь Крыша Временные осадки Полученный результат
Каркасный дом 7 500 кг 3 600 кг 5 400 кг 1 470 кг 4 900 кг 22 870 кг
Кирпичный дом 40 500 кг 3 600 кг 5 400 кг 1 470 кг 4 900 кг 55 870 кг
Строение из железобетона 52 500 кг 18 000 кг 18 000 кг 3 920 кг 4 900 кг 97 320 кг

На непучинистых грунтах самая малая глубина заложения несущего основания должна быть 0,5 м. Если говорить о российских регионах, то придел грунтового промерзания составляет примерно 1,2 м. В этом случае фундамент закладывают на глубину 1,5 м. Жилое строение исключает замерзание грунта под собой, поэтому с учетом нагрузок минимальная глубина должна быть 0,5-0,7 м. Если грунт рыхлый, то его необходимо заменить на более плотный.

Расчет ленточного фундамента для частного дома

Глубина заложения. Подошву заглубленного ленточного фундамента чаще всего располагают на глубине околов 200 мм ниже промерзания грунта; при наличии подвала нижний край стен должен находиться на 200-300 мм ниже уровня подвала.

Что касается мелкозаглубленных ленточных фундаментов, то минимальная глубина их заложения варьирует в зависимости от нормативной глубины промерзания грунта.

Для Московской области оптимальной глубиной для мелкозаглубленного фундамента будет предел 0,75 — 1 м.

Высоту надземной части фундамента рекомендуют принимать равной его ширине, умноженной на 4. Нежелательно, чтобы надземная часть была по высоте больше подземной.

Ширина ленты фундамента – важнейшая характеристика, требующая инженерного расчета и зависящая от несущей способности грунта. За счет ширины фундамента регулируется распределение удельной нагрузки здания на грунт. По нормативам она должна составлять не более 70% от несущей способности (расчетного сопротивления) подлежащего грунта на единицу его площади.

Для расчета ширины определяется суммарная нагрузка (вес здания в килограммах), это значение делится на длину фундамента (в сантиметрах) и несущую способность грунта (в кг/см2). Ориентировочные значения расчетного сопротивления разных типов грунта можно узнать из СНиП (СП ) «Основания зданий и сооружений».

Дом на ленточном фундаменте

Общий вес здания складывается из веса всей постройки и ее обстановки плюс снеговая и ветровая нагрузка.

При подсчете «мертвого» веса здания суммируется вес следующих его элементов: наружных стен и внутренних перегородок вместе с отделкой и утеплителем, перекрытий со стяжкой (если она есть), теплоизоляцией и напольным покрытием, фронтонов, стропильной системы, кровельного пирога. Окна и двери обычно не учитываются. Понятно, что для такого расчета необходимо иметь уже готовый проект дома и расчет требуемого количества строительных и отделочных материалов.

Для определения веса обстановки дома можно воспользоваться расчетным значением полезной нагрузки на перекрытия жилого дома из СНиП (СП ) «Нагрузки и воздействия» – это 195 кг/м2. Данные по снеговой и ветровой нагрузке для каждого региона приведены в этом же документе, при этом в расчет фундамента закладывается 30% от значения ветровой нагрузки по СНиП.

Эти цифры суммируются и умножаются на коэффициент запаса прочности, равный 1,3.

Важно помнить, что фундамент по ширине не может быть меньше опирающейся на него стены.На практике минимальная ширина фундамента одноэтажного дома с мансардой на грунтах с хорошей несущей способностью составляет около 30 см; для двухэтажного коттеджа минимальная допустимая ширина начинается с 50 см, а для просторного загородного дома высотой 2-3 этажа – с 65 см.

Ленточный фундамент

Пример расчета нагрузок на фундамент

Для вычисления общей суммы нагрузок на основание дома рассмотрим пример. В качестве объекта, для которого производятся расчеты, возьмем одноэтажное здание с имеющейся мансардой. За главный источник информации примем подробный план жилого дома, на котором указаны все размерности и применяемые стройматериалы.

Для начала определим исходные данные для сбора нагрузок:

  • конструкция дома включает в себя один этаж и мансарду;
  • габариты здания равны 15×15 м;
  • расстояние между перекрытиями — 3 м;
  • стены постройки — бревенчатые, а их толщина — 50 см;
  • здание подлежит облицовке пустотелым кирпичом. Толщина внешнего слоя приравнивается к 15 см;
  • прямо над цокольным этажом располагается перекрытие. В качестве материала используются пустотелые железобетонные плиты;
  • перекрытие для мансарды выполнено из того же материала, что и над цоколем;
  • стропильная крыша отделана шиферной кровлей.

Получаем результаты

Первым делом необходимо произвести подсчет площадей всех частей конструкции. В итоге получаем такие результаты:

  • общая площадь перекрытий будет равна 15*15 м или 225 м²;
  • площадь несущих стен здания — 180 м² (4*15*3 м). Это значение также включает в себя дверные и оконные проемы;
  • мансарда будет иметь площадь 69 м², что вычисляется сложением 1*4*15 и 3*3;
  • суммарная площадь стен равна 294 м²;
  • при расчетах площади кровли получаем 225 м² (1*15*15).

Дальнейшие действия производим приравниванием исходных данных к табличным значениям средних нагрузок на фундамент. Расчеты выполняем следующим образом:

  • вес бревенчатых стен находим в виде произведения несущих стен здания, их толщины и средней массы одного м3 (180*0,5*600=54 т);
  • массу облицовочного кирпича выражаем как суммарную площадь стен, умноженную на толщину кладки и на усредненную плотность кирпича (294*0,15*1400=61,74 т);
  • нагрузка с перекрытий для цоколя и мансарды равна произведению общей площади перекрытий и усредненной плотности железобетонных плит (225*500=112,5 т);
  • расчет веса кровельного материала производим в виде умножения площади кровли на среднюю массу шифера (225*50=11,25 т).
Читайте также:  Как правильно рассчитать фундамент под баню

Сложив все полученные данные, мы получаем величину нагрузки всех элементов конструкции дома, равную 239,5 тоннам.

Предусмотрительное отношение и рассудительность — главные составляющие удачного строительства дома. Необходимо помнить, что в данном предприятии сбор нагрузок имеет немаловажное значение, а, значит, он требует особенно внимательного подхода. Чтобы определить воздействия на фундамент, необязательно тратить кучу денег на специалиста или уйму времени на выполнение математических операций. Современные технологии развиваются, и поэтому, если застройщик не имеет возможности воспользоваться вышеуказанными способами, то он может с успехом произвести расчеты на нагрузку при помощи калькулятора.

Расчет осадки ленточного фундамента

Расчетная схема методом послойного суммирования осадки ленточного фундамента

Для примера можно взять ленточный фундамент, который имеет ширину 120 см (b ) и глубину залегания 180 см (d). Он устроен на трех слоях грунта. Общее давление под подошвой на почву составляет 285 кПа.

Каждый слой грунта имеет следующие показатели:

  1. Маловлажный грунт средней плотности и пористости, основной компонент – мелкозернистый песок, пористость е1= 0,65, плотность γ1 = 18,7 кН/м³, степень деформации Е1 = 14,4 МПа.
  2. Второй слой более тонкий, состоит из крупнозернистого, насыщенного влагой песка. Его показатели, соответственно, составляют: е2 = 0,60, γ2 = 19,2 кН/м³ и Е2 = 18,6 МПа.
  3. Следующий слой – суглинок, параметры JL = 0,18, γ3 = 18,5 кН/м³ и Е3 = 15,3 МПа.

По данным геодезической службы и топографической разведки, грунтовые воды в расчетном регионе расположены на глубине 3,8 метра, поэтому их влияние на основание можно считать практически нулевым.

Итак, учитывая, что метод послойного суммирования – это создание нескольких графических этюдов вертикального напряжения в грунтах, тогда пора их создать для расчета допустимой нагрузки на почву.

На поверхности земли σzg = 0, а вот на глубине 1,8 метра (уровень подошвы), σzg 0 = γ1d = 18,7Κ·1,8 = 33,66 кПа.

Теперь нужно рассчитать ординаты эпюры вертикального напряжения на стыках нескольких грунтовых слоев:

Также стоит учесть, что второй слой грунта насыщен водой, поэтому тут не обойтись без расчета допустимого давления столба воды:

Ysb2 = (Ys2-Yw)/(1 + e2) = (26.6 -10.0)/(+ 1) = 10, 38kPa

Теперь внимание. В примере четко указано, что третий слой грунта принимает на себя не только давление двух верхних слоев, но и столба воды, поэтому этими параметрами пренебрегать нельзя

Таким образом, напряжение по подошве фундамента будет рассчитано по формуле:

Дополнительное давление под подошвой:

Далее все параметры этюдов напряжения нужно выбирать с расчетных таблиц СНиПа. В итоге получается, что осадка S1 первого слоя песка будет составлять:

Осадка более крупного песка:

Расчет осадки ленточного фундамента

Суглинка:

Полная осадка фундамента, посчитанная методом послойного суммирования, будет составлять:

Расчет осадки ленточного фундамента

По параметрам, указанным в СНиП —83* для сооружений, возведенных на ленточных фундаментах с учетом указанных типов грунтов, параметр усадки соответствует норме.

Расчет осадки ленточного фундамента

Рассчитываем монолитно-плитный фундамент

Прежде, чем начинать стройку, нужно провести исследования грунта, определить его тип и понять, какую нагрузку он сможет выдержать. Только на основе этих данных можно выполнить правильный расчет нужной площади основания дома.

Преимуществом фундамента из монолитной плиты является его большая площадь, которой он опирается на грунт.

Благодаря этому просчет сопротивляемости грунта можно вообще не производить, как если бы мы заливали межэтажные перекрытия.

Какой бы не была почва и из какого бы материала не был дом, конструкция его гарантированно выдержит. Естественно, если это частный малоэтажный коттедж, а не небоскреб или опора моста.

Инструменты и материалы для заливки

Благодаря простоте конструкции плита не требует специфичного, сложного и дорого инструмента. Чтобы залить фундамент, можно обойтись таким набором:

  • лопаты;
  • УШМ;
  • молоток,
  • топор;
  • ножовка;
  • уровень;
  • строительный нож;
  • шнур.

Хорошо, если для трамбовки песчаной фундаментной подушки будет использоваться виброплита. Но если ее нет, то можно обойтись и массивной ручной трамбовкой.

Материалов тоже потребуется не много, намного меньше, чем требуется при заливке плиты перекрытия:

  • бетон готовый или цемент, щебень, песок;
  • материал для гидроизоляции фундамента;
  • песок для подушки;
  • теплоизолятор для перекрытия доступа холоду к полу;
  • ребристая арматура;
  • проволока для связки арматуры;
  • подпорки для арматурного каркаса.

В жаркую и сухую погоду еще понадобится приобрести клеенку или другой укрывной материал, препятствующий быстрому высыханию бетона. Если фундамент закладывается без заглубления, то нельзя забывать про материал для опалубки.

Гидроизоляция нужна не только для перекрытия главного пути сырости, но и для того, чтобы при заливке вода не уходила из бетона в песок.

Поэтому слой гидроизоляции должен быть герметичным, цельным.

Смотрите нашу видео-подборку по теме:

к оглавлению ↑

Подсчитываем количество материалов

Подробное описание строительства монолитной или сборной фундаментной конструкции имеется в статье про технологию плитного фундамента и его устройство. Поэтому перейдем сразу к расчету материалов.

Проще всего посчитать количество бетона, которое пойдет на фундамент. Нужно просто определить объем будущей плиты, перемножив длину на ширину и высоту.

К примеру, если основание имеет размеры 9х8 метров и высоту 30 сантиметров, то придется заказывать или замешивать 21,6 куб.м. бетона.

Приведен схематический разрез монолитной плиты

С арматурой тоже не очень сложно. Подсчет производится в несколько этапов:

  • Исходя из размера ячейки, определяем количество прутков в одном ряду. Для этого делим длину основания на размер ячейки. Например, если длина фундамента — 9 метров, а ячейка — 20 см, то 9/0,2=45 штук.
  • Аналогичным способом считаем количество поперечных прутков. Если ширина фундамента 8 метров, то потребуется 8/0,2=40 штук.
  • Количество прутков умножаем на их длину. В нашем случае 45*8=360 и 40*9=360. Складываем, получаем 720.
  • Поскольку армировочный каркас делается из двух сеток, то полученную длину нужно умножить вдвое: 720*2=1440 метров.
Читайте также:  Как выполняется обвязка винтовых свай брусом

Или же есть способ проще — делим площадь фундамента на шаг ячейки и умножаем на четыре: 9*8*4/0,2=1440.

Для связки арматуры понадобится проволока. Принято считать, что на один узел для связки нужно 30 сантиметров проволоки.

Связывать допускается через один узел. Расчет сводится к поиску количества узлов.

Перемножаем количество продольных прутков на число поперечных, поскольку имеется два уровня сетки, то умножаем на два.

В вышеуказанном примере 45*40*2=3600 узлов. Для перевязки через один потребуется 3600*0,3/2=540 метров.

Песчаная подушка под фундамент делается обычно 15-25 сантиметров толщины.

Рассчитать количество песка совсем не сложно, умножив высоту слоя на площадь. Не тяжело будет сделать расчет и материала для гидроизоляции — перекрытия песчаной подушки.

к оглавлению ↑

Подсчет стоимости материалов

Зная точное количество бетона, арматуры, прочих материалов, можно уже подходить к вопросу финансовых затрат. В таблице ниже приведены приблизительные затраты на основные материалы в перерасчете на квадратный метр монолитной фундаментной плиты высотой 30 сантиметров и песчаной подушкой в 25 сантиметров.

МатериалКоличествоЦенаСтоимость
Бетон М-300 0,3 куб.м. 2900р/куб.м. 870р
Арматура D=14 20 п.м. 35р/п.м. 700р
Проволока вязальная 1.2 7,5 п.м. 0,54р/п.м.
Песок для подушки 0,25 куб.м. 250р/куб.м. 62,5р
Гидроизоляция, рубероид 1кв.м. 10р/кв.м. 10р
Итого 1646,5р

Если бетон не покупается, а готовится самостоятельно вручную или в бетономешалке, то придется еще произвести расчет количества бетона для заливки фундамента.

Смотрите нашу видео-подборку по созданию основания:

Методы расчета при ленточном фундаменте

Производить расчет ленточного фундамента можно двумя способами. Первый способ предполагает расчет по несущей способности грунта под подошвой фундамента, а второй — по деформации все того же грунта. Так как рекомендуется использовать именно первый способ для расчетов, то он и будет рассмотрен. Всем известно, что непосредственное строительство начинается с фундамента, однако проектировка этого участка осуществляется в последнюю очередь. Это происходит из-за того, что основная цель этой конструкции — передать нагрузку от дома к почве. А сбор нагрузок на фундамент можно осуществить лишь после того, как будет известен подробный план будущего строения. Непосредственно расчет фундамента можно условно разбить на 3 этапа:

  • Первый этап — это определение нагрузки на фундамент.
  • Второй этап — это выбор характеристик для ленты.
  • Третий этап — это корректировка параметров в зависимости от условий эксплуатации.

Особенности столбчатого фундамента

Схема сборного и монолитного столбчатого фундамента.

Столбчатый фундамент — это основание для сооружения, включающее систему столбчатых элементов, размещенных по углам и на участках стыка стен, а также под наиболее тяжелыми и несущими промежуточными стенами, балками и конструкциями, где сосредоточены значительные нагрузки.

С целью обеспечения совместной работы столбов (как единой системы), повышения надежности фундамента, исключения смещения элементов в горизонтальной плоскости и опрокидывания их, а также для формирования поверхности опоры цокольного участка сооружения, изготавливается верхняя монолитная обвязка столбов (ростверк).

Чаще всего столбчатые фундаменты изготавливаются из монолитных железобетонных элементов в виде столба (колонны). Ростверк выполняется в форме армированного бетонного пояса.

Как влияет глубина заложения фундамента на несущую способность оснований

Почему глубоко погруженные основания менее склонны к разрушениям, чем мелкозаглубленные? Ведь мелкие основания нужно обязательно укреплять, подбирать оптимальную конструкцию свай и делать сложные расчеты. Причина здесь кроется в характере поведения грунтов на различных глубинах.

Так для песчаных оснований увеличение глубины погружения фундамента ведет за собой снижение осадки, а вот несущая способность резко увеличивается. Аналогичная ситуация наблюдается с любыми иными почвами, в составе которых есть песок в больших количествах.

Поэтому в зависимости от глубины заложения, различают мелкие и глубокие основания. Понятно, что для каждого типа приходится использовать свои строительные материалы и технику, но при этом надежность конструкций отличается в несколько раз.

Как происходит деформация песчаных грунтов под подошвой фундаментов мелкого заглубления? Сначала происходит укрупнение почвы под подошвой, затем она клиньями поднимается по разные стороны конструкции и формирует свободную полость под подошвой. Поэтому даже незначительные сдвиги и подвижки почвы, повлекут за собой частичное разрушение несущих конструкций. Часто наблюдаются сдвиги и провалы.

А вот фундаменты глубокого заложения разрушить значительно сложнее. Смещение почвы будет практически полностью нейтрализовано вертикальным перемещением почвы по сторонам поверхности основания, и в данном случае могут быть только локальные уплотнения почвы. Разрушение фундамента в третьей фазе деформации почвы имеет спокойный характер. Зависимость глубины фундамента от осадки на глинистых почвах практически не проявляется.

Таким образом, несущая способность оснований – это важный показатель состояния грунтов и пренебрегать им нельзя. Если правильно сделать расчет и учесть все факторы, то уже по готовому результату можно подобрать не только оптимальные размеры и форму будущего фундамента, но и обнаружить скрытые проблемы в уже существующем. И в дальнейшем оперативно принять меры по срочному ремонту или усилению конструкций, чтобы они не деформировались от внешнего воздействия.