Расчет фундамента. Пример расчета фундамента

Содержание статьи:

Расчет ленточного фундамента
Расчет столбчатого 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, выполнить гидроизоляцию фундамента (Строительство фундамента с советами по ссылке). От надёжности фундамента дома, как известно, зависит его долговечность.

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

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 12х6 м. Конструкция фундамента для лучшего сопротивления силам морозного пучения,выбрана с наружной наклонной поверхность. Верхняя часть фундамента имеет ширину 0,4 м, а нижняя (подошва) 0,5 м. Основные характеристики дома, для которого будет проводиться расчет фундамента:

— стены — газоблок, плотность 600 кгc и толщина 40 см;
— 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 12 м (сечение А-А на рис. 1), так как на боковые стены опираются плиты перекрытия и лаги кровли. Проведем расчет общей нагрузки на 1 м 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 1 м фундамента. Нормативная снеговая нагрузка для расчета берется в соответствии со СНиП 2.01.07-85 (см. рис. 2) для Украины. Площадь кровли на 1 м 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=24 м). Торцевые части фундамента (6+6=12 м) в расчете не учитываются, так как балки кровли опираются только на длинные боковые стены. Результат расчета снеговой нагрузки:

1. 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;

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

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

4. 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=240 кгс.

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

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 1 м 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 1 м (для Киева, если влажный пучинистый грунт) объём примерно составит 0,45 м3, а нагрузка будет равна: 0,45*2300=1035 кгс.

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 1 м 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~5,5 тс). Такая нагрузка будет вполне допустима, так как при опорной площади фундамента в этом сечении, которая равна 5000 см2 (50 см*100см), давление на грунт составит всего 1,1 кгс/см2 (5415/5000). Расчётное сопоставление несущей способности грунта 1,5 кгс/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

Рис. 3. План и сечение столбчатого фундамента дома

Расчет столбчатого фундамента

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

— сечением столба в верхней части 40х40 см;
— сечение подошвы столба 80х80 см;
— расстояние между столбами 2 м (то есть 1 столб на 2 м 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=4380 кгс.

Далее необходимо умножить нагрузку на расстояние между столбами: 4380*2=8760 и добавить вес одного столба. Объём столбчатого фундамента приведённой конструкции примерно 0,25 м3. Таким образом, вес фундамента в соответствии с плотностью для железобетона по табл. 4 равен: 0,25*2500=625 кгс. Результат расчета нагрузки фундамента на грунт: 8760+625=9385 кгс на один столб. При этом опорная поверхность одного столба 80х80=6400 см2. Если учесть несущую способность грунта 1,5 гкс/см2, то предельные нагрузки фундамента на грунт будут: 6400*1,5= 9600 кгс, что больше расчетных нагрузок (9385 кгс).

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.