Расчет ленточного фундамента дома,нужно начинать еще на стадии проектирования дома.Необходимо прежде всего учитывать размеры дома, количество необходимых материалов, рассчитать примерный вес дома и после всего этого произвести расчет ленточного фундамента.
Железобетонный монолитный фундамент в разрезе
Любой фундамент рассчитывают на прочность, он должен нести нагрузку всего дома и передать нагрузку на грунт. Поэтому для устойчивой работы фундамента необходимо рассчитать площадь его подошвы через которую он эту нагрузку и распределяет равномерно.Расчет ленточного фундамента начинается с правильного определения типа грунта под основания.То есть на каком грунте будет стоять будущий дом, так как чем прочнее основание тем долговечнее сооружение.
Если мы определили какой тип грунта имеем под основание, сможем дальше без проблем вычислить и оптимальную глубину закладки. Оптимальная глубина закладки ленточного фундамента позволяет максимально снизить объемы работ затраченные при строительстве фундамента а также его стоимость.
При этом, правильные и грамотные расчетные изменения никак не повлияют с отрицательной стороны на условия его работы и эксплуатационные свойства. Например,зачем нам закладывать фундамент на глубину 2 метра, когда у нас под основание имеются хрящеватые грунты и глубина заложения до 1 метра вполне достаточна в таких случаях? При этом наша экономия очевидна и весьма существенная.
Глубина заложения фундамента также зависит и от уровня грунтовых вод на участке и глубины промерзания грунта.Все эти необходимые данные можно получить в строительных организациях, специализирующихся лабораториях или самому.Чтобы самому с этим вопросом разобраться необходимо отрыть шурф-колодец глубиной до 2,5 метра и внимательно изучить структуру грунта. Далее, в этой статье мы вычислим нагрузку всего дома на фундамент и рассчитаем ширину подошвы фундамента.
Содержание статьи:
1. Общие сведения
2. Типы грунтов пригодные под основание фундамента.
3. Определение расчетной глубины промерзания грунта.
4.Расчет собственного веса фундамента из бетонных блоков.
5. Расчет стеновой нагрузки на фундамент.
6. Расчет нагрузки от ж/б перекрытия на фундамент.
7. Расчет нагрузки на фундамент от кровли и снега.
8. Определение ширины подошвы фундамента.
Типы грунтов пригодные под основание для фундамента
Основание под любой фундамент может быть искусственным или естественным. Естественное основание это то основание, на котором фундамент закладывают и ничем его не укрепляют. Если основание укрепляют например, песком или щебнем, то это искусственное основание. Наиболее хорошим считается основание из однородного грунта. Однородный грунт осаживается более равномерно а здание стоит на нем более устойчиво.
Грунты основания под фундамент могут быть следующие:
1. Скалистые грунты-не сжимаются, являются прочными и надежными, не размываются и не промерзают.В таких грунтах фундамент можно закладывать прямо на поверхности.
2.Хрящеватые грунты (хрящ,гравий,обломы камня ).Такие типы грунтов не размываются и не сжимаются. В таких грунтах фундамент можно заложить на глубине не менее 50 см -независимо от глубины промерзания грунта.
3. Песчаные грунты пропускают хорошо воду,под нагрузкой уплотняются значительно,незначительно промерзают.Фундамент в таких грунтах закладывают на глубину от 40 до 70 см.
4. Глинистые грунты размываются и способны сжиматься, при замерзании вспучиваются. В таких грунтах во влажной среде закладывают фундамент на расчетную глубину промерзания.
5. Суглинки и супеси представляют собой смесь песка с примесью глиняных частиц. Супесь содержит от 3 до 10 % глинистых частиц а суглинок от 10 до 30 %.Эти грунты занимают промежуточное место между песком и глиной. Лес относиться к группе суглинков но благодаря большому количеству пор при намокании он сжимается.Во влажных средах глубина заложения фундамента должна быть не менее расчетной глубины промерзания.
Глубина промерзания грунта в различных областях
Изолинии нормативных глубин промерзания глинистых грунтов
1. Астрахань, Вильнюс, Киев, Минск, Ростов -на-Дону,Рига-100 см.
2.Великие Луки, Волгоград, Курск, Псков, Смоленск, Харьков_120 см.
3. Воронеж,Тверь, Петербург, Москва, Новгород-140 см.
4. Вологда, Нижний Новгород, Кострома, Пенза, Саратов-150 см.
5. Ижевск, Казань, Котлас, Самара, Вятка, Ульяновск-170 см.
таблица расчетных сопротивлений грунтов
Глубина промерзания грунта может быть и большей, это лишь так называемые средние цифры.
Дальше рассчитываем площадь подошвы ленточного фундамента по формуле:
S=ℜn•F•ℜc•R ,где
S-площадь подошвы фундамента
ℜn-коэффициент надежности (берется равным 1 или 2)
ℜc – коэффициент условий работы для (принимают равным от 1 до 1,4)
F-Расчетная суммарная нагрузка на основание грунта (нагрузка от дома)
R-расчетное сопротивление грунта (приводится в таблице)
Таблица №2. Объемная масса строительных материалов
Объемная масса наиболее востребованных материалов
В строительных справочниках можно найти объемные массы различных строительных материалов в кг/м³ или удельный вес материалов измеряемый в кг/м².Путем простых вычислений можно рассчитать расчетную суммарную нагрузку на основание грунта —F и по формуле уже рассчитать площадь подошвы фундамента. Для облегчения задачи привожу объемные массы некоторых наиболее распространенных строительных материалов в таблицу №2.
Расчет ленточного фундамента из бетонных блоков
Схема для расчета фундамента
Проведем в качестве примера расчет ленточного фундамента, вернее определим его примерный собственный вес. Фундамент необходимо построить из бетонных фундаментных блоков. Основание под подошву фундамента является утрамбованная глина. Согласно правилам закладки фундамента его необходимо закладывать на расчетную глубину промерзания грунта. Строительная площадка находится в г. Курск и значит за расчетную глубину заложения берем с запасом-130 см. Далее рассчитываем вес фундамента согласно рисунку №1.
Таблица №3. Средний удельный вес некоторых строительных материалов
Средний удельный вес основных материалов
Наш ленточный фундамент дома имеет следующие размеры: Общая длинна -L ,Общая ширина — W и общая высота -Н. Перегородки Р1 и Р2 имеют следующие размеры: длинна Р1 =W =7 м. Р2= 3,0 м. Ширина обоих перегородок-(обозначим как W1)- равняется 20 см. А ширина сечения фундамента обозначим как W2=40 см. Значит, допустим L=10 метров ;W=7 метров и Н=2,5 м. Делаем соответствующий расчет:
1) Общая протяженность фундамента N=L • 2+W •2=(2•10)+(2•7)=34 м ;
2) Общая протяженность перегородок N1=7+3=10 м.
3) Определяем объемную массу фундамента W°=N•H•0,4=34•2,5•0,4=34 м³ -без учета перегородок
4) Объемная масса перегородок W¹=10•0,2•Н=2•2,5=5 м³.
5.Объемная масса всего фундамента W² с учетом перегородок составит W²=34+5=39 м³=2300•39=89700 кг, где цифра 2300 является объемной массой бетона на каменном заполнителе. Из полученной суммы нужно отбросить площадь дверей и окон и тогда получим более точные даты. Но это не обязательно. Аналогичным образом можно вычислить примерный вес стен и перекрытия а также кровли.
Расчет стеновой и других нагрузок на ленточный фундамент
Согласно таблице №3 вычисляем примерный вес стен в зависимости от материала. Например, для нашего случая общую протяженность стен и перегородок мы уже знаем (такие же размеры как для фундамента). Высоту стен можно оставить прежней или немного увеличить (например до 3 метров). Ширину стен и перегородок оставляем без изменений.
Таким образом протяженность стен-34 м, протяженность перегородок-10 м.
1. Объемная масса стен W°=N•H•0,4=34•3,0•0,4=40.8 м³ -без учета перегородок.
2. Объемная масса перегородок W¹=10•0,2•Н=2•3=6 м³.
3. Объемная масса стен и перегородок составит W²=40,8+6=46,8 м³. Если мы построим стены из блоков ракушняка с объемным весом 1300 кг/м³ (согласно таб.№3),то общий вес стен дома составит 46,8 • 1300=60840 кг. (60 тонн).
Расчет нагрузки на фундамент от железобетонного перекрытия
Далее можно вычислить вес бетонного перекрытия на уровне цоколя и потом аналогично на уровне потолка,следующим образом. Общая площадь дома составит Sd=L•W=10• 7=70 м². Согласно таблице №2, удельный вес перекрытия из ж/б составляет 500 кг/м².Если у нас Sd= 70 м²,то общий вес перекрытия составит 70•500=35000 кг. Полученную цифру нужно умножить на количество перекрытий,то есть на 2 и получим 70 тонн.
Расчет нагрузки на фундамент от кровли
Для определения нагрузки от кровли необходимо учитывать свес кровли с каждой стороны при определении общей площади. Допустим у нас кровля свисает над стенами с каждой стороны по 70 см. Общая площадь кровли с учетом свеса составит Sk=[(0.7•2) +10 ]•[7+(0,7•2)]=11,4 •8,4=95,76 м². Согласно таблице №3 средний удельный вес кровли из шифера составляет 50 кг/м². В таком случае общий вес кровли составит 95,76 •50=4788 кг.
Далее следует учитывать и временную нагрузку от снега,которая принимается равным :
1. Для средней полосы России -100 кг/м²
2. Для южной -50 кг/м²
3. Для северной-190 кг/м²
Одну из этих величин умножаем на площадь кровли и получаем величину нагрузки от снежного покрова.Для нашего случая умножаем 100 • 95,76 =957,6 кг.
Для получения окончательной величины всех нагрузок действующих на ленточный фундамент просто их суммируем:
F=89700+60840+35000+35000+4788+957,6=226285,6 кг. Общий вес F нашего одноэтажного дома (расчетная суммарная нагрузка) составляет примерно 226 тонн. Далее, принимаемся за расчет необходимой минимальной площади подошвы ленточного фундамента по формуле: S=ℜn•F•ℜc•R.