Как рассчитать ленточный фундамент под дом

Бетонный фундамент — это основа здания. Он принимает на себя вес строения и равномерно распределяет его по всей площади грунтовой подушки. Большинство фундаментов относятся к одному из трех типов — ленточные, свайные или плитные. Чтобы фундамент был долговечным, его дополнительно усиливают арматурой.

Параметры

Расчет ленточного фундамента

После визуального ознакомления можно смело приступать к полноценному расчету, который включает в себя значения несущей способности и деформацию грунта на участке, где будет возводиться фундамент. Для этого понадобится знание математики и физики.

Расчет несущей способности не сложен, труден на деформацию – его следует производить с профессионалами.

Расчет глубины заложения

Возьмем, к примеру, ленточный фундамент. Потребуются следующие данные:

  1. Качество грунта.
  2. Уровень протекания грунтовых вод.
  3. Отметка промерзания грунта.
  4. Внешняя нагрузка на кровлю.
  5. Архитекторский проект дома.

Рекомендуемые пропорции

Имея объективные данные, можно приступать к поэтапному расчету фундамента. Первый этап — это определение веса внешней конструкции дома, которая находится над землей, включая дополнительную нагрузку от мебели, декоративной отделки и т.п., которая будет производить удельное давление на подошвенный грунт. Второй этап — геометрия. Третий этап – корректировка.

Общие сведения

Расчет фундаментной арматуры

Для процесса армирования применяют гладкий и рифленый стальной прокат класса А500 или А400 – для рабочих стержней, А240 для элементов конструкции. Расчет требуется произвести по нормативам СНиП 52-01-2003 и актуализированным правилам СП с учетом всех типов нагрузок, которые воздействуют на фундамент, а также виды оснований. Армирование производят плоскими или пространственными каркасами из поперечных, продольных и даже соединительных стержней.  Вторые могут воспринимать нагрузку на растяжение по верхней поверхности, а также по подошве, вторые распределяют ее между вертикальными и горизонтальными элементами. Для устойчивости при изготовлении и установке применяют связки конструкции.

Основы расчетов для ленточного основания

Самым популярным видом основания в индивидуальном строительстве является монолитный ленточный. Он несложный в выстраивании, достаточно прочный и имеет необходимую степень жесткости. Его обустраивают в виде мелкоуглубленной или даже заглубленной конструкции. Особое значение для арматурного расчета на фундамент имеет глубина закладывания, действующие нагрузки и ширина рабочего сечения фундамента.

Как определить глубину закладывания

Подошвенную отметку выбирают в зависимости от типа грунта:

  1. При пылеватых, глинистых и мелкопесчаных грунтах фундамент требуется опирать на непромерзающий слой ниже, чем уровень грунтовых вод.
  2. При слабопучинистых и непучинистых грунтах подошвенная отметка не должна быть ниже, чем 50 см от верха имеющегося земельного уровня.
  3. Если есть подвал, то ленточное основание требуется углубить на 50 см ниже уровня пола, а столбчатое на 1.5 метра.

Разновидность грунта, положение УГВ и наличие слабых линз плывунов определяют посредством бурения или выкапывания шурфов. Глубина промерзания земли в разных регионах указана по СНиПу «Строительная климатология».

Сбор нагрузок

На данном этапе расчетов требуется просуммировать все разные нагрузки, действующие на основание:

  • Нормативную нагрузку от снега.
  • Воздействие от людей, предметов мебели, сантехнического оборудования, перегородок, которые есть внутри здания.
  • Вес стен, крыши, плит перекрытия, пола и отделочных материалов.
  • Собственный вес.

Вся информация будет содержаться в таблицах от СНиП «Нагрузки и воздействия». Общую величину распределяют на погонные метры в ленточном основании, на число опор – в свайных или даже столбчатых.

Ширина подошвы

Рассчитать арматуру на фундамент очень важно. Ширина подошвы является величиной, которая помогает производить расчет арматуры на ленточное основание. При массивных кирпичных стенах применяют Т-образные ленты, свесы которых благодаря огромной площади опоры уменьшают грунтовое давление. Более легкие пенобетонные и каркасные строение выстраивают на основаниях с сечением прямоугольного типа. При расчете подошвенного размера требуется учесть предельное давление на землю и нагрузку от строения на несущие типы участков балок фундамента. В малоэтажном строительстве обычно применяют конструкции с шириной от 0.2 до 0.4 метров.

Читайте также:  Идеальный фундамент для коттеджа с подвалом — лучшие варианты

Расчет арматуры под ленточный фундамент

Армирование ленточного фундамента производится пространственными каркасами. Они состоят из стержней:

  • продольных — воспринимают нагрузку по верхней и нижней части фундамента;
  • поперечных — распределяют нагрузку по каркасу;
  • монтажных — обеспечивают стабильность каркаса при заливке бетоном.

Расчет производится в несколько этапов.

Этап 1. Выбор схемы армирования.

Существует две схемы армирования ленточного фундамента:

  • с четырьмя стержнями;
  • с шестью стержнями.

Выбор схемы производится на основе СП 52-101-2003. В документе сказано:

  • при ширине фундамента 500 мм и менее — схема с четырьмя прутками;
  • при ширине более 500 мм — с шестью.

Расстояние между прутками в одном ряду не может превышать 400 мм. А расстояние между боковой стеной фундамента и крайней продольной арматурой — 50-70 мм.

Этап 2. Расчет количества продольной арматуры.

Для расчета количества продольной арматуры необходимо:

  • узнать площадь сечения ленточного фундамента — высоту умножить на ширину;
  • разделить полученное значение на тысячу — эта цифра указана в СНиП 52-01-2003.

Важно! Длина продольной арматуры влияет на ее минимально допустимый диаметр:

  • прутки до 3 метров должны иметь диаметр не менее 10 мм;
  • прутки свыше 3 метров — не менее 12 мм.

Пример: фундамент шириной 300 мм и высотой 800 мм. Ширина фундамента позволяет использовать схему из четырех стержней.

  1. Сначала вычислим площадь сечения фундамента: 300*800=280 000 мм2
  2. Затем найдем минимальную суммарную площадь продольной арматуры: 280 000/1000 = 280 мм2
  3. Для удобства поиска нужного количества прутков воспользуемся таблицей 1. Площадь сечения арматуры округляют в большую сторону.
  4. Мы используем схему армирования из четырех стержней. Исходя из таблицы мы видим, что на участках фундамента до трех метров нам подойдет арматура диаметром 10 мм.
  5. На участках больше трех метров — арматура 12 мм.

Допускается использовать арматуру и большего диаметра, но в данном случае это экономически нецелесообразно.

Монолитный ленточный фундамент

Зачастую монолитный фундамент используется для конструкций из бревен и легких домов. Он хорошо подходит для почвы, которая отличается высокой усадкой, размытых и мягких грунтов. Этот тип фундамента можно устанавливать под здания любой формы. Монолитный ленточный фундамент представляет собой бетонную полосу, расположенную по периметру дома. Он характеризуется долговечностью, прочностью, не требует использования для укладки специальной техники. Для устройства монолитного фундамента используют бетонный, пенобетонный и железобетонный материал. Перед кладкой фундамента вначале проводится анализ почвы, и роются соответствующие траншеи, а затем на дно котлована закладывается металлическая или деревянная арматурная опалубка, в которую заливается бетон. После усадки монолитный фундамент не должен возвышаться больше тридцати сантиметров над уровнем земли.

Расчет фундамента под дом

Чтобы узнать, как рассчитать фундамент для дома мелкого заложения, нужно уточнить его геометрические размеры и тип. Для этого необходимо определить:

  • величину давления дома на грунт;
  • силу давления грунта, получающуюся при эффекте морозного пучения;
  • определить прочность конструкции фундамента.

В упрощенном варианте давление дома на грунт или нагрузка — это масса строения, распределенная на 1 кв. м плоскости основания строения.

Силу деформации пучения можно найти в справочниках для каждого вида грунта.

Показатель прочности рамы фундамента зависит от конструкции и материала фундамента.

Рассчитать массу здания можно, имея на руках проект, в котором все учтено: конструкция, материалы изготовления, размеры всех конструктивных элементов и т. д. При расчете необходимо учитывать снеговую нагрузку, которую можно почерпнуть в справочной литературе для каждого региона. Затем производится расчет массы каждого конструктивного элемента, суммируются все величины и делятся на площадь основания фундамента.

Зная тип грунта на участке, определяют по таблице его удельное сопротивление и сравнивают со значением удельной нагрузки — она должна быть меньше. Если она больше удельного сопротивления, применяют превентивные меры: увеличивают размеры подошвы фундамента.

Морозное пучение — это увеличение объема грунта во время низких температур вследствие накопления воды, которая при замерзании имеет свойство расширяться. Виды грунта делятся на 5 категорий в зависимости от состава. Глубина заложения фундамента и его размеры определяются в зависимости от вида грунта.

Расчет производят по двум условиям:

  • предельная деформация меньше расчетной величины морозного пучения;
  • предельная относительная нагрузка конкретного строения, которую находят по таблице, меньше деформации грунта с учетом нагрузки здания.

Расчет бетона на ленточный фундамент

Прежде всего, следует определиться с параметрами, без которых не обойтись при расчетах:

  • длина фундамента;
  • ширина и высота ленты.

При измерениях высоты ленты следует брать в расчет не только видимую ее часть, находящуюся над землей, но и глубину заложения тоже. Допустим, что ширина ленты составляет 0,35 м, а ее высота – 1,9 м. Длина фундамента – это уже известный нам параметр, равный 37 м. Расход бетона вычисляется путем перемножения всех вышеназванных компонентов:

37*0,35*1,9=24,605 кубометров.

Совсем не обязательно утруждать себя «бумажными» расчетами. Во всемирной сети есть масса ресурсов с калькуляторами, которые вычислят необходимое количество бетона, используя те же параметры. Итак, выше был представлен расчет объема ленточного фундамента.

Толщина конструкции ленточного типа

При этом количество бетона, который уйдет на устройство этого типа несущей конструкции, находится в прямой зависимости от толщины фундамента, рассчитанной в ходе осуществления проектных работ.

Схема узла устройства фундамента с размерами.

Его толщина, в свою очередь, определяется несколькими ключевыми факторами, обусловливающими необходимость использования тех или иных характеристик фундамента.

Толщина конструкции ленточного типа

Одним из основных факторов, который следует принимать во внимание проектировщику при осуществлении расчетов характеристик несущей строительной конструкции, является строительный материал, который планируется использовать при устройстве фундамента.

Дело в том, что различные типы строительных материалов характеризуются разной степенью устойчивости к влиянию внешних факторов: давлению грунта, разрушительному воздействию отрицательных температур и другим. Кроме того, каждый из них обладает различной способностью выдерживать нагрузку, которую осуществляют на фундамент само жилое или коммерческое здание, воздвигнутое на его основании.

Вычисляем вес конструкции дома.

Пример вычисления веса конструкции дома. Вы хотите возвести дом высотой в 1 этаж, 5 м на 8 м, также внутренняя стена, высота пола до потолка составляет 3 метра.

Подставим данные и высчитаем длину стен: 5+8=13 метров, прибавим длину внутренней стены: 13+5=18 метров. В итоге получаем длину всех стен, затем производим вычисление площади, умножим длину на высоту: S=18*3=54 м.

Вычисляем площадь цокольного перекрытия. умножаем длину на ширину: S=5*8=40 м. Такую же площадь будет иметь и чердачное перекрытие.

Вычисляем площадь кровли. умножим длину листа на ширину, к примеру, лист кровельного покрытия имеет длину 6 метров, а ширину 2 метра в итоге площадь одного листа составит 12 м, итого нам понадобится по 4 листа с каждой стороны. Итого получится 8 листов кровли с площадью 12 м. Общая площадь кровельного покрытия составит 8*12=96 м.

Расчет площади фундамента под дом

На этом этапе определяют, какого размера должна быть подошва здания, чтобы она выдерживала рассчитанную нагрузку и в то же время не продавливала грунт. Если предполагается ставить дом на монолитный фундамент в виде плиты, то он не требует расчета. Его площадь равна габаритам дома – это способствует равномерному распределению нагрузки, плита оказывает достаточное сопротивление грунту.

Читайте также:  Виды фундаментов для бани: особенности и преимущества

Минимальную площадь ленточного, столбчатого и свайного оснований обязательно просчитывают по формуле:

S > γn* F/ γc*R,

где γn – коэффициент запаса надежности, принимается 1,2;

F — суммарная нагрузка на подошву, вычисленная ранее;

γc– коэффициент, зависящий от сочетания типа грунта и будущего строения и находящийся в пределах 1,0 – 1,4 (например, если ставят каменный дом на пластичную глину, γc=1,0; при строительстве любого сооружения на мелком песке γc=1,3);

R– расчетное сопротивление грунта при закладке фундамента на глубину от 1,5 до 2 м.

Чтобы рассчитать сопротивление грунта, нужно знать величину удельного сопротивления – она зависит не только от состава почвы, но и от ее пористости и влажности. Расчет любого фундамента базируется на предварительном почвенном анализе участка. Согласно его результатам берут справочное значениеRо. Его корректируют по формуле:

R=0,005Rо* (100+h/3), в которой h – глубина фундамента.

Расчет количества бетона для фундамента и арматуры для его усиления

Методика определения объема бетонной смеси имеет некоторые нюансы в зависимости от типа фундамента.

  • Ленточный. Его объем — это произведение суммарной длины (в том числе под простенками) на глубину и ширину. Для дома размерами 6 х 10 м, с общей длиной простенков 12 м определяют суммарную длину фундамента: (6+10)*2 + 12 = 44 м. При глубине фундамента 1,6 м и ширине ленты 0,4 м его объем (и количество бетона) составит 44 * 1,6 * 0,4 = 28,2 м3.
  • Столбчатый. Допустим, для изготовления основания используют бетонные опоры диаметром 0,2 м и длиной 1,5 м. Площадь сечения столба равна 3,14 * 0,22/4 = 0,03 м2. Разделив общую квадратуру фундамента на это число, определяют количество опорных столбов. Его умножают на объем одного столба (0,03 * 1,5 = 0,045 м3) и получают кубатуру бетона для фундамента.
  • Плитный. Толщина монолитной плиты варьируется от 15 до 40 см – ее подбирают в зависимости от веса здания. При параметре 40 см и площади дома 60 м2 нужное количество бетонной смеси составит 0,4 * 60 = 24 м3.
  • Плита. Для легкого каркасного или щитового дома, стоящего на твердой глине или скальном грунте, подойдет арматура диаметром 10 мм. Если планируется поставить на плиту кирпичный дом, а грунт слабый, то приобретают прутки потолще – от 14 до 16 мм. Каркас обычно делают с шагом 20 см, выполняя два пояса армирования. Связку поясов делают в каждой точке пересечения продольной и поперечной арматуры. Если толщина плиты 40 см, длина связующих прутков составит 30 см (оба пояса удалены от плоскостей основания на 5 см).
  • Лента. Она меньше подвержена изгибу, поэтому достаточно арматуры толщиной 10 — 12 см. Ее тоже укладывают в два слоя, каждый из которых заглублен в бетон на 5 см. При ширине фундамента 0,4 м хватит двух продольных стержней в каждом ярусе. Если основание шире, потребуется 3 – 4 линии арматуры. Поперечные элементы и вертикальные связи можно ставить через каждые полметра. Они, как в плитном фундаменте, должны отстоять от поверхностей ленты на 5 см.
  • Столбы. Их армируют стержнями толщиной 10 – 12 мм. Вертикальные прутья (2 – 6 штук) равномерно распределяют по объему столба – их длина соответствует длине опоры. Поперечные связи из гладкой арматуры диаметром 6 мм располагают с интервалом 0,4 – 0,5 м по высоте.

Зная нормы расхода арматуры и ее расположение, нетрудно определить, сколько ее нужно для создания основания конкретного дома