Пример расчета фундаментной плиты вручную

Итак, по стандарту во время строительства во внимание берутся две важных позиции – расчет деформации грунта и расчет по его несущей способности. А, в общем, все можно разделить на такие этапы:

Рассчитать ленточный фундамент своими руками

Наиболее популярны в частном строительстве ленточные фундаменты. Они могут использоваться под разные дома на различных типах грунтов, расчет их можно сделать своими руками. Для этого не нужны знания высшей математики или сопромата. Есть метод, при котором все просто, правда, громоздко: придется собирать много данных. Этот расчет ленточного фундамента называется «по несущей способности грунта». Но предварительно вам нужно будет собрать нагрузки от дома: рассчитать какая масса будет приходится на каждый квадратный метр (сантиметр) основания. Затем, подбирая ширину подошвы фундамента, выбрать оптимальную ее ширину.

В этой статье описан метод расчета параметров ленточного фундамента (ширины) по несущей способности грунтов

Особенности бруса как строительного материала

Ленточный фундамент – оптимальное решение для брусового дома

Древесина имеет многотысячную историю использования в качестве материала для возведения жилых и вспомогательных сооружений. За это время человечество накопило огромный багаж знаний по хранению, обработке этого уникального сырья, эксплуатации сделанных из него сооружений.

Выбирая фундамент для дома из бруса, необходимо учитывать такие свойства древесины:

  • Относительно небольшой удельный вес. Даже толстая стена не создает значительного давления на основание. Нет необходимости возводить мощную опорную систему, если только это не набитый бытовой техникой многоэтажный дом.
  • Пористость и гигроскопичность. Древесина при повышенной влажности впитывает воду и становится тяжелее в 1,5-2 раза. Это исключает возможность изготовления легкого фундамента под брус, рассчитанного на минимальные значения.
  • Гибкость. Без упора по всей длине венцы прогибаются, что приводит к деформации стен и перекрытий. Необходимо жесткое и статичное основание.
  • Склонность к гниению. Под воздействием сырости древесина начинает разлагаться, постепенно превращаясь в труху. Требуется поднимать ее на значительное расстояние от земли, уделяя должное внимание гидроизоляции.

Разработаны средства, повышающие устойчивость дерева к влажности, огню, насекомым и микроорганизмам. Правильная и своевременная обработка материала позволит продлить срок его службы до 70-100 лет.

Расчет основания по несущей способности

Изображение 1. Механика грунтов.

Под несущей способностью грунта следует понимать предельную нагрузку, которую он может выдержать без разрушения. На Изображении 1 показаны случаи, требующие выполнения расчета основания по несущей способности, которая обеспечит их собственную устойчивость и не допустит смещения фундамента основания по его подошве.

Необходимо перечислить случаи, показанные на Изображении 1, и определиться с теми, которые могут относиться к частному домостроению.

а) На сооружение действует горизонтальная сила. Такой расчет может потребоваться, если на подворье будут устанавливать вышку для генератора, работающего под действием силы ветра.

б) Предполагает расчет фундамента при наличии подпорной стены, на которую могут действовать горизонтальные силы, возникающие от собственного веса грунта.

в), г) Сооружение находится на откосе или близко к его краю.

д) Основанием является глинистый грунт, степень влажности которого Sτ= 0,5. На него действует вес дома. Это реально возможные ситуации.

е) Рассчитывают несущую способность для определения, насколько устойчив естественный склон.

Ленточный монолитный фундамент.

Кроме указанных случаев такой расчет фундаментов необходим, если дом построен на скальных грунтах или на фундамент могут действовать выталкивающие силы.

Далее обозначения в формулах такие, как и в нормативной строительной документации.

Чтобы несущая способность грунта обеспечивала надежность построенного на нем сооружения, необходимо проверить условие (1):

где F — нагрузка от всего сооружения с учетом всех систем жизнеобеспечения, передаваемая на основание фундаментом, кг, Fu — противодействующая сила основания, кг, γc — коэффициент, зависящий от типа грунта (см. таблицу №1), γn — коэффициент надежности, устанавливается в зависимости от класса сооружения: γn=1,2, 1,15, 1,1 для сооружений I, II, и III классов, соответственно.

Расчет оснований и фундаментов: правила вычислений Расчет оснований и фундаментов можно определить по несущей способности и деформации. В строительстве под естественным основанием понимается грунт, свойства которого определяют тип фундамента.

Читайте также:  Как построить столбчатый фундамент из труб?

Этап II. Определение примерной массы постройки

И сюда обязательно нужно вписать массу мебели и всех других предметов, что будут находиться в бане, а также снег, который осядет на крыше и который весить может даже тонну.

Всего проверка выбранного типа фундамента будет проходить по трем параметрам:

  • Несущая способность грунта – выше удельной нагрузки.

Что такое несущая способность грунтов? Это характеристика выбранного участка, которая показывает, какую именно нагрузку может выдержать единица площади грунта и какой должна быть общая площадь фундамента бани – чем хуже, как оказалось, грунт может выдерживать давление, тем больше должна быть площадь нулевого уровня. Как определить несущую способность грунта? Вот как: на способность грунтов «держать» фундамент оказывает влияние одновременно целый ряд факторов. Это и тип грунта основания, и его плотность, и сезонная влажность, и близость расположения подземных вод. Это – только пример расчета ленточного фундамента, ведь для каждого участка нужно учитывать свои природные и техногенные факторы.

  • Деформация морозного пучения грунта значительно меньше предельно допустимой для данного фундамента и самой конструкции бани.
  • Напряжения на фундамент, которые могут быть, не больше тех напряжений, при которых потеря упругости в арматуре фундамента может оказаться необратимой.

Так, самые хрупкие и склонные к трещинам – это кирпич и блоки без армирования. Для них показатель деформации не может превышать значения 0,0005. То есть при длине фундамента в 15 метров выгиб стены не может быть более 7,5 мм, в зависимости от чего и делается расчет арматуры для ленточного фундамента.

Расчет ширины ленточного фундамента

Расчет предполагает вычисление двух основных значений:

  1. Глубина заложения бетонной ленты и высота цоколя, чтобы провести расчет глубины всего фундамента;
  2. Ширина основания;
Тип почвы Грунт под фундаментом до глубины его промерзания Расстояние от поверхности грунта до начала залегания грунтовых вод в зимний период Глубина основания для малоэтажных зданий
Непучинистая Грунт крупнообломочный, грунты с гравелистыми песками, с песками средней крупности и крупнопесочные грунты Любая глубина, но не менее 50 см
Пучинистая Грунт песчаный, из мелкого песка и пылеватый Больше чем на 2 метра от расчетной глубины промерзания грунта Любая глубина, но не менее 50 см
Супесчаный грунт Меньше чем на 2 метра от расчетной глубины промерзания грунта  75% от расчетной глубины промерзания грунта, но не менее 70 см
Суглинистый и глинистый грунт Меньше глубины промерзания Меньше глубины промерзания

Допустим, глубина заложения основания дома ниже точки промерзания почвы в регионе, цоколь имеет высоту 0,2 м. Глубина промерзания грунта в регионе – 1,4 метра. Согласно СНиП, фундамент должен закладываться на 0,15 м ниже точки промерзания. При таких условиях высота (глубина заложения плюс цоколь) фундамента равна: 1,4 + 0,2 + 0,15 = 1,75 метра.

Далее проводим расчет бетона на ленточный фундамент и расчет ширины основания. Ширина ленты будет зависеть от отступа стройматериалов стен и основания. Нормативные параметры указаны в таблице ниже:

Стройматериал Высота подвального помещения, м Длина стены, метров
                До трех метров Более трех метров
Ширина стен подвала, см Ширина основания, см Ширина стен подвала, см Ширина основания, см
Бут строительный каменный 2 60,0 80,0 75,0 90,0
2,5 60,0 90,0 75,0 105,0
Бутобетон 2 40,0 50,0 50,0 60,0
2,5 40,0 60,0 50,0 80,0
Кирпич 2 38,0 64,0 51,0 77,0
2,5 38,0 77,0 51,0 90,0
Монобетон 2 20,0 30,0 25,0 40,0
2,5 20,0 40,0 25,0 50,0
Блоки из бетона 2 25,0 40,0 30,0 50,0
                2 25,0 50,0 30,0 60,0

Сопротивление грунтов

Показатели сопротивления нагрузке каждого типа грунта зависят от того, насколько глубоко находятся его залежи, а также от показателей его плотности и пористости. С увеличением глубины увеличивается и коэффициент сопротивления.

Поэтому, если планируется выполнение работ по закладке фундамента на глубину менее полутора метра, то сопротивление грунта необходимо рассчитать по формуле

R0 – расчётное сопротивление, которое можно определить по таблице, приведённой ниже

Также следует учитывать, что на сопротивление нагрузке влияет уровень влажности почвы. Поэтому не следует игнорировать уровень прохождение грунтовых вод.

Общая нагрузка на грунт

Важное значение имеют показатели нагрузки на грунт будущего здания. В расчёты следует включить такие факторы:

  1. Общая нагрузка будущей конструкции, с учётом примерной нагрузки основания. Обращаем внимание, будет ли обустраиваться подвал. Для этого необходимо опираться на данные, представленные в таблице ниже.
  2. Суммарную нагрузку используемых элементов в быту, такие как камины, печи, мебель, люди и прочее.
  3. Сезонные нагрузки. Например, снежные покровы. Показатели для каждой климатической полосы различно. Так, для средней полосы – 100 кг/м2 кровли, для южной – 50 кг/м2, для северной – 190 кг/м2.
Читайте также:  Как сделать опалубку из блоков пенополистирола для фундамента

Значение площади подошвы фундамента определяет показатели ширины траншеи для ленточного основания и площади опоры для столбчатого или свайного фундамента. Если возникают затруднения расчёта, рекомендуем обратиться к онлайн калькулятору.

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.

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
Читайте также:  Ленточный фундамент: виды, преимущества, технология заливки

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:

Расчет фундамента будет состоять из следующих этапов

  • Определяем вес дома без учета фундамента.
  • По таблицам определяем снеговую и ветровую нагрузки.
  • Подбираем оптимальный тип фундамента.
  • Рассчитываем площадь подошвы фундамента с учетом несущей способности грунта.

При расчете фундамент для дома. кроме веса самого строения, также необходимо учитывать снеговую и ветровую нагрузки, а так же примерный вес мебели и техники которая будет располагаться в доме.

Вес дома без учета фундамента. Если у вас есть смета, то достаточно узнать вес всех материалов. Если же нет, то вам самим придется ее составить. Для этого рассчитываем объем каждого материала, необходимого для постройки, узнаем вес и складываем. Таким образом вы получите суммарное давление на фундамент дома.

Здесь мы не будем приводить массу каких-либо материалов, т.к. с каждым годом их выбор становится больше и разнообразней. Перечислим только основные элементы строений, которые нам необходимо учесть перед тем, как рассчитать фундамент дома.

  • Вес стен зависит от строительного материала из которого они сделаны.
  • Давление от элементов крыши. В конструкцию крыши входят — стропила, обрешетка, кровля, утеплитель.
  • Межэтажные перекрытия определяется материалом самих перекрытий и плотностью используемого утеплителя.
  • Эксплуатационная или полезная нагрузка. Сюда входит вес мебели, одежды, различной домашней техники т.е. все что не является частью строительных конструкций. Принято считать, что нагрузка распределяется равномерно по всей площади перекрытий. В среднем для цокольного и межэтажного перекрытия жилых домов, она составляет 210 кг/м2, для чердачного перекрытия 105 кг/м2.

Снеговая нагрузка различна для каждого района. Для того чтобы узнать вес снегового покрова в вашей местности, необходимо воспользоваться «СНиП * НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ». В данном СНиП в приложение 5, есть карта, по которой можно определить эти данные в вашем районе. Приведем лишь некоторые данные для различных городов России.

Следует обратить внимание на то, что значения приведены для горизонтальной проекции т.е. снежный покров давит на крышу только сверху вниз, поэтому при расчете необходимо брать не площадь крыши, а только площадь горизонтальной проекции.

Ветровая нагрузка. Расчет давления от ветра достаточно сложен и зависит от многих факторов. К таким факторам относятся расположения относительно направления ветра, материала стен и крыши, от формы самого сооружения и т.д.

Поэтому давление от ветра можно подсчитать по упрощенной формуле:

Ветровая нагрузка = (15 х h + 40)xS,

где h – высота от уровня земли до верхней точки строения, S – площадь здания.

После того как вы подсчитали вес всего дома, необходимо подобрать оптимальный тип основания и рассчитать фундамент.

Расчёт несущей способности грунта

Для расчёта несущей способности грунта понадобятся физико-механические характеристики инженерно-геологических элементов (ИГЭ), формирующих грунтовый массив участка строительства. Эти данные берутся из отчета об инженерно-геологических изысканиях. Оплата такого отчёта зачастую окупается сторицей, особенно это касается неблагоприятных грунтовых условий.

Среднее давление под подошвой фундамента не должно превышать расчётное сопротивление основания, определяемого по формуле:

Формула определения расчетного сопротивления грунта основания.

Для этой формулы существует ряд ограничений по глубине заложения фундаментов, их размеров и т.д. Более подробная информация изложена в разделе 5 СП Ещё раз подчеркнем, что для применения данной расчётной методики необходим отчет об инженерно-геологических изысканиях.

В остальных случаях с некоторой степенью приближенности можно воспользоваться усредненными значениями в зависимости от типов ИГЭ (супеси, суглинки, глины и т.п.), приведенными в СП :

Расчетные сопротивления крупнообломочных грунтов.

Расчетные сопротивления песчаных грунтов.

Расчетные сопротивления глинистых грунтов.

Расчёт несущей способности грунта

Расчетные сопротивления суглинистых грунтов.

Расчетные сопротивления заторфованных песков.

Расчетные сопротивления элювиальных крупнообломочных грунтов.

Расчёт несущей способности грунта

Расчетные сопротивления элювиальных песков.

Расчетные сопротивления элювиальных глинистых грунтов.

Расчетные сопротивления насыпных грунтов.

Расчёт несущей способности грунта

В рамках примера зададимся суглинистым грунтом с коэффициентом пористости 0,7 при значении числа пластичности 0,5 – при интерполяции это даст значение R=215кПа или 2,15кг/см2. Самостоятельно определить пористость и число пластичности очень сложно, для приблизительной оценки стоит оплатить взятие хотя бы одного образца грунта со дна траншеи специалистом лаборатории, выполняющей изыскания. В общем и целом для суглинистых грунтов (самый распространенный тип) чем выше влажность, тем выше значение числа пластичности. Чем легче грунт уплотняется, тем выше коэффициент пористости.