Как правильно рассчитать фундамент под дом

Расчёт фундаментов для зданий и сооружений начинается с выбора типа фундаментов. Прежде всего требуется определить геометрию (размеры) фундаментов, исходя из их устойчивости и прочности применяемых материалов, для этого нужно выполнить следующие условия:

Расчёт по геологическим и климатическим данным

На какую глубину опустить фундамент, зависит в первую очередь от особенностей грунта и его поведения при подъёме грунтовых вод и зимнем промерзании. А это связано с климатическими показателями в регионе строительства, поэтому все эти факторы нужно учитывать в связке друг с другом.

Тип грунта

По правилам перед тем как рассчитать глубину фундамента, следует провести геолого-геодезические изыскания и определить тип грунта на участке застройки. На практике часто поступают проще, и получают уже готовые данные в местном архитектурном бюро или расспрашивают хозяев соседних участков, уже построивших на них дома.

Плотные грунты, которые необходимо изучить, находятся под слоем плодородной почвы, не способной быть надёжной основой для фундамента.

  • Глины и суглинки.

Траншея в глинистом грунте

Расчет осадки фундамента мелкого заложения и стабилизации ее во времени.

Осадка основания S с использованием расчетной схемы в виде линейно-деформируемого полупространства определяется методом послойного суммирования по формуле

где β — безразмерный коэффициент = 0,8; σzpi — среднее значение дополнительных верт-х норм-х напряжений в i — м слое грунта

hi, Ei — соответственно толщина и модуль деформации i — го слоя грунта;

n — число слоев, на которое разбита сжимаемая толща основания.

Сжинаемую толщу грунта под подошвой фундамента делят на элементарные слои, толщиной не более 0,4 ширины подошвы фундамента. При слоистом основании каждый элементарный слой должен включать однородный грунт и не должен быть более 2м.

Для вертикали, проходящей через середину подошвы фундамента, определяют напряжения от собственного веса грунта σzq и дополнительные напряжения σzp.

Вертикальные напряжения от собственного веса грунта на границе слоя, расположенного на глубине Z от подошвы фундамента, определяются по формуле

где — удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента;

dn — глубина заложения фундамента;

, hi — соответственно удельный вес и толщина i -го слоя грунта.

Ниже уровня подземных вод (УПВ) в песках к глинистых грунтах с JL > 0,5 учитывают взвешивавшее действие воды

где s — удельный вес грунта; w- удельный вес воды;

Расчет осадки фундамента мелкого заложения и стабилизации ее во времени.

e — коэффициент пористости грунта.

Дополнительные вертикальные напряжения на глубине Z от подошвы фундамента, действующие по оси, проходящей через центр подошвы фундамента, определяются по формуле

, где α — коэффициент затухания дополнительных давлений по глубине,

Po = P — σzq,о — дополнительное вертикальное давление на основание в уровне подошвы фундамента;

Р — среднее давление под подошвой фундамента;

σzq,о — напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента.

Нижняя граница сжимаемой, толщи основания принимается на глубине, где выполняется условие

. В случае, когда нижняя граница сжимаемой толщи заканчивается в грунтах с модулем деформации МПа, то эти грунт включается в сжимаемую толщу, а её нижнее границу переносят на глубину, где выполняется условие

DL – отметка планировки; NL — отметка поверхности природного рельефа; FL — отметка подошвы фундамента; WL — уровень подземных вод; В,С— нижняя граница сжимаемой толщи; d и dnглубина заложения фундамента соответственно от уровня планировки и поверхности природного рельефа; b — ширина фундамента; р — среднее давление под подошвой фундамента; р0 — дополнительное давление на основание; szg и szg,0– дополнительное вертикальное напряжение от внешней нагрузки на глубине z от подошвы фундамента и на уровне подошвы; szp и szр,0 – дополнительное вертикальное напряжение от внешней нагрузки на глубине z от подошвы фундамента и на уровне подошвы; Нс – глубина сжимаемой толщи.

При развитии осадки поверхности слоя грунта, загруженного сплошной нагрузкой, во времени происходит фильтрация воды либо только верх, либо вверх и вниз. При расчете осадки фундамента во времени рекомендуется принимать распределение уплотняющих напряжений по эквивалентной треугольной эпюре. При однородном грунте в пределах сжимаемой толщи рассматривают два характерных вида фильтрации воды: 1)Однородный пылевато-глинистый грунт залегает мощным слоем. Фильтрация воды развивается преимущественно вверх.

2)Слой однородного пылевато-глинистого грунта подстилается фильтрующим слоем, расположенным в нижней точке треугольной эпюры напряжений. При слоистом залегании грунтов направления фильтрации отжимаемой воды зависят от водопроницаемости слоев.

Источник

Где можно использовать — применение

Ленточный мелкозаглубленный фундамент подходит для строительства низкоэтажных жилых домов и других сооружений из тех материалов, которые не создадут значительного давления на подошву фундамента. К таким сооружениям и материалам относят:

  • бревенчатые срубы;
  • ячеистые бетоны – пенобетон, газосиликатные блоки;
  • облегченная кладка кирпича;
  • каркасно-щитовые постройки.

При обустройстве фундамента большей ширины на нем можно возводить тяжелые дома из бруса или бревна. Но в этом случае грунт будет промерзать на меньшую глубину и есть вероятность деформирования фундамента. Таким образом, если планируется постройка монументального здания – лучше обустроить ленточный монолитный фундамент.

Читайте также:  Свайный фундамент: плюсы и минусы

При этом следует знать, что увеличение ширины ленты мелкозаглубленного фундаменты делает возможным строительство более тяжелых домов с мансардой. Большая ширина фундаментной ленты (соответственно, и цоколя) способствует снижению глубины промерзания грунта в пространстве под полом.

Что включает в себя расчет фундамента

Виды фундаментов

Проектировщик собирает нагрузки с наземного строения и подбирает конструкцию основания. Подземная часть здания работает совместно с грунтом, поэтому характеристики почвы также учитываются, например, ее возможность выдерживать предельные усилия.

Расчет фундамента состоит из таких частей:

  • расчет по сопротивлению нагрузкам (несущая способность);
  • расчет по деформации почвы.

Проектирование проходит отдельной фазой или в составе проекта «под ключ». Используются следующие конструкции фундаментов:

Что включает в себя расчет фундамента
  • ленточная (монолитная или сборная железобетонная);
  • столбчатая с балками или без;
  • свайная;
  • из плит;
  • другие виды.

До начала расчета у конструктора должны быть строительные условия возведения, геодезические и инженерные характеристики объектной площадки, климатические показатели в районе. Специалист работает с архитектурными чертежами и детальными разрезами узлов, использует сведения о технологических и конструктивных особенностях строения.

Конструктор приводит перечень нагрузок, воспринимаемых фундаментом, и в письменной форме предлагает варианты при выборе его типа. В составе проекта прилагаются общие и деталировочные чертежи с описанием основания, отметками заглубления, габаритными размерами. Приводится спецификация материалов, расчет бетона на фундамент, требования к арматуре и проект опоры.

Расчет по несущей способности грунта

В процессе рассчитывается ширина, высота, давление на подошву и другие критерии. Основание считается надежным, если произведение нижней площади на несущую способность будет больше, чем нагрузки от веса здания.

Формула S · H > P, где:

  • S — площадь подошвы, м²;
  • H — несущая способность, кг/м²;
  • P — масса строения со всеми нагрузками, кг.

Расчет фундамента для дома ведется по следующей методике:

  •    определяется показатель сопротивления грунта нагрузкам;
  •    высчитывается общий вес строения;
  •    находится величина давления на почву;
  •    сравнивается нагрузка и несущая способность земли, вносятся исправления в размерные параметры.
Что включает в себя расчет фундамента

Снеговую массу на кровле можно высчитать по удельному весу покрова. Например, в средней полосе показатель составляет 100 кг/м². Если в здании есть нестандартный объект, например, бассейн, его вес прибавляется к общей массе.

Вес людей для загородного дома, квартиры в городе и коттеджа считается по формуле  Рл. = 400 кг/м² · Sп., где:

  • Рл. — вес людей, кг;
  • Sп. — площадь дома, м².

В результате выбирается правильное равновесие показателей для обеспечения устойчивости и прочности дома. Расчет исключает сдвиг подошвы и опрокидывание конструкции.

В проекте учитывается направление нагрузок, например, наклонные, вертикальные или горизонтальные. Для этого применяются коэффициенты, которые есть в справочниках конструктора и проектировщика.

Расчет на деформацию грунта

При расчете учитывается проектное сопротивление почвы на уровне размещения фундаментной подошвы. При заглублении на 1,5 метра и ниже показатель грунта берется из таблиц.

Некоторые значения:

  • гравий с песчаным или глинисто-пылеватым заполнителем — 4 — 5 кг/см²;
  • щебень с аналогичным наполнителем — 4,5 – 6 кг/см²;
  • крупные и средние пески средней и высокой плотности — 2,5 – 4,5 кг/см²;
  • пылеватые и мелкие пески маловлажные и влажные — 1,5 – 2 кг/см².
  • супеси (пористость 0,3 – 0,7) — 2 – 4 кг/см²;
  • суглинки — 1 – 4 кг/см²;
  • глины — 1 – 9 кг/см².
Что включает в себя расчет фундамента

Если фундамент углубляется меньше 1,5 м, плотность под нижней границей будет отличаться. Для расчета применяется формула R = · Ro · (100 + h / 3), где:

  • Rо — значение из таблицы для глубины 1,5 м;
  • H — расчетная глубина.

Деформации опор строений бывают осадочными и просадочными. Первый вид включает понятия: полное, среднее или дополнительное оседание под нагрузкой, что определяется количеством измененных участков. Дополнительные деформации бывают от увлажнения дождем и талым снегом, при неправильно выполненной отмостке вокруг дома. Основания осаждаются из-за динамического действия оборудования, протечек канализации, водопровода.

Просадки – провальные деформации, при которых грунт изменятся коренным образом. Для их предупреждения лессовидные и рыхлые песчаные почвы уплотняются, мерзлые грунты оттаиваются.

Глубина заложения в зависимости от типа фундамента

Если глубина заложения фундамента – это расстояние от его подошвы до горизонтальной отметки уровня земли, то нужно понимать, что считать подошвой. И какую отметку считать нулевой, если участок расположен на склоне. Чтобы ответить на эти вопросы, необходимо разобраться в типах фундаментных конструкций и целесообразности их применения для разных грунтов.

Конструкции фундаментов

Жилые дома возводят на ленточном, плитном или свайном фундаменте, выбирая оптимальный вариант с учётом нагрузки на основание, типа грунта, уклона участка застройки и других данных.

  • Монолитный или сборный железобетонный ленточный фундамент – самый распространённый тип основания для ненасыщенных влагой и слабопучинистых грунтов. Обладает хорошей несущей способностью, подходит для зданий из кирпича и блоков.
  • Монолитная железобетонная плита – самый надёжный фундамент для тяжёлых зданий, возводимых на участках с пучинистыми грунтами. Плита равномерно распределяет нагрузку на слабое грунтовое основание, а при его подвижках «плавает» вместе с домом.
  • Свайный фундамент годится для любых грунтов, кроме скальных: длинные стальные или железобетонные опоры можно опустить на любую глубину, пронзив насквозь и водоносный слой, и промерзающий грунт, чтобы добраться до твёрдого и неподвижного пласта. Но ставить на него можно только сравнительно лёгкие дома – деревянные, каркасные, из ячеистых блоков.

В некоторых случаях для усиления конструкции используют комбинирование ленточного или плитного фундамента со свайным.

Читайте также:  Глубина фундамента под гараж: правильно выбираем

Фундамент из буронабивных свай и монолитной плиты Источник

Форма подошвы у всех этих оснований разная, соответственно отличается и её площадь, и её взаимодействие с грунтом.

Хуже всего противостоит морозному пучению ленточный фундамент, имеющий большую длину и небольшую суммарную площадь. Давление грунта действует на него неравномерно, вызывая разрушения. Именно поэтому нужно знать, как посчитать глубину заложения фундамента в виде ленты, чтобы её подошва оказалась ниже уровня промерзания.

Плита имеет большую площадь и воспринимает давление грунта на себя более равномерно, к тому же оно уравновешивается такой же равномерно распределённой нагрузкой от здания. Поэтому её не заглубляют до уровня промерзания даже на пучинистых грунтах.

Опоры свайного фундамента объединены друг с другом монолитной железобетонной лентой или стальным ростверком. Его подошва точечная – это «пятки» свай, которые всегда находятся в плотных слоях грунта ниже уровня его промерзания. Такая конструкция позволяет строить дома на участках с большим уклоном без планировки грунта, что необходимо при устройстве плитного или ленточного основания.

Если выравнивание площадки не проводится, нулевой считается самая низко расположенная точка, и глубина заложения фундамента считается от неё Источник

Фундаменты мелкого и глубокого заложения

При строительстве частных домов малой этажности на расчётную глубину ниже уровня промерзания грунта фундаменты закладывают только в тех случаях, когда:

  • в проекте предусмотрен подвал или цокольный этаж;
  • дом имеет большие размеры и внушительный вес;
  • рядом находятся крупные здания, мощные фундаменты которых могут изменить свойства грунта;
  • участок строительства находится в сейсмоопасной зоне.

Если вы строите дом, имея в исходных данных хотя бы один из перечисленных факторов, не стоит самостоятельно решать, как найти глубину заложения фундамента – этим должны заниматься специалисты.

Заглубление ленточного и тем более плитного фундамента на большую глубину нецелесообразно, так как связано с огромными финансовыми затратами. В частном домостроении правильнее использовать свайные или мелкозаглубленные основания.

Для предотвращения деформации такого фундамента предпринимают специальные меры, устраняющие пучение грунта под домом.

  • Утепление стен фундамента во избежание проникновения холода под дом, для чего бетон заливают в несъёмную опалубку из экструдированного пенополистирола.
  • Утепление грунта под отмосткой, защищающее его от промерзания по всему периметру.
  • Устройство дренажных систем для отвода грунтовой воды и осадков от фундамента.

Мелкозаглубленные фундаменты на разных видах почвы

Практика показывает, что фундаменты имеет смысл возводить в том случае, если грунт, который преобладает на участке, не относится к пучинистым. То есть к тем, которые не изменяют свой объём при промерзании – глины, суглинки и супеси. В отличие от песка, глина хорошо задерживает влагу, которая при замерзании расширяется.

Там целесообразно применять другие инженерные решения. Ещё одно ограничение, которое действует на применение такого фундамента, а именно они не предназначены для тяжёлых кирпичных конструкций. То есть, для кирпичного дома необходим другой тип фундамента, например, ленточный монолитный фундамент или плиту монолитную.

Мелкозаглубленные фундаменты на разных видах почвы

Но в случае если на такой фундамент планируется установка здания небольшого веса, то их можно возводить и на пучинистых грунтах. Но в этом случае необходимо принять меры по его дополнительному утеплению. На песчаных и щебёночных грунтах мелкозаглубленный фундамент возводится без особых сложностей.

Если вы являетесь участка с активным рельефом, то мелкозаглубленный фундамент также не подойдет, либо его высота в некоторых местах может достигать 3 м, чтобы сделать дом по уровню.

Фундамент столбчатой конструкции

Схема устройства столбчатого фундамента из кирпичной кладки по деревянной балке

Столбчатая основа используется для одноэтажных строений, имеющих небольшой вес. Ей отдают предпочтение в ситуациях, когда необходимо при небольшом уровне затрат соорудить легкий фундамент. Конструкция представляет собой группу опорных колонн, которые изготовлены из железобетона. Они устанавливаются на угловых участках здания, а также в зонах пересечения капитальных стен и внутренних перегородок. Для повышения нагрузочной способности оголовки опор объединяются железобетонным ростверком.

Достоинства конструкции:

  • дешевизна;
  • простота обустройства;
  • возможность сооружения на проблемных почвах.
Фундамент столбчатой конструкции

Столбчатые опоры формируются из кирпича или путем бетонирования. В нижней части опорных колонн формируется песчано-гравийная подушка.

Имеются определенные ограничения:

  • не рекомендуется сооружать столбчатую основу на почвах, склонных к сдвигам;
  • запрещается использовать железобетонные столбы для опор тяжелых строений;
  • нельзя строить здания на слабонесущих торфяных и глинистых почвах.

Глубина заложения столбчатых опор – 0,2–0,3 м ниже уровня промерзания. Средняя глубина столбчатой основой для одноэтажного строения из кирпича, сооружаемого на стабильном грунте, составляет 80 см.

Классификация по конструкции

Глубина заложения фундамента во многом зависит от особенностей его типа. Выделяют мелкозаглубленный фундамент плитного (сплошного), столбчатого (отдельно стоящего), массивного и ленточного типов.

Столбчатые мелкозаглубленные основания обычно представляют собой бетонные или кирпичные столбы с верховой обвязкой в случае, если сверху будет расположена стена. Цель устройства фундаментов этого типа заключается в сохранении целостности строения при возможной деформации пучинистого грунта.

Мелкозаглубленный ленточный фундамент для дома из газобетона станет отличным решением, но важно правильно выбрать тип опорной конструкции.

Классификация по конструкции
  • Сборный. Обычно его монтируют на бетонной подушке, которая определяет глубину заложения фундамента.
  • Монолитный. Этот тип основания заливается как единое целое и требует дополнительного армирования. Например, для деревянного дома потребуется проложить сразу два арматурных пояса, один по верхней плоскости, а второй ― по нижней.
  • Сборно-монолитный. Выполняется из специальных стеновых блоков, поверх которых заливается монолитный пояс. В этом случае высота основания совпадает с уровнем строительной площадки.
Читайте также:  Как построить пристройку к дому на свайном фундаменте

Возможно устройство прерывистого ленточного фундамента под дом из пентобетона, что во многом снижает затраты на возведение объекта, и в этом достоинства сборно-монолитных конструкций. При его укладке бетонные подушки устанавливаются через определенные промежутки, сокращая расходы примерно на 15 %. В малоэтажном строительстве на пучинистой почве именно ленточные основания применяются чаще всего, особенно при возведении деревянного строения или дома из газобетона. Недостатком таких структур можно назвать лишь то, что они не подходят для сооружения кирпичных зданий.

Плитные основы домов. Пожалуй, этот вариант можно назвать наиболее надежным и подходящим даже для самой слабой глинистой почвы. По сути ― это монолитная плита из железобетона, равная по размерам площади будущего здания. При малоэтажном строительстве ее толщина составляет около 30 см. Благодаря тому, что плита имеет большую площадь и цельную поверхность, давление, оказываемое конструкцией на землю, значительно снижается. Соответственно, глубина его монтажа может быть небольшой, а применение возможно даже на водонасыщенной или слабонесущей поверхности.

Классификация фундаментов в соответствии со стройматериалами, из которых они изготавливаются:

  • Бетонные.
  • Железобетонные.
  • Бутобетонные.
  • А также на основе различных каменных материалов.

Бут ― материал достаточно высокой прочности (природный), представляющий собой куски гранита или известняка. Используется для приготовления бутобетона, где выступает наполнителем основной смеси, повышая общую прочность.

Классификация по конструкции

Расчет затрат на работы и расходов на необходимые материалы для непрофессионального строителя покажется непростым и весьма запутанным делом. Главной проблемой в этом случае является то, что основание для каждого дома индивидуально.

Даже в том случае, когда для ее расчета используются самые надежные и проверенные технологии, при монтаже может выявиться множество различных факторов, которые нужно будет исключать, изменять или же подстраиваться под них. По этой причине часто получается так, что практически половина запланированных на возведение дома средств расходуется именно в начале строительства.

Существует 3 фактора, оказывающих влияние на стоимость устройства мелкозаглубленного основания:

  • качество участка;
  • тип конструкции;
  • предполагаемая в дальнейшем нагрузка.

Каждый из них может значительно изменить общую сумму, часто в большую сторону.

Проще всего учесть предполагаемую нагрузку строения исходя из используемых материалов. Расчет этого параметра обычно проводит архитектор еще на стадии создания проекта будущего дома. Чем легче вес основного строительного материала для стен и кровли, тем менее сложным и затратным будет устройство фундамента дома.

Классификация по конструкции

Тип конструкции и ее размер тоже играют не последнюю роль. Учитывается заглубление опоры, устройство цоколя, заливка бетона с установлением опалубки и армирования или укладка специальных блоков (плит). Также в этот список нужно включить и обязательные земельные работы, стоимость которых обычно устанавливается за 1 куб. м.

Чтобы определить стоимость опалубки для заливной конструкции необходимо вычислить площадь ее стен. Для этого общая длина подземного сооружения умножается на его высоту, а далее еще на 2. Все расчеты в данном случае производятся в метрах. Для опалубки обычно берут доски толщиной около 50 мм (0,05 м). Если полученную площадь умножить на 0,05 ― получится необходимое количество кубометров.

Важно не забыть к рассчитанным с учетом параметров и цен на материалы расходам прибавить еще около 7-10 % от полученной суммы ― на непредвиденные ситуации, которые могут возникнуть в процессе установки.

Свайный

Свайный

Свайный тип фундамента мелкого заложения несколько отличается от классического варианта такого фундамента. Еще этот фундамент можно охарактеризовать как симбиоз свайного с ленточным фундаментом. Подготовка к строительству такой конструкции фундамента осуществляется таким же способом, что и для обычного ленточного с малой глубиной залегания. Отличием является то, что в подготовленной траншее под такой фундамент, выполняется бурение отверстий под сваи. Глубина последних для такого типа фундамента должна достигать уровня более прочных слоев грунта. Это обеспечит дополнительный упор всей конструкции строения.

Свайный

Обратите внимание! Длина прутьев должна быть такой, чтобы они выступали на достаточную величину для переплетения с основным армированием.

Свайный

Следующим этапом сооружения такой конструкции является армирование основного пояса, монтаж опалубки и заливка площади бетоном. Обязательно производится обработка глубинным вибратором, чтобы добиться наилучшего заполнения пространства бетоном. Уход за конструкцией до полного набора прочности аналогичен тому, который осуществляется для обычного ленточного фундамента.

Что такое глубина заложения фундамента

Планируя постройку дома, не всегда имеется возможность воспользоваться услугами профессиональных проектировщиков. Частным застройщиком самостоятельно приходится решать комплекс вопросов, связанных с проектированием. На этом этапе важно правильно выбрать фундаментную базу, а также определить ее параметры, в том числе и глубину фундамента.

Глубина заложения фундамента – это уровень расположения подошвы основы относительно нулевой отметки. Определяя величину параметра, изучите особенности строительной площадки, проанализируйте характер грунта, рельеф местности, учтите конструкцию возводимого здания и климатические условия.

От правильно выполненных расчетов зависит:

  • срок эксплуатации строения;
  • концентрация влаги в помещении;
  • устойчивость коробки здания;
  • целостность стен;
  • комфортный микроклимат внутри постройки.

При поверхностном подходе создается впечатление, что определение глубины заложения – простая задача. Однако существует определенная методика, с которой следует детально ознакомиться.

Что такое глубина заложения фундамента

Стандартная формула для расчет глубины заложения фундамента:

Hp = mtmHн, где:

  • Hн — глубина промерзания грунта.
  • mt – 0,7-1, коэффициент влияния тепла здания на промерзание грунта у наружных стен.
  • m – 1,1, коэффициент условий работы.

Расчет глубины заложения фундамента