Расчет фундаментов. Пример расчета фундамента свайного, ленточного, столбчатого, монолитного, плитного. Расчет основания фундамента: пример. Расчет фундамента на опрокидывание: пример

Использование типовых методов облегчит планирование и расчет фундаментов, пример расчета фундамента упростит вычисления. На основе приведенных в статье рекомендаций можно избежать ошибок при возведении выбранной конструкции (столбчатого, свайного, ленточного или же плитного типа).

Столбчатое основание

Для примера используется одноэтажное строение с параметрами в плане 6x6 м, а также со стенами из бруса 15x15 см (объёмная масса составляет 789 кг/м³), отделанными с внешней стороны вагонкой по рулонной изоляции. Цоколь здания выполнен из бетона: высота – 800 мм и ширина – 200 мм (объёмная масса бетонных материалов – 2099 кг/м³). Он основан на железобетонной балке сечением 20x15 (объёмные показатели ж/б – 2399). Стены имеют высоту 300 см, а шиферная кровля отличается двумя скатами. Цоколь и чердак выполнены из досок, расположенных на балках сечением 15x5, а также теплоизолированы минеральной ватой (объёмная масса изоляции составляет 299 кг).

Зная нормы нагрузок (по СНиП), можно правильно осуществить расчет фундаментов. Пример расчета фундамента позволит быстро провести вычисления для собственного здания.

Нормы нагрузок

• На цоколь – 149,5 кг/м².
• На чердак – 75.
• Норма снежной нагрузки для местности в средней полосе РФ составляет 99 кг/м² относительно площади кровли (в горизонтальном разрезе).
• На основания по разным осям осуществляют давление разные нагрузки.

Давление по каждой оси

Точные показатели конструктивных и нормативных нагрузок позволяют правильно произвести расчет фундаментов. Пример расчета фундамента приведен для удобства начинающих строителей.

Конструктивное давление по оси «1» и «3» (крайние стены):

• От сруба стенового перекрытия: 600 х 300 см = 1800 см². Этот показатель умножается на толщину вертикального перекрытия в 20 см (с учетом внешней отделки). Получается: 360 см³ х 799 кг/м³ = 0,28 т.
• От рандбалки: 20 х 15 х 600 = 1800 см³ х 2399 ~ 430 кг.
• От цоколя: 20 х 80 х 600 = 960 см³ х 2099 ~ 2160 кг.
• От цоколя. Подсчитывается суммарная масса всего перекрытия, потом берется 1/4 часть от него.

Лаги со сторонами 5x15 размещены через каждые 500 мм. Их масса составляет 200 см³ х 800 кг/м³ = 1600 кг.

Необходимо определиться с массой напольного перекрытия и подшивки, включенных в расчет фундаментов. Пример расчета фундамента указывает на слой утеплителя толщиной в 3 см.

Объём равен 6 мм х 360 см² = 2160 см³. Далее, значение умножается на 800, итог составит 1700 кг.

Изоляция из минеральной ваты имеет толщину 15 см.

Объёмные показатели равны 15 х 360 = 540 см³. При умножении на плотность 300,01 получаем 1620 кг.

Итого: 1600,0 + 1700,0 + 1600,0 = 4900,0 кг. Все делим на 4, получаем 1,25 т.

• От чердака ~ 1200 кг;
• От кровли: суммарная масса одного ската (1/2крыши) с учётом массы стропильных балок, решётки и шиферного настила – всего 50 кг/м² х 24 = 1200 кг.

Норма нагрузок для столбчатых конструкций (для оси «1» и «3» требуется найти 1/4 часть от общего давления на кровлю) позволяет осуществить расчет свайного фундамента. Пример рассматриваемой конструкции идеально подойдет для набивного строительства.

• От цоколя: (600,0 х 600,0) /4 = 900,0 х 150,0 кг/м² = 1350,0 кг.
• От чердака: в 2 раза меньше, нежели от цоколя.
• От снега: (100 кг/м² х 360 см²) /2 = 1800 кг.

В итоге: суммарный показатель конструктивных нагрузок составляет 9,2 т, нормативного давления – 4,1. На каждую ось «1» и «3» приходится нагрузка около 13,3 т.

Конструктивное давление по оси «2» (средняя продольная линия):

• От сруба стеновых перекрытий, рандбалки и цокольной поверхности нагрузки аналогичны величинам оси «1» и «3»: 3000 + 500 + 2000 = 5500 кг.
• От цоколя и чердака они имеют двойные показатели: 2600 +2400 = 5000 кг.

Ниже приведена нормативная нагрузка и расчет основания фундамента. Пример используется в приблизительных значениях:

• От цоколя: 2800 кг.
• От чердака: 1400.

В итоге: суммарный показатель конструктивного давления составляет 10,5 т, нормативных нагрузок – 4,2 т. На ось «2» приходится вес около 14700 кг.

Давление на оси «А» и «В» (поперечные линии)

Вычисления производятся с учетом конструктивного веса от сруба стеновых перекрытий, рандбалок и цоколя (3, 0,5 и 2 т). Давление на фундамент по этим стенам составит: 3000 + 500 +2000 = 5500 кг.

Количество столбов

Для определения необходимого количества столбов сечением в 0,3 м, учитывается сопротивление грунта (R):

• При R = 2,50 кг/см² (часто используемый показатель) и опорной площади башмаков 7,06 м² (для простоты расчетов берут меньшее значение – 7 м²), показатель несущей способности одного столба составит: Р = 2,5 х 7 = 1,75 т.
• Пример расчета столбчатого фундамента для почвы с сопротивлением R = 1,50 принимает следующий вид: Р = 1,5 х 7 = 1,05.
• При R = 1,0 один столб характеризуется несущей способностью Р = 1,0 х 7 = 0,7.
• Сопротивление водянистой почвы в 2 раза меньше минимальных значений табличных показателей, составляющих 1,0 кг/см². На глубине 150 см средний показатель составляет 0,55. Несущая способность столба равна Р = 0,6 х 7 = 0,42.

Для выбранного дома потребуется объем 0,02 м³ железобетона.

Точки размещения

• Под стеновые перекрытия: по линиям «1» и «3» с весом ~ 13,3 т.
• По оси «2» с весом ~ 14700 кг.
• Под стеновые перекрытия по осям «А» и «В» с весом ~ 5500 кг.

Если потребуется расчет фундамента на опрокидывание, пример вычислений и формулы приведены для больших коттеджей. Для дачных участков они не используются. Особое внимание уделяется распределению нагрузки, которая требует тщательного расчета количества столбов.

Примеры расчета количества столбов для всех типов грунта

Пример 1:

R = 2,50 кг/см²

Для стеновых перекрытий по отрезку «1» и «3»:

13,3 /1,75 ~ 8 столбов.

По оси «2»:

14,7/1,75 ~ 9 шт.

По отрезкам «А» и «В»:

5,5 /1,75 = 3,1.

Всего приблизительно 31 столб. Объемный показатель бетонированного материала составляет 31 х 2 мм³ = 62 см³.

Пример 2:

R = 1,50

По линии «1» и «3» ~ по 12 столбов.

По оси «2» ~ 14.

По отрезкам «А» и «В» ~ по 6.

Итого ~ 50 штук. Объемный показатель бетонированного материала ~ 1,0 м³.

Пример 3:

Ниже можно узнать, как проводится расчет монолитного фундамента. Пример приведен для грунта с табличным показателем R = 1,0. Он имеет следующий вид:

По линии «1» и «2» ~ по 19 шт.

По стене «2» ~ 21.

По отрезкам «А» и «В» ~ по 8.

Итого – 75 столбов. Объемный показатель бетонированного материала ~ 1,50 м³.

Пример 4:

R = 0,60

По линии «1» и «3» ~ по 32 шт.

По оси «2» ~ 35.

По отрезкам «А» и «В» ~ по 13.

Итого – 125 столбов. Объемный показатель бетонированного материала ~ 250 см³.

В первых двух расчетах угловые столбы устанавливаются на пересечении осей, а по продольным линиям – с одинаковым шагом. Под цокольную часть по оголовкам столбов отливают в опалубке железобетонные рандбалки.

В примере №3 на пересекающихся осях размещаются по 3 столба. Аналогичное количество оснований группируется вдоль осей «1», «2» и «3». Среди строителей подобная технология называется «кусты». На отдельном «кусте» требуется установить общий ж/б оголовок-ростверк с дальнейшим его размещением на столбах, располагающихся на осях «А» и «В» рандбалок.

Пример №4 позволяет на пересечении и по продольной части линий (1-3) соорудить «кусты» из 4 столбов с дальнейшей установкой на них оголовков-ростверков. По ним размещаются рандбалки под цокольную часть.

Ленточное основание

Для сравнения ниже произведен расчет ленточного фундамента. Пример приведен с учетом глубины траншеи 150 см (ширины – 40). Канал будет засыпан песочной смесью на 50 см, дальше он заполнится бетоном на высоту одного метра. Потребуется разработка почвы (1800 см³), укладка песочной фракции (600) и бетонной смеси (1200).

Из 4-столбчатых оснований для сравнения берется третье.

Работы буром осуществляются на площади 75 см³ с утилизацией почвы 1,5 кубических метра, или в 12 раз меньше (остальной грунт используется для обратной засыпки). Необходимость в бетонной смеси – 150 см³, или в 8 раз меньше, а в песочной фракции – 100 (она необходима под несущей балки). Возле фундамента создается разведочный шурф, позволяющий узнать состояние почвы. По табличным данным 1 и 2 выбирается сопротивление.

Важно! В нижних строках эти данные позволят осуществить расчет плитного фундамента – пример указан для всех типов почвы.

Сопротивление песочного грунта

Табл. 1

Табл. 2

Плитный фундамент

На первом этапе рассчитывается толщина плиты. Берется сводная масса помещения, включающая вес установки, облицовки и дополнительные нагрузки. По этому показателю и площади плиты в плане рассчитывается давление от помещения на почву без веса основания.

Вычисляется, какой массы плиты недостает для заданного давления на почву (для мелкого песка этот показатель составит 0,35 кг/см², средней плотности – 0,25, твердых и пластичных супесей – 0,5, твердой глины – 0,5 и пластичной – 0,25).

Площадь фундамента не должна превышать условия:

S > Kh × F / Kp × R,

где S – подошва основы;

Kh – коэффициент для определения надежности опоры (он составляет 1,2);

F – суммарный вес всех плит;

Kp – коэффициент, определяющий условия работ;

R – сопротивление почвы.

Пример:

• Свободная масса здания – 270 000 кг.
• Параметры в плане – 10х10, или 100 м².
• Грунт – суглинок влажностью 0,35 кг/см².
• Плотность армированного железобетона равна 2,7 кг/см³.

Масса плит отстает на 80 т – это 29 кубов бетонной смеси. На 100 квадратов ее толщина соответствует 29 см, поэтому берется 30.

Итоговая масса плиты составляет 2,7 х 30 = 81 тонна;

Общая масса здания с фундаментом – 351.

Плита имеет толщину 25 см: ее масса равна 67,5 т.

Получаем: 270 + 67,5 = 337,5 (давление на почву составляет 3,375 т/м²). Этого достаточно для газобетонного дома с плотностью цемента на сжатие В22,5 (марка плит).

Определение опрокидывания конструкции

Момент MU определяется с учетом скорости ветра и площади здания, на которую осуществляется воздействие. Дополнительное крепление требуется, если не выполняется следующее условие:

MU = (Q - F)* 17,44

F – подъемная сила действия ветра на крышу (в приведенном примере она составляет 20,1 кН).

Q – расчетная минимальная ассиметричная нагрузка (по условию задачи она равна 2785,8 кПа).

При вычислении параметров важно учитывать местоположение здания, наличие растительности и возведенных рядом конструкций. Большое внимание уделяется погодным и геологическим факторам.

Приведенные выше показатели используются для наглядности работ. При необходимости самостоятельной постройки здания рекомендуется посоветоваться со специалистами.