Расчет фундамента для загородного дома

• Расчет глубины заложения основания здания
• Определение глубины заложения основания здания
• Определение уровня грунтовых вод и состава грунта
• Расчет ширины подошвы основания здания
• Рассмотрим примеры
  • Пример расчета веса здания
  • Пример расчета запаса прочности

Строительство любого дома начинается с фундамента – его основы.

Виды ленточного фундамента.

Основная цель любого фундамента – это выдерживать нагрузку дома, перераспределять ее и правильно передавать на основание, то есть грунт. Поэтому выбор типа будущего фундамента для дома зависит от вида почвы, на котором будет стоять здание, и от глубины залегания грунтовых вод.

Конечно, если грунт не может выдержать нагрузку дома, например на болотистой местности, то перед началом строительства можно вбить под основание сваи или частично заменить грунт на более прочный. Для этих целей применяют граншлак, который способен со временем превращаться в бетон. Но все это значительно увеличивает сметную стоимость строительства.

Таблица состава бетонной смеси.

Немаловажную роль играет и глубина заложения основания под дом. Это расстояние от поверхности земли до подошвы фундамента – нижней плоской части, которая опирается на грунт. Глубина заложения фундамента зависит от 2 основополагающих факторов: уровня грунтовых вод и глубины промерзания грунта зимой. Это так же необходимо учитывать для расчета фундамента.

Необходимо помните, что затраты на основание составляют от 15 до 25% затрат на все строительство дома. Эта сумма может увеличится в зависимости от вида земли на участке, глубины ее промерзания и залегания подземных вод. Но если сэкономить и построить фундамент неправильно, то исправление ошибок может обойтись куда дороже. А в некоторых случаях их устранить просто невозможно. Поэтому гораздо разумнее учесть все нюансы еще перед началом строительства.

Расчет глубины заложения основания здания

Расчет бетонной смеси.

Для того чтобы правильно определить глубину заложения основания дома нужно знать 3 основных параметра несущего грунта:

• уровень его промерзания;
• основной состав;
• высоту подземных вод.

Для мелких и пылеватых песков, твердых глинистых грунтов при расчете глубины заложения фундамента уровень промерзания почвы не учитывается, если зимой грунтовые воды располагаются ниже уровня промерзания земли больше чем на 2 м. Если земля сухая и при морозах пучинится не будет, то ни углублять его дополнительно, ни усиливать, ни утеплять его не нужно. Соответственно, сметная стоимость строительства дома не повысится.

Но если подземные воды находятся ближе чем на 2 м к уровню промерзания почвы, то считается, что грунт насыщен водой. В таких условиях пучение при морозе будет неизбежно. И основание при строительстве дома необходимо возводить с учетом промерзания участка. Подошва всего здания должна находиться на уровне промерзания грунта или чуть ниже его.

Схема ленточного фундамента.

Минимальная глубина, на которую закладывают основание, должна быть следующей:

• в сухих почвах (средние и крупные, гравелистые пески, крупнообломочные грунты) – от 50 см;
• в сухих грунтах (твердые глины, мелкие и крупные пески) – от 70 см;
• во влажных почвах (пластичные глинистые грунты, мелкие и пылеватые пески, лессовидные суглинки) – от 120 см;
• в скальных и полускальных грунтах – глубина заложения фундамента значения не имеет;
• для дома с подвалом – ниже уровня пола в подвале не менее чем на 40 см.

Во влажных почвах глубина, на которую заложено основание дома, зависит от расположения уровня подземных вод к уровню промерзания грунта:

• Расстояние более 2 м – глубина заложения не менее 50 см;
• Расстояние менее 2 м – глубина заложения не менее 3/4 глубины промерзания участка, но не меньше 70 см.
• Грунтовые воды выше уровня промерзания земли – не менее глубины промерзания грунта.

Если проект здание предусматривает наличие в здании погреба, то в расчет принимается и тип грунта и углубление фундамента под подвал.

Определение глубины заложения основания здания

Конструкция фундамента из шпал.

Многие строители считают, что чем глубже заложить фундамент под дом, тем лучше. Существует мнение, согласно которому надежность основания здания обеспечивает то, что он располагается ниже уровня промерзания грунта.

Такая точка зрения обоснована, если брать в расчет только то, что силы морозного пучения давят на основание снизу вверх. Действительно, если подошва постройки располагается достаточно глубоко, то фундамент под воздействием промерзания грунта не поднимется. Но не стоит забывать про то, что промерзший грунт воздействует на дом не только снизу, но и с боков (боковое, или касательное, морозное пучение). Именно касательное морозное пучение земли способно вырвать фундамент дома из земли, отделив верхнюю часть основания от нижней. Такое воздействие особенно пагубно, если основание сложено из кирпича, бутового камня или небольших бетонных блоков, а вес самого дома незначительный (деревянные дома, облегченные каркасные домики и тому подобные здания).

Для того чтобы избежать возможного разрушения основания дома на ненадежных участках, нужно не просто заложить основание под здание ниже уровня промерзания почвы, но и погасить силы касательного морозного пучения грунта дополнительным утеплением. Для этого используют керамзит, пенопласт или пумпан. Если по каким-либо причинам утепленную отмостку делать не планируется, то можно связать дом металлическим каркасом. В таком случае каркас закладывается на всю высоту основания здания, связывая собой нижнюю и верхнюю части.

Еще один способ ослабления касательного морозного пучения – наклонные конструкции, когда стены основание формируются широкими снизу и постепенно сужающимися к верху.

Тип усиления основания тоже необходимо учитывать при расчете фундамента.

Определение уровня грунтовых вод и состава грунта

Схема заливки ленточного фундамента.

Самую достоверную информацию об уровне грунтовых вод можно получить тогда, когда они находятся на максимальной высоте. Это происходит весной и осенью.

Для того чтобы самостоятельно определить уровень подземных вод на участке, необходимо выкопать колодец-шурф размерами приблизительно 1х1 м и глубиной в 2-3 м. Колодец обязательно нужно защитить от стока в него осадков и поверхностных вод. Через несколько дней, когда шурф наполнится водой, нужно следить за изменением ее уровня.

С помощью этого же колодца можно узнать и основной состав почвы. Верхний слой – это плодородный грунт. Его легко отличить по более темному и насыщенному цвету. Данный грунт обычно не бывает больше 1 м толщиной. При возведении фундамента его снимают, так как он имеет тенденцию просаживаться неравномерно.

Ниже располагается естественный подстилающий грунт. Этот слой и является несущим, на него приходится основная нагрузка от подошвы фундамента и самого дома. По нему и нужно определять глубину закладывания основания под дом.

Самым надежным основанием для строящегося здания считаются подстилающие грунты, состоящие из средних и крупных песков, или гравелистые. Глубину заложения в таких почвах делают минимальной – не более 0,5 м.

Супеси, пылеватые и мелкие пески, глины и суглинки менее надежны. При высоком уровне грунтовых вод у этих почв несущая способность значительно снижается.

Самые слабые – суглинки лессовидные. При высоком уровне грунтовых вод этот грунт может просесть даже под собственным весом. Но если грунт сухой, то он может выдержать значительные нагрузки.

Расчет ширины подошвы основания здания

Ленточный монолитный фундамент.

Практически все почвы, вне зависимости от их типа, могут эффективно выдержать нагрузки от частного жилого дома, поскольку индивидуальные здания имеют относительно небольшой вес и размер. Исключение составляют торфяники и илистые почвы. Но если изначально несущая способность грунта слабая, то площадь подошвы фундамента необходимо увеличить. Это снизит давление на почву. Необходимо помнить одно простое правило: чем больше площадь подошвы основания здания, тем меньше давление на грунт.

Для правильного расчета фундамента дома и ширины его подошвы необходимо знать 2 основных параметра: вес строения и вид несущего грунта.

Вес здания рассчитывается с учетом снеговых нагрузок и мебели в доме. Произвести такой подсчет достаточно легко.

Несущая способность грунта, на котором будет стоять дом, определяется по таблице, показанной на рис. 1.

Если известна нагрузка, которую может воспринимать почва, необходимо рассчитать общий вес здания. И исходя уже из полученных данных определять площадь подошвы фундамента дома.

Рассмотрим примеры

Пример расчета веса здания

Рис. 1. Расчет сопротивление грунтов и их виды.

На рис. 2 приведены приблизительные параметры веса элементо жилого дома, которые помогут вам произвести правильный расчет. Более точные цифры приведены в справочникам по строительным нормам и правилам.

В качестве примера возьмем двухэтажный жилой дом без подвала, размеры основания которого 12х12 м.

Сначала определяется общий вес здания – складывается вес крыши, коробки здания, мебели, цоколя и фундамента.

Высчитывается вес крыши. Он зависит от веса стропил, перекрытий и каркаса крыши, веса кровли и ветровой и снеговой нагрузки. Последние параметры можно выяснить в районных строительных организациях или установить по СниПу «Нагрузки и воздействия».

Допустим, что крыша деревянная, покрытая металлочерепицей, а снеговая и ветровая нагрузка незначительные: 3000+800+2000=5800 кг.

Определятся вес коробки здания. Он рассчитывается из веса самой коробки дома, капитальных стен, основных перекрытий и перегородок.

Рис. 2. Примерный вес конструкций жилого здания.

На строительство двухэтажного дома заданной площади потребуется приблизительно 15000 шт. лицевого кирпича (весом каждого блока в 4 кг) и ракушечник (каждый блок есит 15 кг): 15000*4+2500*15 = 60000+80700=140700 кг.

Для возведения капитальных стен, перегородок и некратностей используется красный кирпич, 1 блок которого весит 3,8 кг: 12000*3,8 кг=45000 кг.

Перекрытия возводят из круглопустотных железобетонных плит. Вес одной плиты 6х1,2 м составляет 200 кг: 34*2200=74800 кг.

Необходимо обязательно учитывать вес раствора для кладки кирпича и ракушечника, стяжку, черновую отделку штукатуркой. Все это будет приблизительно весить 63000 кг.

Общий вес оборудования, обеспечивающего дом, и мебели определяется в 5000 кг.

При суммировании всех этих параметров общий вес коробки здания составляет 329 100 кг.

Определяется вес цоколя и фундамента. Для строительства цоколя используется кирпич, весом каждого блока в 3,8 кг, а для фундамента берутся бетонные блоки, каждый весом в 1600 кг: 6500*3,8+40*1600=24700+64000=88700 кг.

Также необходимо учесть вес заливки бетонной стяжки, раствора для кирпичной кладки и монтажа блоков и железной арматуры. В сумме получается цифра в 106080 кг.

При суммировании веса всех элементов дома получается общий вес здания в 440980 кг. То есть на грунт будет давить 441 тонна.

Пример расчета запаса прочности

Сначала необходимо высчитать площадь опирания дома на грунт. Для этого берется ширина блоков, из которых будет монтироваться фундамент (например, 50 см), и умножается на периметр фундамента. В данном примере эта цифра будет равна 4800 см: 4800*50= 240000 см2.

Допустим, что вид грунта, на который будет опираться здание, – пластинчатая глина, способная нагрузку в 2 кг на 1 см2.

Высчитаем вес, который может выдержать грунт под зданием. Для этого умножим площадь опирания дома на рассчитанную нагрузку на грунт: 240000*2=480000 кг/см2.

Теперь можно высчитать запас прочности. Для этого из расчетной нагрузки на почву вычтем общий вес здания:

480000-440989=39011 кг.

То есть при ширине фундамента в 50 см запас прочности составляет 39 тонн. Этого вполне достаточно для того, чтобы построить достаточно большой капитальный жилой дом.

Для легких зданий такие запасы прочности не нужны. Поэтому их фундаменты возводятся не из блоков, а используют ленточную конструкцию, ширина которой обычно равна ширине бетонного блока – 40-50 см. Но если почва на участке суглинистая, а уровень грунтовых вод очень высокий, то придется возводить монолитную плиту или плавающий фундамент. Он поможет решить проблемы с неравномерным пучением почвы. Но в данном случае расчет запаса прочности грунта все равно необходим.

Если расчет и выбор типа фундамента под дом проведены правильно и все нюансы учтены, здание простоит долго и никаких проблем с ним не возникнет.