Расчет несущей способности фундамента

Пример расчёта фундамента на несущую способность

Расчёт фундаментов может быть выполнен с различной целью. Примеры расчёта фундаментов приводятся для того, чтобы показать, как правильно рассчитать ширину фундамента, как правильно рассчитать давление и так далее.

Монолитный ленточный фундамент

Каждый тип фундамента имеет свой расчёт, однако все они проводятся по одной технологии. Если говорить о расчёте на несущую способность, то методика расчёта такова:
— Нахождение коэффициента сопротивления грунта;
— Нахождение общей массы постройки;
— Нахождение давления, которое оказывается постройкой на грунт;
— Сравнение давления и несущей способности грунта, и при необходимости внесение корректировок в параметры фундамента.

Расчёт ленточного фундамента

Для того, чтобы привести пример расчёта ленточного фундамента, потребуются исходные данные, зададим их:
— Пусть возводится прямоугольное здание, которое внутри не имеет стен;
— Длина стены большей равна 6 метров;
— Длина меньшей стены равна 3,5 метра;
— Высота здания равна 4 метра.

Кроме того:
— Фундамент ленточный с шириной ленты 30 сантиметров. Высота фундамента равна 1 метру. Весь фундамент монолитный бетонный;
— Стены строятся из блока, который кладётся на ребро;
— Пол будет деревянным. На его устройство потребовалось 13 брусов, сечением 150 на 150 миллиметров. Обрёшётка устраивается досками в один слой. Доски имеют толщину 30 миллиметров. Наверх досок кладётся фанера, толщина которой равна 1 сантиметру;
— Перекрытие делается деревянным. На его устройство потребовалось 13 балок сечением 150 на 150 миллиметров. Обрешётка выполнена из тех же досок снизу и сверху;
— Крыша покрыта шифером, всего 60 листов по 26 килограмм. Каркас изготовлен из деревянных брусов сечением 150 на 100 миллиметров, длиной 4 метра. Всего израсходовано 26 брусов. Обрешётка выполнена через одну доску. Доски толщиной 2 сантиметра. Крыша двухскатная.

Фундамент под сруб тоже требует тщательного расчета

Сначала необходимо определить тип грунта. Есть несколько способов определения типа грунта самостоятельно.

Однако такой метод не даёт точного результата, но его можно получить в геологической службе. Допустим, установили, что коэффициент сопротивления грунта равен 2.

Тогда приступаем ко второму этапу — расчёту массы здания.

Сначала определим массу

Для этого определим объём фундамента. Объём прямоугольной фигуры находится, как длина, умноженная на ширину и высоту, тогда:

1*0,3*19=5,7 кубического метра. Цифра 19 показывает длину фундамента, то есть периметр стен.

Теперь поскольку сказано, что фундамент бетонный, для нахождения его массы следует объём умножить на среднюю плотность бетона, то есть на 2500 килограмм на метр кубический, тогда получим:

5,7*2500 = 14250 килограмм.

Теперь найдём массу пола. Сказано, что он сделан из лаг и досок. Значит, сначала найдём массу всех лаг, а потом массу всех досок, можно и всё вместе, то есть сначала найти общий объём древесины, а потом общий вес. Будем находить вес по отдельности.

Масса лаг равна объёму, умноженному на плотность древесины, которую примем равной 800 килограммам на метр кубический, что равно плотности сосны. Итак, объём вычисляется, как длина, умноженная на ширину и высоту. Сечение лаги равно 0,15*0,15 метра. Длина равна ширине здания, то есть 3,5 метрам, тогда:

0,15*0,15*3,5*13=1,023 кубического метра объём всех лаг.

Тогда их масса равна:

Теперь вычислим массу обрешетки. Сначала найдём объём древесины, который равен площади покрытия, умноженной на толщину доски. Площадь покрытия равна внутренней площади здания, то есть имеем объём:

6*3,5*0,03=0,66 кубического метра.

Тогда масса равна:

Теперь найдём массу фанеры. Стандартный размер одного листа равен 1,5*1,5 метра. Он весит порядка 16 килограмм. Тогда можно сделать вывод, что один лист фанеры покрывает площадь в 2,25 квадратных метра и весит 16 килограмм. Для определения общей массы фанеры найдём, сколько листов поместится на всю площадь пола:

Тогда их масса равна:

Тогда общая масса пола равна:

На следующем этапе определим массу стен. Стандартный блок имеет размеры:
Длина 0,6 метра;
Ширина 0,3 метра;
Высота 0,2 метра.

Сказано, что блок ложится на ребро, то есть его площадь образуют две стороны, которые равны 0,6 и 0,3 метрам. Тогда найдём площадь одного блока:

0,6*0,3=0,18 квадратного метра.

Теперь найдём общую площадь стен, как всю длину всех четырёх стен, то есть периметр, умноженный на высоту:

19*4=76 метров квадратных.

Теперь вычислим необходимое для этих стен количество блоков, как вся площадь стен, разделённая на площадь одного блока:

Вес одного блока равен примерно 30 килограммам, тогда вес стен равен:

422*30=12700 килограмм. К этому весу можно добавить массу цемента, на который кладутся блоки. Однако мы этого делать не будем, чтобы потом не вычитать массу всех ниш, то есть дверей и окон, из общей массы стен – будем считать, что эти две величины взаимно вычитаются.

Следующим шагом требуется рассчитать массу перекрытия.

Оно так же, как и пол состоит из лаг и обрешётки. На этот раз для наглядности вычислим массу по общему объёму. Сначала найдём объём лаг:

0,15*0,15*13=1,023 кубического метра.

Объём первого слоя досок равен:

6*3,5*0,3=6,3 кубического метра.

Следовательно объём досок второго слоя такой же. Тогда можно посчитать общий объём:

6,3+6,3+1,023=13,623 кубического метра.

Тогда масса всего перекрытия равна:

13,623*800=10898,4, то есть приблизительно 11000 килограмм.

Дальше осталось рассчитать только массу крыши, которая состоит из каркаса и шифера. Рассчитаем объём древесины, который нужен для устройства каркаса. Сказано, что использовалось 26 брусов сечением 150*100 и длиной 4 метра, тогда их общий объём равен:

Устройство фундамента своими руками

0,15*0,1*4*26=1,56 кубического метра.

Теперь вычислим объём обрешётки. Для начала необходимо вычислить площадь покрытия. Она равна площади, образованной стропилами, то есть:

4*6=24 квадратных метров.

Так как крыша двухскатная, то таких площадей две, то есть их общая площадь равна 48 квадратным метрам. Но поскольку обрешётка выполняется через одну доску, то ими покроется ровно половина всей площади, то есть всего 24 квадратных метров.

Теперь можем найти объём досок, затраченных на обрешётку:

24*0,02=0,48 кубического метра.

Тогда масса деревянного каркаса равна:

Теперь вычислим массу шифера:

Тогда общая масса крыши равна:

Общая масса постройки равна:

Следующим этапом следует вычислить площадь опоры фундамента, как длина всей ленты, умноженная на ширину:

1900*30=57000 сантиметров квадратных.

Давление на грунт

Теперь вычислим давление, которое дом оказывает на грунт. Для этого нужно разделить массу дома на площадь опоры:

Такое получилось давление на сантиметр квадратный грунта. По условию несущая способность грунта была равна 2, что в значительной мере больше чем 0,72. Это означает, то фундамент не требует больше никаких корректировок.

Примеры расчета столбчатого фундаментов ничем не будут отличаться от расчёта ленточного фундамента, только нахождением общей площади опоры. Она будет находиться для одного столба, а потом умножаться на количество столбов.

Расчет оснований и фундаментов: правила вычислений

Примеры расчета оснований и фундаментов

Схема основных видов фундамента.

В качестве примера можно рассмотреть случай под буквой «д»: фундамент, основание которого опирается на глинистый грунт.
Для определения его противодействия, F_u. необходимо знать несущую способность грунтов (см. Таблицу 1) и площадь S_ф. на которую опирается фундамент сооружения. К примеру, его ширина d = 0,5 м, а здание имеет размеры 8×10 м.

Внутри здания, посредине, имеется одна несущая стена. Обычно фундамент на естественном основании имеет прямоугольное сечение. Определение площади подошвы необходимо выполнять исходя из положения, что его размеры в сечении должны быть одинаковыми. Тогда значение площади будет равно:

Несущая способность сухой глины средней плотности составляет 2,5 кг/см² (см. Таблицу 1). По величине подошвы фундамента и несущей способности грунта можно определить противодействующую силу.

Следует определить вес здания III класса (γ_n =1,1) для глины (γ_c =0,9):

Следовательно, если вес сооружения F будет меньше 419 т, то несущая способность грунта обеспечит его надежность. Иначе придется прибегнуть к увеличению площади подошвы фундамента, сделав его сечение не прямоугольным, а трапецеидальным. Увеличение одной только площади подошвы существенно сокращает количество материала.

Расчет по несущей способности для сооружений, расположенных на откосе или недалеко от него, намного сложнее.

Вернуться к оглавлению

Расчет фундамента на естественном основании по деформациям

Строения в процессе эксплуатации деформируются, и причиной этому могут быть вертикальные деформации оснований, на которых они построены. Такие деформации разделяют на осадки и просадки.

Схема внецентренно нагруженного свайного фундамента.

Коренное изменение сложившегося строения грунта называют просадкой. Причиной просадки может быть уплотнение почвы при замачивании. Рыхлый грунт может уплотниться при сотрясении. Иногда он начинает выпирать из-под подошвы фундамента. Таких изменений фундаментов по деформациям допускать нельзя. Вероятность их появления необходимо установить до начала строительства.

Если происходит уплотнение прочных грунтов из-за веса строения, в результате чего происходит осадка фундамента. такую деформацию оснований называют осадкой. Как правило, в результате осадки в элементах здания трещины не появляются. Если грунт оседает по-разному под каждой из частей здания, это и может явиться причиной появления трещин в отдельных элементах его конструкции.

Причиной неравномерности осадки грунта могут быть:

• разница плотностей и как следствие, неодинаковая их сжимаемость;
• разное расширение его слоев в результате сезонных промерзаний и оттаиваний;
• неодинаковая мощность пластов;
• различные нагрузки на грунт со стороны строения, что приводит его к разным напряженным состояниям.

Существуют две причины, из-за которых необходимо выполнять расчет оснований по деформациям. Одной из них являются близко стоящие от строительства сооружения, существенно отличающиеся по весу.

Схема не симметричного свайного фундамента с определением смещенного центра тяжести.

Второй причиной осадки фундаментов могут быть слабые грунты. Это насыпные почвы, рыхлые пески в глинистых типах, находящихся в текучем состоянии, грунты с большим содержанием органических остатков. В таких видах возможна деформация фундамента.

Расчет оснований состоит в проверке выполнения неравенства:

где S – расчетная абсолютная величина осадки;
f – предельно допустимая осадка.

Предельные осадки, при которых не выполняется условие (2) могут быть причиной для формирования искусственного основания.

Значение S определяют путем проведения по установленной методике испытаний на сжимаемость в различных местах строительной площадки. В результате находят максимальное Е_max и минимальное Е_min значение модуля сжимаемости.

Основание считается таким, что его осадка мало зависит от сжимаемости, если Е_min = 200 кг/см², иначе необходимо проверить выполнение еще двух условий:

Существуют специальные таблицы, по которым определяют абсолютные значения деформации f. Не приводя таблицы, следует указать, что в зависимости от типа стен и отношения длины ленточного фундамента к высоте стены, максимальная осадка f изменяется от 8 до 15 см.

При отношении Е_max /Е_min <1,3 основание считают однородным и расчет фундамента на осадки не проводят.

Для строительства дома такие сложные расчеты выполнять самостоятельно нецелесообразно. Допущенная по неопытности ошибка может обернуться существенными материальными затратами.

© Copyright 2014–2017, moifundament.ru

• работы с фундаментом
• Армирование
• Защита
• Инструменты
• Монтаж
• Отделка
• Раствор
• Расчет
• Ремонт
• Устройство

• Виды фундамента
• Ленточный
• Свайный
• Столбчатый
• Плитный

• Другое
• О сайте
• Вопросы эксперту
• Редакция
• Контакты

• Работы с фундаментом
  • Армирование фундамента
  • Защита фундамента
  • Инструменты для фундамента
  • Монтаж фундамента
  • Отделка фундамента
  • Раствор для фундамента
  • Расчет фундамента
  • Ремонт фундамента
  • Устройство фундамента
• Виды фундамента
  • Ленточный фундамент
  • Свайный фундамент
  • Столбчатый фундамент
  • Плитный фундамент

Расчет фундамента

Перед тем как приступить непосредственно к возведению фундамента дома, необходимо выполнить его расчет. Для расчета фундамента необходимо оценить вес строения и сопоставить его с несущей способностью грунта на участке. Это необходимо сделать для подбора оптимального типа фундамента (ленточный, столбчатый, плитный, свайный, винтовой), а в дальнейшем для определения площади подошвы фундамента.

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 2.01.07-85* 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.

Пример расчета фундамента

Теперь подсчитаем примерно, какова масса дома размерами 6х6 из оцилиндрованного бревна. Древесина сосна естественной влажности.

Мы получили что суммарный масса дома составляет 13384 кг. Далее в этим данным нам необходимо прибавить полезную или по другому эксплуатационную нагрузку. Наш дом размером 6х6 имеет площадь 36 м 2. Одно перекрытие на уровне пола и одно чердачное. Подсчитаем:

36 м 2 х210 кг/м 2 =7560 кг

36 м 2 х105 кг/м 2 =3780 кг.

Просуммировав получаем 11340 кг.

Теперь найдем нагрузку от снежного покрова. Пусть наш дом находится в Москве, площадь горизонтальной проекции крыши составляет 49 м 2. По таблице находим что Москва находится в III климатической зоне и имеет снеговую нагрузки 180 кг/м 2 .

49 м 2 х 180 кг/м 2 =8820 кг.

Найдем ветровую нагрузку. Наш дом имеет площадь 36 м 2. Высоту 5,5 м.

(15х5,5м+40)*36м 2 =4410 кг

Масса дома – 13384 кг. Нагрузки: полезная – 11340 кг. снеговая – 8820 кг, ветровая — 4410 кг.

Просуммировав получаем 37954 кг. Так же необходимо прибавить 30% на возможные ошибки в расчетах. В итоге мы получим что нагрузка на фундамент составляет 49340 кг.

Теперь нам необходимо выбрать какой тип фундамента для нас оптимален. Для того чтобы это определить также необходимо знать глубину заложения фундамента о которых можно прочитать в предыдущих темах.

Предположим что грунт у нас песчаный с несущей способностью 2 кг/см 2. Если мы нагрузку на фундамент поделим на несущую способность грунта, то получим площадь подошвы фундамента.

49340 / 2 =24670 см 2 .

Зная площадь, которую должен занимать фундамент можно подобрать наиболее подходящую основу.

Пример расчета ленточного фундамента

Для этого площадь подошвы основания поделим на длину ленточного фундамента, а т.к. в доме есть еще внутренняя несущая стена то длина составит 30 м или 3000 см.

24670/3000=8,2 см. Мы получили, что минимальная ширина ленточного фундамента составит чуть больше 8 см. Но ширина основания должна быть больше толщины стен, а дом сделан из бревна диаметром 20 см, тогда минимальную ширину следует брать больше 20 см.

Подсчитаем необходимое количество бетона.При песчаных грунтах основание можно закладывать на глубину 0,5 м.

30 х 0,5 х 0,2=3 м 3 .

Пример расчета столбчатого фундамента

Будем делать столбы с шагом 1,5 м. Таким образом нам понадобится 19 штук. Можно взять больше количество, тогда диаметр столбов уменьшится. Если общую площадь фундамента поделить на количество столбов, то получи площадь подошвы одного столба.

24670 / 19=1298,4 см 2. Взяв корень получим столб размером 36х36 см.

Столбчатый фундамент необходимо закладывать на глубину промерзания грунта. Для Москвы примерно 1,4 м. Подсчитаем необходимое количество бетона.

0,36х0,36х1,4х19=3,4 м 3 .

Таким образом, мы получили, что в данном случае выгоднее ленточный фундамент. Следует обратить внимание, что расчет производился для песчаных грунтов, где глубина заложения ленточного фундамента минимальна. Если взят в расчет промерзающий глинистый грунт, то глубина заложения основания может увеличится в 2-3 раза, а следовательно увеличится расход бетона. Поэтому не ленитесь и подсчитайте какое основание лучше именно для вас.

Источники: http://vin-apm.ucoz.com/forum/3-16-1, http://moifundament.ru/raschet/osnovanij-i-fundamentov.html, http://stroim-svoi-dom.ru/fundament/raschet-nagruzki-na-fundament.html