Как правильно рассчитать фундамент для дома

Расчет фундамента для дома – важный этап проектирования жилых домов, определяющий как прочность, устойчивость и долговечность этой конструкции, так и ожидаемые траты на ее заложение. Для получения максимально достоверных данных расчет начинается со сбора общих нагрузок на основание с выполнением требований СНиП и анализом их допустимых значений. При отсутствии возможности проведения расчета специалистами (оптимальный вариант) сбор нагрузок выполняется своими силами, с помощью строительных калькуляторов и таблиц.

Содержание:

1. Зачем нужен расчет фундамента для дома

Расчет фундамента для дома

Расчет нагрузки на основание – обязательный этап проектирования зданий, выполняемый с целью получения и проверки несущих и размерных характеристик фундамента. Исходными данными для расчета служат суммируемые постоянные и переменные весовые нагрузки на фундамент.

Получаемое значение используется при расчете площади опоры основания, уточнения глубины его заложения и сравнения допустимой и действующей нагрузок, как на фундамент, так и на грунт.

Пропускать этот этап не рекомендуется – делать расчет фундамента для дома «вслепую», без учета нагрузок, приводит к перекосу или разрушению конструкций, проседанию здания или лишним тратам. В меньшей мере, но такие же проблемы могут проявляться при выполнении данного расчета с ошибками.

2. Основные методы как рассчитать нагрузку на фундамент

Работы начинаются со сбора данных, предварительного выбора типа фундамента и глубины его заложения. Последняя характеристика подбирается исходя из уровня промерзания грунта, типа и однородности почвы и высоты залегания грунтовых вод на участке. Полученная предварительная высота фундамента в дальнейшем учитывается при расчете нагрузки от этой конструкции на грунт и при проверке его самонесущих способностей и прочности.

В зависимости от характера исходных данных выделяют два основных способа сбора и расчета нагрузок:

• Точный, выбираемый при наличии на руках подробного проекта с указанными габаритами и материалами всех строительных конструкций в доме.
• Укрупненный, с подбором приблизительного веса конструкций по нормативам и таблицам.

На этапе расчета фундамента для дома второй способ выбирается чаще, сбор нагрузок ведется по приблизительным эскизам, при необходимости – с корректировкой толщины или материала конструкций, или выборе другого типа кровли, перекрытия или самого основания.

Помимо этого, способ расчета также зависит от типа выбираемого фундамента. В частности:

• При расчете нагрузок на монолитную ленту, плитный фундамент площадь подошвы может определяться исходя из нагрузки на погонный метр (а именно – путем деления суммы нагрузок на длину ленты и сравнения полученной величины с несущими способностями грунта) или методом грузовых площадей (усложненным и редко используемым, с расчетом нагрузки на определенный участок).
• При расчете нагрузки на плиту общую нагрузку просто делят на площадь основания.
• Сечение и количество свайных и столбчатых, фундаментов ТИСЭ с ростверком, чаще всего задается заранее, а расстояние между опорами рассчитывается путем деления общих нагрузок на длину несущих стен. При чрезмерном отклонении расчетной величины от предварительной шаг или сечение опор меняют и расчет проводят повторно.

Условно при расчете все нагрузки могут приниматься как равномерно распределяемые или воздействующие на определенные несущие зоны фундамента. Первый способ признан более простым и применяется чаще. Второй – требует наличия точной конструктивной схемы дома (вплоть до указанных колонн, лестниц, печей и тяжелой мебели) и знания ряда сложных формул.

3. Описание и порядок расчета нагрузки на фундамент

При сборе нагрузок на фундамент (общем и обязательном этапе расчет вне зависимости от типа основания) последовательно определяются и суммируются:

• Постоянная нагрузка от стен – в простейшем приближении высота стен (включая внутренние) умножается на их длину и толщину. Далее полученная величина умножается на удельный вес основного материала, взятого из таблиц или технического паспорта. Минимальную нагрузку (от 300 кгс/м3) имеют каркасные стены, низкую (≈600 кгс/м3) – газобетон или дерево, высокую (1200) – шлакоблок и пустотелая керамика, максимальную (1800) конструкции из полнотелого кирпича или камня. Размером окон при простых расчетах как правило пренебрегают, вес утеплителя или фасадных систем, наоборот, следует учесть.
• Нагрузка от пола и перекрытий. В расчет принимаются любые опирающиеся на стены конструкции, включая полы первого этажа, перекрытия между этажами, жилой мансардой или чердаком. Их площадь обычно совпадает с размерами дома, для получения нагрузки объем перекрытий умножается на их удельный вес (100-200 кгс/м3 для деревянных разновидностей с разной плотностью, 200-300 – цокольные утепленные полы из дерева, 500 – стандартные ж/б конструкции).
• Кровельная нагрузка, определяемая исходя из веса материала и типа конструкции крыши. Эту величину стоит рассчитывать с помощью онлайн-калькуляторов, определить точную площадь проекционных линий и длину опорных участков при сложной конфигурации кровли могут только специалисты. При отсутствии такой возможности площадь кровли просто умножают на удельных вес ее материала (20-30 кгс/м2 у всех кровель из облегченной стали, 40-50 – шифера, 30-50 – рубероида и мягкой кровли, 60-80 – керамической или композитной черепицы).
• Снеговая нагрузка на крышу дома – усредненная табличная величина, выбираемая с учетом региона проживания и умножаемая на опорную площадь кровли. Последняя получается путем деления всей площади кровли на площадь опорных скатов. Проще всего снеговая нагрузка высчитывается для плоских кровель – вес снежного покрова на горизонтальной плоскости (от 80 до 560 кг/м2) просто умножается на их площадь.
• Другие временные нагрузки (ветровая, сейсмическая, вес печей, мебели и проживающих людей). При упрощенном варианте эксплуатационная нагрузка на перекрытия в жилых этажах принимается равной 195 кг/м2.

Ветровой нагрузкой при упрощенном общем сборе пренебрегают за исключением расчета домов с высокой парусностью (а именно – при расчете легких каркасников на высоких свайных фундаментах в регионах с сильными ветрами).

Для упрощения расчета фундамента для дома и исключения ошибок при сборе все нагрузки от несущих и внутренних конструкций стоит просчитывать отдельно.

Дальнейшие действия зависят от типа фундамента. При необходимости определения минимальной площади основания (актуальной при заложении ленты или расчете сечения опор с ростверком) стоит использовать формулу:

• Где S – оптимальная площадь основания, м2
• F – общая нагрузка на основание (к весу дома и дополнительным нагрузкам добавляется вес самого фундамента).
• Yн – коэффициент надежности, 1,1-1,3
• Yc- коэффициент условий работы, зависящий от типа грунта, длины и жесткости здания.

Для определения веса фундамента нужно знать удельный вес его материала основы (2500 кг/м3 для любых армированных конструкций из бетона), глубину заложения (выбирается исходя из условий на участке), высоту поднятия над нулевой отметкой (в пределах 10-30 см) и ширину (не менее толщины стен с учетом толщины фасадных систем с утеплителем или без него).

4. Пример расчета фундамента для дома

Исходные данные: одноэтажный дом с жилой мансардой из газобетонных блоков D600 толщиной в 400 мм с общей высотой в 6 м (3 м – высота первого этажа), 10×10 м, одной внутренней несущими перегородкой и тремя ненесущими из блоков D 400 с толщиной в 300 мм. Тип кровли – двускатная, полы заложены из дерева и утеплены, межэтажное перекрытие выполнено из дерева с прокладкой утеплителя, дом расположен в средней полосе РФ, 4 район по снеговой нагрузке. Порядок и результаты расчета приведены в таблице ниже:

Нагрузка	Расчет	Итого:
Нагрузка от капитальных несущих стен при условии высоты до фронтонов 4 м и общей высоты дома в 6 м	Общая площадь стен (10+10+10+10)*4+2 фронтона по 10 м 2 =180 м 2 . Общий объем =180*0,4=72 м 3 Нагрузка 72*600=43200 кг	43200
Нагрузка от фасадной теплоизоляционной штукатурки	180*0,05*300=2700	2700
Нагрузка от несущей перегородки	10*3*0,3*600=5400	5400
Нагрузка от цокольного перекрытия	100 м 2 *300=30000	30000
Нагрузка от межэтажного перекрытия	100*200=20000	20000
Эксплуатационная нагрузка на оба перекрытия	100*195*2=39000	39000
Кровля (металлочерепица с утеплителем по лагам)	Уклон — 22° Общая площадь скатов 10*5,28*2=107,7 м 2 Ориентировочный вес кровли 107,7*30≈3250	3250
Снеговая нагрузка	107,7*240 (снеговая нагрузка для 4 региона)=25848≈26000	26000
Всего		169550
Вес дома с учетом коэффициента надежности в 1,1		186505

Вес внутренней отделки и лестниц, размеры оконных и дверных проемов в данном примере не учитываются, как и другие дополнительные нагрузки.

Для проверки несущей способности фундамента дома и вычисления его оптимальной опорной площади следует найти его объем и вес. Исходя из параметров участка в примере (плотные супеси, с низким заложением грунтовых вод и средней глубиной промерзания в 110 см и несущими способностями не ниже 3 кгс/см2) лента закладывается на глубину в 90 см со средней толщиной песчано-щебенчатой подушки в 30 см. Общая высота ленты составляет 70 см, при длине по несущими стенами в 50 м и ширине в 45 см (толщина блока + слой штукатурки).

Опорная площадь фундамента в этом случае составляет 50*0,45=22,5 м2, объем – 22,5*0,7=15,75 м3, вес – 15,75*2500=39375 кг.

Минимально допустимая площадь основания составляет: (1,1*(39375+169550)/(1,3*3)= 58927,56 см2=5,9 м2.
Выбранная опорная площадь в ленте (22,5 м2) превышает минимально допустимую, фундамент считается устойчивым.

Уменьшать ширину ленты нельзя из-за требований технологии кладки блоков из газобетона, единственным способом сокращения трат на заложение фундамента считается его утепление.

Для проверки несущих способностей фундамента вычисляется общая нагрузка строения на 1 м2. (39375+169550)/22,5=9285 кг/м2=0,98 кг/см2, что также соответствует норме для сухих супесей.

Расчет нагрузки на фундамент существенно усложняется при наличии дополнительных воздействий на основание (сейсмический, подвижек неоднородных слоев почвы, высоком УГВ и рисках подмывания опор). В таких случаях его всегда доверяют специалистам.

В обратных ситуациях (полученная при расчете минимальная опорная площадь превышает заданную) рекомендуется:

• Увеличить толщину ленты в пределах допустимой сметы и провести новый проверочный расчет.
• Рассмотреть возможность снижения веса основных конструкций или выбрать другой тип фундамента (в данном конкретном случае – плитного или ленточного с расширенной нижней частью).
• Оценить целесообразность смены почвы в котловане на грунт с более высокими несущими способностями (а именно – замены пучинистых или слабых грунтом песком с крупными зернами или песчано-гравелистой смесью).

Приведенный пример расчета фундамента для дома свидетельствует, что проведение таких сложных расчетов не всегда возможно провести своими силами, не имея достаточной подготовки в этом вопросе. Поэтому рекомендуется доверить расчет нагрузки и обоснование параметров фундамента специалистам, тогда можно смело браться за строительство своего дома, без риска, что вас постигнет неудача.

Подробный расчет фундамента для дома

Какой выбрать фундамент.

Такой тип фундамента прокладывается по всему зданию. Также внутри заданного периметра, по траектории расположения несущих стен. Его характерные особенности – достаточное количество работ по копанию и расхода материалов, при осмотре сверху будет напоминать ленту. Вначале, необходимо вырыть ровные углубления в земле. Сначала бетон заливается в них, затем, создаются опалубки для основы над уровнем земли. Используется, чаще всего, для частных малоэтажных домов.

Такой тип применяют уже для построек в болотистых или торфяных местностях. Другие здесь неприменимы из-за высокой глубины твердого грунта. Количество земельных работ сокращается, нет необходимости рыть углубления. Используется для глубины от 3 до 12 м. Конец столба/сваи имеет окончание в форме конуса, поэтому его и забивают в грунт. Перед этим обязательно измеряется глубина нетвердого грунта, чтобы определиться с длиной свая.

Изготавливается из железобетона, имеет другое название – плавающий. Называется он так из-за того, что в случае смещения грунта, плита тоже сместится. Такой тип заливается под всю площадь дома. Имеет популярность при постройке зданий для влажных грунтов и зданий, которые имеют цокольные этажи или подземный паркинг. Стоимость такого типа, конечно, выше, чем остальных.

• Для домов из пеноблоков;

Для них высокий расход на изготовление не оправдается. То есть, делать плитный из свайный нет необходимости. Рекомендован ленточный вариант. Конечно, если позволяет грунт. При глубине грунтовых вод ниже 3 метров, делают мелкозаглубленное основание. В землю под такие дома делается на 50 см и примерно столько же – в высоту.

Данный тип похож на совмещение ленточного и свайного. Нижняя часть состоит из свай, которые сверху между собой соединяются горизонтальными балками. Используется на слабой поверхности и в северных районах, так как уровень промерзания достаточно глубок. Может быть металлическим, бетонным, газобетонным или железобетонным.

Возводим фундамент для дома из пеноблоков, делаем точный расчёт

Точный расчет по формуле лучше проводить специалистами.
Она выглядит так: S > γn · F / (γc · R0).

S является площадью основания, в скобках коэффициент условий работы (yc) перемножается с сопротивлением грунта (R0), а в числителе перемножаются нагрузка на основание (F) и коэффициент надежности (yn)

• Расчёт нагрузочных характеристик;

Зависит всегда от множества факторов. Это размещение вод, индивидуальный периметр возводимого сооружения, угла, под которым находится крыша. Также, влияет рельеф окрестной местности, количество этажей, общая высота, материалы, из которых планируется делать несущие стены и крышу и несущую способность почвы.

Прочность также будет зависеть от места, периметра и толщины стен. Если измерить прочность не получается – следует специально занизить имеющиеся данные либо произвести укрепление.

К примеру, периметр 5м * 10м. Высота стен изнутри – 15 м. Ширина ленты 0, 4м, а глубина его под землей – 0,5м.
Тогда: (5+10)*2 + 15 = 45 м.
45*0,4*0,5 = 9 куб/м бетона необходимо.

Для изготовления 1 м3 бетона возьмем песок и бетон марки М250 в пропорциях 4:2. Тогда, песка потребуется 1344 кг, а бетона – 672 кг. А также нужное количество воды.

Тогда, для 9 куб/м потребуется 9*1344=12,096 тонн песка и 9*672=6,048 тонн бетона.

Отдельно потребуются доски для опалубки и арматура.

Возводим ленточный фундамент для дома, делаем точный подсчет

• Вычисление нагрузочных характеристик;

Для вычисления необходимо получить данные об экспертизе земли, на которой планируется строить. Далее, нужно рассчитать высоту дома, эксплуатационные характеристики, территорию, материалы изготовления стен и крыши ( зачастую являются пеноблок или кирпич ).

Для прочности необходимо узнать, на какой глубине заканчивается твердый слой. В зависимости от этого, рассчитывается на сколько сделать основу в землю. К примеру, 07м. Далее, материал изготовления и приблизительный вес возводимых несущих стен и крыши.

Сделаем вычисление для одноэтажного здания. Глубина фундамента – 1 метр под землю, площадь – 10м*10м. Сумма длин стен изнутри – 40м. Тогда в общем получается – (10+10)*2 + 40 = 80 м. Глубина – 1 м, толщина – 0,5 м.

Тогда 80*1*0,5=40 куб/м потребуется. Для изготовления возьмем песок и цемент в соотношении 3:4. Тогда потребуется 336*3=1 тонна песка и 1,35 тонна цемента для 1 м3.

Для всего потребуется 40 тонн песка и 54 тонны цемента.

Возводим плитный фундамент для дома, делаем точный расчёт

• Расчёт нагрузочных характеристик;

Почва под плитным фундаментом пучинистая. Для определения потребуются данные об этажности, площади и материалов изготовления дома. А также, эксплуатационные данные. Тоесть, в какой степени будет загружен дом. Выделяют 2 существующие формулы, но пользоваться ими могут либо люди, хорошо понимающие математику, либо специалисты строительных компаний. Но получаемые подсчеты слишком долгие и содержат много лишнего. Для того, чтобы узнать примерное количество необходимых материалов и затрат на них можно просто посчитать элементарные данные.

Сама по себе такая база очень прочная и толщина ее обычно 0,3-0,5м. Конечно, площадь будет под всей территорией дома, подсчеты прочности нужны только для определения оптимальной величины. Для определения прочности стоит взвесить примерное количество строительных материалов, из которых будет строиться дом. Далее, с помощью сложения и умножения получить примерный вес дома. Полученный вес разделить на размер плиты. Полученное число – оптимальная толщина этой плиты.

К примеру, из всех используемых стройматериалов получился примерный вес дома – 77 тонн. Территория дома 7м*11м. Тогда оптимальная толщина плиты – 77 тонн/77 м2 получится 1 м.

Размер остается 77 м. Тогда нужно 77 куб/м бетона. Для этого нужно взять песок и цемент в соотношении 1:2. Например, если песка 20 кг, цемента, соответственно, 40 кг на 1 кубометр.

Тогда на всю территорию потребуется 1540 кг песка и 3080 кг цемента.

Возводим свайный фундамент для дома, делаем точный подсчет

• Подсчет нагрузочных характеристик;

Обязательно делают вычисление тех же параметров. Характерная отличительная особенность заключается в сложности вычетов. Во-первых, нужно узнать точные данные о грунте. Затем определить, с какой частотой будут расположены столбы. Во-вторых, определиться с длиной столбов. В третьих, узнать толщину. Для подсчета нагрузочных характеристик рассчитывается вес дома.

К разгрузочным характеристикам относят и снег. Для северных районов это 180 кг/ 1 м2 для среднестатистического дома, а для южных – 50 кг/ 1 м2. Зимой в северных районах слой снега на крыше достигает 1 метра. В таком случае, для дома с площадью крыши 150 м2 нагрузка от снега составит около 3 тонн. Это достаточно серьезно и обязательно нужно учитывать при планировке проекта.

Чтобы сделать подсчеты для свай, необходимо вычислить площадь поперечного сечения и высоту одного столба. Поперечное сечение находится по формуле для круга: S=П*R2. S – площадь, R – радиус. Длина будет зависеть только от желаемой высоты дома над землей и глубины твердого грунта.

Допустим, берется высота столба 2,5 м. Площадь поперечного сечения для сваи диаметром 15 см определяется как 0,2355 м3. Тогда объем одного столба: 2,5м*0,2355м3=0,588 куб/м. Затем, это умножается на количество столбов, которое планируется.

Например, для 10 столбов объем будет 5,88 куб/м.

Заключение

Для определения типа фундамента, нужно знать характеристики имеющейся земли. Это позволит сделать выбор в пользу одного из видов. Далее, рассмотрены нужные данные и примеры вычисления количества бетона под каждый отдельный вид. Для удобства, можно использовать и указанную формулу. Нельзя забывать, что для всей работы потребуются еще арматура и, возможно, доски. При различных вариантах вычета, если результаты не получаются, вычеты производят через калькулятор на строительных сайтах.