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.

Делаем расчет фундамента под дом: типы оснований

Расчёт фундамента под дом – важнейший этап строительства, который лучше было бы поручить профессиональным инженерам-проектировщикам.

Однако если стройка планируется не выше двух этажей и вы уверены в своих силах, тогда можете взяться за расчёт самостоятельно.

Главное лишь всё учесть.

Основные функции

Фундамент является главной несущей конструкцией дома.

Его главные задачи:

1. Выдержать вес всего здания.
2. Равномерно распределить нагрузку на грунт.
3. Предотвратить подтопление талыми и подземными водами.

Виды фундамента для дома

Прежде чем проводить расчёт основания дома, необходимо определиться какой тип фундамента вы будете использовать для своего строения.

По типу конструкции они подразделяются на:

• ленточные;
• плитные;
• столбчатые;
• свайные.

Ленточный фундамент являет собой железобетонную полосу, которая проходит под несущими стенами здания, распределяя его вес по всему периметру. Такая конструкция достаточно прочная, долговечная и простая, поэтому применяется очень часто.

Плитным называют монолитную железобетонную плиту, уложенную в углублённый и выровненный грунт. Редкое использование этого типа основания, несмотря на возможность применять его на неблагоприятном грунте, объясняется дороговизной.

Столбчатый – это конструкция из столбов, соединённых балками между собой. Хотя такой вариант и самый дешёвый, его рекомендовано применять для неподверженных температурным изменениям грунтов. К тому же, он способен выдержать только небольшой деревянный дом.

Фундамент на сваях может быть использован на слабых грунтах или при строительстве многоэтажного дома. Однако необходимость задействовать множество техники значительно поднимает стоимость всего здания.

Глубина заложения

Показатель глубины заложения в прямой зависимости от следующих факторов:

• уровень грунтовых вод;
• глубина промерзания грунтов (ниже представлены данные по регионам);
• состояние грунтов, их пучинистость, просадочность и др.;
• высота возводимого здания;
• конструктивные особенности (например, запланированный подвал значительно углубит фундамент);
• наличие в непосредственной близости подземных коммуникаций, зданий и сооружений.

Расчёт нагрузки на основание

Принимаясь за расчёт фундамента под дом, вначале вычислите нагрузку, которую он будет держать.

Для этого рассчитайте площадь поверхности всех стен, перекрытий и кровли, умножьте площадь каждой конструкции на её удельный вес, который можно взять из нижеприведённой таблицы.

Не забывайте также, что к весу дома позже прибавится мебель, бытовая техника, вещи и, конечно же, люди. Всё это тоже надо учесть, когда производите расчёт нагрузки на основание, поэтому считайте лучше с запасом.

Вычисление нагрузки на грунт

Следующим шагом в расчётах является определение нагрузки на грунт. Чтобы понять, сможет ли грунт выдержать здание, необходимо просчитать вес основания дома.

Для этого вычислим объём основания, воспользовавшись математическими формулами, и умножим его на плотность бетона (средние показатели плотности разных видов бетона можно найти в таблице ниже).

Затем проведём несложные вычисления по формуле:

Теперь важно соотнести требуемую нагрузку на грунт с допустимыми значениями, указанными в таблице.

Если полученная в ходе вычислений нагрузка больше расчётного сопротивления заданного типа грунта, нужно увеличить опорную площадь дома, а именно:

1. Ленточный можно сделать расширенным к основанию (поперечное сечение выглядит как трапеция).
2. Увеличить ширину фундамента-параллелепипеда.
3. Для столбчатого основания можно увеличить диаметр столбов или их количество.

Важно! При увеличении размеров основания, конструкция дома станет тяжелее. Поэтому обязательно повторно просчитайте нагрузку на грунт!

Расчет количества бетона, проволоки и арматуры

Определившись с размерами фундамента, нужно просчитать, сколько арматуры, проволоки и бетона нам понадобится.

С последним как раз всё просто. Объём бетона равен объёму фундамента, который мы уже нашли, когда считали нагрузку на грунт.

А вот какой использовать металл для армирования, ещё не решено. Здесь всё зависит от вида основания.

Арматура в ленточном основании

Для данного типа фундамента используют лишь два пояса армирования и арматуру толщиной до 12 мм. Горизонтальные продольные прутья арматуры подвергаются большей нагрузке, чем вертикальные или поперечные.

Поэтому по горизонтали кладут ребристую арматуру, а по вертикали – гладкую.

Длину ребристой арматуры несложно высчитать, если умножить общую длину основания на количество рядов прутков. Если фундамент узкий (40 см), достаточно и двух продольных прутков на каждый пояс. В противном случае, количество арматуры в поясе придётся увеличить.

Поперечные прутья монтируют через каждые 0,5 м, отступая по 5-10 см от края фундамента. Определяем количество соединений, поделив всю длину фундамента на 0,5 (шаг между пересечениями) и прибавив 1.

Чтобы найти длину гладкой арматуры, необходимой для одного пересечения, используем формулу:

Затраты вязальной проволоки для фундамента – это произведение расхода проволоки для одной связки (30 см), количества связок на одном пересечении (приравнивается к количеству рядов арматуры, помноженному на 4) и количества соединений.

Арматура в плитном основании

Для плитного основания применяют ребристую арматуру толщиной 10 мм и больше, укладывая её сеткой, с шагом в 20 см.

То есть на два пояса армирования понадобится:

Учитывая толщину плиты и удалённость каркаса от поверхности плиты, определим необходимое для соединения поясов количество арматуры, используя формулу:

Длина вязальной проволоки рассчитывается, исходя из формулы:

Арматура в столбчатом основании

При армировании фундаментных столбиков используют ребристые прутки толщиной 10-12 мм в вертикальной плоскости и гладкие шестимиллиметровые – в горизонтальной плоскости. Соединяют арматуру через каждые 40-50 см высоты столба.

Длина ребристой арматуры составляет:

Количество гладкой арматуры:

Расход вязальной проволоки соответствует формуле:

Общая смета

Подводя итог, чтобы вся изложенная теория стала чуточку понятнее, приведём пример расчёта основания для одноэтажного дома.

Здание габаритами 6х10 м, с внутренней шестиметровой стеной. При этом высота первого этажа – 3 м, а высота чердака – 2 м.

Фундамент ленточный, из железобетона, глубиной 1,5 м, шириной – 0,5 м. Кровля двускатная из шифера.

Площадь поверхности стен = (6+10+6+10+6)*3 + (1/2*6*2)*2 = 126 кв.м.

Площадь поверхности перекрытия = 6*10 = 60 кв.м.

Площадь поверхности кровли = 4*10*2 = 80 кв.м.

Нагрузка на фундамент = 126*270 + 60*300 + 60*200 + 80*50 = 68020 кг.

Площадь основания фундамента = Площадь по внешним границам – Площадь по внутренним границам + Площадь внутренней стены =
= 6*10 – (6-2*0,5)*(10-2*0,5) + 0,5*(6-2*0,5) = 17,5 кв.м.

Объём фундамента = 17,5*1,5 = 37,5 кв.м.

Вес фундамента = 37,5*2500 = 93750 кг.

Нагрузка на 1 кв.см. грунта = (93750+68020)/(17,5*10000) = 0,9244 кг/кв.см.
Такая нагрузка допустима для самых слабых грунтов – для насыщенных водой песков.

Объём бетона = Объём фундамента = 37,5 кв.м.

Арматура ребристая = (2*(6+10)+6)*3*2 = 228 м

Количество соединений арматуры = (2*(6+10)+6)/0,5 + 1 = 77

Арматура гладкая на 1 соединение = (0,5-2*0,05) + (1,5-2*0,05)*3 = 4,6 м

Арматура гладкая всего = 4,6*77 = 354,2 м

Проволоки вязальной = 0,3*3*4*77 = 277,2 м

Как вы видите, расчёт фундаментов – не настолько сложная наука, чтобы отказываться от стройки своими силами, и данный пример расчёта фундамента приведён здесь как главное доказательство.

Разбираемся с методами крепления ламината на стену. О нюансах установки можете узнатьздесь.

О выборе и укладке теплого электрического пола для дома читайте в нашей статье.

Наверно, чтобы все так точно рассчитать, надо академию строительную закончить))) А мы на даче, когда дом строили, сперва прикинули, сколько будут стоить работы по фундаменту. Конечно, без главных параметров, как здесь и написано, не обошлись. Посчитали все, потом и у прораба проконсультировались. Наши и его расчеты совпали: как правило, бюджет на строительство любого фундамента (свайный, наверное, дороже обойдется) составляет до 35% от бюджета всей стройки.