Как правильно рассчитать фундамент под дом

Расчет армирования ленточного фундамента своими руками

Любые строительные работы нормируются ГОСТами или СНиПами. Армирование — не исключение. Оно регламентируется СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции». В этом документе указывается минимальное количество требуемой арматуры: оно должно быть не менее 0,1% от площади поперечного сечения фундамента.

Определение толщины арматуры

Так как ленточный фундамент в разрезе имеет форму прямоугольника, то площадь сечения находится перемножением длин его сторон. Если лента имеет глубину 80 см и ширину 30 см, то площадь будет 80 см*30 см = 2400 см2.

Теперь нужно найти общую площадь арматуры. По СНиПу она должна быть не менее 0,1%. Для данного примера это 2,8 см2. Теперь методом подбора определим, диаметр прутков и их количество.

Цитаты из СНиПа, которые относятся к армированию (чтобы увеличить картинку щелкните по ней правой клавишей мышки)

Например, планируем использовать арматуру диаметром 12 мм. Площадь ее поперечного сечения см2 (вычисляется по формуле площади окружности). Получается, чтобы обеспечить рекомендации (2,8 см2)  нам понадобится три прутка (или говорят еще «нитки»), так как двух явно мало: 1,13 * 3 = 3,39 см2, а это больше чем 2,8 см2, которые рекомендует СНиП. Но три нитки на два пояса разделить не получится, а нагрузка будет и с той и с другой стороны значительной. Потому укладывают четыре, закладывая солидный запас прочности.

Чтобы не закапывать лишние деньги в землю, можно попробовать уменьшить диаметр арматуры: рассчитать под 10 мм. Площадь этого прутка 0,79 см2. Если умножить на 4 (минимальное количество прутков рабочей арматуры для ленточного каркаса), получим 3,16 см2, чего тоже хватает с запасом. Так что для данного варианта ленточного фундамента можно использовать ребристую арматуру II класса диаметром 10 мм.

Армирование ленточного фундамента под коттедж проводят с использованием прутков с разным типом профиля

Как рассчитать толщину продольной арматуры для ленточного фундамента разобрались, нужно определить, с каким шагом устанавливать вертикальные и горизонтальные перемычки.

Шаг установки

Для всех этих параметров тоже есть методики и формулы. Но для небольших строений поступают проще. По рекомендациям стандарта расстояние между горизонтальными ветками не должно быть больше 40 см. На этот параметр и ориентируются.

Как определить на каком расстоянии укладывать арматуру? Чтобы сталь не подвергалась коррозии, она должна находится в толще бетона. Минимальное расстояние от края — 5 см. Исходя из этого, и рассчитывают расстояние между прутками: и по вертикали и по горизонтали оно на 10 см меньше габаритов ленты. Если ширина фундамента 45 см, получается, что между двумя нитками будет расстояние 35 см (45 см — 10 см = 35 см), что соответствует нормативу (меньше 40 см).

Шаг армирования ленточного фундамента — это расстояние между двумя продольными прутками

Если лента у нас 80*30 см, то продольная арматура находится одна от другой на расстоянии 20 см (30 см — 10 см). Так как для фундаментов среднего заложения (высотой до 80 см) требуется два пояса армирования, то один пояс от другого располагается на высоте 70 см (80 см — 10 см).

Теперь о том, как часто ставить перемычки. Этот норматив тоже есть в СНиПе: шаг установки вертикальных и горизонтальных перевязок должен быть не более 300 мм.

Все. Армирование ленточного фундамента своими руками рассчитали. Но учтите, что ни масса дома, ни геологические условия не учитывались.  Мы основывались на том, что на этих параметрах основывались при определении размеров ленты.

Плитные фундаменты

Фундамент из бетонной плиты в Московской области встречается крайне редко – это капитальное, дорогостоящее основание, которое рационально обустраивать лишь в тех грунтах, где другие виды фундаментов неприменимы.

Совет эксперта! Плитный фундамент обладает наибольшими несущими характеристиками среди всех видов оснований, он равномерно распределяет и передает на грунт массу здания, что позволяет строить достаточно тяжелые дома даже на проблемной неоднородной почве, грунтах-плывунах и почве склонной к пучению.

Чаще всего плитный фундамент делают монолитным, однако встречаются случаи, когда такое основание обустраивают в сборном виде из железобетонных плит промышленного производства, соединенных с помощью песчано-цементного раствора.

Рис. 1.4: Схема конструкции плитного фундамента

Толщина плитного фундамента редко превышает 50 сантиметров, большие размеры делать экономически не выгодно из-за резкого увеличения количества требуемых стройматериалов. Данное основание дает возможность обустроить подвальный этаж, при необходимости его строительства в грунте выкапывается котлован на глубину подвала, на дне которого формируется бетонная плита, и уже поверх нее возводятся цокольные стены.

Какой из них лучше?

Рассуждать о том, какой фундамент лучше, некорректно. Каждый тип предназначен для выполнения определенных функций в соответствующих условиях, поэтому предпочесть один вариант другому можно только при рассмотрении конкретных гидрогеологических и прочих факторов.

Утверждать однозначно о преимуществе какого-либо вида опорной конструкции без привязки к ситуации невозможно. Плита свободно плавает на неустойчивых грунтах, непригодных для строительства ленты. В то же время, ленточный фундамент, построенный в подходящих условиях, гораздо дешевле и экономичнее плиты.

Общие сведения по результатам расчетов

• П ериметр плиты

– Длина всех сторон фундамента

• П лощадь подошвы плиты

– Равняется площади необходимого утеплителя и гидроизоляции между плитой и почвой.

• П лощадь боковой поверхности

– Равняется площади утеплителя всех боковых сторон.

• О бъем бетона

– Объем бетона, необходимого для заливки всего фундамента с заданными параметрами. Так как объем заказанного бетона может незначительно отличаться от фактического, а так же вследствие уплотнения при заливке, заказывать необходимо с 10% запасом.

• В ес бетона

– Указан примерный вес бетона по средней плотности. – Распределенная нагрузка на всю площадь опоры.

• М инимальный диаметр стержней арматурной сетки

– Минимальный диаметр по СНиП, с учетом относительного содержания арматуры от площади сечения плиты.

• М инимальный диаметр вертикальных стержней арматуры

– Минимальный диаметр вертикальных стержней арматуры по СНиП.

• Р азмер ячейки сетки

– Средний размер ячеек сетки арматурного каркаса.

• В еличина нахлеста арматуры

– При креплении отрезков стержней внахлест.

• О бщая длина арматуры

– Длина всей арматуры для вязки каркаса с учетом нахлеста.

• О бщий вес арматуры

– Вес арматурного каркаса.

• Т олщина доски опалубки

– Расчетная толщина досок опалубки в соответствии с ГОСТ Р 52086-2003, для заданных параметров фундамента и при заданном шаге опор.

• К ол-во досок для опалубки

– Количество материала для опалубки заданного размера.

Для расчета УШП необходимо вычесть объем закладываемого утеплителя из объема рассчитанного бетона.

Монолитный фундамент

Дома возводят на различных видах фундаментов. Выбор зависит от предполагаемых нагрузок, рельефа местности, структуры и состава почв, климатических условий. Монолитная плита – вариант, рекомендуемый профессионалами для тяжелых сооружений сложной конструкции на слабоустойчивых типах грунта. Правильно спроектированная она позволяет получить устойчивое, надежное, долговечное основание. Предварительный расчет фундаментной плиты под возводимую постройку – необходимая работа. Используют платформы минимальной толщины, способной выдерживать действующие нагрузки.

Под плитным фундаментом понимают основание, выполненное в форме плоской плиты из бетона и арматуры. Выделяют два типы конструкций (с подвидами), различающихся по несущей способности. Они приведены в таблице.

Таблица – Классификация плитных оснований с их характеристикой

При почвенных подвижках движется полностью все возведенное здание, что сводит к минимуму возможность деформации отдельных его частей. Поэтому плитные основания называют плавающими и применяют в следующих случаях:

• при слабых почвах;
• когда грунтовые воды проходят близко к поверхности;
• если на возведенное сооружение действуют большие нагрузки.

Толщина монолитного плитного фундамента состоит из нескольких частей:

• подушки, расчет высоты которой происходит по геологическим характеристикам грунта;
• железобетонного слоя, параметры его вычисляются, исходя из существующих нагрузочных воздействий.

Применение плитного основания под дом требует расчета толщины фундамента и количества рабочего материала.

Монолитный фундамент возвести проще, чем сборный. Он является более надежным. Но сборный делается быстрее, потому что не происходит заливка бетона (опалубка, арматурный каркас не требуются), последующее ожидание его высыхания. Создание монолита в холодных погодных условиях возможно только с применением морозостойкого раствора.

Особенности расчета толщины фундаментной плиты

В расчете толщины плитного фундамента учитываются следующие параметры конструкции:

• расстояние (зазор) между арматурными сетками;
• толщина слоя бетона над арматурой сеткой – верхним и нижним поясами;
• толщина арматурных стержней.

Оптимальной толщиной монолитной плиты фундамента для большинства построек принято считать 200-300 мм. Однако на практике на этот параметр оказывает весьма существенное влияние состав грунта и равномерность залегания пород на участке застройки.

Да и габариты надземной части имеют большое значение. Чем сильнее разнесены несущие стены, тем толще должна быть монолитная плита.

В противном случае величина изгибающего момента приведет к появлению трещин в фундаменте.

Освоить методику проще на примере расчета плитного фундамента.

Определение оптимальной площади плиты

Для обеспечения большей надежности в формулу расчета вводится коэффициент надежности по нагрузке.

Имея на руках все необходимые величины, площадь можно рассчитать по формуле:

S > Kн x F/Kp x R, где

Kн – коэффициент надежности фундамента по нагрузке (1,2);

F – полная нагрузка на плиту: включает в себя общий вес здания, оборудования, людей, мебели, а также ветровой и снеговой нагрузок;

Кр – коэффициент условий работ: зависит от типа грунта, служащего основанием для фундамента. Принимается в пределах 0,7-1,05;

R – расчетное сопротивление грунта: зависит от его типа и принимается по таблицам, содержащимся в СНиП или строительных справочниках.

Для примера приведем некоторые величины R, кгс/см 2 :

• 0,35 – для мелких и пылеватых плотных песков, суглинков – пластичных и твердых;
• 0,5 – для твердых и пластичных супесей, твердых глин;
• 0,25 – для песков мелких средней плотности и пластичных глин.

Рассчитав общую нагрузку и площадь, можно приступать к определению давления на 1 кв. см площади плиты. Для этого надо просто поделить первую величину на вторую. Полученный результат сравниваем с табличными данными.

Приведем пример:

• планируется построить здание общим весом 250 тонн;
• тип грунта на строительной площадке – суглинок пластичный (R = 0,35 кгс/кв. см);
• площадь плиты – 100 кв. м (на основании расчета по формуле, приведенной выше).

На такой площади грунт может выдержать 350 тонн нагрузки. Разница между общей нагрузкой от здания и допустимой составит 100 тонн. Это и есть максимальный вес плиты фундамента которую выдержит грунт.

Переводим эту разницу в кубы (объем плиты), исходя из того, что один кубометр железобетона весит в среднем 2,5 тонны и получаем 100 : 2,5 = 40 куб. м.

Если объем разделить на площадь, то в результате получится искомая максимальная толщина плиты:

40 : 100 = 0,4 м или 40 см.

Можно сказать, что расчет толщины плитного фундамента завершен. Мы получили максимально допустимую толщину монолита, превышать которую не позволят характеристики грунта.

Но затраты на строительство фундамента можно существенно уменьшить, если принять во внимание такой параметр, как прочность на сжатие бетона. Он зависит от марки материала

Например, у бетона В22,5 он составляет 22,5 кг/кв. см. Чтобы узнать, какая площадь бетонной основы сможет выдержать нагрузку в 250 тонн, надо разделить ее на 22,5

Он зависит от марки материала. Например, у бетона В22,5 он составляет 22,5 кг/кв. см. Чтобы узнать, какая площадь бетонной основы сможет выдержать нагрузку в 250 тонн, надо разделить ее на 22,5.

250/22,5 = 11,1 кв. м.

Особенности плитных фундаментов

К явным преимуществам плитных фундаментов (о плюсах и минусах плитного фундамента ) можно отнести следующее:

• простота конструкции;
• высокая степень долговечности: железобетонный монолит может простоять более сотни лет без разрушительных изменений;
• способность быстро перемещаться в ответ на подвижки грунтов, сохраняя при этом устойчивость надземной части строения и пр.

К основным недостаткам плитного фундамента можно отнести его высокую стоимость. Кроме того, с момента его возведения и до начала строительства здания или сооружения должно пройти достаточно много времени – пока бетон не достигнет технологически оправданного показателя прочности.

Еще один минус – для выполнения работ по заливке бетона необходимы определенные погодные условия.

Несмотря на довольно обширный перечень недостатков, плитный фундамент является едва ли не самым надежным. Но данное утверждение справедливо лишь при одном условии — если правильно произведен расчет толщины плиты фундамента.

Этапы, предшествующие укладки ленточного фундамента

Технология укладки ленточного фундамента состоит из ряда этапов, порядок проведения каждого из которых регламентируется в нормативной документации. Однако непосредственно полевым работам предшествует этап проектно-расчетных мероприятий, в ходе которого проводятся геологические и геодезические исследования. На их основе определяются размеры ленточного фундамента, глубина его залегания и др.

Совет!!! При закладке дома любой строитель сталкивается с подземными коммуникациями. Они предназначенные для подачи и отвода текучих сред, газа и электроэнергии. Дом над такими линейными «артериями» создает нагрузку на грунт, что со временем приводит к их порче. Обязательно перед строительством следует запросить топографические карты местности у власти. Это предупредить возникновение инцидента.

Немаловажным аспектом проектной документации является технологическая карта. Это набор бумаг, где подробно описывается инструкции для работников, которые будут заниматься непосредственно возведением фундамента. Кроме этого, здесь содержаться:

• описание рода работ;
• четкий порядок последовательностей выполнения данных работ;
• периодичность мероприятий и временной интервал каждого из этапов;
• подробно описан конечный результат с его характеристиками и требуемым видом;
• перечень необходимых инструментов.

Технологическая карта на ленточный фундамент в обязательном порядке содержит развернутые чертежи будущего сооружения со всеми его пространственными параметрами.

Выводы

Итак, ленточный фундамент сегодня в строительном мире признан лучшим вариантом для организации основания здания любых масштабов и практически на всех типах грунта. Многообразие типов ленточного фундамента позволяет подобрать тот вариант, который максимально удовлетворит требования конкретной постройки, местности и финансовых возможностей владельца будущего строения. Технология укладки любого типа ленточного фундамента – многостадийный процесс. Однако независимо от выбранного типа ленточной основы, перед проведением полевых работ обязательно составляется технологическая карта, изучается топографическая карта и проводятся расчеты.

Подготовка

С уточнением размеров подбор подошвы фундамента закончен. Можно приступать к практическим этапам и непосредственно заняться устройством ленточного фундамента с подошвой. Для этого роется котлован, на дне которого выполняется разметка, максимально четко обозначающая, расположение железобетонной конструкции.

Угловые точки внизу находятся с помощью разметочного шнура, натянутого по вешкам и отвесу.

На дне ямы, по ее отвесной стене, забивается пара вешек, изготовленных из отходов арматуры, так как при бетонировании фундамента вынимать их не следует. Промежуток между такими вешками должен быть равен длине стены, определенной архитектурным проектом.

Чтобы было легче разметить оставшиеся угловые участки, рекомендуется определить значение их диагонали. Такие вычисления не вызывают сложностей, но, если нет лишнего времени для математических вычислений, следует воспользоваться услугами специалистов.

Для удобства выполнения расчетов необходима бригада из трех человек. Вся процедура заключается в следующих действиях: в точках, обозначенных вешками, два рабочих удерживают по ленте от рулеток, а третий их растягивает с таким расчетом, чтобы добиться их пересечения в точке обозначения длин диагонали и стены. В месте, где ленты пересекаются, устанавливается очередная вешка.

Чтобы проверить правильность выполненной разметки, несколько раз уточняются расстояния между вешками. После этого натягивается шнур, обозначающий контур будущей железобетонной конструкции.

Ширина сборной ленты

Другое дело фундаменты, для изготовления которых используются железобетонные фундаментные плиты и блоки. Поскольку это элементы заводского изготовления, их размеры точно заданы и контролируются на производстве. Так, для изготовления сборного основания используются следующие конструктивные элементы:

• фундаментные железобетонные плиты (ФЛ);
• полнотелые фундаментные блоки (ФБС) и такие же блоки с пазом (ФБВ);
• пустотелые блоки (ФБП).

В этом случае размер фундамента подбирается не только по ширине стен, но и по подходящим типоразмерам железобетонных заводских изделий. При этом, поскольку монтаж несущего основания будет вестись, начиная с фундаментной плиты (ФЛ), основополагающим элементом при определении ширины фундамента будут заводские железобетонные плиты.

Классификация плит по несущей способности

Сборные ленточные основания применяются в следующем случае:

1. В домах с подвальными помещениями.
2. Для зданий со стенами из материалов высокой плотности (более 1000 кг/см³). Как правило, это кирпич, камень и бетон.
3. Если в доме используются тяжёлые перекрытия из ж/б плит.
4. На участках с неоднородным грунтом, где велика вероятность осадки.

Нижняя поверхность сборного фундамента – это плиты ФЛ, с помощью которых нагрузка от всего здания равномерно передаётся на грунт. Отсюда становится понятно, что размеры плит ФЛ, показатели допустимой нагрузки и габариты стен связаны друг с другом.

В связи с этим все плиты ФЛ делятся на 4 группы по несущей способности:

1. Элементы шириной 60 см подходят для стен толщиной не меньше 160-300 мм. Несущая способность таких элементов составляет от 0,15 до 0,6 МПа.
2. Ж/б плиты шириной 800 мм можно использовать в качестве основания для стен толщиной не меньше 300-500 мм. Такие изделия имеют несущую способность от 0,25 до 0,6 МПа.
3. Элементы шириной 1000 мм применяются для стен толщиной не менее 160-300 мм. Предельно допустимое давление на такое основание составляет 0,15-0,5 МПа.
4. Что касается плит ФЛ шириной 120-320 см, то на них можно установить стену толщиной не менее 160 мм. Допускаемое давление на такое основание составляет 0,15-0,45 МПа.

Армирование

Железобетонные плиты ФЛ армируются согласно требованиям, предъявляемым к их несущей способности. При этом особенности использования армирования зависят от геометрических размеров изделий. На заводах используются два вида армирования:

• Для плит ФЛ шириной от 600 до 1600 мм применяется армирование при помощи сварной стальной сетки.
• Для плит шириной от 200 до 320 см используют блочное армирование из двух стальных сварных сеток.

Важно: при использовании блочного армирования сварные сетки разрешается заменять вязаными.

Помимо армирования для облегчения транспортировки плит они укомплектовываются монтажными петлями. При этом нормативное усилие и подбор стали для каждой скобы выполняется согласно стандартам безопасности.

Маркировка плит ФЛ

Чтобы правильно подобрать фундаментное изделие, необходимо разбираться в маркировке заводских элементов. Из маркировки можно узнать ширину и другие необходимые параметры для выбора. Так, обозначение плит ФЛ содержит буквы и цифры, которые разделяются знаками тире и точками.

Расшифровку маркировки рассмотрим на примере плиты с обозначением ФЛ 20.8 – 3 – П, где:

• ФЛ – наименование конструкции из железобетона;
• 8 – округлённые показатели длины и ширины, то есть длина плиты 2 м, а ширина 80 см;
• 3 – эта группа по несущей способности;
• П – дополнительные конструктивные характеристики, где Н – нормальная плита, П – плита с пониженной проницаемостью, О – изделие с очень низкой проницаемостью.

Важно: маркировка наносится на боковом торце железобетонного изделия.

Кирпичные стены

Чтобы определить нагрузку от стен, зная их толщину, нужно подсчитать их длину. Длина стен по периметру составит: (10 х 4) – (0,25 х 4) = 39 м. Вычет удвоенной толщины кирпичной кладки сделан потому, что оси плана дома проведены посередине толщины стен.

Длина внутренней несущей стены составит 10 – 0,25 = 9,75 м. Общая длина несущих стен будет равна 48,75 п. м.

Объём кирпичной кладки составит: 48,75 х 0,25 х 2,7 = 32,9 м3. Полная нагрузка от кирпичных стен равна: 32,9 х 1600 = 52 670 кг.

Общие характеристики и особенности

Как и любой материал, железобетон обладает своими преимуществами и недостатками. На практике установлены следующие достоинства:

• сравнительно прост в использовании – контролируя процесс, даже неопытная команда рабочих может справиться с заданием по укладке фундамента;
• фундамент обеспечивает максимальную опору на грунт даже самого слабого качества;
• обеспечивает минимальную нагрузку на стены, и как результат, стены не подвергаются смещению почвы;
• самостоятельно обеспечивает хорошую тепло- и гидроизоляцию;
• не требует глубокого заложения, исходя из минимального давления на почву.

Среди недостатков можно выделить один: завышенная стоимость. Строительство массивных конструкций требует большого количества расходных материалов, поэтому общие финансовые затраты на строительство будут велики. Однако этот недостаток можно компенсировать прочностью и качеством материала, что превышают свойства обычного бетона.

Расчёт площади подошвы ленточного фундамента

Расчёт площади основания здания должен быть таким, чтобы под действием суммарной нагрузки дом не продавливал землю и не выталкивался наверх промёрзшей вспученной почвой. В нормативной документации можно найти формулу, как рассчитать площадь основания дома.

S>kF/k(c)R, где

S – площадь подошвы фундамента;

k – коэффициент надёжности равный 1,2, то есть закладывается запас площади в 20%;

k(c) – коэффициент состава грунта (пластичная глина – 1, песок — 1,4 и т.д.);

R – расчётное сопротивление грунта (берётся из таблицы СНиП).

Все элементы формулы имеют справочный характер, кроме суммарной нагрузки F. Суммарную нагрузку рассчитывают, используя справочные таблицы нормативной документации. Для этого применяют показатели среднего удельного веса конструкций кровли, стен и перекрытий.

Также в расчёт принимают такие данные, как снеговая нагрузка. В средней полосе России это составляет – 100 кг/м 2 , на севере страны – 190 кг/м 2 , на юге – 50 кг/м 2 .

В общей сумме учитывается вес самого фундамента и полезная нагрузка (техническое оборудование, заполнение помещений мебелью и прочее).

Видео «Самостоятельный расчёт опорной площади фундамента»: