Расчет фундамента – сколько материалов нужно для основания?

Расчет фундамента – сколько материалов нужно для основания?

Подготовка надежного основания для дома – очень ответственный момент, ведь причиной аварийного состояния постройки в будущем может стать неверный расчет фундамента.

Типы фундаментов – когда и какой уместнее?

Для того чтобы построить небольшой загородный коттедж для постоянного проживания, еще на этапе проектирования подготавливается расчет прочности бетонного основания. Однако заданные характеристики фундамента должны соответствовать несущей способности грунта, на котором будет осуществляться строительство.

При этом совершенно не достаточно поверхностного освидетельствования площадки, отведенной для возведения дома, даже если фундамент не планируется заглублять более чем на 2 метра (ленточный вариант). После преодоления данной отметки на бетонное основание начинает действовать сопротивление и со стороны боковых пластов грунта, за счет чего создается эффект выталкивания. Помимо прочего, следует учитывать насыщенность грунта влагой и глубину залегания водоносных слоев.

Заилованные и торфяные почвы обладают малой несущей способностью, так же как и болотистые, и исключают использование ленточных фундаментов.

Наилучшим решением для таких грунтов является свайное основание под дом. Ленточный тип допускается только в том случае, если ненадежный слой почвы имеет глубину до 1 метра, тогда роется траншея до более твердого горизонта, на котором делается песчаная подушка, либо заливается бетонная подошва. Когда тип грунта определен, оптимальный вариант фундамента выбран, остается найти наиболее подходящий для него по марке бетон.

Состояние подлежащего грунта	Легкая подвижная структура	Тяжелая неподвижная структура
Глубокий слой твердого грунта	Фундамент на опорных площадках, ленточный фундамент на бетонной подушке	Поверхностные или малозаглубленные монолитные плиты
Глубокий слой слежавшегося грунта	Фундамент на опорных площадках, ленточные фундаменты на бетонной подушке, монолитные плиты, свайный вариант	Заглубленные монолитные плиты с подземным этажом, свайные фундаменты, забивные сваи, кессонный фундамент
Слой мягкого или сыпучего грунта на твердой основе	Фундамент на опорных площадках, ленточные фундаменты на бетонной подушке, поверхностные монолитные плиты	Заглубленные монолитные плиты, глубокие сваи
Слой мягкого или сыпучего грунта на мягкой основе	Фундамент на опорных площадках, ленточные фундаменты на бетонной подушке, поверхностные монолитные плиты (возможно, с предварительной пригрузкой привозным грунтом)	Заглубленные монолитные плиты, глубокие сваи, кессонный фундамент
Перемежающиеся слои твердого и мягкого грунта	Фундамент на опорных площадках, ленточные фундаменты на бетонной подушке, поверхностные монолитные плиты (возможно, с предварительной пригрузкой привозным грунтом)	Заглубленные монолитные плиты, глубокие сваи, кессонный фундамент, опирающиеся на слой твердого грунта

Выбор бетона определяется его степенью прочности, которая отражена в классе или марке. Та, в свою очередь, зависит от того, какой марки используется для раствора цемент. Различают легкие и тяжелые бетонные смеси, которые зависят от пропорций замеса, величины фракций наполнителей и, конечно, непосредственно от класса готового раствора. В зависимости от прочностных качеств заливки после застывания, ее можно использовать для определенных направлений строительства, в том числе и для фундаментов разного типа, от столбчатого до монолитной плиты.

Бетон по прочности

Простые вычисления для ленточного основания

Как видно из приведенной выше таблицы, для малозаглубленных легких оснований под небольшие постройки, как жилые, так и хозяйственные, заборы и дорожки лучше всего использовать бетон с минимальным классом М200. Относится сюда и ленточный фундамент, для которого объем заливки рассчитать проще всего, поскольку его протяженность равна периметру постройки.

Толщина основания будет равна глубине канавы, сложенной с высотой опалубки, а ширина определяется ситуацией. К примеру, для забора она должна быть меньше, чем для дома. Таким образом, получаем следующий расчет фундамента V = Phb, где V – объем, P – периметр, h – высота, а b – ширина планируемой заливки. При подготовке раствора для ленточного фундамента важно помнить, что, согласно СНиП 3.03.01-87, самое крупное зерно щебня не должно превышать 2/3 расстояния между прутьями арматуры, уложенной вдоль основания.

Кроме того, наибольшая фракция наполнителя не должна быть больше 0.2 от ширины или глубины заливки. Под ленточный фундамент небольшого загородного строения допускается использовать очень мелкий песок, с размерами частиц до 0.63 миллиметра, но их объем не должен превышать 20 % на каждый кубометр. Частицы менее 0.16 не должны содержаться в количестве больше 3 % от массы наполнителя. Все это нужно учесть перед тем, как рассчитать онлайн или вручную цемент на ленточный фундамент.

Класс (марка) бетона

Марка щебня не менее чем:

Щебень из природного камня

Гравий

Калькулятор фундамента

Вычисляем объем заливки на свайный фундамент

Исходя из того, что отдельные бетонные столбы имеют в сумме сравнительно небольшую площадь, на которую распределяется масса дома, класс раствора для них нужно готовить достаточно высокий, в пределах M400–M500. Поэтому, перед тем, как рассчитать бетон, то есть какой его объем понадобится для свайного фундамента, следует выяснить, цемент какой марки (наиболее высокой) вам доступен, либо заранее определиться с подходящими пропорциями.

Прочность раствора также повышается с уменьшением водоцементного соотношения (В/Ц) на объем, однако при этом уменьшается пластичность, и без трамбовки будет затруднительной закладка в ямы. Поэтому нужно искать золотую середину между В/Ц и пропорциями рыхлых наполнителей. Самое сложное в вычислении свайных опор для коттеджа – определение их оптимального количества. В среднем, расстояние между столбами должно быть в пределах 1.5-2 метров, для особо легких сооружений допускается и больший промежуток. Остается только разобраться, как рассчитать фундамент для дома.

Принцип используется тот же, что и для ленточного, с той лишь разницей, что длина чаще всего соответствует ширине или не намного ее превосходит, а вот глубина значительно увеличивается. Вычислить, в каком количестве потребуется цемент, можно с помощью отдельного онлайн калькулятора, а вот бетон рассчитывается по следующей формуле: V = abh, где V – объем, a и b – стороны столба, а h – его высота.

Класс бетона (марка бетона)

Цемент, расход на раствор (кг/м 3 )

Расчет количества бетона для заливки плиты основания

Если на участке надежный грунт, то вполне можно запланировать строительство усадьбы из кирпича или газобетонных блоков. Для этого в большинстве случаев не обойтись без монолитной плиты, хотя для небольших коттеджей годятся ленточный и свайный фундаменты. Для них необходим цемент высокого класса, чтобы получился соответствующий по марке тяжелый бетон.

Объем такой заливки наибольший среди прочих типов фундаментов, а значит, материалов потребуется очень много, и, следовательно, замесы в старой ванне и, тем более, в ведре, будут крайне неэффективны. По меньшей мере, вам понадобится бетономешалка на 120-180 литров. Поскольку без тяжелой строительной техники залить весь объем плиты не представляется возможным, небольшие порции распределяются по всей поверхности основания слоями и тщательно разравниваются.

Итак, как правильно рассчитать фундамент. Если он выполняется в виде прямоугольника – все просто, достаточно площадь умножить на глубину заливки, и у вас есть объем, который нужно будет получить, смешав цемент, песок и щебень с водой. То есть формула выглядит так: V = Sh, где V – объем, S – площадь, а h – высота плиты. Однако бывает, что усадьба имеет, помимо основного корпуса неправильной формы, два крыла и еще, к примеру, большую полукруглую террасу.

В этом случае разбиваем основание на простые геометрические фигуры и вычисляем объем для каждой отдельно. Глубина, на которую будет заливаться бетон, для них общая, а вот площади разные. Поэтому расчет фундаментной монолитной плиты примет вид V₁ = S₁h, V₂ = S₂h и V_общ = V₁ + V₂. Далее остается только приступить к заливке (вязка арматуры выполняется заблаговременно).

Практический пример расчета ленточного фундамента

Расчет фундамента — ответственный этап подготовки к строительству. Выполнить его нужно для того, чтобы понять какие размеры сечения нужны, сколько необходимо арматуры и какого диаметра. Перед тем как правильно рассчитать опорную часть здания, потребуется собрать исходные данные. Именно от их точности будет зависеть грамотность вычислений.

Что нужно сделать

Чаще всего при частном строительстве используют ленточный фундамент. Такой тип позволяет сделать в доме подвал, но в некоторых случаях он может быть экономически невыгодным. Чтобы составить смету на выполнение работ (или примерно прикинуть, сколько потребуется вложений), нужно выполнить расчет арматуры для ленточного фундамента, также вычислить объем бетона и его геометрические размеры.

Методика расчета предполагает вычисление трех величин. Расчет ленточного фундамента в результате должен дать такие сведения о конструкции:

• глубина заложения подошвы;
• ширина основания;
• ширина по всей высоте.

Расчет фундамента для дома из кирпича или других материалов обязательно начинают с определения глубины заложения. Она зависит от пучинистости грунта, уровня грунтовых вод и климата. Если неправильно высчитать эту характеристику, здание может разрушиться под действием сил морозного пучения. Лента будет одновременно подвергаться воздействию влаги и холода, что приведет к неравномерным деформациям и трещинам.

Ширина основания должна быть достаточной для того, чтобы равномерно передать массу здания на грунт. Чем меньше прочность почвы, тем шире потребуется подошва. За счет большой площади удается распределить нагрузку от ленточного фундамента для дома на основание так, что на каждый его участок приходится не больше допустимой величины.

Ширина ленты по всей высоте обычно принимается конструктивно. Она должна быть чуть больше наружных стен. При этом учитывают способ изготовления ленты. Для монолитного фундамента может быть достаточно ширины сечения 200—300 мм, в то время как сборный рекомендуют делать не менее 400—600 мм. Также этот показатель зависит о глубины заложения. Чем она больше, тем сильнее будут опрокидывающие воздействия (потребуются более мощные стены подвала).

Подготовительные работы

Перед тем как рассчитать фундамент для дома, проектировщику нужно выяснить геологические данные участка. Для крупных зданий выполняют специальные геологические изыскания. В частном строительстве допустимо провести исследования самостоятельно. При этом все характеристики назначаются по визуальному осмотру.

Чтобы правильно рассчитать фундамент, почву исследуют двумя способами:

• отрывка шурфов, которые представляют собой глубокие ямы с размерами в плане 1х2 м (в среднем);
• бурение скважин ручным буром.

В первом случае на тип грунта смотрят по стенкам шурфа. Во втором — проверяют почву на лопастях бура.

Исследования проводят на глубину, которая на 50 см превышает предполагаемое заложение ленты (которое назначили только по отметке промерзания). При проведении работ надо выяснить следующие характеристики:

• тип грунта в уровне подошвы;
• расположение уровня грунтовых вод (УГВ);
• наличие на участке линз слабой почвы.

Чтобы точно понять УГВ, потребуется провести исследование в нескольких точках. Минимум одна из этих точек должна находиться в низине участка. Работа в засуху не дает точного результата, поскольку влага может уйти глубоко в землю.

Лучше всего выяснять УГВ весной. В этом случае фундамент ленточный не будет бояться даже половодья.

Линзы слабого грунта найти бывает сложно. Для этого нужно делать шурфы или скважины очень часто. В большинстве ситуаций в этом нет необходимости. Если во время строительства обнаружится такая неприятность, ее засыпают щебнем, гравием или песчано-гравийной смесью.

Если УГВ на участке находится глубоко, то можно использовать ленту глубокого заложения (более 1,5 м). При этом вода должна располагаться на 50 см ниже подошвы здания. При расположении УГВ на расстоянии менее чем 1,5 м от поверхности, разумно выбрать мелкозаглубленную конструкцию. Но такой тип имеет ограничения. Если влага находится выше, стоит рассмотреть другой вариант фундамента: плиту или сваи.

Чтобы выполнить расчет основания фундамента, потребуется знать прочность почвы. Характерные признаки каждого типа грунта можно найти в ГОСТ 25100-2011. Особое внимание стоит обратить на приложения к этому документу. Несущую способность каждого типа берут из таблицы ниже.

Тип основания	Максимальная несущая способность в кг/см2
Галька с примесью глины	4,50
Гравийный	4,00
Песок крупной фракции	6,00
Песок средней фракции	5,00
Песок мелкой фракции	4,00
Песок пылеватой фракции	2,00
Суглинок или супесь	3,50
Глинистый	6,00
Просадочный	1,50
Насыпной с уплотнением	1,50
Насыпной без уплотнения	1,50

Типы, которые обладают прочностью 2 и менее кг/см2, не рекомендуют использовать в качестве основания. Перед строительством потребуется выполнить их замену на песок средний или крупный.

Определение глубины заложения

Чтобы правильно рассчитать фундамент, потребуется учесть три параметра одновременно:

• УГВ (подошва должна быть минимум на 50 см выше);
• отметку пола подвала (подошва располагается минимум на 20—30 см ниже);
• отметку промерзания (подошва должна быть минимум на 30 см ниже).

Глубину промерзания рассчитывают по формулам из нормативных документов. Чтобы упростить задачу могут понадобиться готовые таблицы. В них приведены значения для крупных населенных пунктов.

Вычисление нагрузок

Перед тем как рассчитать фундамент под дом, потребуется рассчитать нагрузку. Удобнее выполнять сбор нагрузок на фундамент в табличной форме. Все нагружения делятся на два типа: постоянные и временные. Последние являются временными условно, поскольку включают в себя мебель, оборудование и т.п. Постоянные состоят из массы конструкций здания.

Расчет нагрузки на фундамент можно выполнить полностью самостоятельно с учетом точных характеристик используемых материалов. Но вполне достаточно будет воспользоваться таблицей ниже. В ней приведены средние значения, но нагрузка на фундамент от этого изменится некритично.

Конструкция	Величина нагрузки, кг/м2	Коэффициент надежности
Стена из кирпича 510 мм	920	1,3
Стена из кирпича 640 мм	1150
Брусовая стена 150 мм	120	1,1
Брусовая стена 200 мм	160
Стена по деревянному каркасу с утеплением 150 мм	30-50
Перегородки из гипсокартона 80 мм	30
Перекрытие из плит ПК с цементной стяжкой	625	1,2
Перекрытие деревянное с утеплением	150	1,1
Фундамент из железобетона в кг/м3 (!)	2500	1,2 — для сборного 1,3 — для монолитного
Крыша с учетом типа покрытия
Металл	60	1,05
Керамика	120	1,2
Битумные материалы	70	1,1
Временные нагрузки
От людей и мебели	150	1,2
Снежный покров	По СП «Нагрузки и воздействия» табл. 10.1 с учетом расположения участка строительства	1,4

Нагрузку на фундамент каждого типа, чтобы верно посчитать сечение, умножают на коэффициент надежности.

Расчет подошвы по несущей способности

Ленточный фундамент, расчет которого необходимо выполнить, требует использования всего одной формулы. Чтобы подобрать размеры ленточного фундамента, считают так:

В = Р/(L*R),

Здесь буква В означает ширину фундаментов, которую требуется найти. P — это масса всего здания с учетом подземной части, которую поможет найти посчитанный сбор нагрузок. R — это прочность основания из первой таблицы статьи. L — общий периметр ленточной конструкции. Чтобы правильно рассчитать фундамент, в периметр нужно включить как наружные, так и внутренние стены подвала.

Пример расчета

Вычисления включают в себя следующие шаги:

• подбор геометрических параметров;
• расчет бетона на фундамент;
• и расчет армирования ленточного фундамента.

Пример расчета геометрии

Для расчета фундамента возьмем двухэтажный кирпичный дом с наружной стеной 510 мм, суммарная высота наружной стены —4,5 м. Внутренних стен нет. Он расположен в г.Москва, грунт на участке — среднезернистый песок (R = 5 кг/см2). Перекрытия (2 шт., над подвалом и над первым этажом) из плит ПК, перегородки гипсокартонные высотой 2,7 м и общей протяженностью 20 м. Высота этажа — 3 м, размеры в плане — 6х6 м. Вода на участке залегает низко, поэтому принято решение строить заглубленный фундамент высотой 2 м. Крыша четырехскатная с покрытием из металла. Наклон ската — 30°.

Пример расчета начинается со сбора нагрузок в форме таблицы.

Тип нагружения	Вычисления
Фундамент монолитный (предварительно шириной 0,6 м по периметру здания, равному 36 м)	36м*0,6м*2м*2500кг/м3*1,3 = 140400 кг
Стена из кирпича	6м*4,5м*4шт.*920 кг/м2*1,3 = 129168 кг
Гипсокартонные перегородки	20м*2,7м*30кг/м2*1,1 = 1782 кг
Перекрытия	2шт*6м*6м*625 кг/м2*1,2 = 54000 кг
Крыша	6м*6м*60кг/м2*1,05 = 2268 кг 2268 кг/cos30° = 2607 кг
Полезное	2 перекрытия*36м2*150кг/м2*1,2 = 12960 кг
Снеговое	36м2*180кг/м2*1,4 = 9072 кг
Сумма	349 989 кг

В = Р/(L*R) = 349989кг/ (36000см*5кг/см2) = 1,94м. Конструкция рассчитана.

Рассчитанный размер ширины округляем до 2 м. Для ширины по всей высоте это много, достаточно будет 50 см под стены 51 см. Свес 1 см допускается (максимальный составляет 4 см в одну сторону). Ширина подошвы больше той, которая использована в расчете, но по всей высоте размер меньше первоначального. По этой причине нет необходимости переделывать вычисления с новой массой подземной конструкции.

Подсчет бетона

Перед покупкой смеси должна быть вычислена ее необходимая кубатура. Для этого потребуется просто найти объем ленты. К количеству бетона для ленточного фундамента рекомендуется прибавить запас в 5—7%.

Армирование

Арматура для ленточного фундамента нужна, чтобы скомпенсировать изгибающие воздействия. Какую арматуру использовать правильно для армирования? Здесь все зависит от высоты подземной части и ее длины. Чтобы понять, какая арматура нужна в качестве рабочей, делают простые вычисления. Расчет количества арматуры выполняется так, чтобы ее суммарное сечение составляло 0,1% от сечения бетонной конструкции. При этом есть минимальные конструктивные требования:

• Какая арматура нужна для конструкции с длиной стороны менее 3 м? Ответом будет сечение 10 мм.
• При длине стороны более 3 м потребуется 12-ти миллиметровая арматура для фундамента.

Расчет выполняют приблизительно. Рассчитать арматуру более точно сможет только профессионал. Шаг рабочих прутов подбирают так, чтобы они были распределены равномерно. Желательно использовать одинаковый шаг, располагая элементы в нижней части ленты, наверху и посередине.

Дальше требуется рассчитать количество для хомутов. Они соединяют рабочие детали каркаса между собой. Раскладка арматуры в ленточном фундаменте предполагает наличие вертикальных и горизонтальных хомутов. Их изготавливают из стержней диаметром 8 мм. Шаг назначают в пределах 20—30 см. В углах шаг уменьшают в два раза.

Вычисление количества арматуры для ленточного фундамента помогает сэкономить время и деньги. Зная точное количество арматуры для каждого диаметра и ее шаг можно легко выполнить усиление ленты и закупить материалы.

Источник https://remoskop.ru/rasschitat-cement-objem-fundamenta-doma-onlajn.html

Источник https://domzastroika.ru/foundation/raschet-fundamenta.html

Источник

Источник