При проектировании строящегося дома необходимо выполнить тщательные расчёты для возведения фундамента. Это нужно сделать, чтобы хорошо представлять, нагрузка какой силы будет воздействовать на фундамент и грунт в месте строительства здания.
Выполнение расчетов поможет определить и площадь основания, величина которой напрямую зависит от веса фундамента, всех конструктивных элементов дома, а также нагрузок, принимаемых от действия ветра и снежного покрова. Общая нагрузка на фундамент определяется сложением веса будущего здания с величинами всех нагрузок, которые могут появиться в процессе его эксплуатации. В то же время рассчитывается вес самого фундамента, размеры его опоры.
Делая такие вычисления, профессионалы опираются на данные геологических исследований и с высокой точностью определяют вес проектируемого здания, нужное количество строительных материалов. Самостоятельно сделать вычисления с такой точностью трудно.
Однако сделать вычисления характеристик фундамента все-таки нужно, даже если их результаты окажутся приблизительными. Проведение полноценных расчётов в процессе подготовки к возведению дома предполагает:
- расчёт характеристик фундамента применительно к несущей способности грунта;
- определение степени проседания грунта в месте строительства.
Расчёт фундамента
расчёт фундамента
Предположим, что застройщик решил возводить дом на ленточном фундаменте. Для проведения вычислений потребуются следующие данные:
- проект строящегося здания;
- свойства грунта в месте строительства;
- уровень его промерзания;
- на какой глубине расположены подземные воды;
- сила нагрузки снега на крышу строения.
Проведение расчетов содержит три стадии:
- определение веса здания, нагрузки, создаваемой людьми, снеговой нагрузки, а также удельного давления фундамента на грунт;
- расчеты геометрических параметров;
- изменение характеристик фундамента в соответствии с результатами предварительных расчетов.
Этап первый
Определение веса конструкции здания
Вес среднестатистического здания складывается из нагрузок, создаваемых такими элементами, как:
- основание здания;
- стены (дверные и оконные проемы не учитываются);
- перегородки внутри здания;
- цоколь;
- полы и цокольные перекрытия;
- отделочные материалы для стен;
- потолочные перекрытия и их отделка;
- лестницы, имеющие опору на основной фундамент;
- кровля и система стропил;
- другие элементы дома.
расчёт веса конструкции здания
Большинство элементов конструкции зданий обладают прямоугольными конфигурациями, значит, для вычисления их объёма нужно найти их длину, ширину и высоту, а затем перемножить эти габариты. Если же конструкция имеет сложную прямоугольную конфигурацию, её условно разделяют на простые фигуры и по частям находят их объём, как описано выше. Получившиеся значения требуется умножить на плотность материала, из которого изготовлена конструкция. В итоге получаем вес каждого элемента.
Следующим шагом станет вычисление общего веса материалов для проведения расчётов. Для этого нужно умножить вес каждой конструкции на коэффициент надёжности по нагрузке. Подобные величины находятся в прямой зависимости от вида нагрузки.
Например, для металлических конструкций коэффициент равен 1,05, для бетонных, деревянных, каменных конструкций, грунта — 1,1. Эти вычисления нужны, чтобы избежать погрешностей. В первую очередь это можно отнести к легким материалам.
Удельный вес каждого вида строительных материалов можно найти в СНиП II-3-79. Приведём значения плотности материалов, которые часто применяются в строительстве:
- полнотелый кирпич и бутовый камень — 1600 кг/м?;
- пено- и газобетон — 300 — 1000 кг/м?;
- кирпич облицовочный — 1600 кг/м?;
- бетон без применения щебня — 1800 кг/м?;
- бетон с применением щебня — 2300 кг/м?;
- железобетонные конструкции — 2500 кг/м?.
Не стоит забывать и о строительных растворах, каждый из них обладает собственным удельным весом. Например, для обычного раствора из песка и цемента это значение равно 1700 кг/м?, а у известково-песчаного раствора — 1600 кг/м?.
Сложив полученные показатели можно узнать вес всего здания. Вычисления окажутся более простыми, если при строительстве будут использованы стандартные элементы, такие как железобетонные фундаментные блоки и плиты перекрытий, различные балки, металлический профиль, плиты ДВП, металлочерепица и т. д. Расчёты упростятся, поскольку все их характеристики содержатся в нормативных документах.
Начиная расчёты, нужно установить и геометрические параметры фундамента. Осуществляя это, необходимо исходить из следующих данных:
- какого типа фундамент планируется возводить — сборный, заглубленный, мелкозаглубленный, монолитный;
- какой материал будет использован при его строительстве;
- на каком типе грунта будет строиться дом;
- проект самого здания.
На основе собранных данных нужно начертить эскиз и схему фундамента. Они окажут существенную помощь при расчете фундамента.
Однако важно помнить, что независимо от того, какие значения будут получены в итоге и на каком типе грунта планируется строительство, при проектировании фундамента требуется придерживаться определённых правил. Так, ширина ленты фундамента должна составлять не менее 350 мм. Кроме того, эта величина ни при каких условиях не может быть меньше толщины стен здания. А высота фундамента рассчитывается пропорционально величине его заглубления.
Опираясь на заранее подготовленные эскиз и схему фундамента, определить его объём довольно просто. Для этого требуется длину периметра, высоту и ширину перемножить между собой. Полученное значение будет соответствовать объёму фундамента. Далее эта величина умножается на удельный вес применяемого материала, и получаем вес фундамента.
При расчёте фундамента главной величиной оказывается ширина его подошвы. Именно эта часть будет взаимодействовать с грунтом, передавая на него нагрузку веса всего здания.
Важно помнить, что при определении нагрузки надо предусмотреть небольшой запас прочности фундамента. Это даст возможность нейтрализовать потенциальные просчёты, допущенные при определении исходных данных для вычислений.
Как высчитывается снеговая нагрузка?
снеговая нагрузка
Нужно учитывать и то, что значение снежной нагрузки зависит и от такого показателя, как угол наклона крыши. Чем круче скаты крыши, тем меньше нагрузка на нее. Чтобы определить действие снега с большей точностью, нужно значение снеговой нагрузки умножить на поправочный коэффициент. В результате получим точную величину нагрузки снежной массы на крышу здания.
При вычислениях допустимо использовать и средние значения веса снега. Так для южных областей России этот показатель равен 50 кг/м?; в средней полосе он составляет 100 кг/м?; в северных регионах — 190 кг/м?. Коэффициент зависит от угла покатости крыши, а:
- если, а<=25?, ? = 1;
- если, а>60?, ? = 0.
Как рассчитывается полезная нагрузка?
К этому виду нагрузок относят воздействие на фундамент отопительного оборудования, мебели, бытовых приборов, присутствие в доме наибольшего количества людей и др., всё, что может появиться в помещении. Для упрощения вычислений эта величина берётся как площадь всех внутренних помещений, умноженная на 180 кг/м?. Итоговое значение и берётся за величину полезной нагрузки.
Определение удельного давления на грунт основанием фундамента
После того, как предыдущие шаги сделаны, рассчитать удельное давление на грунт достаточно просто. Для этого нужно сложить величины нагрузок, полученные ранее. Итогом станет максимальный вес здания, который действует на грунт в его основании. Это значение делится на площадь основания фундамента, и получается удельное давление на грунт, который находится под подошвой фундамента.
Этап второй
Чтобы понять, насколько успешно грунт выдержит давление возводимого здания, к весу дома прибавляется вес фундамента.
Как предварительно рассчитать размеры фундамента?
расчёт фундамента
Важным условием для гарантии надёжности фундамента является требование того, чтобы значение удельного веса здания в своём основании оказалось меньше величины несущей способности грунта.
Определить значение сопротивления можно, опираясь на тип грунта. Так сопротивляемость нагрузке на один квадратный сантиметр у разных по своей структуре отличается:
- твердый глинистый грунт — 3 — 6 кг/см?;
- пластичная глинистая почва — 1 — 3 кг/см?;
- крупнозернистый песок — 3,5 — 4,5 кг/см?;
- песок средней крупности — 2,5 — 3,5 кг/см?;
- влажный и мелкий песок — 2 — 3 кг/см?;
- гравий или щебень — 5 — 6 кг/см?.
Именно из таких значений и следует исходить при выполнении расчётов параметров фундамента. Выполнив данное требование, можно считать, что размеры фундамента определены правильно.
Этап третий
размеры фундамента
Площадь подошвенной части является, как известно, переменной величиной. Если расчётное сопротивление грунта оказывается больше значения удельной нагрузки веса здания, надо для экономии материалов и трудовых затрат изменять ширину фундамента в сторону уменьшения. При условии, что это позволяют особенности конструкции здания (к примеру, ширина стен).
Изменённые размеры фундамента требуется снова проверить по методу расчётов, изложенных в описании второго этапа. Нужно помнить, что при изменении размеров фундамента, изменяется его вес, а, следовательно, и вес всей конструкции здания. По этой причине в уточняющих расчётах должен быть заложен новый вес.
На этом этапе, возможно, потребуется проведение нескольких корректировок подобным образом.
Предложенный способ является упрощенной методикой вычислений параметров фундамента по расчётному сопротивлению грунта и не может выступать в качестве профессионального метода вычислений.
Цель этой методики состоит в том, чтобы оказать застройщику помощь в самостоятельном определении геометрических размеров фундамента с большой степенью достоверности при небольших денежных затратах. При этом исключается возможность субъективного подхода в определении параметров конструкции фундамента (вроде таких, как «делаю, как все» или «сосед так делал» и пр.).
Используя данную упрощенную методику, застройщик сможет получить представление об основных правилах возведения фундаментов небольших зданий. Для выполнения полных расчётов потребуется обращаться к профессионалам.
Как предварительно рассчитать размеры фундамента? Видео
